基于DEA的大型儀器使用效益評價研究

摘""要：大型儀器設備是社會經(jīng)濟發(fā)展和科技創(chuàng)新的重要支撐。近年來，隨著我國大型儀器設備投入的不斷增加，許多大型儀器設備被重復建設和購置，使用效益低下，閑置浪費現(xiàn)象較為嚴重，加強大型儀器設備的績效評價考核是提高大型儀器設備使用效益的重要保障?；?022年度天津市大型儀器評價考核數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)包絡分析（Data"Envelopment"Analysis，DEA）理論，構建大型儀器使用效益分析模型，從綜合效益、技術效益、規(guī)模效益與各管理單位評價考核結果進行分析評估，以期為大型儀器設備的統(tǒng)籌規(guī)劃和評價考核提供支撐。

關鍵詞：大型儀器"評價考核"數(shù)據(jù)包絡分析"使用效益

Research"on"the"Evaluation"of"Large-Scale"Instruments"Utilization"Efficiency"Based"on"DEA

LI"Xuewei""PI"Wenjun""ZHU"Yan*

（Tianjin"Institute"of"Science"and"Technology"Information，"Tianjin"300074，"China"）

Abstract：Large-scale"instruments"is"an"important"support"for"social"and"economic"development"and"scientific"and"technological"innovation."In"recent"years，"with"thenbsp;continuous"increase"of"large-scale"instruments"investment"in"China，"there"has"been"a"lot"of"repeated"construction"and"purchase"of"large-scale"instruments，"resulting"in"the"problem"of"low"utilization"efficiency"and"idle"and"waste."Strengthening"the"Performance"evaluation"and"assessment"of"large-scale"instruments"is"an"important"guarantee"for"improving"the"utilization"efficiency"of"large-scale"instruments."In"this"paper，"the"data"of"large-scale"instruments"evaluation"and"assessment"in"Tianjin"in"2022"are"selected，"the"DEA"theory"is"used"to"construct"a"model"for"analyzing"the"utilization"efficiency"of"large-scale"instruments."The"model"is"used"to"analyze"and"evaluate"the"comprehensive"efficiency，"technical"efficiency，"scale"efficiency，"and"the"evaluation"and"assessment"results"of"each"management"unit，"in"order"to"provide"support"for"the"overall"planning"and"evaluation"and"assessment"of"large-scale"instruments.

Key"Words：Large-scale"instruments;"Evaluation"and"assessment;"DEA;"Utilization"efficiency

大型儀器設備不僅是科技前沿領域的核心工具，也是支撐自主創(chuàng)新、推動社會經(jīng)濟發(fā)展的重要武器。在科學技術研究過程中，大型儀器是不可或缺的核心科技資源，對培育創(chuàng)新型人才、國家科技創(chuàng)新、社會經(jīng)濟發(fā)展等具有重要的支撐作用[1-3]。近年來，國家對大型儀器設備購置財政資金投入不斷增加，高校、科研院所大型儀器裝備水平逐年提升，為社會進步發(fā)展奠定堅實基礎[4]。然而，當下部分高校、科研院存在大型儀器重復購置、閑置、使用效益低等問題，不僅導致了財政資金的浪費，更對科技資源的流通與共享構成了嚴重阻礙[5]。因此，如何有效激活并優(yōu)化利用這些大型儀器資源，提升開放共享的水平和大型儀器使用效益，已經(jīng)成為當前迫切需要面對并解決的重大問題。

在深化改革的背景下，大型儀器使用效益評價考核工作受到管理部門高度關注，在評價考核過程中，由于大型儀器管理單位類別、資源情況、服務領域等諸多因素影響，構建一套完善評價考核體系面臨諸多挑戰(zhàn)。本文對評價指標體系及評價方法進行研究，利用數(shù)據(jù)包絡分析（Data"Envelopment"Analysis，DEA）理論構建一套大型儀器使用效益分析模型，探究分析天津市高校、院所大型儀器使用效益，并結合各管理單位大型儀器評價考核結果，與評價模型進行對比分析。

1"天津市大型儀器評價考核實踐

大型儀器評價考核作為推動科研設施與儀器開放共享的重要抓手，是激活存量儀器資源，提升儀器使用效益，解決重復購置和閑置浪費問題的有效措施。天津市于2021年出臺《天津市大型科研儀器設施開放共享管理辦法》，2022年出臺《天津市大型科研儀器開放共享評價考核實施細則》，進一步明確考核范圍、評價內(nèi)容、獎懲措施等。為規(guī)范考核評價工作流程，確保評價考核的公平公正，形成了物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀器運行機時、線上評價系統(tǒng)填報、專家評審全鏈條工作機制，充分調(diào)動了管理單位和人員積極性，進一步提升了大型儀器使用效益。

在大型儀器評價考核過程中，大型儀器運行機時是最重要的評價指標，需要管理單位填報每臺儀器的年運行機時。據(jù)了解，大部分管理單位儀器運行機時統(tǒng)計以人工記賬本的形式統(tǒng)計為主，上報儀器機時需人工逐條計算，存在數(shù)據(jù)更新不及時、數(shù)據(jù)精度不足、報送信息不完整、數(shù)據(jù)造假等情況[6-7]。為了解決以往人工記賬填報機時數(shù)據(jù)的弊端、實現(xiàn)考核數(shù)據(jù)的便捷抓取和評價考核工作的公平公正，故對天津市大型儀器平臺進行物聯(lián)網(wǎng)升級改造，開發(fā)了大型儀器物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，通過在儀器設備終端安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感器設備，采集儀器運行電流數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對大型儀器設備運行情況的實時監(jiān)測[8-9]。通過建立機器學習模型對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行學習分析，可以準確判斷儀器開機、待機、運行等狀態(tài)，從而計算出大型儀器年運行機時。利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器匯聚的大量客觀真實的儀器運行數(shù)據(jù)，最大限度地反映了大型儀器設備的真實使用效益。

傳統(tǒng)的大型儀器評價考核需要各管理單位線下填報考核報告，為了全面優(yōu)化天津市大型儀器設備評價考核流程，解決傳統(tǒng)線下填報考核數(shù)據(jù)存在的煩瑣、不透明、易出錯等問題，開發(fā)了天津市大型儀器開放共享評價考核系統(tǒng)，支持管理單位在評價考核系統(tǒng)線上填報考核報告。同時，系統(tǒng)可自動獲取應考核的大型儀器設備，自動讀取物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測的儀器運行機時，自動計算各臺套儀器的年運行總機時、開放率、共享率等數(shù)據(jù)，簡化了考核填報流程，保證了考核數(shù)據(jù)的準確透明，為管理單位填報考核報告提供便利條件。

在評價考核指標體系構建過程中，大型儀器各管理單位存在著硬件資源、管理模式等差異，需要建立一套科學、客觀的評價考核指標體系，對各管理單位大型儀器的使用效益進行考核評價[10]。2000年，教育部出臺了《高等學校貴重儀器設備年度效益評價表》，從機時利用、人才培養(yǎng)、科研成果、服務收入、功能利用與開發(fā)5個方面進行考核。2018年，科技部、財政部對中央直屬高校和科研院所50萬元以上的大型儀器設備開展開放共享評價考核工作[11]，考核指標主要包括大型儀器運行使用情況、共享服務成效與單位組織管理情況3個方面。2022年，科技部出臺《國家重大科研基礎設施和大型科研儀器開放共享評價考核實施細則》，進一步明確了大型科研儀器考核要求。在綜合國家相關部委大型儀器評價考核要求基礎上，結合天津市實際資源情況，天津市2023年制定新的大型儀器評價考核指標，主要包含儀器運行情況、共享服務情況、組織管理情況3個方面。其中，儀器運行情況主要考核儀器運行機時及運行使用成效，共享服務成效指管理單位儀器對外服務企業(yè)、服務收入等服務成效，組織管理情況指單位制度建設、實驗技術人員隊伍建設等。

天津市大型儀器評價考核，由儀器行業(yè)領域專家進行評審。專家組根據(jù)評價考核指標并結合自身行業(yè)經(jīng)驗，對各管理單位大型儀器使用效益進行評分。專家評審過程中難免存在一定的個人主觀因素，影響管理單位評價考核結果。DEA方法可以用來評價各管理單位大型儀器使用效益，可以排除主觀因素，評價具有很強的客觀性，因此本文利用DEA方法對天津市高校、科研院所大型儀器使用效益進行分析。

2"大型儀器使用效益分析

2.1"DEA模型

DEA模型是一種基于運籌學原理進行效率評價方法，核心在于構建決策單元DMU（Decision"Making"Unit）投入和產(chǎn)出之間的關系，通過對各個決策單元的投入和產(chǎn)出進行量化，建立數(shù)學模型，從而進行效率評價，不需要人為地進行主觀評價，在保證評價分析的客觀公正性方面具有較強的優(yōu)越性。

DEA模型可以根據(jù)多項投入指標和多項產(chǎn)出指標，利用線性規(guī)劃的方法，對具有可比性的同類型單位進行相對有效性評價。DEA模型有2種，分別為CCR與BCC模型，其中：CCR模型是基于規(guī)模效益不變的情況下，對技術效率與規(guī)模效益進行共同評價的綜合技術模型；BCC模型基于各決策單元規(guī)模效益可變的情況下進行分析[12]。各大型儀器管理單位在規(guī)模上存在著一定的差異，因此，本文采用BCC模型，對擁有大型儀器管理單位，評估大型儀器的使用效益，模型如下。

假設有n個決策單元DMU，即n個評價對象，每個決策單元輸入指標有m種，輸入向量設定為X，X=，每個決策單元輸出指標有s種，輸出向量設定為Y，Y=，j=1，2，…，n。其中：為第j個決策單元的第i類輸入，gt;0；為第j個決策單元的第t類輸出，gt;0。要對決策單元進行效率評價，定義效率評價指數(shù)，每個決策單元DMU投入產(chǎn)出相對效率評價指數(shù)如下。

式（1）中：為第j個決策單元的相對效率值；，為輸入向量的權值，，為輸出向量的權值。為了評價決策單元的效率是否相對最優(yōu)，給所有決策單元效率評價指數(shù)加約束條件，0lt;≦1，假設第個決策單元效率最優(yōu)，設定如下目標函數(shù)：

加入松弛變量，，分別為投入產(chǎn)出的松弛變量，即決策單元為達到DEA有效需要減少的投入量或者增加的產(chǎn)出量，公式如下。

式（4）、式（5）中：代表決策單元的線性組合系數(shù)，表示各決策單元的綜合效率；為模型最優(yōu)解。當=1，，則表示該決策單元相較于其他決策單元DEA強有效；當=1，，則表示該決策單元相較于其他決策單元弱DEA有效；當lt;1，則表示該決策單元相較于其他決策單元非DEA有效[13]。

2.2"評價數(shù)據(jù)

本文選取2022年度天津市大型儀器評價考核報告數(shù)據(jù)。2023年，共66家大型科研儀器管理單位提交了評價考核報告，累計上報原值50萬以上大型科研儀器共計2"904臺。本文抽取14家天津市高校和科研院所，總計1"716臺大型科研儀器，進行數(shù)據(jù)分析。其中，單位樣本數(shù)量占21.2%，滿足抽樣調(diào)查要求。本文將大型科研儀器裝備水平、人員配置作為投入，大型儀器使用情況及對外共享服務情況作為產(chǎn)出。

投入指標包含儀器原值、儀器數(shù)量、實驗技術人員，分別計為"。儀器原值指各管理單位50萬元以上大型儀器設備的價值總額，反映管理單位儀器設備裝備水平；儀器設備數(shù)量指各管理單位現(xiàn)擁有原值50萬元以上大型儀器數(shù)量；實驗技術人員指管理單位從事科研儀器設備相關工作人員，反映管理單位儀器設備運營管理保障能力。

產(chǎn)出指標包含儀器運行機時、全年服務企業(yè)、全年對外服務收入，分別計為。儀器運行機時指管理單位大型儀器全年運行總機時體現(xiàn)管理單位大型儀器利用效率；全年服務企業(yè)指管理單位大型儀器設備全年對外服務企業(yè)數(shù)量，反映管理單位大型儀器對外服務成效以及對外服務的積極性；全年對外服務收入指大型儀器設備全年對外服務的收入，反映管理單位大型儀器設備營收能力。

3"結果分析

本文采用DEA中的BCC模型，對天津市14家高校院所大型儀器使用效益進行分析，得出技術效益、規(guī)模效益、綜合效益、規(guī)模報酬系數(shù)等指標，具體結果如表2所示。

技術效益是反映的是決策單元管理水平和技術等因素下的生產(chǎn)效率，若技術效益值為1時，則表明技術效益最優(yōu)。規(guī)模效益反映的是決策單元規(guī)模集聚的效益；若規(guī)模效益值為1時，則表明大型儀器裝備水平與資源配置是最優(yōu)的。綜合效益=技術效益×規(guī)模效益。若效益值為1，表明決策單元實現(xiàn)了整體上的大型儀器使用效益DEA有效。當規(guī)模報酬系數(shù)lt;1時，可以繼續(xù)擴大規(guī)模，提升大型儀器使用效益提升。當規(guī)模報酬系數(shù)=1時，說明當前處于最適生產(chǎn)規(guī)模。當規(guī)模報酬系數(shù)gt;1時，若繼續(xù)增加投入，不利于提升大型儀器使用效益[14]。因此，本文模型計算得出技術效益、規(guī)模效益、綜合效益與規(guī)模報酬系數(shù)，用來反映各管理單位大型儀器使用效益的實際情況。

3.1"效益分析

3.1.1綜合效益分析

綜合效益有效共7家管理單位（DMU1、DMU2、DMU4、DMU5、DMU11、DMU12、DMU14），其綜合效益為1，即DEA有效，表明各管理單位投入與產(chǎn)出達到較優(yōu)水平，相對效益最優(yōu)。另外7家管理單位（DMU3、DMU6-DMU10、DMU13）綜合效益小于1，表明相對效益較低，其中DMU3、DMU6、DMU13綜合效益分別為0.401、0.518、0.328，投入水平與產(chǎn)出結構不合理，儀器使用效益較低。

3.1.2技術效益分析

技術效益有效共10家管理單位（DMU1、DMU2、DMU4、DMU5、DMU9、DMU10、DMU11、DMU12、DMU13、DMU14），其技術效益為1，表明各管理單位在一定投入情況下，產(chǎn)出情況較為優(yōu)秀。DMU3、DMU6、DMU7、DMU8技術效益小于1，儀器主要用于教學、科研，產(chǎn)出情況相較不佳，應提升對外服務意識，加強管理和運營機制，可通過建設對外服務平臺，擴展對外服務業(yè)務，實現(xiàn)產(chǎn)出最大化。另外，DMU9、DMU10、DMU13僅技術效益有效，規(guī)模效益無效，進而導致綜合效益無效。DMU9、DMU10為醫(yī)學類研發(fā)性質科研院所，儀器資源主要用于單位工作人員研發(fā)使用，每年產(chǎn)出豐富的研發(fā)成果，但在對外服務方面共享力度不足，DMU13為檢驗檢測類科研院所，主要進行一些政府強制性、法定的檢驗檢測工作，儀器使用機時方面略有不足，應加大對外服務，提高儀器使用效率。

3.1.3規(guī)模效益分析

規(guī)模效益有效共7家管理單位（DMU1、DMU2、DMU4、DMU5、DMU11、DMU12、DMU14），表明各管理單位投入配置最優(yōu)。另外7家管理單位規(guī)模效益無效，其中DMU3、DMU6、DMU7、DMU9、DMU10、DMU13規(guī)模報酬系數(shù)小于1，規(guī)模報酬遞增，表明適當加大規(guī)模資源投入可提高儀器使用效益。其中，DMU3、DMU6、DMU7為高校，儀器對外共享服務方面成效欠缺，可進一步加大實驗技術人員投入，建立專業(yè)對外共享服務團隊，出臺相關激勵政策，提升大型儀器使用效益。DMU9、DMU10、DMU13為科研院所，規(guī)模效益無效但技術效益有效，表明管理單位大型儀器在現(xiàn)有規(guī)?；A上使用效益較好?？煽紤]進一步加大實驗技術人員、經(jīng)費等規(guī)模投入。DMU8規(guī)模報酬系數(shù)大于1，規(guī)模報酬遞減，表明該單位不適合加大規(guī)模資源投入。該單位為中央駐津院所，擁有大量的儀器資源，且儀器原值較高，該單位應利用自身資源條件優(yōu)勢，進一步加大對外服務規(guī)模，提高單位儀器使用效益及資源利用率。

3.2"與評價考核結果對比

在2022年天津市大型儀器評價考核中，優(yōu)秀管理單位占15%，良好管理單位占67%、合格管理單位占18%。本文模型選取14家管理單位在2022年度的評價考核中，考核結果優(yōu)秀的有5家（DMU1、DMU2、DMU8、DMU10、DMU11），考核結果良好的有7家（DMU4、DMU5、DMU6、DMU7、DMU9、DMU12、DMU14），考核結果合格的有2家（DMU3、DMU13），如表3所示。

綜合效益為1，DEA有效管理單位有7家（DMU1、DMU2、DMU4、DMU5、DMU11、DMU12、DMU14），考核結果均為優(yōu)秀或良好。綜合效益無效但技術效益有效有3家管理單位（DMU9、DMU10、DMU13），其中DMU9、DMU10考核結果良好，DMU13技術效益為1，但綜合效益僅0.328，DMU13考核結果合格。另外4家管理單位（DMU3、DMU6、DMU7、DMU8）技術效益、規(guī)模效益、綜合效益分值均小于1，其中DMU3綜合效益僅0.401，考核結果合格。DMU6、DMU7考核結果為良好，但其考核評分較低，排名較為靠后。DMU8為中央駐津院所，在支撐科技創(chuàng)新、重點項目、重大事件等方面成效明顯，專家評分主觀分較高，考核結果為優(yōu)秀。通過分析可得，本文模型計算結果與大型儀器評價考核結果接近，在評價管理單位大型儀器使用效益具有一定的準確率，可為日后大型儀器評價考核專家評審提供服務。

4"結語

大型儀器使用效益評價有利于管理部門掌握各管理單位大型儀器設備使用情況，從而為大型儀器管理體制創(chuàng)新、運行機制等提供決策依據(jù)。本文基于天津市高校、科研院所大型儀器管理單位，通過其評價考核數(shù)據(jù)確定投入與產(chǎn)出指標體系，利用DEA理論，構建大型儀器使用效益分析模型開展效益評價。該評價方法避免了人為主觀意愿的影響，能夠對各管理單位大型儀器使用效益進行有效的分析對比，可以分析各管理單位大型儀器使用效益不足的原因，從而對薄弱環(huán)節(jié)進行針對性的改進。另外，本文評價模型與天津市大型儀器評價考核專家評審結果進行了對比分析，模型結果與專家評審結果接近，可以為日后大型儀器評價考核專家評審提供服務，減少人為主觀意愿對評價考核結果的影響，進而促進大型儀器使用效益評價工作的良性發(fā)展。

參考文獻

[1]"沈濤，"陳璐，"何邦進，"等.數(shù)字驅動下高校提升大型儀器設備利用率的實踐[J]."實驗室研究與探索，2023，42（3）：295-298，303.

[2]"姜華玨，"崔亞坤，"徐勝."科研院所大型科學儀器設備平臺開放共享的機制探索[J]."江蘇農(nóng)業(yè)科學，"2023，"51（21）："260-264.

[3]"郭鷹，"何世偉，"吳曉玲."浙江省大型科學儀器設備開放共享績效評估[J]."實驗技術與管理，"2016，"33（3）："263-266.

[4]"沈舒敏，"趙月琴，"宣瑛，"等."高校大型儀器績效考核指標研究與實踐[J]."實驗室研究與探索，"2021，"40（2）："270-274.

[5]"宋楠，"朱學棟，"周興貴，"等."促進大型儀器共享服務及可持續(xù)發(fā)展的研究與實踐[J]."實驗科學與技術，"2022，"20（3）："155-160.

[6]"于偉東，"張力，"鄧言博，"等."上海市大型科學儀器設備開放共享現(xiàn)狀分析與對策[J]."實驗室研究與探索，"2022，"41（6）"：280-285.

[7]"張磊，"馬文卓，"勾鑫曄，"等."物聯(lián)網(wǎng)技術在大型科研儀器設備開放共享考核中的應用[J]."中國科技成果，"2020，"21（10）："16-18.

[8]"葛磊，"張其平，"孫強，"等."基于WSN的大型儀器設備開放共享管理系統(tǒng)構建[J]."實驗室研究與探索，"2015，"34（11）："259-262.

[9]"趙健，"夏海杰，"楊韜，"等."大型儀器實時監(jiān)控系統(tǒng)在遼寧省高校和科研院所使用情況分析[J]."科技資訊，"2023，"21（19）："245-248.

[10]"吳中全，"李朝明."大型儀器設備使用效益線上考評指標機制體系建設與實踐[J]."實驗技術與管理，"2020，"37（1）："265-268.

[11]"鄭建彬，"趙明，"宋秀慶."高校大型儀器設備綜合效益考核體系建設探索[J]."實驗技術與管理，"2022，"39（2）："263-266.

[12]"鄭蘇，"彭賢杰，"童思涵，"等."基于DEA理論的高校實驗技術隊伍績效評價方法的研究[J]."科技管理研究，"2024，"44（1）："42-50.

[13]"黃濤，"李鴻飛，"王伏玲，"等."基于DEA的高校大型儀器設備效益評價[J]."實驗室研究與探索，"2015，"34（1）："270-273.

[14]"戴計強，"羅茂斌，"蔡筱梅，"等."融合DEA的高校二級學院儀器設備管理績效評價體系構建研究[J]."實驗技術與管理，"2019，"36（1）："286-290.