基于DEA 模型下湖北省制造業(yè)與物流業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展分析

褚 偉，張 權(quán) CHU Wei, ZHANG Quan

（1. 合肥工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，安徽 合肥230009；2. 合肥工業(yè)大學(xué) 過程優(yōu)化與智能決策教育部重點實驗室，安徽 合肥230009；3. 安徽省公路交通物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及裝備工程技術(shù)研究中心，安徽 合肥230009）(1. School of Management, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. Key Laboratory of Process Optimization and Intelligent Decision-making, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 3. Anhui Provincial Highway Traffic Internet of Things Key Technology and Equipment Engineering Technology Research Center, Hefei 230009, China)

0 引 言

在《湖北省現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》文件發(fā)布之后[1]，湖北省將制造業(yè)與物流業(yè)的共同發(fā)展列為重點工程，隨著“兩業(yè)”進(jìn)一步聯(lián)動發(fā)展，目前存在幾個比較明顯的問題。首先，湖北省內(nèi)大部分制造業(yè)都采取自營的方式，物流業(yè)務(wù)的外包比例較低；其次，企業(yè)內(nèi)部的管理模塊不集中，管理水平參差不齊，外包的層次也較低，并沒有發(fā)揮出物流一體化的優(yōu)勢；最后，企業(yè)缺少第三方物流需求、物流業(yè)服務(wù)能力不強(qiáng)，也沒有建立完善的聯(lián)動機(jī)制，這些原因直接制約了湖北省“兩業(yè)”的協(xié)調(diào)發(fā)展。

制造業(yè)是物流業(yè)發(fā)展的基石，物流業(yè)是制造業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級的核心，二者關(guān)系緊密，不可分割[2]。制造業(yè)與物流業(yè)的聯(lián)動發(fā)展是“兩業(yè)”提升核心競爭力，達(dá)到雙贏局面的必然舉措。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在制造企業(yè)中，生產(chǎn)一個產(chǎn)品的成本僅僅只占據(jù)總成本的10%，物流及采購成本占據(jù)比例過高，物流成本的降低不僅有利于加速制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，也是物流業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的必然需求，提高物流效率也就提升了制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，對“兩業(yè)”協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

DEA 模型是一種基于多種輸入，多種輸出的優(yōu)化模型，它可以對輸入數(shù)據(jù)中最有效率的決策單元（DMU） 進(jìn)行識別，同時篩選出數(shù)據(jù)中相對無關(guān)的決策單元，并將各決策單元投影到各個行業(yè)。目前為止還未有研究者使用DEA 模型對湖北省制造業(yè)與物流業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行評價，黎忠誠、徐磊等在相關(guān)文獻(xiàn)中，使用灰色關(guān)聯(lián)分析法對湖北省的制造業(yè)與物流業(yè)進(jìn)行分析研究[3]，段麗雅等通過數(shù)據(jù)分析湖北省“兩業(yè)”協(xié)調(diào)度，研究均表明湖北省“兩業(yè)”發(fā)展目前僅處于較協(xié)調(diào)階段，與充分協(xié)調(diào)仍然有一定距離，“兩業(yè)”聯(lián)動發(fā)展有一定的脫節(jié)和滯后[4]。本文通過建立C2R—DEA 模型，以制造業(yè)與物流業(yè)互為輸入和輸出，對湖北省“兩業(yè)”協(xié)調(diào)發(fā)展的情況進(jìn)行評價，在得出相應(yīng)分析結(jié)果后對“兩業(yè)”的協(xié)調(diào)發(fā)展提出相應(yīng)建議，借以達(dá)到“兩業(yè)”共同發(fā)展，互利共贏的理想狀態(tài)。

1 DEA 模型簡介

DEA 模型即數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法是由美國著名運(yùn)籌學(xué)家W. W. Cooper（庫鉑）、E. Rhodes（羅茲）、A. Charnes（查恩斯） 于1978 年首次提出，該模型是基于相對效率評價概念改進(jìn)后得出的一種非參數(shù)檢驗方法，以下三種模型為DEA 模型的具體劃分：（1） C2R 模型：在該模型中，規(guī)模報酬被假定為恒定量，主要用來測量技術(shù)效率；（2） BC2模型：此模型假設(shè)規(guī)模報酬處于變動狀態(tài)，通過計算技術(shù)效率與規(guī)模效率之比，主要作為純技術(shù)效率的衡量模型。（3） DEA-Malmquist 指數(shù)模型：此模型對全要素生產(chǎn)率進(jìn)行計算，能夠測得在不同時間段DMU 即決策單元生產(chǎn)效率的變動狀態(tài)。

DEA 模型中的DMU 被稱為決策單元，它是所選取數(shù)據(jù)中需要進(jìn)行評估的單位或者組織，DEA 模型的主要原理即為保持所選的DMU 作為輸出或輸入不變，通過數(shù)學(xué)規(guī)劃來確定一個較為有效的生產(chǎn)前沿面，并將每組DMU 投影至前沿面，觀察其偏離程度。其中，位于前沿面上的點被稱為有效點，其效率值標(biāo)為1；落在前沿面外的點被稱為無效點，其效率值處于0～1 之間。

在C2R 模型中，將設(shè)為目標(biāo)的效率指數(shù)記為第j0個決策單元，約束設(shè)置為所有DMU，可以獲得下列模型：

上述模型中，xij表示第j個DMU 對第i個輸入元素的總輸入量，yij表示第j個DMU 中第r個產(chǎn)品的總輸出量，vi和ur為權(quán)重系數(shù)，其中vi為第i種類型的輸入，ur為第r種類型的輸出。

引入松弛變量s+及剩余變量s-到上述規(guī)劃的對偶規(guī)劃中，其中松弛變量代表需要減少以實現(xiàn)最佳配置的輸入量，剩余變量代表需要增加以實現(xiàn)最佳配置的輸出量。經(jīng)過變換，不等式約束轉(zhuǎn)化至等式約束，可將上述模型化簡為：

可以通過C2R 模型判定技術(shù)有效和規(guī)模有效是否同時成立：

（1） 若條件θ*=1 且s*+=0，s*-=0 成立，則DMU 為DEA 有效，DMU 的經(jīng)濟(jì)活動既具有技術(shù)有效性，又具有規(guī)模有效性；

（2） 若條件θ*=1 成立，但至少有一個輸入或者輸出大于0，則DMU 是弱DEA 有效，DMU 的經(jīng)濟(jì)活動的技術(shù)有效性和規(guī)模有效性并不同時具有；

（3） 若條件θ*＜1 成立，則DMU 不是DEA 有效，DMU 的經(jīng)濟(jì)活動既不具有技術(shù)有效性，也不具有規(guī)模有效性。

2 實證分析

2.1 指標(biāo)的選取

制造業(yè)的發(fā)展與物流業(yè)密切相關(guān)，兩者缺一不可。物流業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)是制造業(yè)，它為物流業(yè)提供物流技術(shù)和服務(wù)支持，物流企業(yè)的生產(chǎn)成本和物流量都與制造業(yè)息息相關(guān)；同時制造企業(yè)的服務(wù)能力也會隨著物流業(yè)的進(jìn)步而提高，減少企業(yè)生產(chǎn)過程中的物流成本，它既是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的關(guān)鍵，也是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)[5]。因此，“兩業(yè)”可以作為DEA 模型的輸入和輸出，同時綜合技術(shù)效率只有在這兩種情況下都有效，“兩業(yè)”才可以稱為協(xié)調(diào)發(fā)展[6]。

根據(jù)Roll 提出的最優(yōu)決策單元數(shù)，鑒于選擇指標(biāo)的科學(xué)性和有效性，實驗指標(biāo)可取自較簡單的層次，數(shù)量不宜太多，DMU 的選取數(shù)量在輸入和輸出指標(biāo)數(shù)量的兩至三倍之間即可。本文選取2010～2018 各年組成的9 個DMU，選取物流業(yè)指標(biāo)：貨物周轉(zhuǎn)量（億噸*公里），物流業(yè)總值（億元）；制造業(yè)指標(biāo)：第二產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資完成額（億元），制造業(yè)總值（億元）。所有指標(biāo)的數(shù)據(jù)來源均來自湖北省統(tǒng)計網(wǎng)站和湖北省統(tǒng)計年鑒[7]。

2.2 模型的求解

首先，將系統(tǒng)輸入項選取為制造業(yè)數(shù)據(jù)，輸出項選取為物流業(yè)數(shù)據(jù)；然后將二者對調(diào)，輸入項選取為物流業(yè)數(shù)據(jù)，輸出項選取為制造業(yè)數(shù)據(jù)，通過運(yùn)行軟件DEAP2.1 獲得運(yùn)行后的數(shù)據(jù)表，即表1 中數(shù)據(jù)；表2、表3 為有效性分析結(jié)果表，分別以制造業(yè)和物流業(yè)作為輸入；表中符號“irs”代表規(guī)模收益遞增；“-”代表規(guī)模收益不變，“drs”代表規(guī)模收益遞減。

表1 制造業(yè)及物流業(yè)為輸入時運(yùn)行結(jié)果

表2 制造業(yè)輸入有效性分析

2.3 模型結(jié)果分析

由表2 可知，在將制造業(yè)為輸入、物流業(yè)為輸出的運(yùn)行結(jié)果中，在9 個決策單元中，只有2010 年的綜合技術(shù)效率是有效的，這表明只有2010 年制造業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了物流業(yè)的發(fā)展，其余8 個DMU 均為無效；從這8 個無效的決策單元來看，除2013 年和2015 年的技術(shù)效率處于失效狀態(tài)，其他年份技術(shù)效率均為有效，這說明技術(shù)效率并不是導(dǎo)致湖北省制造業(yè)和物流業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào)的唯一原因。從規(guī)模收益來看，只有2010 年規(guī)模收益不變，其余年份規(guī)模收益數(shù)據(jù)顯示皆為遞減。這說明當(dāng)物流業(yè)恒定的條件下，制造業(yè)原有的管理模式可能存在問題，需要做出改變，尤其需要注意是否存在投資冗余的情況，可以保持原有的科技創(chuàng)新，加大發(fā)展智能化企業(yè)，結(jié)合最新技術(shù)提升制造業(yè)水平；由表3 可知，當(dāng)物流業(yè)為輸入，制造業(yè)為輸出時，9 個決策單元中有3 個在綜合技術(shù)效率方面是有效的，表明物流業(yè)的輸入和制造業(yè)的輸出在這三年中相對最優(yōu)；從規(guī)模收益率來看，除2014 年規(guī)模收益率下降外，其他年份均上升或保持不變，隨著物流投資的逐漸增加，制造業(yè)的邊際收益穩(wěn)步提高。這一數(shù)據(jù)表明，制造業(yè)恒定的條件下，物流業(yè)的投資仍不飽和。對此，湖北省應(yīng)充分利用現(xiàn)有物流業(yè)資源，響應(yīng)“十三五”規(guī)劃，加快物流產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，進(jìn)一步完善交通運(yùn)輸體系，解決物流信息傳遞不及時、過于分散等問題。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以得出：只有在“兩業(yè)”的技術(shù)發(fā)展水平差距不大，輸入輸出相適應(yīng)時，二者才能協(xié)調(diào)發(fā)展，即只有綜合技術(shù)效率都為有效的年份才可被視為“兩業(yè)”協(xié)調(diào)發(fā)展。表4 為綜合所得結(jié)果：2010 年至2018 年間，湖北省制造業(yè)和物流業(yè)都沒有實現(xiàn)該理想狀態(tài)。

表3 物流業(yè)輸入有效性分析

表4 2010～2018 年湖北省制造業(yè)與物流業(yè)協(xié)調(diào)性分析結(jié)果

3 結(jié) 論

通過C2R-DEA 模型，分析2010～2018 年湖北省制造業(yè)與物流業(yè)互為輸入輸出時的綜合技術(shù)效率、技術(shù)效率和規(guī)模效率，可知在制造業(yè)與物流業(yè)互為輸入輸出時，必須滿足二者綜合技術(shù)效率都為有效，這時“兩業(yè)”才可視為協(xié)調(diào)發(fā)展。分析結(jié)果表明：近年來湖北省“兩業(yè)”發(fā)展未達(dá)到協(xié)調(diào)狀態(tài)，制造業(yè)的發(fā)展跟不上物流業(yè)發(fā)展速度，觀察表1 可知制造業(yè)的規(guī)模收益處于長期遞減的狀態(tài)，技術(shù)效率不是唯一影響“兩業(yè)”發(fā)展的因素，企業(yè)的管理模式也需要做出相應(yīng)改變。

為促進(jìn)湖北省“兩業(yè)”協(xié)調(diào)發(fā)展，從以下幾個方面提出相應(yīng)建議：第一，依據(jù)“十三五”規(guī)劃，進(jìn)一步完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，保持良好的協(xié)調(diào)環(huán)境，在城市內(nèi)部建立相應(yīng)配套園區(qū)，對其相應(yīng)功能進(jìn)行精準(zhǔn)定位，避免因無序競爭造成的投入冗余；制造業(yè)作為湖北省的支柱型產(chǎn)業(yè)，在維持穩(wěn)定發(fā)展的同時，與其相關(guān)產(chǎn)業(yè)如物流業(yè)也應(yīng)當(dāng)提升產(chǎn)業(yè)的服務(wù)能力，確保行業(yè)鏈不會有任何一環(huán)脫節(jié)，同時政府也應(yīng)做好相關(guān)支持工作，可適當(dāng)放寬審批環(huán)節(jié)，加大財政扶持力度，積極促進(jìn)產(chǎn)業(yè)改革和轉(zhuǎn)型。

第二，順應(yīng)大環(huán)境，加快信息技術(shù)在“兩業(yè)”中的應(yīng)用，運(yùn)用技術(shù)促進(jìn)“兩業(yè)”的協(xié)調(diào)發(fā)展。新時代企業(yè)的發(fā)展離不開技術(shù)上的進(jìn)步與支持，利用信息技術(shù)整合資源，搭建面向上游與下游客戶群體的物流信息共享平臺，極大實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集，建立聯(lián)合型數(shù)據(jù)庫，通過分析及時對目前及將來的決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；健全制造業(yè)物流標(biāo)準(zhǔn)體系，加快制定信息技術(shù)下物流部門行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在企業(yè)內(nèi)加大計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，建立多層信息網(wǎng)絡(luò)，減少物資分配和調(diào)度上所浪費的時間，降低庫存的同時還能對物流進(jìn)行實時追蹤，對物流進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)配。

第三，對物流外包積極推動，物流外包是現(xiàn)代物流業(yè)迅速發(fā)展的重要手段，推動了制造業(yè)組織結(jié)構(gòu)的改變和產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部重組。制造業(yè)企業(yè)可通過整合優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，開創(chuàng)新型物流管理模式，可將企業(yè)在整合后的部分或所有物流業(yè)務(wù)外包給專門的物流公司，同時獨立核算企業(yè)內(nèi)部的物流部門，發(fā)展面向社會的物流服務(wù)，大的企業(yè)可以在條件允許的情況下成立自己的物流公司，既可以為本企業(yè)服務(wù)也可對外接受外包任務(wù)，而中小型企業(yè)考慮到物流成本及資金周轉(zhuǎn)等問題，單獨成立企業(yè)物流公司可能會削弱公司實力，所以更適合采取物流外包的方法。