Nghiên cứu Cơ sở khoa học áp dụng phương pháp màng bao dữ liệu DEA trong đánh giá hiệu quả quản lý vận hành hệ thống tưới bằng động lực quy mô nhỏ khảo lược cơ sở khoa học, thực tiễn và đề xuất phương pháp toán phi tham số - màng bao dữ liệu DEA để ứng dụng trong đánh giá hiệu quả quản lý vận hành các hệ thống tưới bằng động lực quy mô nhỏ vùng đồng bằng sông Hồng. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết!
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CƠ SỞ KHOA HỌC ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÀNG BAO DỮ LIỆU DEA TRONG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG TƯỚI BẰNG ĐỘNG LỰC QUY MÔ NHỎ Đinh Văn Đạo, Nguyễn Tùng Phong, Trần Văn Đạt Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Tóm tắt: Đánh giá hiệu quản lý vận hành hệ thống tưới động lực quy mô nhỏ theo khía cạnh kinh tế kỹ thuật vấn đề cấp thiết, làm tảng xây dựng kế hoạch nâng cao hiệu quản lý tưới bối cảnh chuyển đổi sang chế giá Hiện phương pháp truyền thống chưa nguyên nhân với giải pháp mang tính định lượng Nghiên cứu khảo lược sở khoa học, thực tiễn đề xuất phương pháp toán phi tham số - màng bao liệu DEA để ứng dụng đánh giá hiệu quản lý vận hành hệ thống tưới động lực quy mô nhỏ vùng đồng sông Hồng Kết nghiên cứu sở lý thuyết hình thành tốn tối ưu khả áp dụng DEA theo mơ hình hiệu theo hướng trọng đầu vào với giả thiết hiệu không đổi theo quy mô CRS hiệu thay đổi theo quy mô VRS dựa yếu tố hao phí, chi phí đầu vào diện tích tưới lúa Các số hiệu kỹ thuật, hiệu quy mơ, hiệu chi phí tối ưu, suất chi phí chung, suất chi phí cho yếu tố đầu vào cấu chi phí lớp hiệu xác định từ DEA Đây tảng đề xuất cấu chi phí tối ưu đề xuất giải pháp áp dụng cho đơn vị quản lý vận hành quan quản lý nhà nước xây dựng sách Từ khóa: DEA, hiệu quả, hệ thống tưới, quản lý vận hành Summary: Assessment of operation and maintenance management efficiency of the small-pumping irrigation systems in both technical and economic aspects is very imperative to provides foundation for planning irrigation efficient improvement in context of pricing mechanism application Application of the traditional tools and methods has not indicated both quantitative reasons and solutions together Thus, this study reviewed literatures and practical lessons learn on application of non-parametric program - Data Envelopment Analysis DEA to assess operation and maintenance management of the irrigation systems in Red River Delta The results found out scientific basis of an optimal math model and applicability of DEA under the input orientated eficiency model according to Constant Returns to Scale CRS and Variable Returns to Scale VRS by using variables of cost and irrigated areas The indicators of technical efficiency, scale efficiency, allocative efficiency, optimal cost efficiency, general cost units, input cost units and cost structures have been determined These were a foundation to suggest suitable solution in application of cost structures to distribute the cost resources for operation and maintenance agencies and policies on irrigation water pricing supports by government Keywords: DEA, efficiency, irrigation systems, operation and maintenance management ĐẶT VẤN ĐỀ * Hiệu quản lý vận hành hệ thống tưới xác định vấn đề quan trọng xem xét nhiều bối cảnh khác theo không gian thời gian Tùy vào mục tiêu chủ thể mà hiệu xem xét khía cạnh kỹ thuật, kinh tế xã hội khía cạnh riêng biệt Nhưng tựu chung lại số hay thông số hiệu để mô Ngày nhận bài: 01/3/2022 Ngày thông qua phản biện: 30/3/2022 tả trạng hay mức độ hoạt động quản lý hệ thống tưới, làm sở thực kế hoạch đổi quản lý nâng cao chất lượng vận hành phục cụ cấp nước tưới, ngồi khơng tách dời yếu tố đảm bảo cơng trình hoạt động bền vững [3][12] Tính đến có nhiều phương pháp đánh giá hiệu áp dụng tiến hành dựa theo đặc điểm cơng trình hình thức quản lý hay vấn đề kinh tế, xã Ngày duyệt đăng: 03/4/2022 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 71 - 2022 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ hội… Các cách đánh giá hiệu quan tâm nhiều theo (i) cấp cơng trình hệ thống hiệu hoạt động cơng trình đầu mối, kênh chuyễn dẫn; (ii) cấp quản lý trình vận hành tạo nguồn nước cấp hệ thống hay sử dụng nước cấp mặt ruộng hay quản lý vận hành cung cấp dịch vụ tưới; (iii) mức độ sử dụng nước lượng nước hữu ích, suất nước hay theo mục đích sử dụng; (iv) hiệu sử dụng nguồn lực hao phí, chi phí quản lý vận hành…, yếu tố, số hiệu tổng hợp có sử dụng để đánh giá hiệu khía cạnh khác [3] Trong bối cảnh chuyển đổi chế theo hướng quản lý dịch vụ chế thị trường vấn đề hiệu quản lý vận hành (QLVH) hệ thống tưới xem xét cách linh hoạt mở rộng hiệu kinh tế kỹ thuật xem xét mối liên quan chặt chẽ với liên tục sở nguyên tắc lựa chọn tối ưu phù hợp với bối cảnh cụ thể [4] Các cách đánh giá hiệu QLVH thường tiến hành theo cách tiếp cập phương pháp mang tính truyền thống: Thứ theo hướng dẫn đánh giá hiệu mang tính kỹ thuật chuyên ngành RAP, MASSCOTE, Benchmarking… dừng lại xem xét sơ điều kiện kỹ thuật quản lý; Thứ hai phương pháp tốn Pareto, SFA, OLS… có tính hàn lâm, học thuật gọi chung phương pháp toán học tham số mang tính định hướng kinh tế kinh tế lượng Các phương pháp phụ thuộc vào giả định mơ hình lý thuyết hàm sản xuất mà khơng sử dụng mơ hình thực nghiệm [17] Trong mơ hình lý thuyết thường xa rời với thực tế, khó triển khai thực tế áp dụng địi hỏi chi phí tốn Hơn kết hai phương pháp xem xét đơn lẻ vấn đề Các giải pháp đưa mang tính chung chung, chưa cụ thể hóa chưa nguyên nhân mang tính định lượng Trước hạn chế nhu cầu thực tiễn cần có phương pháp đánh giá mang tính quản lý, kinh tế đặc biệt nguyên nhân giải pháp lượng hóa cách cụ thể Đã có nhiều nghiên cứu tổng quan phương pháp đánh giá hiệu QLVH hệ thống tưới tiến hành Điển hình nghiên cứu tổng quan Hector Malano (1999 2004) đưa khuyến cáo áp dụng phương pháp toán phi tham số - màng bao liệu DEA đánh giá hiệu quản lý tưới Đây phương pháp coi khắc phục hạn chế có tính thực tiễn cao, bù đắp thiếu hụt mà phương pháp chưa làm Phương pháp nhiều nghiên cứu áp dụng giới Việt Nam cịn hạn chế Bài báo trình bày “Cơ sở khoa học áp dụng phương pháp màng bao liệu đánh giá hiệu quản lý vận hành hệ thống tưới động lực quy mô nhỏ” với mục tiêu khảo lược nghiên cứu để cung cấp cho nhà nghiên cứu, cán quản lý sở lựa chọn áp phương pháp DEA đánh giá hiệu QLVH hệ thống tưới động lực quy mô nhỏ (HTT) hệ thống tưới khác Việt Nam, đặc biệt vùng đồng sông Hồng (ĐBSH) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các phương pháp nghiên cứu tổng quan đánh giá hiệu quản lý tưới bao gồm: - Phương pháp kế thừa: Nhằm khảo lược nghiên cứu nước đánh giá hiệu chung hiệu QLVH mà có áp dụng DEA - Phương pháp phân tích tổng hợp, quy nạp diễn dịch: nhằm thu thập, phân tích tài liệu số liệu thứ cấp sở hệ thống hóa sở khoa học phương pháp đánh giá hiệu ứng dụng DEA đánh giá hiệu QLVH HTT - Phương pháp chuyên gia: Nhằm tham vấn nhà khoa học kinh nghiệm áp dụng phương pháp toán xây dựng tốn tối ưu đa mục tiêu áp dụng DEA TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 71 - 2022 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Theo thống kê, tồn vùng có khoảng 9.043 trạm bơm lớn nhỏ, chiếm 46% số trạm bơm nước 4.582 trạm bơm nhỏ có cơng suất từ 1.000 đến 3.600m3/h 3.421 trạm 300 đến 1.000m3/h (chiếm 37% nước) Hàng năm, trạm bơm cấp nước tưới tiêu cho sản xuất nông nghiệp ni trồng thủy sản khoảng 902 nghìn chủ yếu cấp nước tưới cho lúa khoảng 626 nghìn ha, ngồi cấp nước cho dịch vụ thủy lợi khác khoảng 442 nghìn m3 Diện tích tưới trọng lực động lực kết hợp khoảng 421 nghìn Để nâng cao hiệu hoạt động trạm bơm đầu mối, hệ thống dẫn truyền nước kênh cấp II kiên cố khoảng 27,2% kênh nội đồng 18,6% Tổ chức quản lý vận hành HTT tổ chức thủy lợi sở tổ QLVH trực thuộc Công ty thủy nông cấp tỉnh quản lý cung cấp dịch vụ tưới cho khu tưới nhỏ có quy mơ diện tích 100ha Nguồn kinh phí chủ yếu nhà nước hỗ trợ dạng tiền hỗ trợ sử dụng sản phẩm dịch vụ công ích thủy lợi (SPDVCITL) sở diện tích tưới nghiệm thu hàng năm Các tổ QLVH xác định đơn vị định hình thành sở HTT hoạt động theo chế khoán hay chuyển giao phần trách nhiệm quản lý tưới sở quy chế quản lý nội công ty theo số yếu tố đầu vào khoản mục chi phí Cụ thể 27 khoản mục chi khác phân thành nhóm chi phí quản lý vận hành, khấu hao, bảo trì, chi phí quản lý chi phí hợp lý hợp lệ khác theo quy định Ngoài các HTT quản lý tổ chức thủy lợi sở vào yếu tố đầu vào đối tượng quản lý theo cấp độ khác theo đơn vị quản lý hành chính, phương pháp tính giá nước hay mơ hình sản xuất nơng nghiệp… Cụ thể nghiên cứu J.A Rodríguez-Díaz cs., (2004) đánh giá HQT 34/156 huyện vùng thời tiết bán khô hạn Andalusia, Tây Ba Nha Nghiên cứu Sanjay Sitaram Phadnis cs (2012) đánh giá HQT tổ chức thủy lợi sở Ấn Độ Yếu tố đầu vào tổng chi phí QLVH, số lao động 03 đầu diện tích tưới tiềm năng, số người hưởng lợi doanh thu Kết có ó 37% số tổ chức dùng nước hiệu kỹ thuật 70% (0,7) theo giả thiết VRS Năm 2010, Giannoccaro Martin-Ortega xem xét hiệu quản lý hệ thống tưới theo giả định giá nước khác Puglia, Ý Ngồi cịn có Những nghiên cứu liên quan đến sử dụng DEA đánh giá hiệu sử dụng nước tưới tiến hành mơ hình sản xuất quy mơ hộ, nhóm hộ tổ hợp tác… nghiên cứu Noelina Rodríguez-Ferrero cs (2010) Andalusia, Tây Ba Nha; Stijn Speelman cs (2008) vùng Tây Nam, Nam Phi nông hộ Fraj Chemaka cs (2009) Aymen Frija cs., (2011) đánh giá hiệu phân phối hộ sử dụng nước cơng trình mơ hình tổ chức khác Các nghiên cứu Ismet Boz cs., (2018) mức độ sử dụng nước hiệu sử dụng nước mặt ruộng… Ở Việt Nam, nghiên cứu Đinh Văn Đạo cs (2022) ứng dụng DEA để đánh giả hiệu quản lý vận hành hệ thống thủy lợi vùng ĐBSH dựa vào yếu tố chi phí QLVH hệ thống thủy lợi tỉnh vùng ĐBSH Kết hiệu hoạt động QLVH hệ thống thủy lợi chung tỉnh số hiệu kỹ thuật, hiệu quy mô, hiệu chi phí… TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG DEA TRONG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ QLVH CÁC HTT CƠ SỞ LỰA CHỌN DEA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ QLVH CÁC HTT Khảo lược kết nghiên cứu cho thấy có nhiều nghiên cứu ứng dụng DEA đánh giá hiệu QLVH hệ thống tưới dựa DEA phát triển Farrel năm 1957, với quan điểm xác định hiệu tối ưu đường biên tối ưu sản xuất, mà tạo lập THỰC TRẠNG QUẢN LÝ HỆ THỐNG TƯỚI BẰNG ĐỘNG LỰC QUY MƠ NHỎ VÙNG ĐBSH TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 71 - 2022 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ yếu tố đầu vào đầu đơn vị quản lý tốt sở số liệu quan sát thực tế Về lý thuyết, đánh giá hiệu DEA phân thành hai mơ hình hiệu theo hướng trọng đầu vào hiệu theo hướng trọng đầu Nhằm nâng cao tính ứng dụng DEA, Charnes cs (1978) phát triển mơ hình theo giả thiết hiệu không đổi theo quy mô (Constant Returns to Scale: CRS) Banker, Charnes, Cooper (1989) tiếp tục giới thiệu giả thiết hiệu thay đổi theo quy mô (Variable Return to Scale: VRS) [15][16][11] [17] Các nghiên cứu áp dụng DEA lĩnh vực thủy lợi thường lựa chọn hai mơ hình DEA hiệu theo hướng trọng đầu (input oriented) với hai giả thiết hiệu không đổi theo quy mơ lượng hao phí đầu vào (Constant Returns to Scale) hiệu thay đổi theo quy mơ lượng hao phí đầu vào (Variable Returns to Scales) Mục tiêu xem xét hiệu thường xem xét dữa mức độ hiệu sử dụng nguồn lực, lý sau: 5.1 Về mặt lý thuyết (i) Không phải xác định dạng hàm sản xuất phân phối sai số ngẫu nhiên, (ii) Các giả thiết mơ hình mẫu mang tính lý thuyết thường khơng sát thực với thực tế DEA sử dụng mơ hình thực tế làm chuẩn, (iii) Sử dụng kỹ thuật chương trình tuyến tính để xác định số hiệu quả, 5.2 Về mặt thực tiễn (i) Do sản phẩm, dịch vụ thủy lợi có liên quan đến nước nên chứa đựng tính độc quyền tự nhiên thường hàng hóa, dịch vụ cơng ích Do đó, cung cấp sản phẩm dịch vụ thường khơng hồn hảo, tư nhân giường khó tham gia hao phí, chi phí thấp thực tế chi trả nhà nước phải bù đắp hỗ trợ; (ii) Sự hữu hạn ngân sách tài nhà nước hỗ trợ hạn chế khác ràng buộc đơn vị tổ chức QLVH hệ thống thủy lợi khó lựa chọn quy mô lượng đầu mà chủ yếu vận hành hệ thống tưới để tối ưu đầu vào; (iii) Nguồn lực tài đơn vị QLVH hạn chế, (iv) Kiểm soát yếu tố đầu vào tuân theo quy định nhà nước, (v) Sự hỗ trợ tiền sử dụng SPDVCITL dẫn đến đơn vị QLVH thiếu động lực đổi làm lãng phí, sử dụng không hiệu nguồn lực đầu vào QLVH hệ thống thủy lợi, (vi) Sự hữu hạn nguồn nước tác động yếu tố khách quan chủ quan biến đổi khí hậu, thời tiết cực đoan ảnh hưởng tiêu cực phát triển kinh tế xã hội 5.3 Lý áp dụng DEA đánh giá hiệu QLVH HTT Cụ thể HTT: (iv) Chỉ nguyên nhân dẫn đến không hiệu quả, mức độ không hiệu yếu tố đầu vào QLVH hệ thống, đồng thời công tác QLVH HTT nằm đường biên hiệu để tham chiếu lẫn nhau, (i) Đặc điểm công tác QLVH HTT nguồn nước hệ thống thường khơng có liệu cụ thể mà dựa số liệu mực nước hệ thống tưới tạo nguồn phù hợp với yêu cầu thông số thiết kế HTT nên giả thiết (v) DEA áp dụng trường hợp đa đầu vào đầu (các hao phí, chi phí QLVH HTT đầu vào diện tích tưới HTT đầu ra), nên lựa chọn phương pháp DEA hợp lý (ii) Đầu lựa chọn diện tích tưới khơng đổi qua năm Đây tiêu chí tham chiếu quan trọng trình xem xét hiệu HTT sở tỷ lệ yếu tố đầu vào với yếu tố đầu yếu tố đầu vào biến động phụ thuộc vào giá hay tập TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 71 - 2022 KHOA HỌC công nghệ (tổ chức sản xuất) (iii) Lựa chọn hai giả thiết CRS VRS DEA làm sở để xem xét tính phi hiệu quy mô lượng yếu tố đầu vào, từ đưa khuyến cáo xác việc điều chỉnh tăng giảm lượng đầu vào để HTT đạt hiệu (iv) Loại hình cơng trình đầu mối trạm bơm cơng suất nhỏ với điều kiện cột nước khơng có sai khác cơng suất tiêu thụ điện năng, yếu tố ảnh hưởng đến chi phí quản lý vận hành Tiêu hao điện thường phụ thuộc vào yếu tố quản lý vận hành bảo dưỡng động cơ, máy móc ổn định điện áp (v) Các yếu tố đầu vào hao phí, chi phí thường đơn vị quản lý vận hành cấp tổ, cấp nhỏ giao khoán chuyển giao quản lý tưới dựa yếu tố đầu vào lao động, điện năng, vật tư nguyên nhiên liệu, sửa chữa thường xuyên (bảo trì), khấu hao Đây yếu tố ảnh hưởng đến hiệu QLVH HTT (vi) Lựa chọn đầu vào hao phí chi phí nên điều kiện ràng buộc đảm bảo chi phí tương đồng điều kiện nguồn nước ổn định chiều cao cột nước công suất động Các yếu tố đầu vào phải đảm bảo ổn định mức độ cung cấp dịch vụ, suất trồng… điều đảm bảo yếu tố diện tích tưới đầu làm đối sánh thay lượng nước cấp ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP DEA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ QLVH CÁC HTT 6.1 Cơ sở hình thành phương pháp DEA lĩnh vực quản lý tưới Dựa vào lý trên, phương pháp DEA với mơ hình hiệu theo hướng trú trọng đầu vào theo giả thiết hiệu không đổi theo quy mô (CRS) hiệu thay đổi theo quy mô (VRS) lượng đầu vào hình CƠNG NGHỆ dạng mơ hình tốn tổng quát DEA phân tích hiệu QLVH HTT, cụ thể giới thiệu sau: Trong lĩnh vực quản lý tưới, công tác tổ chức QLVH đầu vào tổng hợp chung đầu vào trình vận hành HTT cung cấp dịch vụ tưới tạo nguồn nước, truyền dẫn phân phối nước tưới tới người sử dụng Tức là, tổ chức QLVH HTT (đầu vào Ej=f(Xj)) hàm số tạo đầu vào thơng thường, xác định dựa hao phí, chi phí vật chất (biến đổi) chi phí xác định tiền (cố định) Để đơn giản, nghiên cứu đánh giá hiệu qủa HTT sử dụng số hiệu TE theo hướng trú trọng đầu vào Farrel (1957) có dạng tổng quát TEj= Min {𝜃>0|(𝜃Ej, Yj) ϵ T} Áp dụng lý thuyết tốn học cơng tác QLVH HTT đặt giả thiết giả sử hàm Ej=f(xj) thỏa mãn điều kiện θEj = f(θ Xj), đó: TEj= Min {𝜃>0|(𝜃Xj, Yj) ϵ T} Như vậy, số TE theo hướng trú trọng đầu vào lĩnh vực QLVH HTT mức tỷ lệ tối thiểu đầu vào thơng thường sử dụng (hay mức tối đa lượng hao phí, chi phí đầu vào cắt giảm đồng thời) để cung cấp dịch vụ tưới theo lượng đầu diện tích tưới Đây coi lực cấp nước HTT không đổi qua năm với điều kiện công nghệ T (phương thức tổ chức QLVH hình thành tảng nguồn lực người, chế quản lý, ứng dụng khoa học cơng nghệ… có sẵn) Khoảng giới hạn xác định giá trị hiệu nằm khoảng < TE ≤ Điều có nghĩa, số TE = thể HTT tổ chức QLVH đường biên giới hạn khả cấp nước hệ thống xem đạt hiệu Chỉ số TE