五指湖酿酒葡萄园经营策略研究.docx

五指湖酿酒葡萄园经营策略探究摘要葡萄酒作为高雅追求的象征，已渐渐渗透到了大众的生活，日益增长的葡萄酒的需求也为众多的酿酒厂提供了机遇和挑战，如何经营自己的葡萄园也已成为诸多酿酒厂商最关注的问题，本文以纽约五指湖的酿酒葡萄为例，研究分析了影响酿酒厂商收益的因素，为葡萄园的经营策略提供了借鉴。对问题一，我们首先利用数据拟合的方法构建了气候变化的模型，并对一段时间的气候特征进行了预测，并进行了一致性检验。接着我们分析了葡萄从种植到酿成葡萄酒的全过程，并提炼出影响酿酒厂收益的三个方面即葡萄的产量、质量以及所酿制葡萄酒的价格。通过寻找气候对于这三个方面的影响，构建了相关方程组，利用线性规划的方法得出最大化利润的葡萄园种植比例为2:8:5:4:5:3。对问题二，我们基于模型一建立了葡萄种植比例的调整模型，通过对不同品种的葡萄年收益随气候的变化情况的分析，以及调整种植比例前后收益变化的权衡，找到了需要改变种植比例的时间点，并通过计算此时受益最大的葡萄品种，得出葡萄种植的调整方案。关键词：葡萄酒 种植策略 数据拟合 线性规划 最大效益1、问题重述纽约州北部五指湖区生产的葡萄酒的高品质是众所周知的。五指湖区由于靠近湖泊，“湖泊效应”明显，更加适合种植几个品种高价优质的葡萄：雷司令，琼瑶浆，霞多丽，梅鹿辄，黑比诺和品丽珠。 (分别记为第1种到第6种葡萄) 每个品种都有自己的首选的最适合的“平均温度”的范围，但是对疾病的易感性和抵御短期异常寒冷的温度的能力也不同。伴随我们当地的气候变化，这些品种的相对适宜性将改变。具有前瞻性的酿酒厂已聘请你的团队，以帮助长期的规划。1）计算用于生长上述各6个品种的总葡萄园的比例，使得酒厂的年度利润最大。2）考虑温度和当前每个类型的酒的市场价格发生改变的情况，什么时候需要进行种植方案的调整。在建立模型的过程要注意以下三点： 气候模型是复杂的和预测“全球变暖”的速度是一个激烈争论的领域。对于这个问题的目的，假定每年的平均温度在增长，到本世纪的结束纽约将增加不超过4。温度是在变化的 ，并且突然出现的零下的严寒温度在二月底或三月初（在葡萄树已经开始适应气候变暖之后）比在冬天刚过一半的时候相同低温更具破坏性。 新种植葡萄树至少需要三年开始生长适合酿酒的葡萄。2、问题分析酿酒厂从种植葡萄树到酿成葡萄酒，取得收益是一个比较漫长的过程。在这个过程中，存在许多影响收益的因素。归纳来讲，可以分为三类，一是单位面积酿酒葡萄的产量，二是生产的酿酒葡萄的质量，三是葡萄酒的价格。对于产量来讲，我们可以用日平均气温10o C的活动积温【1】来反映葡萄生长发育与温度条件的总体关系。第年第种葡萄的产量系数可以表示为：（其中，N为生长发育的天数；T为发育期内的平均温度；C为发育阈温度，通常用10oC。）则产量便可以由本品种的最高产量和产量系数的乘积表示。但是一些突发情况也可以影响到葡萄的产量，所以计算过程中要考虑抗病和抗冷这两个影响因素。对于质量来讲，则需要重点考虑该种葡萄酿酒的出酒率，另经查阅资料得到，酿酒葡萄的出酒率【2】为：对于市场价格，则可以通过搜查统计数据进行确定，不属于酿酒厂的可控范围。对于六种品种的酿酒葡萄，他们的最适平均温度、对疾病的易感程度和抵御短期异常寒冷的能力有所不同，随着气候条件的变化，上述的各种参量会发生改变，从而种植不同的酿酒葡萄的收益也会随之变化，如何实现在一段较长的时间（酿酒葡萄的寿命，约为25年）内年平均收益最高，是本题需要重点解决的问题。3、符号约定符号意义单位面积酿酒厂的净利润种植第种葡萄单位面积的净利润第种葡萄的单位面积产量种植第种葡萄所占的比例第种葡萄的出酒率第种葡萄的出汁率第种葡萄的单位面积成本3、模型假设（1）假设种植单位面积的投入恒定。（包括施肥、灌溉、采摘、酿制以及所需的人工费用）。（2）假设初温度外，外界提供的条件均为最适合的本品种葡萄的最佳环境（包括光照、土壤矿物质含量以及湿度等）。（3）假设葡萄在生长过程中管理妥善，无虫害，即所种葡萄均能正常结实。（4）假设所生产的葡萄酒均能按照原价销售。4、问题一的求解4.1问题的进一步的分析题目要求从长远的角度来分析确定葡萄园中六个品种所占的比例，以使得其年度总利润最大，由于“温室效应”带来的气候变化的影响，不同年份的最佳种植比例可能会发生改变，所以我们将葡萄的生长周期（约为60年）作为时间的跨度，通过计算确定不同品种的种植比例使得酒厂在60年内的年度平均利润最大。求得最大利润，实际上可以转化为线性规划的问题，可以考虑将年度平均利润作为目标函数，通过寻找相应的约束条件，求得最佳种植比例。在这个过程中要充分考虑温度变化对酿酒葡萄的生长和发育的影响以及不同品种的葡萄对于温度的敏感性和适应性。4.2相关数据的搜集和整理基于对问题的分析，通过查找资料，对相关的数据进行了搜集和整理。在搜集的过程中，发现出处不同的部分参数存在差异，针对这种情况，我们采取了计算平均值的方法对这些参数重新进行了赋值，使得数据来源更加真实可靠。经整理得到的相关数据如下表【3】所示：表一 不同品种葡萄的基本参数种类雷司令琼瑶浆梅鹿辄黑比诺品丽珠霞多丽出汁率67%75%74%74%73%72%有效积温298728673200310034003310生长期155170天146160天145165天128160天150155天145160天适宜温度13.215.2141623254.3模型的建立与求解4.3.1气候的变化和预测模型由于五指湖的平均温度与伊莎卡岛的温度保持一致，选取近20年来该地区每个月的温度，并对同月份的温度进行拟合【4】，用函数表示。12个月的平均温度变化如下图所示：图1. 伊莎卡岛近20年来的月平均温度变化4.3.2基于气候变化的葡萄种植模型平均年利润：在选择种植酿酒葡萄的方案时，每个品种所占得比例满足以下条件：在保证年平均利润最大时，还需要考虑到酿酒厂资金的周转问题，所以必须保证每年的净利润不能为负。即满足:综上所述可建立如下规划模型：利用编程求解，可以得到：=2:8:5:4:5:3此时，单位面积的年平均收益最大。4.4模型的结果分析1、从适宜的温度来看:随着“温室效应”带来的温度升高，适应温度最低的雷司令收益会逐渐降低，而黑皮诺和琼瑶浆的种植收益会逐渐增高并处于稳定。所以，雷司令的种植面积应该相对较低，而另外两种相对较高。2、从葡萄的抗病能力来看：琼瑶浆具有较好的抗病能力，而黑皮诺和品丽珠则比较容易受到感染，随着全球温度的变暖，病毒感染的能力也相应增强，所以，琼瑶浆的种植比例应相对较高，而黑皮诺和品丽珠的种植比例应相对较低。3、从葡萄抵抗严寒的能力来看：观察2、3月份的温度变化，突然寒冷的年份变多，抗寒能力强的品种更易存活，更容易取得较高收益，查阅资料可知，梅露辄和琼瑶浆相对耐寒，所以，从长远看，种植的比例应相对较高。综上所述：以2:8:5:4:5:3的比例来规划葡萄园的种植是合理的，并且能够获得最大利润。5、问题二的求解5.1问题进一步分析每一个品种的年利润是随着气候的变化而改变的，“温室效应”使得气候升温，导致月平均温度不在某些品种葡萄的最宜生长温度范围之内，造成了该种葡萄的大量减产，使得该种葡萄收益减少，甚至亏损。正相反，变化后的平均温度也可能刚好达到某种葡萄的最佳温度范围，使得葡萄的收益大大增加。此时可以考虑改变葡萄种植的比例，以谋求更大的利润。由于新种植的葡萄在种植三年后才能够生长适合酿酒的葡萄，所以，在考虑铲除收益低的葡萄品种时，需要在新种植品种三年亏损，后高收益和旧葡萄树低收益间进行权衡，以求得最大利润。5.2模型的建立与求解伴随温度和市场价格的变化，各类葡萄单位面积的经济产值也在变化。根据其变化情况，决定需要更改或调整各类葡萄比例的时间以及需要调整的葡萄种类。当某种葡萄从某年起连续或超过三年其利润在六类葡萄里较少或不盈利时，即可视为需要调整比例，该年即为需要调整比例的时间调整前各类葡萄比例为，调整后各类葡萄比例为。在模型一的基础上，进行如下修改：目标函数：经编程求解得到调整后不同品种的比例为：=6、模型的评价6.1模型的优点（1）本文将影响收益的因素进行归纳分为了三类，大大简化了问题的复杂程度。（2）本文巧妙地构建了气候和收益的影响因素之间的关系，并成功地找到了促使利润最大化的约束条件，最终得到了最优解。6.2模型的缺点（1）模型作了较多的理想假设，与实际情况有很大差距，具有一定的局限性。（2）所搜集的数据不够全面，部分算法因数据不全无法得出精确的结论。参考文献1苏占胜，宁夏酿酒葡萄产量