碳排放約束下航空公司運營效率研究

劉 丹，王 琦

(福州大學 經濟與管理學院，福州 350108)

一、引 言

隨著全球經濟互聯互通、航空市場自由化發展，各國經濟往來、文化交流、貿易流通等日益頻繁，促使航空運輸業飛速發展。然而，航空運輸業快速發展的同時也面臨諸多環境問題，其中最突出的問題是航空運輸業成為碳排放的主要源頭[1]。國際清潔運輸委員會統計數據表明，2019年全球客運和貨運航空業務排放約9.2億t二氧化碳，比2013年增長了30%。[2]此外，高空每公里碳排放對氣候的影響是地表的兩倍。[3]可見，控制航空碳排放是當前緩解環境污染的緊迫任務。國際民用航空組織和各國政府機構出臺了一系列措施以抑制航空運輸業碳排放，如碳達峰、碳中和(以下簡稱“雙碳”)目標等。在此背景下，將碳排放約束納入航空公司運營效率評價體系不僅可以提高航空公司運營管理效能，更重要的是可以降低碳排放，助力實現“雙碳”目標，推動航空公司綠色低碳循環發展。

運營效率是指通過管理手段和經營策略，運用最小投入獲得最大收益的能力，是衡量航空公司經營狀況的重要標準。有關航空公司運營效率問題的研究已成為國內外學者的一項熱點議題。Schefczyk[4]最早將數據包絡分析(data envelope analysis，DEA)法引入航空公司的績效評價中，使用CCR模型評價15家航空公司的運營效率。Gong等[5]運用SBM(Slack Based Measure)模型研究了亞太地區14家主要航空公司2003—2011年的運營效率，揭示了效率低下的主要原因是勞動力過剩。Min等[6]從戰略聯盟的角度，運用DEA模型評估了全球航空公司的運營效率，并進一步研究聯盟管理對航空公司相對效率的影響。Hu等[7]、王雪等[8]、Kuljanin等[9]將DEA方法與其他方法結合，分別評價了東盟、中國和歐洲航空公司的運營效率。學者們對于航空公司運營效率的研究在一定程度上帶動了航空公司的發展，也為本文研究航空公司運營效率奠定了基礎。

然而，上述文獻研究把航空公司的運作過程視為一個“黑箱”，忽略了航空公司的內部網絡結構對于效率的影響。針對這一問題，眾多學者研究了航空公司效率的多級結構。Lu等[10]將航空公司運營分為生產和營銷階段，并將可用運力作為中間變量，探討航空公司運營效率與公司治理的關系。Chang等[11]、Chou等[12]將運力生產及運力消耗兩個階段命名為生產階段和消費階段。Omrani等[13]、Yu等[14]也將航空公司結構劃分為生產和消費兩階段，運用動態網絡DEA方法，分別測量了伊朗、中國和印度航空公司動態效率。以往的研究為本文構建航空公司網絡結構提供了重要參考，但這些研究未考慮碳排放約束。本文在前人研究的基礎上，打開“黑箱”，將航空公司內部運營分為生產和消費兩階段，研究碳排放約束下航空公司的運營效率，以期為管理者提供有價值的參考，推動航空公司綠色高質量發展。

二、研究方法

傳統DEA模型在處理非參數問題上具有優勢，但航空公司的運營過程復雜，無法打開“黑箱”；而普通網絡DEA模型雖然可以打開“黑箱”，但無法有效處理非期望問題。劉德彬等[15]提出的網絡SBM模型可深入剖析航空公司內部運營過程，探究航空公司運營過程中各階段狀況，且在處理非期望產出問題上優勢突出，故采用該模型測算碳排放約束下航空公司的運營效率。

設有n個可比的決策單元(Decision Making Units, DMU)，記為DMUj(j=1,2,…,n)，表示第j個航空公司。參照上文，將航空公司的運營過程分為生產和消費兩個階段。對于第j個航空公司，Xj=(X1j,X2j,…,Xmj)T表示航空公司運營過程的初始投入，即生產階段投入；Zj=(Z1j,Z2j,…,Zqj)T表示中間變量，即生產階段的產出和消費階段的投入；消費階段的產出即航空公司運營過程中的最終產出，由期望產出(記為Yj=(Y1j,Y2j,…,Yrj)T)和非期望產出(記為bj=(b1j,b2j,…,bsj)T)兩部分構成。航空公司運營過程可用圖1表示。

圖1 航空公司運營過程

用λj，μj分別表示生產階段與消費階段的決策變量；sXa，sZe，sWc，sYd，sbf分別表示各投入、中間變量、期望產出和非期望產出的松弛變量值。在規模報酬不變假設下，構建含非期望產出網絡SBM模型：

式中：ρ表示總效率，當ρ*=1且sXa,sZe,sWc,sYd,sbf=0時，DMU0有效。則生產階段效率(ρ1)、消費階段效率(ρ2)定義為

三、指標選取與數據來源

(一)指標選取

本文總結現有航空公司效率相關文獻，為構建合理的碳排放約束下航空公司運營效率評價指標體系奠定理論基礎。部分文獻的投入、產出指標及中間變量見表1。

本文基于表1文獻，結合航空業的實際情況，選取勞動力(員工人數)、資本(機隊)、能源(燃油)作為碳排放約束下航空運營效率的投入指標，可用座公里、可用貨郵噸公里作為中間變量，客運周轉量(收入客公里)、貨郵周轉量(收入貨郵公里)、營業收入作為期望產出，CO2排放量作為非期望產出。其中，由于不同航空公司機型不同，依據慣例對機型采取統一化處理，確保決策單元同質性。

表1 所選文獻的投入、產出指標與中間變量

(二)數據來源

本文以亞太地區航空公司為研究對象，基于數據可得性，選取中國國航、中國東方航空、中國南方航空、海南航空、國泰航空、長榮航空、全日空航空、大韓航空、韓亞航空、新加坡航空、泰國國際航空和澳洲航空12家航空公司作為研究樣本，并收集其2015—2019年相關指標數據。

指標數據來自各航空公司年度報告、社會責任報告、可持續發展報告。由于不同國家貨幣單位有所區別，為滿足數據可比性，運用購買力平價方法將含有價值量指標，即營業收入統一換算成國際元。樣本航空公司各指標數據描述性統計見表2。

表2 樣本航空公司各指標描述性統計

四、實證分析

運用網絡SBM模型測算2015—2019年亞太地區12家主要航空公司的運營總效率以及生產階段效率和消費階段效率歷年均值，并按照均值大小排序，結果見表3。

(一)運營總效率分析

表3顯示，2015—2019年間，樣本航空公司的運營總效率行業均值為0.8996，總體表現較好。生產階段效率和消費階段效率行業均值分別為0.8989、0.9125，仍存在一定的改進空間。

表3 2015—2019年運營總效率及兩階段效率樣本均值結果

并列第一的海南航空和國泰航空生產階段效率和消費階段效率為1，故運營總效率均值為1，實現有效。排名第三的泰國國際航空運營總效率均值為0.9452，其生產階段效率排名第七，而消費階段效率排名第一，使其運營總效率表現較好。泰國國際航空十分重視航空客貨運銷售及環境管理，為此特設環境治理和公司管理委員會，嚴格管控公司環境污染情況，積極推進公司客貨運產出銷售。這在很大程度上提高了消費階段效率，但也帶來了投入資源的迅速增加，導致運營總效率無法實現有效。新加坡航空生產階段效率為1，但運營總效率表現欠佳，究其原因在于消費階段效率(0.8461)較低。新加坡航空在生產階段表現出高效率與其經營戰略有關，觀察期內，新加坡航空一直處于規模擴張階段。這一戰略直接促進了人員和燃油及飛機這些投入資源的轉化，從而使其生產階段效率有效。中國國航和中國東方航空運營總效率排名最后。這兩家航空公司的生產階段和消費階段效率排名都不高，導致運營總效率較差。

可見，航空公司的運營總效率同時受生產階段效率和消費階段效率影響，因此進一步分析兩階段效率對運營總效率的貢獻具有十分重要的意義。

(二)生產和消費階段效率比較分析

以樣本航空公司生產和消費階段效率的行業均值為原點，以2015—2019年各航空公司的生產階段效率均值為橫軸、消費階段效率均值為縱軸，將亞太地區12家航空公司的運營效率分為四類：高生產高消費效率、低生產高消費效率、高生產低消費效率及低生產低消費效率，詳見圖2。

圖2 樣本航空公司生產和消費階段效率二維分布

1.高生產高消費效率

如圖2所示，第一象限代表高生產高消費效率模式，海南航空和國泰航空位于該區域，且均實現了生產階段和消費階段效率有效。查閱資料發現，在生產階段，海南航空和國泰航空年平均單位投入資源轉化率位列樣本航空公司前兩名，投入資源的高度利用促使這兩家航空公司生產階段效率為1。在消費階段，海南航空和國泰航空的高效率來源于較高的年均客座率、單位可用運力營業收入以及較低的單位可用運力CO2排放量，說明消費階段的高效率來自可用運力轉化為較高的期望產出和較低的非期望產出。這兩家航空公司的高效與其實際運營戰略密不可分，如海南航空擁有良好的品牌影響力、較廣泛的國際航線、高效互動的國際國內網絡、年輕舒適的客機機隊、持續推進的“綠色航空”品牌計劃以及全方位無縫隙的航空服務。

2.低生產高消費效率

圖2中低生產高消費效率模式(第二象限)的航空公司有4家，其中長榮航空和泰國國際航空的消費階段效率為1。進一步研究發現這兩家航空公司的貨郵載運率、單位可用運力營業收入較高，單位可用運力CO2排放量較低。這可能與航空公司積極響應節能減排有關，如長榮航空在2018年引進國內首架環保夢幻客機并不斷更新機隊，在客貨運服務提升以及減排工作成效顯著的同時也造成了生產階段投入過多，從而導致生產階段效率的下降。該類航空公司的共性是生產階段效率均低于樣本均值，說明這些航空公司應將注意力集中在提高生產階段效率。

3.高生產低消費效率

第四象限代表高生產低消費效率，有4家航空公司位于此模式，其中新加坡航空生產階段效率均值為1，實現有效，其余3家航空公司雖未實現生產階段有效，但生產階段效率高于樣本均值。以新加坡航空為例，觀察期內，該公司致力于戰略轉型，不斷擴張國內外市場業務，使得投入資源全部轉化為可用運力，但由于激烈的市場競爭，可用運力未完全消費，造成了一定程度上的運力浪費，從而導致消費階段效率較低。這說明該航空公司應將重點放在客貨運銷售方面，以提高消費階段效率，進而提升運營總效率。該類的4家航空公司可參考長榮航空、國泰航空等消費階段效率有效的航空公司的戰略舉措，如引進環保飛機以降低碳排放、提供優質服務以促進客貨運銷售等，實現消費階段效率的提升。

4.低生產低消費效率

中國國航和中國東方航空處于第三象限，該類航空公司的生產和消費階段效率均處于樣本較低水平。亞太航空市場競爭日趨激烈，在中短程航線方面，兩大國有老牌航空公司并不具有優勢。一方面，迅速發展的低成本航空公司積極搶占市場；另一方面，我國高鐵的建設使得中短程航空運輸需求下降。因此，中短程航線業務的減少致使這兩家航空公司的生產和消費階段效率都不高。中國國航和中國東方航空可以借鑒海南航空和國泰航空的先進經驗，通過良好的品牌和優質的服務提高中短程航線的客貨運業務，促進生產和消費階段效率的提升。

(三)投影分析

SBM模型是非徑向模型，可以計算出投入產出指標的冗余(不足)量，將無效的DMU投影到有效包絡面上，明確各指標改進方向。在此基礎上，將各指標冗余(不足)量除以各指標實際值得到冗余(不足)率，并依據各指標冗余(不足)率大小排序(詳見表4)，在明確各指標改進方向的基礎上，側重各指標對不同航空公司運營效率的影響程度，明確航空公司各指標改進方向和優先度。

1.冗余率分析

在投入方面，相比飛機和燃油，員工的冗余對航空公司運營效率的影響最明顯。中國國航、長榮航空、泰國國際航空這三家航空公司都受到員工冗余的顯著影響，說明這幾家航空公司人員投入過多，可適當采取員工重組方式提高運營效率。受飛機投入冗余影響最大的是大韓航空，說明其運營效率改進的關鍵在于精簡機隊，可參考國泰航空對閑置飛機分租的措施提高飛機使用效率。韓亞航空的運營效率主要受到燃油投入過多的影響，可借鑒海南航空改造飛機來實現節油目的，例如在飛機上加裝雙鰭小翼減少阻力，提高燃油效率。

非期望產出即壞產出，希望越少越好。在非期望產出方面，中國國航、中國東方航空、中國南方航空、大韓航空、韓亞航空、新加坡航空和澳洲航空均存在CO2排放過量的問題。其中新加坡航空、澳洲航空CO2排放冗余對于效率影響顯著，應積極學習碳排放控制較好航空公司的減排經驗。可借鑒海南航空采用生物燃料以減少碳排放，或借鑒國泰航空引進全新客機以提高燃油使用率，從而降低碳排放等。

2.不足率分析

根據表4計算結果，大多數航空公司收入客公里產出不足率都為0，且不足率行業均值(0.94)最低，說明客運產出不是當前影響樣本航空公司運營效率的主要因素。

表4 樣本航空公司2015—2019年投入產出指標投影分析

在期望產出方面，收入貨郵噸公里和營業收入產出不足是影響當前航空公司運營效率的關鍵因素。其中，中國東方航空、全日空航空、澳洲航空這三家航空公司的運營效率受貨運產出不足影響最明顯，表明這三家航空公司應當注重貨運業務方面的發展，積極拓展航空貨運業務。可借鑒長榮航空建立健全的貨運體系，吸引貨主促進貨運消費，從而提高運營效率。營業收入產出不足是導致中國南方航空、新加坡航空的運營效率無效的主要因素，建議這兩家航空公司提升服務以提高運營效率。

五、結論及建議

本文選取2015—2019年亞太地區12家主要航空公司作為研究對象，考慮碳排放約束下航空公司運營效率，打開航空公司運營過程的“黑箱”，運用含非期望產出網絡SBM模型完成效率測算和評價，進一步計算并分析投入產出指標冗余率和不足率，得出如下結論：

(1)航空公司運營總效率受生產和消費階段效率共同影響，單個階段的高效率并不代表總體的高效率，如新加坡航空、長榮航空。只有生產和消費階段效率都較高，如海南航空、國泰航空，才能全面提升航空公司整體運營水平。多數航空公司運營總效率無效是由不同階段造成的，說明航空公司在提升運營效率時需根據實際情況側重提高不同階段效率。

(2)碳排放對航空公司消費階段效率具有不同程度的負面影響。實證分析結果顯示，中國國航、中國東方航空等7家航空公司消費階段效率偏低與其CO2排放過量有關。在環境問題日益嚴峻的情況下，將CO2排放量作為航空公司消費階段非期望產出變量，同時考慮生產運營和碳排放約束衡量航空公司運行狀況，有助于航空公司綠色低碳可持續發展。

基于以上研究結論，為提高碳排放約束下航空公司運營效率，本文從提高生產和消費階段效率視角提出以下幾點建議。

(1)生產階段效率提升措施。一是合理規劃人力資源。生產階段有效的幾家航空公司與人力資源的高效利用密不可分，如國泰航空在2019年獲得人力資源架構轉型卓越大獎金獎。因此，建議人員投入冗余的航空公司重視培養員工團隊精神，重組人力資源，提升專業化水平，提高工作效率，節約人員投入，提升生產階段效率，從而加快航空公司運營效率增長。二是促進燃油節約配置。飛機是航空公司的重資產，相比之下，燃油節約型的資源配置更容易提高生產階段效率。雖然飛機和燃油并不具備直接替代性，但引進更具燃油效率的新飛機可有效實現燃油的節約。此外，合理規劃航線、加大研發投入等措施可提高燃油利用率，從而提高生產效率。

(2)消費階段效率提升措施。一是提升運輸服務質量。航空貨運和營業收入產出不足是當前多數樣本航空公司亟待解決的難題。航空公司可通過推動數智建設、完善地面服務、發展直銷渠道等措施提升貨運服務的專業度和完整性，以吸引更多的貨運市場需求，從而增強企業盈利能力，增加營業收入，提高消費階段效率，進而提升運營總效率。二是加大航空減排力度。實證分析結果表明，CO2排放量過多對航空公司消費階段效率有不同程度的負面影響，這些航空公司可以借鑒海南航空、國泰航空等在碳排放控制方面表現良好的航空公司的管理經驗。此外，還可通過采取升級發動機、創新技術[18]等手段減少碳排放，以提高消費階段效率，進而提升航空公司運營總效率，推動航空業綠色低碳發展。