基于DEA模型的機場應急資源配置效率研究

文 軍， 陳建勤， 紀 超， 鐘佳軒， 徐志航， 羅心雨

(中國民用航空飛行學院 機場工程與運輸管理學院， 四川 廣漢 618307)

民航業(yè)作為社會經濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略產業(yè)，主動服務于國家戰(zhàn)略，把民航事業(yè)發(fā)展藍圖融入國家發(fā)展之中，保持行業(yè)平穩(wěn)較快發(fā)展。機場作為民航業(yè)的基礎設施，不斷加快建設步伐，機場的數量與規(guī)模都不斷增加，相較于2009年，中國不含港澳臺在內的民用運輸機場166個，其中年旅客吞吐量1 000萬人次以上的機場14個，年貨郵吞吐量1 000 t以上的45個，2019年中國不含港澳臺在內的民用運輸機場239個，增幅達到43.3%，年旅客吞吐量1 000萬人次以上的機場39個，較2009年增長178%，年貨郵吞吐量1 000 t以上的有59個，增多31.1%，具體數據如圖1所示。國內民用運輸機場數量和規(guī)模的不斷擴大，也為中國民航持續(xù)健康發(fā)展奠定了扎實的基礎。

機場作為人群大量聚集、流動的區(qū)域，要在確保安全的前提下，提供方便快捷的運輸服務，實現效益和安全的平衡。然而隨著中國進入民航大眾化消費時代，航空需求迅猛增長。如圖2所示，旅客吞吐量和貨郵吞吐量不斷刷新紀錄，使得各種突發(fā)事件發(fā)生的概率增加。

圖2 2010—2019旅客及貨郵吞吐量

交通運輸部于2016年4月20日頒布《民用運輸機場突發(fā)事件應急救援管理準則》，要求機場管理機構應當按照國家和地方人民政府的有關規(guī)定，制定機場突發(fā)事件應急預案，并負責機場應急救援工作的統(tǒng)籌協調和管理，以便在緊急情況下能夠及時地對各類應急事故做出快速反應，避免或者減少人員傷亡和財產損失。機場作為民航運輸中的重要節(jié)點，是保障整個民航系統(tǒng)安全、高效、可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，這不僅肯定了民用運輸機場在整個民航運輸系統(tǒng)中的特殊地位，同時也對機場的應急救援管理工作提出了更高的要求。

機場作為航空運輸的基礎設施，是各種人員、設施設備及財產最為集中的區(qū)域，在民航管理中機場的管理是極為重要的環(huán)節(jié)。而應急事件作為機場管理中難以預判的問題，如何快速有效地處理應急事件，最大限度地降低財產損失和人員傷亡對機場管理部門來說仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。機場應急管理的目的就是以最快的速度科學合理地配置應急資源，及時展開救援工作，使機場突發(fā)事件造成的損失降到最低。因此，對機場應急資源配置效率進行研究是整個應急管理系統(tǒng)的關鍵。

美國運籌學家Charnes和Cooper于1978年提出的數據包絡分析法(data envelopment analysis，DEA)是以評價相對效率為基礎而發(fā)展起來的非參數檢驗方法。該分析法中，決策單元為受評估的對象，基于線性規(guī)劃方法，DEA以受評估對象最優(yōu)的投入指標與產出指標作為生產前沿來建立數據包絡曲線。已有學者將DEA模型應用于應急資源配置研究，王海濤等基于煤礦企業(yè)安全投入產出因子，采用DEA法分析投入產出效率[1]；陳露結合ANP法(網絡層次分析法) 計算所得權重，運用DEA法計算城市軌道網絡應急演練3個階段的排序值，構建城市軌道網應急演練效果組合評價模型[2]；鐘小容以貴州2014—2016年的科技投入產出數據為指標，采用DEA法對貴州各區(qū)域的相對績效進行評價，并對貴州各區(qū)域資源配置提出相應改進建議[3]；王致維等在研究分析長江危險品交通事故應急資源配置效率的過程中，運用DEA和神經網絡相結合的方法，研究得出資源優(yōu)化配置方案[4]；方磊采用偏好DEA應急資源配置模型，以決策者的偏好信息角度為出發(fā)點對消防站應急資源進行合理配置[5]；李昂等運用數據包絡法分析鄂爾多斯市火災突發(fā)事件應急資源配置效率[6]；彭輝等從乘客、政府及公交公司多維角度評價全國8個城市常規(guī)公共交通相對效益大小，研究結果有利于探尋造成公交效益低的原因[7]。

DEA模型是近年來資源配置效率評價中較為方便有效的模型，本文以機場應急資源配置的效率作為研究對象，結合實際調查的具體情況，構建基于DEA模型的機場應急資源配置效率模型，選取江蘇9個機場為實例進行研究分析，以期提高機場應急資源配置效率，減少資源浪費和閑置。

1 機場應急資源配置效率模型

1.1 應急資源配置效率評價指標體系構建

對機場應急資源配置進行具體分析，將機場應急資源配置效率評價指標分為投入指標和產出指標。投入指標是指資源配置時投入的各種物質要素，主要包括人力資源、物資資源、信息資源、財政資源、技術資源、備件器材、現有設施設備、應急從業(yè)人員、應急培訓、管理體制資源等重要的保障資源，而機場應急資源配置效率的高低主要體現在專業(yè)應急人員的經費以及機器設備的購置費；產出指標指的是通過應急救援可獲得的相應的服務和價值[8]。

通過對機場應急資源配置的投入及產出指標的分析，在遵循可操作性、科學性、全面性原則的基礎上，構建了機場應急資源配置效率評價體系，如表1所示。

表1 機場應急資源配置效率投入產出指標體系

1.2 應急資源配置效率理論基礎

數據包絡分析模型主要著重于“投入”和“產出”之間的關系，可以真實地反映客觀數據的決策單元的有效性[9]。通過DEA分析，采用CCR模型對機場應急資源配置效率進行評價，構建相應的數學模型。

假定有n個DMU(j=1,2,…,n)，其中每個DMU有m項投入量(i=1,2,…,m)和s項產出量(s=1,2,…,n)。用Xij表示第j個DMU的第i項投入量，Yrj表示第j個DMU單元的第r項產出量。若用Vi表示第i項投入的對應權重，Ur表示第r項產出對應的權重，則每個DMU的投入產出效率值Hj的表達式為

(1)

選取合適的權重值Vi和Ur，時期滿足Hj≤1。對第j0個決策單元進行績效評價，建立最優(yōu)化模型為

(2)

為便于求解最優(yōu)解，將最優(yōu)化模型轉變?yōu)閷ε寄Ｐ蜑?/p>

(3)

為了便于計算各個DMU是否存在投入冗余或產出不足問題，將式(3)引入松弛變量及非阿基米德常量，所以CCR模型為

Dz=

(4)

式中：θ為資源配置效率；x為輸入指標；y為輸出指標；1為輸入變量系數；e為非阿基米德常量；S+、S-為松弛變量。

利用模型Dz能判斷決策單元是否DEA有效。設線性規(guī)劃Dz最優(yōu)解為(λ0,s0-,s0+,θ0)，利用單純形法求解Dz，其結果可分為以下3種情況：

1)若θ0=1，且s0-=s0+=0，則稱決策單元j0為DEA有效，表明該決策單元產出相對最大、效益最大。

2)若θ0=1，且s0-≠0，s0+≠0，則稱決策單元j0為DEA弱有效。

3)若θ0<1，則稱決策單元j0為非DEA有效。

2 實例分析

2.1 數據選取

依據本文構建的機場應急資源配置效率評價模型，選擇江蘇9個機場(南京祿口機場、無錫碩放機場、常州奔牛機場、徐州觀音機場、南通興東機場、連云港白塔埠機場、淮安漣水機場、鹽城南洋機場、揚州泰州機場)作為決策單元，對其應急資源配置效率進行綜合評價，各項數據見表2，分別用DMU1，DMU2，…，DMU9，代表這9個機場。

表2 DMU投入產出原始數據

2.2 決策單元效率評價

以決策單元DMU5為例，采用DEA法根據應急資源的指標計算資源配置效率。利用MATLAB編程進行數據處理，分別可以得到9個機場應急資源配置的綜合效率值、技術效率值、規(guī)模效率值規(guī)模效應，如表3所示。

表3 9個機場應急資源配置效率值

由表3可知，南京祿口機場、無錫碩放機場、常州奔牛機場、徐州觀音機場、淮安漣水機場和鹽城南洋機場屬于規(guī)模報酬遞減，即為非DEA有效，表明這6個機場投入的應急資源并沒有得到合理的配置，產出指標突發(fā)性時間損失值及應急時間達標率也并未達到最佳狀態(tài)。還需要對應急資源進行科學配置，提高機場應急資源配置效率，減少資源浪費。南通興東機場屬于規(guī)模報酬遞增，即為DEA弱有效；連云港白塔埠機場及揚州泰州機場為規(guī)模報酬不變，即為DEA有效。

為了使得機場應急資源配置效率DEA有效，將對各機場應急資源的配置進行科學合理的調整，如表4所示。

表4 機場應急資源配置調整值

對于非DEA有效的機場來說，南京祿口機場、常州奔牛機場、徐州觀音機場的純技術效率均為1，但其規(guī)模效率小于1，這說明對這些機場自身的技術效率而言，不存在投入冗余、產出不足的情況，而它們的綜合效率沒有達到有效，是因為機場規(guī)模與投入和產出之間不相匹配，這3個機場需要縮小相應的規(guī)模。對無錫碩放機場、淮安漣水機場及鹽城南洋機場投入產出分析可知，這3個機場均存在投入冗余情況，無錫碩放機場應將應急人員經費投入減少35.128萬，及其設備經費投入減少11.25萬；淮安漣水機場應將應急人員經費投入減少1.569萬，及其設備經費投入減少3.99萬；鹽城南洋機場應將應急人員經費投入減少56.794萬，及其設備經費投入減少20.133萬。

針對DEA弱有效的南通興東機場，根據其投入產出分析數據可知出現了產出不足的情況，即突發(fā)性時間損失值應減少14萬，應急事件達標率應增加2%，故可在一定程度上減少應急力量的投入。

3 結語

隨著中國航空科學技術的快速發(fā)展，民航安全管理方法的不斷進步，中國航空安全管理狀況得到了巨大的改善，但在航空安全水平不斷提升的大環(huán)境下，每年機場仍舊存在應急事件。針對機場應急資源配置效率進行評價，為了使得評價結果具有客觀性，選擇了規(guī)模有效和技術有效作為評判要素，建立了基于數據包絡分析(DEA)方法的評價模型。以江蘇9個機場為例，對其進行機場應急資源配置效率進行評價，并指出各機場問題所在以及后續(xù)調整對策。對機場應急資源配置效率評價，可以將機場應急資源科學合理的配置，減少應急資源的浪費，加強機場應急管理能力，為提升機場應急資源配置效率提供了理論依據。

針對以上評價結論提出以下建議：①由江蘇省政府牽頭，實現區(qū)域機場應急資源的整合，將人力、物力、財力、信息和技術等應急資源的比例要優(yōu)化配置。繼續(xù)將江蘇的各個機場組成東部機場集團，進行應急資源集中配置，實現規(guī)模效應，解決機場應急資源分散和重復建設。②加快機場行業(yè)現代化進程，提高人力資源素質。進行新技術更新，引進專業(yè)化的應急設備，提升機場應急救援的水平。③改善低效的投入，避免投入資源過剩，造成資源浪費。④強化應急管理，提高應急預案的可操作性。