非期望產(chǎn)出的DEA效率評(píng)價(jià)

許平++孫玉華

摘 要 將非期望產(chǎn)出作為投入應(yīng)用到傳統(tǒng)DEA模型上，解決了非期望產(chǎn)出生產(chǎn)活動(dòng)的效率評(píng)價(jià)問題.結(jié)合生產(chǎn)可能集，將非期望產(chǎn)出直接反映到生產(chǎn)可能集中，建立了基于投入導(dǎo)向的徑向和非徑向兩種DEA模型.并對(duì)兩種DEA模型效率值的大小關(guān)系、相對(duì)有效性的等價(jià)性問題進(jìn)行了證明，指出非徑向DEA模型更能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)效率定量評(píng)價(jià).

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析；非期望產(chǎn)出；相對(duì)效率

中圖分類號(hào) F224.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Efficiency Measure of Undesirable Outputs in DEA

XU Ping ，SUN Yuhua

（School of Mathematics and Physics， University of science and technology Beijing， Beijing 100083，China）

Abstract This paper regards the undesirable outputs as inputs so that the traditional DEA models can be used. Through it the undesirable output efficiency evaluation activities can be resolved.We established the radial and nonradial inputoriented DEA models based on the production possibility set in which the undesirable outputs were indirectly introduced.Then， we give the proofs for the efficiency value size and equivalence of the relative effeciency of two kinds of DEA models.Finally ， It can be concluded that nonradial DEA model is more accurate quantitative evaluation of efficiency than radial DEA model through the above proofs.

Key words data envelopment analysis（DEA）；undesirable outputs；relative efficiency

1 引 言

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data envelopment analysis，簡(jiǎn)稱DEA）是用來評(píng)價(jià)一組多輸入多輸出決策單元（Decision Making Units，DMUs）之間的相對(duì)效率的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法.在DEA輸入（輸出）導(dǎo)向模型中，輸入減少的百分比（輸出增加的百分比）一般是比較清楚的，為改善評(píng)價(jià)非有效DMU的效率提供了方向[1].1978年， Charnes等[2]引入第一個(gè)DEA模型—CCR模型，經(jīng)過30多年的發(fā)展， DEA已經(jīng)成為運(yùn)籌學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)交叉研究的一個(gè)新的領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用[3].

傳統(tǒng)的DEA模型，要求投入的越少、輸出的越多越好，但實(shí)際生產(chǎn)中除了獲得期望的輸出物，有時(shí)不可避免地有非期望產(chǎn)物的產(chǎn)出[4，5].例如在一個(gè)造紙廠中，造紙過程不可避免地產(chǎn)出的廢水、廢氣等稱之為非期望產(chǎn)出.在對(duì)決策單元進(jìn)行效率評(píng)價(jià)時(shí)若忽略這些因素的存在，僅僅要求期望產(chǎn)出越多越好顯然是不合理的.這就需要重新建立具有非期望產(chǎn)出的DEA模型.國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)非期望產(chǎn)出的效率評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，目前處理非期望產(chǎn)出的方法有曲線測(cè)度法、方向距離函數(shù)法、線性轉(zhuǎn)換函數(shù)法、污染物投入法等.1989年，F(xiàn)re等[6]提出用于環(huán)境效率評(píng)價(jià)的曲線測(cè)度法，該方法是一種非線性規(guī)劃方法，在求解上比較繁瑣.1997年， Chuang等[7]在DEA模型中引入了方向距離函數(shù)法，通過設(shè)定固定的方向，決策單元可以在設(shè)定的方向上達(dá)到期望產(chǎn)出增加，非期望產(chǎn)出減少的要求.Seiford和Zhu[8]于2002年提出線性轉(zhuǎn)換函數(shù)法，通過轉(zhuǎn)換將非期望產(chǎn)出轉(zhuǎn)換為期望產(chǎn)出，滿足了傳統(tǒng)DEA模型求解決策單元效率的情形.但是，方向距離函數(shù)法和線性轉(zhuǎn)換法加入了決策者的主觀判斷，與DEA的客觀性不符.文獻(xiàn)[9]將非期望產(chǎn)出作為投入，在維持輸出不減少的前提下，使投入和非期望的產(chǎn)出越少越好，但是該模型的缺點(diǎn)是要求投入和非期望輸出的擴(kuò)大或減小的倍數(shù)相同，在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的限制性.

本文在前人的基礎(chǔ)了做了改進(jìn)，將非期望產(chǎn)出作為投入，在期望產(chǎn)出不減少的前提下，提出了基于投入的徑向和非徑向兩種DEA模型.并對(duì)兩種模型效率值的大小關(guān)系、有效性的等價(jià)性問題進(jìn)行了證明.

2 模型的建立

3 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了具有非期望輸出決策單元相對(duì)有效性的兩種DEA模型，模型（I）、（II）為徑向DEA模型，模型（III）、（IV）是非徑向DEA模型.文中給出了兩種DEA模型相對(duì)效率值大小關(guān)系和決策單元DEA有效性的等價(jià)性等問題的證明.由定理4知，非徑向DEA模型的相對(duì)效率值小于等于徑向DEA的相對(duì)效率值，因此，非徑向DEA模型更能較好地評(píng)價(jià)決策單元的有效性.此外，通過非徑向模型（III）的不完全投影可以提高模型投影的的靈活性，為管理者提供更多的信息更有效的評(píng)價(jià)決策單元的行為.因此具有非期望產(chǎn)出的非徑向DEA模型具有更廣泛的應(yīng)用前景.

參考文獻(xiàn)

[1] 魏權(quán)齡.數(shù)據(jù)包絡(luò)分析[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[2] A Charnes ，W W Cooper， E Rhodes.Measuring the efficiency of decision making units[J].European Journal of Operational Research，1978，2 （6）：429-444.

[3] W W Cooper ，L M Seiford， J Zhu. Handbook on Data Envelopment Analysis[M].Boston：Kluwer Academic Publishers，2004.

[4] 張炳，畢軍，黃和平，等.基于DEA的企業(yè)生態(tài)效率評(píng)價(jià)：以杭州灣精細(xì)化工園區(qū)企業(yè)為例[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2008，20 （4）：159-166.

[5] 郭京福，楊德禮.具有非期望輸出決策單元相對(duì)有效性評(píng)價(jià)的DEA模型[J].系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)，1999，14 （1）：91-95.

[6] Rolf Fare， Shamna Grosskopf， C A K Lovell， et al.Multilateral productivity comparisons when some outputs are undesirable： a nonparametric approach[J]. The Review of Economics and Statistics，1989，71 （1）： 90-98.

[7] Y H CHUNG， R FRE， S GORSSKOPF. Productivity and undesirable outputs： A directional distance function approach.[J]. Journal of environmental management，1997，51 （3）：229-240.

[8] L M Seiford， J Zhu. Modeling Undesirable Factors in Efficiency Evaluation[J]. European Journal of Operational Research，2002，142 （1）： 16-20.

[9] 王波，張群，王飛.考慮環(huán)境因素的企業(yè)DEA有效性分析[J].控制與決策，2002，17 （1）：24-28.endprint

摘 要 將非期望產(chǎn)出作為投入應(yīng)用到傳統(tǒng)DEA模型上，解決了非期望產(chǎn)出生產(chǎn)活動(dòng)的效率評(píng)價(jià)問題.結(jié)合生產(chǎn)可能集，將非期望產(chǎn)出直接反映到生產(chǎn)可能集中，建立了基于投入導(dǎo)向的徑向和非徑向兩種DEA模型.并對(duì)兩種DEA模型效率值的大小關(guān)系、相對(duì)有效性的等價(jià)性問題進(jìn)行了證明，指出非徑向DEA模型更能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)效率定量評(píng)價(jià).

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析；非期望產(chǎn)出；相對(duì)效率

中圖分類號(hào) F224.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Efficiency Measure of Undesirable Outputs in DEA

XU Ping ，SUN Yuhua

（School of Mathematics and Physics， University of science and technology Beijing， Beijing 100083，China）

Abstract This paper regards the undesirable outputs as inputs so that the traditional DEA models can be used. Through it the undesirable output efficiency evaluation activities can be resolved.We established the radial and nonradial inputoriented DEA models based on the production possibility set in which the undesirable outputs were indirectly introduced.Then， we give the proofs for the efficiency value size and equivalence of the relative effeciency of two kinds of DEA models.Finally ， It can be concluded that nonradial DEA model is more accurate quantitative evaluation of efficiency than radial DEA model through the above proofs.

Key words data envelopment analysis（DEA）；undesirable outputs；relative efficiency

1 引 言

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data envelopment analysis，簡(jiǎn)稱DEA）是用來評(píng)價(jià)一組多輸入多輸出決策單元（Decision Making Units，DMUs）之間的相對(duì)效率的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法.在DEA輸入（輸出）導(dǎo)向模型中，輸入減少的百分比（輸出增加的百分比）一般是比較清楚的，為改善評(píng)價(jià)非有效DMU的效率提供了方向[1].1978年， Charnes等[2]引入第一個(gè)DEA模型—CCR模型，經(jīng)過30多年的發(fā)展， DEA已經(jīng)成為運(yùn)籌學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)交叉研究的一個(gè)新的領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用[3].

傳統(tǒng)的DEA模型，要求投入的越少、輸出的越多越好，但實(shí)際生產(chǎn)中除了獲得期望的輸出物，有時(shí)不可避免地有非期望產(chǎn)物的產(chǎn)出[4，5].例如在一個(gè)造紙廠中，造紙過程不可避免地產(chǎn)出的廢水、廢氣等稱之為非期望產(chǎn)出.在對(duì)決策單元進(jìn)行效率評(píng)價(jià)時(shí)若忽略這些因素的存在，僅僅要求期望產(chǎn)出越多越好顯然是不合理的.這就需要重新建立具有非期望產(chǎn)出的DEA模型.國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)非期望產(chǎn)出的效率評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，目前處理非期望產(chǎn)出的方法有曲線測(cè)度法、方向距離函數(shù)法、線性轉(zhuǎn)換函數(shù)法、污染物投入法等.1989年，F(xiàn)re等[6]提出用于環(huán)境效率評(píng)價(jià)的曲線測(cè)度法，該方法是一種非線性規(guī)劃方法，在求解上比較繁瑣.1997年， Chuang等[7]在DEA模型中引入了方向距離函數(shù)法，通過設(shè)定固定的方向，決策單元可以在設(shè)定的方向上達(dá)到期望產(chǎn)出增加，非期望產(chǎn)出減少的要求.Seiford和Zhu[8]于2002年提出線性轉(zhuǎn)換函數(shù)法，通過轉(zhuǎn)換將非期望產(chǎn)出轉(zhuǎn)換為期望產(chǎn)出，滿足了傳統(tǒng)DEA模型求解決策單元效率的情形.但是，方向距離函數(shù)法和線性轉(zhuǎn)換法加入了決策者的主觀判斷，與DEA的客觀性不符.文獻(xiàn)[9]將非期望產(chǎn)出作為投入，在維持輸出不減少的前提下，使投入和非期望的產(chǎn)出越少越好，但是該模型的缺點(diǎn)是要求投入和非期望輸出的擴(kuò)大或減小的倍數(shù)相同，在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的限制性.

本文在前人的基礎(chǔ)了做了改進(jìn)，將非期望產(chǎn)出作為投入，在期望產(chǎn)出不減少的前提下，提出了基于投入的徑向和非徑向兩種DEA模型.并對(duì)兩種模型效率值的大小關(guān)系、有效性的等價(jià)性問題進(jìn)行了證明.

2 模型的建立

3 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了具有非期望輸出決策單元相對(duì)有效性的兩種DEA模型，模型（I）、（II）為徑向DEA模型，模型（III）、（IV）是非徑向DEA模型.文中給出了兩種DEA模型相對(duì)效率值大小關(guān)系和決策單元DEA有效性的等價(jià)性等問題的證明.由定理4知，非徑向DEA模型的相對(duì)效率值小于等于徑向DEA的相對(duì)效率值，因此，非徑向DEA模型更能較好地評(píng)價(jià)決策單元的有效性.此外，通過非徑向模型（III）的不完全投影可以提高模型投影的的靈活性，為管理者提供更多的信息更有效的評(píng)價(jià)決策單元的行為.因此具有非期望產(chǎn)出的非徑向DEA模型具有更廣泛的應(yīng)用前景.

參考文獻(xiàn)

[1] 魏權(quán)齡.數(shù)據(jù)包絡(luò)分析[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[2] A Charnes ，W W Cooper， E Rhodes.Measuring the efficiency of decision making units[J].European Journal of Operational Research，1978，2 （6）：429-444.

[3] W W Cooper ，L M Seiford， J Zhu. Handbook on Data Envelopment Analysis[M].Boston：Kluwer Academic Publishers，2004.

[4] 張炳，畢軍，黃和平，等.基于DEA的企業(yè)生態(tài)效率評(píng)價(jià)：以杭州灣精細(xì)化工園區(qū)企業(yè)為例[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2008，20 （4）：159-166.

[5] 郭京福，楊德禮.具有非期望輸出決策單元相對(duì)有效性評(píng)價(jià)的DEA模型[J].系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)，1999，14 （1）：91-95.

[6] Rolf Fare， Shamna Grosskopf， C A K Lovell， et al.Multilateral productivity comparisons when some outputs are undesirable： a nonparametric approach[J]. The Review of Economics and Statistics，1989，71 （1）： 90-98.

[7] Y H CHUNG， R FRE， S GORSSKOPF. Productivity and undesirable outputs： A directional distance function approach.[J]. Journal of environmental management，1997，51 （3）：229-240.

[8] L M Seiford， J Zhu. Modeling Undesirable Factors in Efficiency Evaluation[J]. European Journal of Operational Research，2002，142 （1）： 16-20.

[9] 王波，張群，王飛.考慮環(huán)境因素的企業(yè)DEA有效性分析[J].控制與決策，2002，17 （1）：24-28.endprint

摘 要 將非期望產(chǎn)出作為投入應(yīng)用到傳統(tǒng)DEA模型上，解決了非期望產(chǎn)出生產(chǎn)活動(dòng)的效率評(píng)價(jià)問題.結(jié)合生產(chǎn)可能集，將非期望產(chǎn)出直接反映到生產(chǎn)可能集中，建立了基于投入導(dǎo)向的徑向和非徑向兩種DEA模型.并對(duì)兩種DEA模型效率值的大小關(guān)系、相對(duì)有效性的等價(jià)性問題進(jìn)行了證明，指出非徑向DEA模型更能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)效率定量評(píng)價(jià).

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析；非期望產(chǎn)出；相對(duì)效率

中圖分類號(hào) F224.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Efficiency Measure of Undesirable Outputs in DEA

XU Ping ，SUN Yuhua

（School of Mathematics and Physics， University of science and technology Beijing， Beijing 100083，China）

Abstract This paper regards the undesirable outputs as inputs so that the traditional DEA models can be used. Through it the undesirable output efficiency evaluation activities can be resolved.We established the radial and nonradial inputoriented DEA models based on the production possibility set in which the undesirable outputs were indirectly introduced.Then， we give the proofs for the efficiency value size and equivalence of the relative effeciency of two kinds of DEA models.Finally ， It can be concluded that nonradial DEA model is more accurate quantitative evaluation of efficiency than radial DEA model through the above proofs.

Key words data envelopment analysis（DEA）；undesirable outputs；relative efficiency

1 引 言

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data envelopment analysis，簡(jiǎn)稱DEA）是用來評(píng)價(jià)一組多輸入多輸出決策單元（Decision Making Units，DMUs）之間的相對(duì)效率的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法.在DEA輸入（輸出）導(dǎo)向模型中，輸入減少的百分比（輸出增加的百分比）一般是比較清楚的，為改善評(píng)價(jià)非有效DMU的效率提供了方向[1].1978年， Charnes等[2]引入第一個(gè)DEA模型—CCR模型，經(jīng)過30多年的發(fā)展， DEA已經(jīng)成為運(yùn)籌學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)交叉研究的一個(gè)新的領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用[3].

傳統(tǒng)的DEA模型，要求投入的越少、輸出的越多越好，但實(shí)際生產(chǎn)中除了獲得期望的輸出物，有時(shí)不可避免地有非期望產(chǎn)物的產(chǎn)出[4，5].例如在一個(gè)造紙廠中，造紙過程不可避免地產(chǎn)出的廢水、廢氣等稱之為非期望產(chǎn)出.在對(duì)決策單元進(jìn)行效率評(píng)價(jià)時(shí)若忽略這些因素的存在，僅僅要求期望產(chǎn)出越多越好顯然是不合理的.這就需要重新建立具有非期望產(chǎn)出的DEA模型.國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)非期望產(chǎn)出的效率評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，目前處理非期望產(chǎn)出的方法有曲線測(cè)度法、方向距離函數(shù)法、線性轉(zhuǎn)換函數(shù)法、污染物投入法等.1989年，F(xiàn)re等[6]提出用于環(huán)境效率評(píng)價(jià)的曲線測(cè)度法，該方法是一種非線性規(guī)劃方法，在求解上比較繁瑣.1997年， Chuang等[7]在DEA模型中引入了方向距離函數(shù)法，通過設(shè)定固定的方向，決策單元可以在設(shè)定的方向上達(dá)到期望產(chǎn)出增加，非期望產(chǎn)出減少的要求.Seiford和Zhu[8]于2002年提出線性轉(zhuǎn)換函數(shù)法，通過轉(zhuǎn)換將非期望產(chǎn)出轉(zhuǎn)換為期望產(chǎn)出，滿足了傳統(tǒng)DEA模型求解決策單元效率的情形.但是，方向距離函數(shù)法和線性轉(zhuǎn)換法加入了決策者的主觀判斷，與DEA的客觀性不符.文獻(xiàn)[9]將非期望產(chǎn)出作為投入，在維持輸出不減少的前提下，使投入和非期望的產(chǎn)出越少越好，但是該模型的缺點(diǎn)是要求投入和非期望輸出的擴(kuò)大或減小的倍數(shù)相同，在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的限制性.

本文在前人的基礎(chǔ)了做了改進(jìn)，將非期望產(chǎn)出作為投入，在期望產(chǎn)出不減少的前提下，提出了基于投入的徑向和非徑向兩種DEA模型.并對(duì)兩種模型效率值的大小關(guān)系、有效性的等價(jià)性問題進(jìn)行了證明.

2 模型的建立

3 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了具有非期望輸出決策單元相對(duì)有效性的兩種DEA模型，模型（I）、（II）為徑向DEA模型，模型（III）、（IV）是非徑向DEA模型.文中給出了兩種DEA模型相對(duì)效率值大小關(guān)系和決策單元DEA有效性的等價(jià)性等問題的證明.由定理4知，非徑向DEA模型的相對(duì)效率值小于等于徑向DEA的相對(duì)效率值，因此，非徑向DEA模型更能較好地評(píng)價(jià)決策單元的有效性.此外，通過非徑向模型（III）的不完全投影可以提高模型投影的的靈活性，為管理者提供更多的信息更有效的評(píng)價(jià)決策單元的行為.因此具有非期望產(chǎn)出的非徑向DEA模型具有更廣泛的應(yīng)用前景.

參考文獻(xiàn)

[1] 魏權(quán)齡.數(shù)據(jù)包絡(luò)分析[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[2] A Charnes ，W W Cooper， E Rhodes.Measuring the efficiency of decision making units[J].European Journal of Operational Research，1978，2 （6）：429-444.

[3] W W Cooper ，L M Seiford， J Zhu. Handbook on Data Envelopment Analysis[M].Boston：Kluwer Academic Publishers，2004.

[4] 張炳，畢軍，黃和平，等.基于DEA的企業(yè)生態(tài)效率評(píng)價(jià)：以杭州灣精細(xì)化工園區(qū)企業(yè)為例[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2008，20 （4）：159-166.

[5] 郭京福，楊德禮.具有非期望輸出決策單元相對(duì)有效性評(píng)價(jià)的DEA模型[J].系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)，1999，14 （1）：91-95.

[6] Rolf Fare， Shamna Grosskopf， C A K Lovell， et al.Multilateral productivity comparisons when some outputs are undesirable： a nonparametric approach[J]. The Review of Economics and Statistics，1989，71 （1）： 90-98.

[7] Y H CHUNG， R FRE， S GORSSKOPF. Productivity and undesirable outputs： A directional distance function approach.[J]. Journal of environmental management，1997，51 （3）：229-240.

[8] L M Seiford， J Zhu. Modeling Undesirable Factors in Efficiency Evaluation[J]. European Journal of Operational Research，2002，142 （1）： 16-20.

[9] 王波，張群，王飛.考慮環(huán)境因素的企業(yè)DEA有效性分析[J].控制與決策，2002，17 （1）：24-28.endprint