基于DEA的水專項工程技術示范類課題績效評估

米樂，周北海，李楠，黃遠奕，齊劍川

（1.北京科技大學 土木與環(huán)境工程學院環(huán)境工程系，北京 100083；2.四川大學 建筑與環(huán)境學院，成都 610065）

基于DEA的水專項工程技術示范類課題績效評估

米樂1，周北海1，李楠1，黃遠奕1，齊劍川2

（1.北京科技大學 土木與環(huán)境工程學院環(huán)境工程系，北京 100083；2.四川大學 建筑與環(huán)境學院，成都 610065）

本文重點解決水專項課題管理方面存在的課題產(chǎn)出效果不及預期、進度拖延等問題，基于數(shù)據(jù)包絡分析（data envelopment analysis，DEA）方法，結合水專項課題投入產(chǎn)出情況，構建能夠直觀反映課題實施效率的績效評估體系。以湖泊主題和河流主題的20個工程技術研究示范類課題為樣本，進行綜合效率分析，并通過模型計算出非有效課題的投入冗余量和產(chǎn)出不足量，直觀反映課題管理的改進空間。結果表明：其中13個課題達到最佳收益狀態(tài)，占總數(shù)的65％，其余7個課題的投入產(chǎn)出未達到平衡，其中4個課題投入過盛，3個課題產(chǎn)出不足，需要進行調整，此方法能夠真實客觀地反映課題實施效率，有助于課題達到效率最大化。

水專項；工程技術示范類課題；績效評估；數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）

0　引言

水專項是《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》設立的16個重大專項之一，是建國以來投資最大的水污染治理科技項目，“十一五”至今水專項已經(jīng)形成了一套管理體系，對于課題產(chǎn)出成果，有單獨的經(jīng)費評定、工程建設評定、任務執(zhí)行情況評定、效益分析等，但仍存在部分課題進度拖延、效果不及預期目標、經(jīng)費使用不規(guī)范等問題，缺乏能夠結合課題投入產(chǎn)出，系統(tǒng)地衡量課題投入是否獲得最優(yōu)產(chǎn)出效果的績效評估方式。

常用的科研項目績效評估方法有專家評分法［1，2］、層次分析法［3，4］、模糊綜合評價法［5-7］、數(shù)據(jù)包絡分析法［8-10］等。近幾年數(shù)據(jù)包絡分析在科研項目績效評估的應用愈發(fā)廣泛，如Oral M等［11］利用DEA模型針對高?？蒲心芰Ψ治鰳嫿丝冃гu估的指標體系；Li Tong等［12］利用DEA方法對中國區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)的創(chuàng)新效率進行了效率評價研究。

根據(jù)課題研究內容的不同，水專項分為工程技術和管理技術兩大類，本文主要分析工程技術研究示范類課題的投入、產(chǎn)出，建立科研項目績效評估指標體系，引入數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）的C2R模型，在關注產(chǎn)出數(shù)量的基礎上兼顧產(chǎn)出質量，構建基于DEA模型的水專項績效評估方法，以水專項“十一五”湖泊、河流兩大主題中的20個課題為例進行分析驗證，提供一種綜合水專項課題投入產(chǎn)出，能夠直觀反映實施效率并為課題提供具體建議的方法，為水專項“十二五”、“十三五”課題的多目標評估服務。

1.1模型構建

水專項的課題在學術、技術創(chuàng)新、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益等層面均有成果產(chǎn)出，根據(jù)其投入產(chǎn)出情況，分析績效評估指標的重要性，進行前沿面分析，應用DEA效率評價模型，構建適應于水專項工程技術研究示范類課題的績效評估體系，流程圖如1-1所示。

1　模型方法及數(shù)據(jù)來源

圖1-1　模型構建流程圖

1.1.1指標體系的構建

水專項課題實施時間3-5年不等，投入、產(chǎn)出存在較大差異。工程技術研究示范類課題投入包括人員、時間、經(jīng)費，產(chǎn)出包括課題的學術影響、技術工藝創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益［13］。

表1-1　水專項示范工程類項目績效評價指標體系

（1）人員：不同級別的研究人員數(shù)量，直觀展示科研人員在課題中的貢獻能力。

（2）時間：以研究人員參與課題的時間為標準，準確描述課題研究時間的真實投入。

（3）經(jīng)費：課題的實際支出。

（4）學術影響：論文和專著是學術影響方面的主要成果，綜合考慮學術論文的質量和數(shù)量，以影響因子作為指標；專著與論文有較大差異，也是學術影響的重要指標，以數(shù)量計量。

（5）技術工藝創(chuàng)新：以專利數(shù)量作為表征技術工藝創(chuàng)新質量的標準，包含發(fā)明專利、實用新型專利、外觀專利的申請數(shù)和授權數(shù)。

（6）人才培養(yǎng)：主要考量博士研究生和碩士研究生的產(chǎn)出數(shù)量。

（7）經(jīng)濟效益：結題驗收時不存在間接經(jīng)濟效益，潛在經(jīng)濟效益也無法準確核算，因此僅以課題產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益作為經(jīng)濟效益產(chǎn)出。

（8）環(huán)境效益：根據(jù)地表水環(huán)境質量檢測標準常用指標，選擇COD年消減量、氨氮年消減量、總氮年消減量、總磷年消減量來判定課題所帶來的環(huán)境效益。

1.1.2模型

由于水專項課題均為多投入多產(chǎn)出的生產(chǎn)活動，并且各課題的投入指標相對固定，選取C2R模型對同一類型的平行決策單元進行相對有效性的評估、評定及對比。數(shù)據(jù)包絡分析的基本原理是通過判斷決策單元有效性的度量來描述課題的生產(chǎn)效率，而通過課題在DEA有效生產(chǎn)前沿面上的投影的偏離程度來評價每個課題的相對有效性［14］。

在模型中，每一個工程技術研究示范類課題的投入和產(chǎn)出均用向量來表示，假設每個課題都有a種類型的科研投入和b種類型的科技產(chǎn)出，xij是第j個課題對第i種類型輸入的輸入量，yjr是第j個課題對第r種類型輸出的輸出量；vi是對第i種科研輸入所設的度量（權重），μr則是對第r種科技輸出所設的度量（權重）。如圖1-2所示。

圖1-2　DEA模型投入產(chǎn)出示意圖

設θ表示每個課題的綜合效率，并有λj（j=1，2，…n）為權重變量；s-為投入松弛變量，s+為產(chǎn)出松弛變量；ε為阿基米德無窮小，判斷課題有效性的C2R模型為為了便于利用線性規(guī)劃的單純形法求解，將化為一個等價的線性規(guī)劃問題，其對偶規(guī)劃用表示［8，15-18］。具體算法如下：

那么根據(jù)DEA方法模型中變量的含義，θ的范圍應在0-1之間，當決策單元的θ越接近于1，則說明此課題的生產(chǎn)效率就越高。

1.2數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)處理

本文選取水專項“十一五”期間已經(jīng)結題的課題作為樣本庫，主要分析湖泊主題和河流主題的課題，以環(huán)境保護部所屬水體污染控制與治理重大專項官方網(wǎng)站“成果專欄”公布數(shù)據(jù)為準，水專項課題統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1-2。

在DEA模型運算之前，首先確定性質相同數(shù)據(jù)之間的關系，并將這些數(shù)據(jù)進行合并，不僅考慮產(chǎn)出個數(shù)，同時考慮產(chǎn)出的質量和實際影響，公式如下：

SCI影響因子具有較強說服力，能夠代表學術水平的高低，綜合各高校及科研機構對SCI、EI、核心期刊對學術貢獻的判定，論文影響因子中SCI按照其公示的影響因子計數(shù)，EI按照0.5分計數(shù)，核心期刊按照0.1分計數(shù)，會議論文及其他按照0.01分計數(shù)，課題共發(fā)SCI論文k篇，每篇SCI影響因子用σk表示，并有ne篇EI論文，nh篇核心論文及nq篇其他論文，則有影響因子綜合評分Si公式如下：

表1-2　水專項示范工程類課題統(tǒng)計數(shù)據(jù)

專利成果有“申請”和“已授權”兩種狀態(tài)，設定“申請”狀態(tài)的專利為1分，“已授權”專利為3分，通過分數(shù)表征專利實際質量，課題申請專利的數(shù)量為na，已獲得授權專利數(shù)量為nb，則有專利綜合評分Sp公式如下：

依據(jù)博士生和碩士生對課題的學術貢獻率和課題工作量，設定博士生為4分，碩士生為1分，課題共培養(yǎng)了nd名博士生，nm名碩士生，則有人員培養(yǎng)綜合評分Sr公式如下：

2　工程示范類課題績效評估

將水專項中的20個課題數(shù)據(jù)帶入DEA模型C2R當中，經(jīng)過計算，得到工程示范類課題的綜合效率值，結果如表2-1。其中有13個課題達到且，同時滿足技術有效和規(guī)模有效，處于最佳收益狀態(tài)。

課題8、課題15、課題17達到技術有效，而規(guī)模收益處于遞增狀態(tài)，應在一定的限度之內加大課題的科研投入規(guī)模；課題16、課題20達到技術有效，而規(guī)模收益處于遞減狀態(tài)，說明應減小科研投入規(guī)模；課題4、課題7既沒有達到技術有效也沒有達到規(guī)模有效，并且其規(guī)模效益已經(jīng)達到遞減狀態(tài)，說明在提高課題的技術力度的同時應減小科研投入的規(guī)模。

表2-1 示范工程類課題績效評價結果

非有效課題的投入和產(chǎn)出并未達到最優(yōu)的平衡，如表2-2所示，課題在進行過程中存在投入冗余情況，如課題4中除了高級研究人員和其他研究人員的投入外，其他指標相對于輸出而言均存在投入過剩的現(xiàn)象，直觀的展示了課題投入可以縮減的空間；表2-3給出了課題的產(chǎn)出不足量，如課題7中雖然在專著、專利、經(jīng)濟效益方面產(chǎn)出較好，但是對環(huán)境效益的貢獻率極低，表明在課題投入不變的情況下，對應產(chǎn)出的提升空間；這兩個參數(shù)課可以為課題驗收指標的設定提供依據(jù)。

表2-2 示范工程類課題投入冗余量

表2-3　示范工程類課題產(chǎn)出不足量

根據(jù)以上DEA模型所得出的示范工程類課題績效評估結果，可以直觀反映課題的科研效率及產(chǎn)出效益，在水專項“十一五”的考核過程中，水專項的評估工作基本采用專家打分法，但受個人利益及偏見的影響，此方法過多的融入專家的主觀判斷，影響評議的公正性［1，19，20］，數(shù)據(jù)包絡分析法有效的解決了此問題，方法將課題進行相互間比對，結果更加公正，也更加直觀［14，21］。

通過DEA模型運算得出的課題投入冗余量和產(chǎn)出不足量，可計算得到課題的投影值，即課題達到綜合效率為1時各指標的目標值，表2-4為課題4在經(jīng)過DEA模型分析后得到的目標值，在實際工程中可根據(jù)計算數(shù)據(jù)對投入和產(chǎn)出進行調整，有助于課題達到效益的最大化。

表2-4　課題4目標值

結論

以水專項工程技術示范類課題為研究重點，根據(jù)學術、技術創(chuàng)新、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益等層面分析水專項的產(chǎn)出，結合課題投入，確定課題績效評估指標體系，構建基于數(shù)據(jù)包絡分析法的績效評估模型。

選取水專項“十一五”期間已經(jīng)結題的課題作為樣本庫，以湖泊主題和河流主題20個課題進行計算，得到工程技術示范類課題的綜合效率值，其中有13個課題達到最佳收益狀態(tài)，占總數(shù)的65％，其余7個課題的投入產(chǎn)出未能達到平衡，需要進行調整。

基于數(shù)據(jù)包絡分析法的工程技術示范類課題績效評估模型可以計算出課題的投入冗余量及產(chǎn)出不足量，直觀地為課題提供改進空間，有助于課題達到效益的最大化。

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（責任編輯：王保寧）

An Analysis on the Performance of Engineering Technology Demonstration Project of Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment Based on DEA

MI Le1，ZHOU Beihai1，LI Nan1，HUANG Yuanyi1，QI Jianchuan2
（1.Department of Environmental Engineering，School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083；2.College of Architecture and Environment，Sichuan University，Chengdu 610065）

This paper focus on the project management of Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment，such as project output effect is less than expected，and the delay in the schedule.Based on the DEA method，a more efficiency performance evaluation system was constructed combined with the project input and output.The paper devotes to get the comprehensive efficiency analysis，as well as the non-DEA effective output shortfall and input redundancy of 20 projects in Rivers and Lakes theme.The study gets the conclusion that 13 of them have the optimal income state，accounting for 65％.The remaining 7 projects need to be adjusted，4 of them investment excessive，and 3 output is insufficient.This method can objectively reflect the project implementation efficiency，contribute to the subject of maximum efficiency.

Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment；Engineering Technology Demonstration Project；Performance evaluation； DEA

G64

A

10.3969/j.issn.1003-8256.2015.06.008

國家科技重大專項基金項目（2014ZX07510）

米樂（1990-），女，北京人，北京科技大學碩士研究生；（通訊作者）周北海（1963-），男，江蘇徐州人，博士，北京科技大學教授，博導，研究方向為水體污染控制和環(huán)境管理及決策支持信息化研究。