中国民航运输系统性测度研究

许红军，孙继湖，马慧涛

（中国民航大学 a.经济与管理学院；b.研究生部，天津 300300）

本文以模糊数学思想为基础，根据阀值，把协调度的范围划分成若干连续区间，把相近的协调度在隶属关系上界定为同一类型，每一区间代表一个协调等级和协调状态，划分不同的协调等级和协调状态，其对应关系以及表示的含义如表1所示。

民航运输系统是由航空公司系统、机场系统、空管系统及包括航油、航材、航信在内的航空运输保障系统而构成的复杂动态系统。民航运输系统的核心目标是在民航运输活动过程中以最小的综合成本、最高的效率来满足用户的需求，强调的是整体效应最优，而不是某个环节最优。为了实现民航运输系统整体效应最优，必须组织和调控各子系统，在子系统的功能、目标和结构之间形成协同效应。只有促进民航业各子系统协调发展，才能充分发挥民航运输系统的最优效能，进而促进民航运输系统的可持续发展，分析和评价中国民航运输系统的协调发展程度是决策者进行协同管理的前提，是增强中国民航运输系统性的基础，是实现协调发展从理论分析到实践指导的重要环节。

民航运输系统性测度就是从民航运输系统内部考察各个子系统的构成及相互关系，主要指航空公司、机场和空管等的总体规模和容量上的适应性、运行的协调性。目前，对民航运输系统性的分析主要集中于定性层面[1-3]，而单纯的定性分析不足以从整体上把握系统结构的行为特征和功能特征，如何从量化的角度衡量评价中国民航运输系统结构的协调发展情况就显得尤为重要。而关于系统协调发展状态的量化评价问题，很多方法仍处在研究探索阶段，学术界仍未有普遍认可的方法[4-7]。关于民航运输系统协调发展状态的定量评价，国内外的研究成果则更少，笔者没有检索到相关的文献。因此，本文利用相关模型或方法，构建了民航运输系统性测度方法和模型：一方面采用数据包络分析法测度民航运输系统的总体发展水平，另一方面利用协同理论，通过构建民航运输子系统协调测度函数，对民航运输各子系统、各要素之间协调、配合程度进行测度，为准确把握中国民航运输系统发展现状，实现中国民航运输系统的协同发展提供理论和方法的支撑。

1 民航运输系统性测度模型研究

本文通过对民航系统性的深入分析，认为对中国民航运输系统性的评价主要包括两个层面：第1层面，以整个民航运输系统的资源投入与产出为基础的系统总体评价；第2层面，对民航运输系统各主要子系统间的协调状态进行评价分析。并以此为基础，建立民航运输系统性测度模型。

1.1 民航运输系统整体评价模型

数据包络分析方法（DEA）是解决多输入输出的时序性问题较为有效和便捷的方法，它反映了民航系统对资源的消耗程度以及所产生的成效，无需事先设置参数，可以减少人为主观因素的影响，分析的结果相对比较客观[8]。因此，本文首先将民航运输系统看作是一个决策单元，它是在一定的社会经济环境下，采取各种措施不断加大人财物投入，建成和拥有了一批民航交通基础设施和设备，为社会经济和人民群众出行提供服务，满足社会经济发展需求的运输系统。通过建立民航运输DEA模型，来研究民航运输系统的整体发展效率和发展水平。

1.1.1 民航运输DEA分析模型

假设有n个决策单元，每个决策单元都有m种类型的输入以及s种类型的输出，则评价民航运输系统的DEA模型为

式中：xj=（x1j，x2j，…，xmj）T＞0为输入向量，yj=（y1j，y2j，…，ymj）T＞0为输出向量；其中，xij为第j个决策单元的第i种输入的数量值；yij为第j个决策单元的第i种输出的数量值；s-、s+分别为输入、输出松弛向量。当δ=0时，模型为C2R模型；当δ=1时，模型为C2GS2模型。

1.1.2 民航运输系统发展有效性评价

1）民航运输系统的有效性

如果DEA模型的目标函数值为1，则DEA有效，根据其判断模型不同，DEA有效包含技术有效和规模有效两方面的内容。用C2GS2模型判断评价单元的技术有效性，C2R模型判断评价单元“技术有效”和“规模有效”是否同时存在。

2）民航运输系统规模有效程度的判断

可以用C2R模型中λj的最优值来判别DMU0的规模收益情况。若，则DMU0为规模收益递增，若，则DMU0为规模收益不变，若，则DMU0为规模收益递减。

3）民航运输系统技术有效程度的判断

技术有效说明各子系统间，系统内部各要素间具有较好的适配性，它反映了系统之间的协同程度。可以用C2GS2模型中λj的最优值来判别DMU0的技术有效情况。

1.2 民航运输各子系统间协调度判断模型

1.2.1 民航各子系统协调函数的构建

从协同学分析，对于民航运输系统系统起主导作用，决定系统演变的方向和状态的是民航运输系统的序参量。序参量对系统有序性的贡献可用功效系数来表示（EC）。设民航运输某一子系统序参量为Xi=（Xi1，Xi2，…，Xin），Xi1，Xi2，…，Xin是描述系统 i的运行状况的若干指标，序参量Xi对系统i有效度的贡献可通过ECi（Xij）集成来实现，即

功效系数不能说明民航运输系统的协调发展状态，需要建立一个以所有序参量为自变量的函数模型——系统协调度函数（HC）。在系统协调度函数中，设对于给定的初始时刻t0，民航运输系统i序参量的系统有序度为（X）i，其在发展演变过程中的时刻t1的序参量的系统为（X）i，则民航运输系统的协调度HC函数为

1.2.2 民航各子系统间的协调度测度

对民航各子系统间的协调性进行评价时，采用协调发展度判断法，通过对系统间的静态协调度计算来描述系统在某时期的协调状况，通过动态协调度的计算来反映系统间的协调发展趋势。民航各子系统间的协调度计算公式为

式中：u为状态协调度；x为实际值；x^为协调值；s2为方差。

通过对两子系统的发展水平进行回归分析，可以得出两子系统间的拟合方程，然后将各自发展水平代入相应的拟合方程，便可得到协调值。系统i与系统j静态协调发展程度的计算式为

同理，3个子系统间的协调度的计算公式为

动态协调度反映两子系统间在系统时段（t-T+1）～t协调发展的动态程度，它反映系统是否处于协调发展的轨迹上，计算公式如下

1.2.3 协调度等级划分的确定

本文以模糊数学思想为基础，根据阀值，把协调度的范围划分成若干连续区间，把相近的协调度在隶属关系上界定为同一类型，每一区间代表一个协调等级和协调状态，划分不同的协调等级和协调状态，其对应关系以及表示的含义如表1所示。

表1 民航运输系统协调等级划分表Tab.1 Harmony scale of civil aviation transportation system

2 中国民航运输系统性测度实证研究

2.1 评价指标的建立

民航运输系统评价指标的选取是在遵循系统性、代表性、可比性、完整性等原则基础上兼顾数据的可得性、可操作性等因素。为了全面准确地描述并刻画中国民航运输的系统性发展情况，从投入和产出的角度来设计评价指标。民航运输系统的效率是指单位资源投入所获得的产品、服务数量以及价值的多少。因此，根据民航运输系统实际情况，将民航运输系统的资源投入设为国家各时期投入的运输飞机拥有量、运输使用机场数量和从业人数；资源产出可用旅客周转量、货运周转量、全行业利润和航班正常率来表示。在对航空公司系统进行评价时，确定投入情况指标为：飞机拥有量与主营业务成本；产出情况指标为：旅客运输量，货邮运输量和主营业务收入。在对机场系统进行评价时，确定投入情况指标为：运输使用机场数量与固定资产投资总额；产出情况指标为：旅客吞吐量，货邮吞吐量和业务收入。在对空管系统进行评价时，确定投入情况指标为：空管固定资产投资总额与空管从业人员数量；产出情况指标为：保障飞机起降架次，事故征候率。具体如表2所示。

表2 民航运输系统性评价指标体系Tab.2 Evaluation index of civil aviation transportation system

2.2 中国民航运输系统整体运行效率评价

根据所建立的评价指标体系，以年份为决策单元，采用《中国民航统计年鉴》数据（1999—2009年）[9]，应用DEAP2.1软件进行求解，得到近10年来中国民航运输系统的相对效率值及其他相关的定量数据。评价结果如表3所示。

2.3 民航运输主要子系统之间协调状态评价

根据民航运输系统的技术经济特点，及其各组成部分的重要性，为简化计算，本文仅对航空公司系统、机场系统、空管系统之间的协调发展状态进行评价。首先，对原始数据进行标准化，采用SPSS17.0软件的主成分分析运算功能，对3个子系统的综合发展水平进行计算和评价；其次，运用协调发展度判断法对3个子系统之间的协调程度进行评价；最后得出3个子系统之间的协调发展状态的评价结论。计算结果如表4所示，表4为1999—2008年航空公司系统、机场系统、空管系统经标准化处理后的各子系统综合发展水平值。

表3 中国民航运输系统效率DEA评价结果Tab.3 China civil aviation transportation system evaluation result based on DEA

表4 1999—2008年民航子系统综合发展水平Tab.4 1999—2008 the developing level of China civil aviation transportation subsystem

为方便论述，以I、J、K分别代表航空公司系统、机场系统、空管系统。将各系统的实际值代入拟合方程，得到相应的协调值。然后计算各系统之间的静态协调度和动态协调度，计算结果如表5和表6所示。

表5 民航运输各子系统间静态协调度Tab.5 Static harmony coefficient of China civil aviation transportation subsystem

表6 民航运输各子系统间动态协调度Tab.6 Dynamic harmony coefficient of China civil aviation transportation subsystem

3 结果分析

1）中国民航运输系统整体效率由表3中综合有效性指标变化可以看出，在近10年中仅有2007年综合有效性为1，表示2007年民航系统运输效率DEA是有效的，即这一年的相对规模和技术效率最优。对于这一年的民航运输系统来说，只有增加系统新的投入，才能增加旅客周转量、货邮周转量等输出量。其余9个非DEA有效的年份之中，有5年的技术有效性为1，说明这些年份的民航运输系统是技术有效的，但非规模有效。其余年份为非DEA有效年份，即投入要素没有得到充分的利用，决策单元既非规模有效也非技术有效。

2）就纯技术效率而言，1999—2008年平均纯技术效率为0.984，共6年有效。说明近10年来中国民航运输系统对各投入指标的利用率较高，仅2003年与2006年偏低，究其原因，一方面是由于该年技术创新能力退步，另一方面是由于2003年“非典”的影响，平均客座率不足30%，大部分航班取消，产出不足。具体而言，纯技术效率反映对投入要素的利用情况，既可用投入冗余率也可用产出不足来衡量。

3）就规模效率而言，1999—2008年规模效率均值达0.920，仅2007年有效。其余年份大多处于规模递增或不变阶段，说明中国民航业投资规模过小，表明增加对民航运输的投入可以获得更高的产出，应适当增加投入。仅2008年处于规模递减阶段，这与2008年“金融危机”密切相关，对民航运输系统造成了较大冲击，造成了表面上的投入过剩。虽然近年来中国政府采取一系列政策措施加大了基础设施的投资和建设力度，运输化过程明显加快，市场融资能力有所增强，运输能力和装备水平有所提高，在满足运输需求、降低运输成本、提高运输质量方面取得了巨大进步。但总体来说，中国民航运输仍旧处于需要迅速扩大运输能力的初级阶段。综合考虑10年间的规模收益及产出亏空情况，中国对民航业总体投入仍然不足，应需继续加大投资力度，加快空管、机场等相关基础设施建设，提高中国民航的整体运输能力，实现民航运输的持续快速发展，以满足国内国际不断增长的潜在航空运输需求。

4）民航运输3个系统之间在1999—2008年10年间的平均静态协调度 U（I，J，K）为 0.738，表明中国民航运输系统3个子系统之间的发展处于中度协调状态。从动态协调度来看，3个子系统的平均动态协调度U（I，J，K）为 0.693，也处于中度协调状态。3 个子系统的协调状态在2003年为最低，在2003年以后协调状态逐步有所改善，但这种趋势并不明显，改善缓慢，2007年与2008年协调状态保持不变。

5）民航运输3个子系统两两之间静态协调发展状态较好，其中航空公司系统与机场系统、航空公司系统与空管系统和机场系统与空管系统的协调程度均处于中度协调状态，而三者之中机场系统与空管系统的协调程度最低为0.707。两两之间动态协调度，在2003年以后基本呈现出逐步上升的趋势，表明三者两两之间朝着越来越协调的方向发展。在三者之间，机场系统与空管系统协调度较低，这主要是因为中国民航运输业发展迅猛，机场飞机起降架次增长很快，而空域资源紧缺，且空域存在“多头管理”，协调难度较大，空管设备配置落后，空管系统保障能力有限，制约了二者的协调发展，这也是造成航班延误等现象的主要原因。

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