基于兩階段dea模型的鐵路運(yùn)輸企業(yè)效率評價(jià)研究

基于兩階段dea模型的鐵路運(yùn)輸企業(yè)效率評價(jià)研究

一、鐵路運(yùn)輸企業(yè)組織效率評價(jià)效率問題是經(jīng)濟(jì)和管理研究的中心問題，也是企業(yè)發(fā)展的重要因素。作為社會經(jīng)濟(jì)的基本單位,企業(yè)組織就像細(xì)胞,有機(jī)體的健康需要有活力的細(xì)胞組織,而社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也需要有效率的企業(yè)組織。因此,研究企業(yè)組織的效率逐漸成為經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)的熱點(diǎn)問題、難點(diǎn)問題。近期我國鐵路運(yùn)輸企業(yè)的經(jīng)營效益狀況不盡理想,說明有必要對鐵路運(yùn)輸企業(yè)效率問題進(jìn)行研究。本文首先對網(wǎng)絡(luò)DEA方法進(jìn)行文獻(xiàn)綜述,然后再對鐵路運(yùn)輸企業(yè)生產(chǎn)過程的分解基礎(chǔ)上,構(gòu)建分階段鐵路運(yùn)輸企業(yè)效率評價(jià)指標(biāo)體系,并給出網(wǎng)絡(luò)DEA模型的具體形式,并以2007年18個(gè)鐵路運(yùn)輸企業(yè)為例對運(yùn)輸企業(yè)組織效率用網(wǎng)絡(luò)DEA方法進(jìn)行了評價(jià)分析。通過鐵路運(yùn)輸企業(yè)效率的評價(jià),使鐵路運(yùn)輸企業(yè)清楚地認(rèn)識到自身效率的特征,以采取有效措施提高企業(yè)效率,促進(jìn)鐵路運(yùn)輸企業(yè)經(jīng)營效益狀況的改善。二、網(wǎng)絡(luò)dea新方法的應(yīng)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)是由著名的運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Cooper等人于1978年提出的一種效率評價(jià)方法,繼1978的第一個(gè)模型——C2R模型問世以后,DEA方法得到了較快的發(fā)展。但由于傳統(tǒng)的DEA方法將生產(chǎn)過程視作一個(gè)黑箱,因此人們難以通過傳統(tǒng)的DEA方法解釋決策單元無效率的原因,這一局限性在很大程度上限制了DEA的發(fā)展與應(yīng)用。為了解決這一問題,諸多學(xué)者嘗試了許多辦法,網(wǎng)絡(luò)DEA模型無疑是解決這一問題的重要方法。F?re和Grosskopf,通過傳統(tǒng)DEA模型的改進(jìn),于1996年建立了第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)DEA模型。隨后,F?re和Grosskopf等人對自己建立的網(wǎng)絡(luò)DEA模型進(jìn)行了一系列的研究,并于2000年形成了較完整的網(wǎng)絡(luò)DEA理論體系。其后,又有一些學(xué)者提出了不同的網(wǎng)絡(luò)DEA方法。Herbert和Lewis于2004年設(shè)計(jì)了一種新的網(wǎng)絡(luò)DEA模型。AngelM.Priéto和JoseL.Zofío(2006)將活動(dòng)性分析方法應(yīng)用到投入產(chǎn)出技術(shù)中,提出了投入產(chǎn)出的網(wǎng)絡(luò)DEA模型。畢功兵、梁樑、楊鋒(2007)對兩階段生產(chǎn)過程的效率評價(jià)進(jìn)行拓展性研究,建立了一種新的針對兩階段生產(chǎn)過程的DEA效率評價(jià)模型,此模型假定兩階段生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品不變,接下來對第一階段,求出在輸出一定的情況下最小化輸入,再對第二階段,求出在輸入一定的情況下的最大化輸出;對一個(gè)DMU而言,用第一階段的最小輸入和第二階段的最大輸出,來構(gòu)造前沿生產(chǎn)面。這樣,一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率,就可以用該系統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)能力與理想生產(chǎn)能力的相對效率來表示?？梢哉f,畢功兵等人提出的模型實(shí)質(zhì)上是一類特殊的網(wǎng)絡(luò)DEA模型,其評價(jià)原理有助于管理者確定生產(chǎn)過程(如供應(yīng)鏈)的非有效來源及其效率改進(jìn)方向。YuMing-Min和ErwinT.J.Lin(2008)將網(wǎng)絡(luò)DEA模型與多活動(dòng)DEA模型進(jìn)行了融合,建立了一種多活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)DEA模型。該模型主要應(yīng)用于對具有多種業(yè)務(wù),且這些業(yè)務(wù)相互獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)的效率測評,并將該方法應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸客運(yùn)、貨運(yùn)業(yè)務(wù)效率的分析。總體上看,目前對于網(wǎng)絡(luò)DEA方法的模型及應(yīng)用還相對較少,特別在鐵路運(yùn)輸企業(yè)效率中的應(yīng)用,文獻(xiàn)極少。通過比較分析,我們認(rèn)為,Herbert和Lewis的研究成果無疑是最引人注意的。Herbert和Lewis于2004年設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)DEA模型具有打開了生產(chǎn)過程黑箱的特點(diǎn),通過對生產(chǎn)過程的拆分,網(wǎng)絡(luò)DEA能更好的確定決策單元無效率的根源,從而能為相對無效的決策單元的調(diào)整提供更好的政策建議。此外,該網(wǎng)絡(luò)DEA模型適用范圍廣泛。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)DEA模型中,每一個(gè)子過程的輸入既可以是前一子過程輸出的中間產(chǎn)品,也可以是外生輸入變量;每一子過程的產(chǎn)出,不僅可以是作為其他子過程輸入的中間產(chǎn)品,也可以是最終產(chǎn)品。新模型可以用于由兩階段或者更多子過程構(gòu)成的DMU的評價(jià)中,且各個(gè)子過程之間的關(guān)系可以更復(fù)雜,更接近現(xiàn)實(shí)組織結(jié)構(gòu)。該模型的每個(gè)階段都允許使用以輸入為導(dǎo)向或以輸出為導(dǎo)向的模型形式,并適用于規(guī)模收益的四個(gè)基本假設(shè)情形中。同時(shí),該模型也允許將作為投入、中間產(chǎn)品、產(chǎn)出的“反變量”引入到新模型中。因此較F?re和Grosskopf所建立的網(wǎng)絡(luò)DEA模型,Herbert和Lewis建立的模型應(yīng)用范圍更廣,更適用于產(chǎn)品具有的非實(shí)體、非儲存性,生產(chǎn)與消費(fèi)具有同一性,具有明顯的規(guī)模效應(yīng)的鐵路運(yùn)輸企業(yè)的效率評價(jià)。三、鐵路運(yùn)輸企業(yè)生產(chǎn)過程的兩子過程效率是指每產(chǎn)出一個(gè)單位產(chǎn)品所消耗的資源數(shù)量,通常用投入產(chǎn)出比率來衡量,因而效率評價(jià)指標(biāo)體系由相應(yīng)的投入、產(chǎn)出指標(biāo)組成。鐵路運(yùn)輸企業(yè)的運(yùn)營過程包括很多環(huán)節(jié),涉及到很多方面。為使評價(jià)指標(biāo)體系不至于過度龐雜,簡化運(yùn)算,每一類指標(biāo)中只選擇一到兩個(gè)指標(biāo)作為代表性指標(biāo)。由于網(wǎng)絡(luò)DEA方法需要對生產(chǎn)過程進(jìn)行分解,由于鐵路運(yùn)輸企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)是同時(shí)進(jìn)行的,即鐵路運(yùn)輸企業(yè)的產(chǎn)品不具有儲藏性。因此,對于一個(gè)鐵路運(yùn)輸企業(yè)生產(chǎn)過程的分解不能簡單的仿效其他行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)分解的方法。從我國鐵路運(yùn)輸業(yè)實(shí)際情況看,由于實(shí)行客貨混運(yùn),投入要素?zé)o法在客、貨運(yùn)輸業(yè)務(wù)之間合理分配,因而在運(yùn)輸企業(yè)生產(chǎn)過程的分解不宜采用客運(yùn)、貨運(yùn)的分解方式。結(jié)合鐵路運(yùn)輸企業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn),本文將鐵路運(yùn)輸企業(yè)的生產(chǎn)過程分成車輛的維修子過程與運(yùn)營子過程兩個(gè)子過程。車輛維修子過程是指各鐵路運(yùn)輸企業(yè)每年都要對用于生產(chǎn)運(yùn)輸產(chǎn)品的車輛進(jìn)行維修,從而保障運(yùn)輸企業(yè)的生產(chǎn)安全平穩(wěn)的進(jìn)行。有關(guān)鐵路運(yùn)輸企業(yè)的維修環(huán)節(jié)其實(shí)包含了很多內(nèi)容,路基維修、道軌維修、車輛維修還有站點(diǎn)建設(shè)等,但是本文的維修部分則主要選取車輛維修進(jìn)行評價(jià),這一方面是因?yàn)檐囕v維修的效果會對鐵路運(yùn)輸企業(yè)組織效率產(chǎn)生很大影響,一方面是因?yàn)樗€能有效地反映鐵路運(yùn)輸企業(yè)組織效率高低。在維修部分,如圖1所示,投入變量有列車維修人員數(shù)量、列車維修人員工資和平均修車時(shí)間,其中平均修車時(shí)間又區(qū)分為機(jī)車、客車和貨車3種。維修的產(chǎn)出則是修竣的機(jī)車和車輛臺數(shù)。運(yùn)營子過程是指鐵路運(yùn)輸企業(yè)利用車輛以及其他人財(cái)物等資源,完成對旅客、貨物的運(yùn)輸與服務(wù)過程。其中這一階段運(yùn)用的車輛既包括上一子過程維修好的車輛,也包括本時(shí)期內(nèi)不需要維修的車輛。運(yùn)營子過程的目標(biāo)是利用現(xiàn)有的盡可能少的車輛、服務(wù)人員、資本、能源等投入,生產(chǎn)出更多的包括客貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量等最終產(chǎn)出。車輛的維修子過程與運(yùn)營子過程是密切聯(lián)系的,聯(lián)系的紐帶就是維修完成的車輛。不僅如此,兩個(gè)子過程還具有明顯的時(shí)間關(guān)系,車輛維修子過程先于運(yùn)營子過程之前發(fā)生,且我們假設(shè)這一聯(lián)系是單向非循環(huán)的。在運(yùn)營子過程,如圖2所示,上一步驟的產(chǎn)出修竣臺數(shù)就作為本次的投入,當(dāng)然,除了修竣臺數(shù)還有不需修理的機(jī)車和車輛臺數(shù)、運(yùn)營人員數(shù)量、運(yùn)營人員工資、本年投資、運(yùn)輸能耗和線路營業(yè)里程。而產(chǎn)出則包括了周轉(zhuǎn)量、列車正點(diǎn)率、列車速度、勞動(dòng)生產(chǎn)率、運(yùn)輸收入、科技成功和每百萬事故走行件數(shù)。四、網(wǎng)絡(luò)dea模型的基本形式和驗(yàn)證分析(一)規(guī)模收益不同在前面選取各子過程的指標(biāo)時(shí),選取的指標(biāo)都是正向變量,不存在反變量。而且,兩個(gè)子過程都是以輸入為傾向的,即都追求的是在輸出不變的情況下,如何減少輸入,從而達(dá)到有效率的狀態(tài)。不僅如此,我們假設(shè)各子過程都是規(guī)模收益不變的。令:Xdsi=第d個(gè)DMU中第s個(gè)子DMU消耗的輸入i的數(shù)量,其中i=1,…,IMdstp=第d個(gè)DMU中第s個(gè)子DMU生產(chǎn),被第t個(gè)子DMU消耗的中間產(chǎn)品p的數(shù)量,其中p=1,…,PYdsr=第d個(gè)DMU中第s個(gè)子DMU生產(chǎn)的最終產(chǎn)品 r的數(shù)量,其中r=1,…,Rλdsk=衡量第k個(gè)DMU中第s個(gè)子DMU效率時(shí),第d個(gè)DMU中第s個(gè)子DMU的權(quán)重系數(shù)θsk=第k個(gè)DMU中第s個(gè)子DMU的逆效率基于以上幾點(diǎn),構(gòu)建各階段的具體的網(wǎng)絡(luò)DEA模型如下。(1)車輛維護(hù)流程對于維修子過程,有3個(gè)輸入變量,一個(gè)作為輸出的中間產(chǎn)品變量。因此,當(dāng)評價(jià)第k個(gè)DMU中子過程1的效率E1k時(shí),可求解如下線性規(guī)劃:(2)中間產(chǎn)品輸出變量對于運(yùn)營子過程,有5個(gè)輸入變量,一個(gè)作為輸入的中間產(chǎn)品變量,兩個(gè)最終的輸出變量。因此,當(dāng)評價(jià)第k個(gè)DMU中子過程2的效率E2k時(shí),可求解如下線性規(guī)劃:(3)第2個(gè)汽車臺數(shù)的確定由于兩個(gè)階段的模型都是以輸入為導(dǎo)向的,所以為了求取總過程的組織效率,需要先求解第二子過程,即運(yùn)營子過程。求解完上述模型后,可以得到:λ*d2k為求解第d個(gè)DMU的第2個(gè)子過程的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)。于是有:*Μk121=18∑d=1λ*d2kΜd121?Mk121=∑d=118λ?d2kMd121作為當(dāng)?shù)趉個(gè)DMU中第2個(gè)子過程有效時(shí)消耗的中間產(chǎn)品的量,即理想的修竣車輛臺數(shù)。然后,用*Mk121代替第1個(gè)子過程中原來所生產(chǎn)的中間產(chǎn)品的量,而參照集仍為初次對第1個(gè)子過程求解時(shí)得出的參照集?？汕蠼馊缦戮€性規(guī)劃:得到最優(yōu)權(quán)重系數(shù)為λ*d1k,我們定義*X*ksi=∑Dd=1Dd=1λ*dskXdsi;i=1,…,I作為當(dāng)?shù)趉個(gè)DMU中第s個(gè)子DMU有效時(shí)消耗的輸入i的量。隨后第k個(gè)DMU的組織效率Ek等于:Ek=maxi=1?2?3*X*k1iXk1i上述模型即為兩階段網(wǎng)絡(luò)DEA模型的具體形式。(二)鐵路運(yùn)輸企業(yè)組織效率本文以我國18個(gè)鐵路局(公司)作為決策單元,根據(jù)上述模型,運(yùn)用LINGO軟件等軟件進(jìn)行測算,對2007年18個(gè)鐵路運(yùn)輸企業(yè)的企業(yè)組織效率進(jìn)行評價(jià),其評價(jià)結(jié)果如表1所示。由表1可以發(fā)現(xiàn),從整體組織效率情況看,北京局、上海局、南寧局、呼和浩特局、沈陽局的組織效率值為1,說明它們在這18家鐵路運(yùn)輸企業(yè)中是相對有效的。而其他13家鐵路運(yùn)輸企業(yè)的效率值均小于1,說明它們組織效率不是相對有效的。在所有相對無效的決策單元中,排在后三位的是青藏鐵路公司、西安局、昆明局,其組織效率分別為0.472、0.544、0.545,說明這3個(gè)鐵路局在組織管理上可能存在更大的問題,需要加以注意。此外,有13家鐵路運(yùn)輸企業(yè)的組織效率分布在0.8-1的區(qū)間內(nèi),它們的組織效率相對較高。這些鐵路運(yùn)輸企業(yè)的管理經(jīng)驗(yàn)可以為排名靠后的企業(yè)所借鑒。同時(shí),從表中也可以看出,除了0-0.4區(qū)間外,各區(qū)間都有一些鐵路運(yùn)輸企業(yè)分布在其中。這在一定程度上證明了,通過網(wǎng)絡(luò)DEA方法,可對各企業(yè)的組織效率進(jìn)行比較有效的區(qū)分。在維修子過程中,北京局、呼和浩特局、上海局、南寧局、沈陽局的組織效率值為1,說明相對于其它路局,它們在維修子過程上是相對有效的。而其他13家鐵路運(yùn)輸企業(yè)的效率值均小于1,說明它們組織效率不是相對有效的。在所有相對無效的決策單元中,排在后三位的是昆明局、西安局、青藏鐵路公司,其效率值分別為0.554、0.541、0.465,說明這3個(gè)鐵路局在維修過程上可能存在更大的問題,需要加以重視。此外,有5家鐵路運(yùn)輸企業(yè)的維修子過程的效率為1,表明它們在維修過程的效率相對較高,其管理經(jīng)驗(yàn)值得排名靠后的企業(yè)所借鑒。在運(yùn)營子過程中,所有的效率值都分布在0.8-1這個(gè)區(qū)間內(nèi),表明運(yùn)營子過程效率水平較高。除烏魯木齊局、呼和浩特局、濟(jì)南局、上海局、昆明局之外,所有企業(yè)的效率值都為1。說明相對于其它路局,它們在運(yùn)營子過程上是相對無效的。在所有相對無效的決策單元中,排在最后一位的是呼和浩特局,其效率值分別為0.847,說明它在運(yùn)營過程上可能存在一定的不足,需要加以重視。但是我們也應(yīng)該看到,在運(yùn)營子過程中,有13家企業(yè)的相對效率值為1,且最后一位的效率值也為0.847。這說明,各個(gè)鐵路運(yùn)輸企業(yè)在運(yùn)營子過程效率方面,差別不是很大,這應(yīng)該與各大路局都十分重視運(yùn)營子過程的管理有關(guān)。鐵路運(yùn)輸企業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng),它的生產(chǎn)過程又是由許多子系統(tǒng)或子過程組成的,各個(gè)子系統(tǒng)的相互影響、相互作用對企業(yè)組織存在很大的影響,一旦某一個(gè)子系統(tǒng)或子過程出現(xiàn)問題,受影響的不止是子系統(tǒng)或子過程本身,同時(shí)還會影響到整個(gè)企業(yè)的績效。所以,如果鐵路運(yùn)輸企業(yè)整體組織有效率,則其子系統(tǒng)也必然相對有效率。而若企業(yè)組織在某一子過程上管理不善,勢必會造成整個(gè)組織無效率的情況。這一點(diǎn),在表1中得到了清楚的反映。首先,對于組織有效的企業(yè),包括北京局、上海局、南寧局、沈陽局,它們在車輛維修子過程以及運(yùn)營子過程上也都是有效率的。其次,對于呼和浩特局,雖然它們在車輛維修子過程是有效率的,但是由于他們在運(yùn)營子過程中存在相對無效率的情況,因此其組織也是相對無效率的,對于該企業(yè)來說,今后應(yīng)該加強(qiáng)對運(yùn)營子過程的管理。再次,對于哈爾濱局、太原局、鄭州局、武漢局、西安局、南昌局、廣鐵公司、成都局、蘭州局以及青藏鐵路公司等來說,它們在運(yùn)營子過程中是相對有效的,而在車輛維修子過程是無效率的,因此最終導(dǎo)致了組織無效率。因此,對于它們來說,當(dāng)務(wù)之急是加強(qiáng)對車輛維修子過程的管理。最后,對于烏魯木齊局、濟(jì)南局、昆明局來說,它們無論在車輛維修子過程,還是在運(yùn)營子過程,都是相對無效的,從而導(dǎo)致了更低的組織效率值。對于它們來說,需要在兩個(gè)方面都加強(qiáng)管理,并加強(qiáng)兩個(gè)過程的合理銜接,這樣才能使總效率值不斷提高。(三)dea模型的總體分析為了比較網(wǎng)絡(luò)DEA模型與傳統(tǒng)DEA模型的差異,我們還用傳統(tǒng)DEA模型計(jì)算了各路局的效率狀況,通過對比發(fā)現(xiàn),除了南寧局之外的其他決策單元的網(wǎng)絡(luò)DEA值均小于傳統(tǒng)的DEA值,網(wǎng)絡(luò)DEA的平均效率值為0.840,而傳統(tǒng)DEA的平均相對效率值為0.931。所以運(yùn)用傳統(tǒng)DEA模型所求的平均有效值大于用網(wǎng)絡(luò)DEA模型計(jì)算的有效值,這說明運(yùn)用傳統(tǒng)的DEA模型來分析企業(yè)的組織效率時(shí),會忽略一些無效率的因素,即運(yùn)輸企業(yè)過程中的部分問題沒有反映出來。而運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)DEA模型,可以更加深入地了解運(yùn)輸企業(yè)的運(yùn)作過程,使得原來被傳統(tǒng)DEA方法所忽略的問題可以被發(fā)現(xiàn),提高了管理決策的效率。此外,對于無效率的決策單元,傳統(tǒng)的DEA方法只能揭示它的無效率,但無法揭示無效率的根源。網(wǎng)絡(luò)DEA模型在分析企業(yè)的相對績效時(shí),把決策單元分解為一系列子過程,使得管理能夠更加深入地了解決策單元的運(yùn)作過程。揭示了決策單元無效率的根源所在,使管理決策更具有針對性,提高了管理效率。五、非營運(yùn)過程的效率提高通過上述分析,我們認(rèn)為,提高鐵路運(yùn)輸企業(yè)組織的整體效率,需要從以下方面入手:首先,各鐵路運(yùn)輸企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)維修階段的管理,