農(nóng)機(jī)配備的DEA評(píng)判研究

王向陽，畢新勝※，劉銀萍

（1.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

0 引言

農(nóng)機(jī)配備是農(nóng)機(jī)化管理的最基本任務(wù)，農(nóng)機(jī)配備合理與否，關(guān)系到機(jī)械化能否取得良好的經(jīng)濟(jì)效益[1]。隨著農(nóng)機(jī)化水平的不斷提高，農(nóng)戶對(duì)于農(nóng)機(jī)配備方案的效率和質(zhì)量要求也越來越高。

對(duì)于農(nóng)機(jī)配備評(píng)判，沙幼融[2]利用模糊綜合評(píng)判結(jié)合層次分析法選擇最優(yōu)的農(nóng)機(jī)配備方案，該方法可充分考慮各方面的因素，但計(jì)算過程較復(fù)雜。近年來，王三喜[3]將 DEA（Data Envelopment Analysis）應(yīng)用于部隊(duì)編制方案評(píng)估優(yōu)選領(lǐng)域；畢磊[4]采用DEA法對(duì)隧道施工方案進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)與優(yōu)選；劉麗芬[5]利用DEA法對(duì)地下道路交通工程設(shè)計(jì)方案建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，多項(xiàng)結(jié)果表明：采用DEA法構(gòu)建的多方案評(píng)判指標(biāo)體系，與評(píng)判對(duì)象的聯(lián)系性強(qiáng)，架構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可為決策者提供科學(xué)的依據(jù)，但該方法在農(nóng)機(jī)配備的評(píng)判中研究很少。

截至2016年底，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師105團(tuán)（簡(jiǎn)稱105團(tuán)）農(nóng)機(jī)總動(dòng)力已達(dá)到4 3700 kW[6]，該團(tuán)農(nóng)機(jī)化發(fā)展水平較好，但若在對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行配備前，對(duì)農(nóng)機(jī)配備方案進(jìn)行評(píng)判，按照較優(yōu)的農(nóng)機(jī)配備方案進(jìn)行農(nóng)機(jī)的配備，可大大提高105團(tuán)的農(nóng)機(jī)利用率和農(nóng)機(jī)化發(fā)展水平。為此，以105團(tuán)為例，采用DEA法建立農(nóng)機(jī)配備評(píng)判體系，以期為該團(tuán)農(nóng)機(jī)配備提供決策支持。

1 農(nóng)機(jī)配備相關(guān)概念

1.1 農(nóng)機(jī)配備的原則[7]

（1）需要原則：需要是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的需要或農(nóng)機(jī)服務(wù)市場(chǎng)用戶對(duì)農(nóng)機(jī)的需求。農(nóng)機(jī)配備應(yīng)以現(xiàn)實(shí)的需要為主，適當(dāng)考慮近期發(fā)展的需要，從農(nóng)機(jī)品種、數(shù)量上保證配備單位完成既定的機(jī)械化生產(chǎn)任務(wù)。

（2）可能原則：可能是指農(nóng)機(jī)配備方案實(shí)現(xiàn)的可能性。要求從實(shí)際出發(fā)，考慮工業(yè)部門能否提供先進(jìn)實(shí)用、價(jià)廉物美的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，能否滿足用戶對(duì)油料的需求，配備單位能否籌集足夠的資金購買所配備的農(nóng)機(jī)設(shè)備等。同時(shí)還要兼顧考慮配備單位的人員素質(zhì)、經(jīng)營(yíng)管理水平等，力求提高農(nóng)機(jī)配備方案的實(shí)用性和可操作性。

（3）經(jīng)濟(jì)原則：農(nóng)機(jī)配備要求以最少的農(nóng)機(jī)具品種、數(shù)量（或功率）在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成生產(chǎn)單位既定的各項(xiàng)機(jī)械作業(yè)任務(wù)，并發(fā)揮高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的作用。

（4）配套協(xié)調(diào)原則：農(nóng)機(jī)配備要求發(fā)揮總體功能，機(jī)組和機(jī)群配備時(shí)注意在質(zhì)和量上的配套性和協(xié)調(diào)性。主要體現(xiàn)在：①拖拉機(jī)與作業(yè)機(jī)具的配套協(xié)調(diào)：如作物行間作業(yè)的拖拉機(jī)與作業(yè)機(jī)具的配套協(xié)調(diào)等；②機(jī)組間的配套協(xié)調(diào)：在機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，作業(yè)機(jī)組間存在著縱、橫的配套協(xié)調(diào)關(guān)系?？v向反映前一道作業(yè)機(jī)組與后一道作業(yè)機(jī)組的配套協(xié)調(diào)；橫向反映同一作業(yè)期間，幾種不同作業(yè)機(jī)組的配套協(xié)調(diào)；③相關(guān)條件的配套協(xié)調(diào)：在實(shí)際生產(chǎn)中，有的被采用的機(jī)具，必須具備相應(yīng)的條件才能達(dá)到預(yù)期的效果。

（5）農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合原則。農(nóng)機(jī)配備必須建立在先進(jìn)、成熟的農(nóng)藝基礎(chǔ)上。只有農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝緊密結(jié)合，農(nóng)機(jī)化生產(chǎn)工藝滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，農(nóng)機(jī)配備方案才能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮作用。

（6）先進(jìn)、適用原則。先進(jìn)、適用農(nóng)機(jī)是指既符合本地區(qū)、本推廣部門的具體條件，又能充分發(fā)揮機(jī)械效能、取得最佳經(jīng)濟(jì)效果的機(jī)具。

（7）一機(jī)多用原則。農(nóng)機(jī)配備所選機(jī)型不宜過多、過雜，力求以最少的型號(hào)和數(shù)量滿足多種服務(wù)項(xiàng)目的需要。

1.2 農(nóng)機(jī)配備的要求

由于各地區(qū)的自然氣候條件、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)形式等具有較大差異，農(nóng)機(jī)配備應(yīng)依據(jù)不同地區(qū)和機(jī)械化農(nóng)業(yè)企業(yè)生產(chǎn)特性，應(yīng)用科學(xué)的方法來合理進(jìn)行農(nóng)機(jī)配備，以保證適時(shí)完成生產(chǎn)任務(wù)，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[8，9]。

1.3 農(nóng)機(jī)配備的目的[7]

農(nóng)機(jī)配備所要達(dá)到的目標(biāo)是用最少的農(nóng)機(jī)設(shè)備，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)全面的完成農(nóng)民或農(nóng)業(yè)企業(yè)所要求的農(nóng)業(yè)作業(yè)任務(wù)，這個(gè)目標(biāo)與經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)一致。當(dāng)農(nóng)機(jī)配備量超過了所必須的數(shù)量時(shí)，就會(huì)造成農(nóng)業(yè)設(shè)備利用率低、折舊費(fèi)和資金占用費(fèi)高，增加單位費(fèi)用；相反，如果少于所必須的配備量，就不能及時(shí)完成規(guī)定的農(nóng)業(yè)作業(yè)任務(wù)，或者過分依賴外來人工，而造成經(jīng)濟(jì)損失。因此在地區(qū)特點(diǎn)、生產(chǎn)規(guī)模、作業(yè)對(duì)象構(gòu)成、勞動(dòng)力資源和能源供應(yīng)等一定的條件下，配備數(shù)量在客觀上有最佳或者合理的區(qū)間。當(dāng)實(shí)際配備量接近這一最佳值或者在合理區(qū)間時(shí)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本才能接近最低水平，即是我們所需求的最佳配備方案。本文便是將各農(nóng)機(jī)配備方案中的配備量處于合理區(qū)間內(nèi)，經(jīng)過分析最終得到了最佳的農(nóng)機(jī)配備方案。

2 方法的介紹[10]

DEA方法中最基本的模型是C2R模型。C2R模型中，假設(shè)有決策單元m個(gè)，各決策單元都投入p種因素，且含有輸出量q個(gè)，各代表每個(gè)決策單元的“工作成效”和“資源耗費(fèi)”。決策單元s的效率評(píng)價(jià)指數(shù)關(guān)系式為：

根據(jù)上式?jīng)Q定選擇權(quán)系數(shù)vk，u1，使其在該范圍內(nèi)：ηs≤1，s=1，2，···，m。以 m0該決策單元為例子，可以得到C2R模型的標(biāo)準(zhǔn)式是：

2.1 構(gòu)建農(nóng)機(jī)配備評(píng)判模型

首先，對(duì)式（2）進(jìn)行簡(jiǎn)單的查恩斯—庫伯變換，這樣便成功實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建農(nóng)機(jī)配備評(píng)判模型Ηε。

2.2 結(jié)果分析及含義

式（3）可理解成一個(gè)線性規(guī)劃問題，需帶入正確的輸入和輸出因素，再應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件就能夠得到計(jì)算結(jié)果，設(shè)（Ηε）模型經(jīng)過求解得到的最佳計(jì)算結(jié)果為 λ0，s+0，s-0，θ0，以這些數(shù)據(jù)的結(jié)果可判斷決策單元為DEA弱有效、非有效還是有效。具體分析如下：

（1）分析 1：若 θ0=1，s-0=0，s+0=0，表示決策單元 s0是DEA有效，說明該決策單元內(nèi)部運(yùn)作效率高，全部投入要素都發(fā)揮了最大限度的效用，此時(shí)的生產(chǎn)規(guī)模處于相對(duì)最佳狀態(tài)。

（2）分析 2：若 θ0=1，s+0≠0 且 s+0≠0，表示決策單元s0是弱DEA有效，若該決策單元要達(dá)到DEA有效應(yīng)該對(duì)于投入量可減少s-而保持原產(chǎn)出量不變，或在投入量不變的情況下可將產(chǎn)出量提高s+。

（3）分析 3：若 θ0≠1，①，則決策單元為規(guī)模收益遞增；②，則決策單元為規(guī)模收益不變；③，則決策單元規(guī)模收益遞減。

3 實(shí)例

經(jīng)調(diào)研，105團(tuán)的農(nóng)機(jī)系統(tǒng)存在著大量動(dòng)力機(jī)械超配、少許收獲機(jī)械配備不足的問題，影響農(nóng)業(yè)作業(yè)按時(shí)完成，增加105團(tuán)的全年機(jī)械作業(yè)成本[6]。

3.1 決策單元的選擇

根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，設(shè)定5個(gè)農(nóng)機(jī)配備方案，見表1，每個(gè)農(nóng)機(jī)配備方案為決策單元，共含有5個(gè)決策單元。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)確定

根據(jù)農(nóng)機(jī)配備的原則、目標(biāo)和要求，從當(dāng)?shù)貙?shí)際情況出發(fā)，選擇以下3項(xiàng)評(píng)判指標(biāo)：（1）農(nóng)機(jī)總動(dòng)力u1，即動(dòng)力機(jī)械動(dòng)力之和；（2）全年機(jī)械作業(yè)總成本u2，即全年所有農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)項(xiàng)目成本之和，農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)項(xiàng)目成本為固定費(fèi)用和可變費(fèi)用之和；（3）農(nóng)機(jī)具配套比u3，即動(dòng)力機(jī)械數(shù)量與農(nóng)具數(shù)量之比。指標(biāo)中選取u1、u2為輸入指標(biāo)，u3為輸出指標(biāo)，建立農(nóng)機(jī)配備方案的DEA輸入/輸出指標(biāo)體系，見表2。

3.3 根據(jù)指標(biāo)建模求解

以第一個(gè)決策單元為例，根據(jù)式（3）建立模型并求解，則有：

其它決策單元同理進(jìn)行計(jì)算。

表1 農(nóng)機(jī)配備方案

表2 農(nóng)機(jī)配備方案的DEA輸入/輸出指標(biāo)體系

3.4 計(jì)算結(jié)果及分析

根據(jù)Lingo軟件進(jìn)行編程，并得計(jì)算結(jié)果，如表3所示。由表3可知，對(duì)表1的農(nóng)機(jī)配備方案進(jìn)行評(píng)判，得到的優(yōu)劣排序?yàn)椋悍桨溉痉桨付痉桨敢唬痉桨肝澹痉桨杆?，由此可知，方案三為最?yōu)方案，即對(duì)于105團(tuán)的農(nóng)機(jī)配備，農(nóng)機(jī)資源獲得充分利用，投入要素規(guī)模達(dá)到了最佳組合，取得了最大的產(chǎn)出效益。

表3 計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)論

（1）農(nóng)機(jī)配備是一項(xiàng)較復(fù)雜的工作，應(yīng)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法對(duì)第六師105團(tuán)農(nóng)機(jī)配備進(jìn)行評(píng)判，可充分考慮各方面的因素，避免受到主觀因素的影響，使農(nóng)機(jī)配備更準(zhǔn)、合理、有效。

（2）目前，第六師105團(tuán)棉花種植面積所占比例最大，利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法得到的最優(yōu)農(nóng)機(jī)配備方案中棉花田間作業(yè)項(xiàng)目相關(guān)機(jī)械數(shù)量能夠滿足當(dāng)?shù)貙?shí)際種植情況，且與當(dāng)前農(nóng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行比較分析，可得該方法具有實(shí)用性和可行性。

（3）該方法所建模型具有通用性和可換性，即其它地區(qū)的農(nóng)機(jī)配備也可直接應(yīng)用該模型進(jìn)行評(píng)判，簡(jiǎn)單易行，快捷方便。