基于兩階段DEA模型的西北五省科技創(chuàng)新績效評價

■ 李 玲 李 強 張愛寧（、甘肅省科學(xué)技術(shù)情報研究所甘肅省科技評價監(jiān)測重點實驗室 蘭州 730000 、蘭州商學(xué)院工商管理學(xué)院 蘭州 73000）

基于兩階段DEA模型的西北五省科技創(chuàng)新績效評價

■ 李 玲1李 強2張愛寧1（1、甘肅省科學(xué)技術(shù)情報研究所甘肅省科技評價監(jiān)測重點實驗室 蘭州 730000 2、蘭州商學(xué)院工商管理學(xué)院 蘭州 730020）

科技創(chuàng)新是經(jīng)濟增長的主要源泉，而科技創(chuàng)新能力和科技創(chuàng)新績效決定著一個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和社會變革。本文釆用西北五省科技投入、科技產(chǎn)出數(shù)據(jù)，引入數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法，以兩階段績效評價模型對西北五省科技知識產(chǎn)出效率與科技成果轉(zhuǎn)化效率展開評價，旨在反映西北地區(qū)的科技投入規(guī)模和產(chǎn)出水平是否合理，發(fā)現(xiàn)西北地區(qū)科技創(chuàng)新績效的總體趨勢，以期為完善科技創(chuàng)新系統(tǒng)提供科學(xué)參考依據(jù)。

科技創(chuàng)新 數(shù)據(jù)包絡(luò)法 績效評價

自“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略實施以來，西部地區(qū)科技創(chuàng)新能力得到較大提升，科技體制創(chuàng)新不斷推進，科技成果轉(zhuǎn)化能力逐步增強。但是通過對歷年來《全國及各地區(qū)科技進步統(tǒng)計監(jiān)測報告》的分析，西部地區(qū)在技術(shù)創(chuàng)新上和東部地區(qū)相比還是有較大差距，陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆西北五省的綜合科技進步水平指數(shù)全部低于全國平均水平。當(dāng)今科技創(chuàng)新已成為推動地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的主要動力，決定著一個地區(qū)的發(fā)展?jié)摿透偁幠芰?，客觀的評價創(chuàng)新績效是創(chuàng)新系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。本文引入數(shù)據(jù)包絡(luò)方法，采用西北五省2008年以來的數(shù)據(jù)選取指標(biāo)對西北地區(qū)的科技創(chuàng)新績效進行實證研究，找出西北五省科技創(chuàng)新發(fā)展中的問題與不足，為提高區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新能力、合理配置科技資源提供科學(xué)的理論依據(jù)。

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法（DEA）是由美國著名運籌學(xué)家A.Charnes、W.Cooper和E.Rhodes在“相對效率”概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種非參數(shù)統(tǒng)計方法，它將每一個被評價的經(jīng)濟系統(tǒng)或生產(chǎn)過程視為一個決策單元（DMU），由決策單元組（DMUS）構(gòu)成評價群體，處于同一評價群體的每個決策單元都具有同樣種類的資源消耗，即各決策單元具有相同的投入項指標(biāo)和相同的產(chǎn)出項指標(biāo)，在指標(biāo)項和決策單元組確定以后，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型比較決策單元之間的相對效率，進行投入與產(chǎn)出比率的綜合分析，得到每一決策單元綜合效率的量化指標(biāo)值，從而確定有效的決策單元，指明其它決策單元非有效的原因和程度，另外還可以判斷決策單元的投入規(guī)模是否恰當(dāng)，以指明其調(diào)整方向和程度。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）的基本模型主要有CCR模型和BCC模型兩種。CCR模型不考慮投入產(chǎn)出的規(guī)模報酬，只能計算出綜合效率，因此進一步引入考慮規(guī)模報酬可變的BCC模型，將技術(shù)效率分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率。BCC基本模型為：

在本模型中Xj、Yj分別為決策單元Uj的投入和產(chǎn)出要素集合，λj表示通過線性組合重新構(gòu)造一個有效的DMUj時，第j個決策單元的組合比例。θ表示DMUj離有效前沿面的徑向優(yōu)化量或“距離”，θ越接近1表示越有效。S-，S+為松弛變量，非零的S-，S+使無效DMUj沿水平或者垂直方向延伸達到有效前沿面。模型運算結(jié)果中θ=1且S-=S+=1時，則該DMUj為DEA有效；若θ=1且S-≠0或者S+≠0時，則該DMUj為DEA弱有效；若θ<1，則該DMUj為DEA無效。純技術(shù)效率反映了在現(xiàn)有技術(shù)條件下決策單元的投入產(chǎn)出水平，衡量決策單元的生產(chǎn)活動是否處于生產(chǎn)前沿面上，規(guī)模效率衡量的是決策單元的生產(chǎn)活動是否達到了最優(yōu)規(guī)模。

評價模型及指標(biāo)體系構(gòu)建

（一）模型推演原則

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型一般評價的是單階段生產(chǎn)過程的效率，而區(qū)域科技創(chuàng)新過程是兩階段的生產(chǎn)過程：第一階段，首先是將人力、物力、財力等科技創(chuàng)新投入要素轉(zhuǎn)化成科技產(chǎn)出、科技成果的過程；第二階段，進而再將成果投入生產(chǎn)，促使科技成果轉(zhuǎn)化，促進地區(qū)技術(shù)進步和經(jīng)濟發(fā)展的過程。據(jù)此，本文建立兩階段的西北地區(qū)科技創(chuàng)新績效評價模型，第一階段，衡量科技成果知識產(chǎn)出的績效；第二階段，衡量科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用（經(jīng)濟產(chǎn)出）的績效。

（二）指標(biāo)體系構(gòu)建

科技創(chuàng)新的投入通常包括人力、物力、資金的投入，產(chǎn)出則有知識產(chǎn)出和經(jīng)濟產(chǎn)出等形式，指標(biāo)選取如表1所示。為了使各省的比較更具有針對性，所有指標(biāo)在總量的基礎(chǔ)上進行了處理，計算得出相對量。兩個評價階段的投入產(chǎn)出指標(biāo)中第一階段的產(chǎn)出指標(biāo)是第二階段的投入指標(biāo)。

本文所用數(shù)據(jù)來自《中國科技統(tǒng)計年鑒》、《全國及各地區(qū)科技進步統(tǒng)計監(jiān)測報告》。其中第一階段投入要素選取2010年數(shù)據(jù)，產(chǎn)出要素選取2011年數(shù)據(jù)，時滯為1年；第二階段的投入選取2011年數(shù)據(jù)，產(chǎn)出要素選取2013年數(shù)據(jù)，時滯為2年。分別在東部、中部、西部選擇一個省份以與西北地區(qū)作對比。使用DEA分析軟件DEAP-Version 2.1對數(shù)據(jù)運算后得到的結(jié)果見表2、表3。

實證評價及分析

（一）西部省市科技創(chuàng)新績效的基本評價

第一階段知識產(chǎn)出的效率評價。從DEA模型計算結(jié)果可以看出，北京、湖南地區(qū)科技創(chuàng)新能力較強，區(qū)域科技創(chuàng)新績效第一、第二階段綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率均為1，說明這些地區(qū)在科技創(chuàng)新中技術(shù)和規(guī)模都實現(xiàn)了有效性，科技創(chuàng)新發(fā)展過程中投入得當(dāng)，科技創(chuàng)新績效達到 DEA 有效。四川省第一階段知識產(chǎn)出綜合效率值小于1，表明四川省科技創(chuàng)新知識產(chǎn)出為非DEA有效，還存在科技投入產(chǎn)出冗余現(xiàn)象，但是四川省綜合效率值高于西北地區(qū)平均值，在科技創(chuàng)新效率方面明顯高于西北地區(qū)。

表1 指標(biāo)選擇

表2 第一階段效率值及松弛變量

表3 第二階段效率值及松弛變量

從表2可以看出，西北五省的科技創(chuàng)新效率整體偏低，僅有新疆綜合技術(shù)效率為1，其他地區(qū)均在0.7以下，不是BCC模型的有效決策單元。而且由DEA模型計算結(jié)果得出陜西、甘肅、青海、寧夏四省的綜合技術(shù)無效率是由純技術(shù)無效率、規(guī)模無效率兩方面的雙重作用，且純技術(shù)效率的影響更為突出。雖然新疆地區(qū)作為西部地區(qū)落后省份，科技創(chuàng)新能力并不突出，但是相對于其投入產(chǎn)出量，卻能夠?qū)崿F(xiàn) DEA有效，這也說明科技創(chuàng)新過程中能否實現(xiàn)DEA 有效性與絕對投入和產(chǎn)出量沒有直接關(guān)系。在第一階段知識產(chǎn)出效率評價中，新疆處在規(guī)?？冃Р蛔冸A段；陜西、甘肅、青海、寧夏處于規(guī)?？冃нf增階段，說明該四省還未達到合理科技投入規(guī)模水平，沒能有效地使科技投入轉(zhuǎn)化為產(chǎn)出。

第二階段經(jīng)濟產(chǎn)出的效率評價。由表3計算結(jié)果可知，只有寧夏和青海在科技成果轉(zhuǎn)化績效上是DEA有效的，由《2012年全國及各地區(qū)科技進步統(tǒng)計監(jiān)測結(jié)果》可知，2012綜合科技進步水平指數(shù)排序與2011年的排序比較，寧夏比上年上升了7位，青海上升了3位，且寧夏綜合科技進步水平指數(shù)提高了2.13個百分點，指數(shù)增長排到了第四位。這兩地區(qū)綜合科技進步和他們科技成果轉(zhuǎn)化的高效是密不可分的。

在第二階段經(jīng)濟產(chǎn)出效率評價中，陜西、甘肅、新疆成果轉(zhuǎn)化效率是DEA無效的，同樣是由純技術(shù)無效率、規(guī)模無效率兩方面的雙重作用，且純技術(shù)效率低是總效率低的重要原因。之所以產(chǎn)生這種情況，一方面可能由于地理區(qū)位劣勢，經(jīng)濟發(fā)展水平低；另一方面可能由于缺乏先進技術(shù)和成熟經(jīng)驗，投入的資源和要素沒有得到充分利用，造成成本浪費。青海、寧夏處在規(guī)?？冃Р蛔冸A段；陜西、甘肅、新疆處于規(guī)?？冃нf增階段。按照經(jīng)濟學(xué)的生產(chǎn)理論，最佳的生產(chǎn)狀態(tài)應(yīng)處于生產(chǎn)前沿面上的規(guī)?？冃нf減階段（此時邊際產(chǎn)量小于平均產(chǎn)量但邊際產(chǎn)量大于0）中的某個點。因此反映出西北地區(qū)科技創(chuàng)新總體還未達到合理科技投入規(guī)模水平。

（二）松弛變量分析

根據(jù)DEA理論中的前沿面分析可知，輸入指標(biāo)的松弛變量不為零，表明所對應(yīng)的輸入要素對科技發(fā)展的作用未能充分發(fā)揮，由表2可以看出，陜西、甘肅、青海、寧夏四省投入指標(biāo)均存在冗余現(xiàn)象。其中陜西、甘肅4個投入指標(biāo)松弛變量都不為0，反映出科技投入沒有完全被產(chǎn)出所吸收和反映；青海的S1-、S4

-不為零，表明科研與綜合技術(shù)服務(wù)業(yè)新增固定資產(chǎn)、R&D經(jīng)費在科技創(chuàng)新中的作用沒有充分發(fā)揮；寧夏S2-、S3

-不為零，表明科技人力資源及企業(yè)科技經(jīng)費投入未能充分對科技創(chuàng)新產(chǎn)生全部作用，存在冗余。從產(chǎn)出角度來看，輸出指標(biāo)的松弛變量不為零則表示所對應(yīng)的產(chǎn)出要素未能達到有效水平，由表2可以看出，陜西、甘肅、青海獲得國家科技成果獎系數(shù)存在不足，表明三省需要在重大科技成果上有所突破，這也是當(dāng)前各省科技創(chuàng)新需要重點扶持的方面。

從第二階段成果轉(zhuǎn)化績效來看，陜西、甘肅和新疆在科技論文數(shù)和獲國家級科技成果獎系數(shù)存在較嚴(yán)重的冗余現(xiàn)象，表明雖然在科技知識產(chǎn)出方面有較大的數(shù)額，但是研發(fā)質(zhì)量不高，并沒有轉(zhuǎn)換為有效生產(chǎn)力。甘肅省高技術(shù)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值在工業(yè)總產(chǎn)值中所占比重不足，這與甘肅省高新技術(shù)企業(yè)現(xiàn)狀是相符的。目前，甘肅省有效的高新技術(shù)企業(yè)為198家，在西部12個?。ㄊ校┲懈咝录夹g(shù)企業(yè)數(shù)量排在第6位，低于四川的1372家和陜西的1127家，甘肅省高新技術(shù)企業(yè)總量基數(shù)較少，后備企業(yè)源乏力。新疆自治區(qū)技術(shù)市場成交額和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值也存在較大的不足。新疆科技經(jīng)濟發(fā)展落后，與內(nèi)地科技交流與合作的成本相對較高，且新疆高新技術(shù)企業(yè)規(guī)模普遍偏小，研究開發(fā)強度較低，不足以為企業(yè)自身發(fā)展提供充分的技術(shù)支持，導(dǎo)致新疆在科技創(chuàng)新的經(jīng)濟產(chǎn)出績效方面存在不足。

表4 第一階段無效決策單元調(diào)整為有效決策單元的調(diào)整目標(biāo)

表5 第二階段無效決策單元調(diào)整為有效決策單元的調(diào)整目標(biāo)

（三）投影分析

投影分析提供了各指標(biāo)節(jié)省的數(shù)量及幅度，以及可能增加的產(chǎn)出數(shù)量及幅度，如果消除這些在投入、產(chǎn)出方面的欠缺，就可以使該被評價地區(qū)由無效轉(zhuǎn)為有效。對于投入指標(biāo)而言，原始數(shù)值減去其距離有效前沿面的徑向距離和冗余后將得到有效目標(biāo)值，對產(chǎn)出指標(biāo)而言原始數(shù)值加上其冗余后將得到有效目標(biāo)值，具體計算公式如下：

根據(jù)公式計算可得西北五省創(chuàng)新效率投影分析情況，各無效決策單元調(diào)整為有效決策單元的調(diào)整目標(biāo)如表4、表5所示，這在一定程度上反映出西北地區(qū)區(qū)域創(chuàng)新投入與產(chǎn)出的優(yōu)化方向。

表4、表5給出了個無效決策單元調(diào)整為有效決策單元的調(diào)整目標(biāo)，調(diào)整數(shù)量就是決策單元資源投入量可以節(jié)約的數(shù)量，也說明長期以來西北地區(qū)科技創(chuàng)新投入造成了巨大的資源浪費。通過投影方法構(gòu)造在DEA相對有效面上的新決策單元，可知每一個地區(qū)科技創(chuàng)新效率無效的數(shù)量及幅度。從數(shù)量上分析，甘肅省的科技創(chuàng)新知識產(chǎn)出績效要達到DEA有效，應(yīng)當(dāng)縮減其相應(yīng)的輸入值，將甘肅省科研與綜合技術(shù)服務(wù)業(yè)新增固定資產(chǎn)占全社會比重減少0.67個百分點，萬人R&D科學(xué)家和工程師數(shù)減少3.40人，企業(yè)R&D經(jīng)費支出占產(chǎn)品銷售收入比重減少0.42個百分點，R&D經(jīng)費占GDP的比重減少0.80個百分點，將獲國家級科技成果獎系數(shù)增加1.87項，相對效率就會提高。當(dāng)然，投影分析盡管可以為科技管理者提供改進工作的目標(biāo)，這僅是理論上的分析，在實際工作中，有些指標(biāo)如R&D經(jīng)費投入可能不能再降低，因此應(yīng)根據(jù)實際情況制定改進措施，極大地促進科技投入、科技產(chǎn)出的生產(chǎn)力效能，使其向高效優(yōu)質(zhì)發(fā)展。

結(jié)論與建議

通過構(gòu)建科技創(chuàng)新投入產(chǎn)出兩階段績效評價的分析模型，并據(jù)此對西北五省科技創(chuàng)新的知識產(chǎn)出績效和成果轉(zhuǎn)化績效進行實證檢驗，本文得出如下結(jié)論：

西北地區(qū)科技創(chuàng)新效率總體偏低，相對于我國東部、中部地區(qū)存在明顯的差距。西北五省要進行有效創(chuàng)新，加大創(chuàng)新的投入是必不可少的，同時各地方政府在資源投入過程中要有明確的方向，對關(guān)系科技創(chuàng)新發(fā)展的重點領(lǐng)域和行業(yè)要強化投入力度，對無關(guān)緊要的領(lǐng)域減少投入量，培育和發(fā)展主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，其目的是使投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)更合理，資源利用率更高，促進區(qū)域科技創(chuàng)新發(fā)展效率的提高。

通過對總效率的分解發(fā)現(xiàn)，西部地區(qū)綜合效率偏低是純技術(shù)無效率、規(guī)模無效率兩方面的雙重作用，且純技術(shù)效率的影響更為突出。因此西北地區(qū)要主動借鑒和學(xué)習(xí)標(biāo)桿省市的經(jīng)驗和啟示，加強管理創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，充分利用技術(shù)進步提高科技投入產(chǎn)出效率，提高自身的資源配置能力，抓住與發(fā)達地區(qū)合作與交流的機遇，挖掘更多的技術(shù)、人才優(yōu)勢，增強自身的創(chuàng)新發(fā)展能力。

從DEA模型結(jié)果可以看出，相對于投入指標(biāo)在每個決策單元的無效而言，產(chǎn)出指標(biāo)并不是在每個決策單元上都是無效的，可以認為西北地區(qū)科技創(chuàng)新績效中產(chǎn)出指標(biāo)的負面影響要小于投入指標(biāo)，因此，提高科技創(chuàng)新效率的重點應(yīng)該放在投入指標(biāo)上，通過提高科技投入要素的質(zhì)量和使用效率提高科技創(chuàng)新的綜合效率。

1.張前榮.我國省域科技投入產(chǎn)出效率的實證分析[J].天津師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009（1）

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

3.呂姝望.我國西部地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新績效評價研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2010（2）

4.鞠樹成.山東省科技創(chuàng)新績效評價與分析[J].技術(shù)與創(chuàng)新管理，2006（3）

5.張艷艷，趙海軍.基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的科技創(chuàng)新績效評價[J].天津師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009（2）

6.石峰.基于省際面板數(shù)據(jù)及DEA的區(qū)域創(chuàng)新效率研究[J].技術(shù)經(jīng)濟，2010（5）

7.李莉，毛加強.基于BCC模型的中國西部地區(qū)科技創(chuàng)新績效分析[J].統(tǒng)計與信息論壇，2011（5）

國家軟科學(xué)研究計劃“基于產(chǎn)業(yè)博弈理論的絲綢之路經(jīng)濟帶‘甘肅段’發(fā)展研究”（2014GXS4D156）

F223

A