基于超效率DEA模型的區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率研究

*本文已于2015-03-27 15∶42在中國知網(wǎng)優(yōu)先數(shù)字出版。 網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/21.1558.C.20150327.1542.014.html

【管理與實務(wù)】

基于超效率DEA模型的區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率研究*

侯強， 周雪

(沈陽工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院， 沈陽 110870)

摘要：技術(shù)創(chuàng)新是區(qū)域發(fā)展的不竭動力，如何在資源投入有限的情況下提升技術(shù)創(chuàng)新效率，日漸成為各方關(guān)注的熱點問題。采用非徑向的超效率SBM模型，對我國30個地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新效率進行測度和評價。以R&D經(jīng)費投入、R&D人員全時當(dāng)量、技術(shù)流入合同金額為投入指標(biāo)，以國內(nèi)專利申請授權(quán)量、新產(chǎn)品產(chǎn)值及技術(shù)市場成交合同額為產(chǎn)出指標(biāo)，以各地區(qū)2012年的數(shù)據(jù)為依據(jù)測度其技術(shù)創(chuàng)新效率，指出我國整體技術(shù)創(chuàng)新規(guī)模效率值偏低，呈啞鈴型的兩極分化狀態(tài)，地區(qū)間的效率值差異較大。同時，通過秩和檢驗發(fā)現(xiàn)我國東中西部的技術(shù)創(chuàng)新效率有明顯差異，并在此基礎(chǔ)上對效率值非有效的地區(qū)進行投入冗余和產(chǎn)出不足分析。

關(guān)鍵詞：技術(shù)創(chuàng)新； 創(chuàng)新效率； 超效率； DEA模型； SBM模型； 秩和檢驗； 投入冗余； 產(chǎn)出不足

收稿日期：2014-11-17

基金項目：遼寧省教育廳基金資助項目(W2014026)。

作者簡介：侯強(1980-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，副教授，博士，主要從事產(chǎn)業(yè)組織與戰(zhàn)略決策等方面的研究。

doi：10.7688/j.issn.1674-0823.2015.03.09

中圖分類號：F124.3文獻標(biāo)志碼：A

經(jīng)濟發(fā)展的持續(xù)動力來自于技術(shù)創(chuàng)新，特別是在環(huán)境約束和傳統(tǒng)粗放式、外延式增長方式矛盾日益凸顯的情況下，地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展對技術(shù)創(chuàng)新動力的依賴越來越強，由于我國處于三期疊加的特殊時期，其作用更加明顯。技術(shù)創(chuàng)新一方面可以改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，另一方面可以創(chuàng)造新興業(yè)態(tài)，因此各地方政府都十分重視技術(shù)創(chuàng)新，其效率和能力已成為區(qū)域關(guān)注的重點。

在投入資源有限的條件下，如何提升科技創(chuàng)新效率成為關(guān)鍵，而提升效率的前提是要對投入產(chǎn)出效率進行評價。相對而言，評價分為基于自身的縱向?qū)Ρ群蜋M向的對比，橫向?qū)Ρ葘⒏欣诎l(fā)掘地區(qū)之間的差距和發(fā)現(xiàn)標(biāo)桿，找到學(xué)習(xí)的典型和改進的方向。

通過對技術(shù)創(chuàng)新效率的評價，區(qū)域可以判斷其目前技術(shù)創(chuàng)新效率可以改進的空間，并找到其可以參考的前沿區(qū)域，即能夠找到學(xué)習(xí)的對象。通過對投入冗余和產(chǎn)出不足的分析，區(qū)域可以優(yōu)化投入結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)出能力，進而實現(xiàn)創(chuàng)新資源的有效配置。這樣區(qū)域就可以借鑒經(jīng)驗，優(yōu)化自身的投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)，提高技術(shù)創(chuàng)新資源的利用效率，進而提升區(qū)域整體的競爭力。

一、文獻綜述

國內(nèi)外學(xué)者對技術(shù)創(chuàng)新效率評價的研究已經(jīng)取得豐碩的成果，使用的方法主要包括DEA(數(shù)據(jù)包絡(luò)分析)、SFA(隨機前沿分析)和Malmquist指數(shù)等投入產(chǎn)出分析法，其中DEA是最為常用的方法。

國外方面，Astrid Cullmann等(2006)利用DEA方法評估德國配電公司東西部的平均效率，以勞動、資本和峰值負載能力作為投入指標(biāo)，以單位銷售、客戶數(shù)量作為產(chǎn)出指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)公司在德國東部的平均效率明顯高于西部[1]。Seong Kon Lee等(2011)運用層次分析法和DEA模型來評估氫能源的相對技術(shù)效率，為科學(xué)地實現(xiàn)氫能源經(jīng)濟效益和改善國家能源安全性提供參考依據(jù)[2]。

V.J.Thomas等(2010)對美國50個州的研發(fā)效率之和進行研究，并通過比較各國2004—2008年的研發(fā)效率發(fā)現(xiàn)中國、韓國、巴西和印度的研發(fā)效率呈現(xiàn)明顯上升趨勢，專利申請量對國家研發(fā)效率的評價效果具有很大的影響[3]。Sebastin Lozano等(2014)對傳統(tǒng)的DEA模型進行改進，進而提出網(wǎng)絡(luò)DEA模型，并運用該模型對歐洲航空公司進行效率分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)DEA模型對效率值具有更高的辨識度，效率得分和排名更加有效[4]。

國內(nèi)學(xué)者的研究內(nèi)容主要集中于區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率的分析和比較方面。李曈等(2014)對傳統(tǒng)的DEA模型進行改進，提出具有權(quán)重偏好的DEA模型，并對2011年江蘇省13個地級市的技術(shù)創(chuàng)新效率進行評價，結(jié)果表明偏好DEA模型的評價區(qū)分度明顯好于DEA模型[5]。王奇珍等(2014)運用DEA模型測算2006—2010年我國東部十省市的技術(shù)效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其整體技術(shù)創(chuàng)新效率較高，產(chǎn)出不足是造成技術(shù)創(chuàng)新效率非有效的主要原因[6]。劉戰(zhàn)偉(2013)運用DEA模型對河南省2005—2008年的區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率進行實證研究，并應(yīng)用Tobit回歸分析方法分析河南省技術(shù)創(chuàng)新效率的主要影響因素，指出河南省應(yīng)縮小地區(qū)差距，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加強政府支持和人才建設(shè)[7]。

孫建等(2012)根據(jù)中國區(qū)域1999—2008年的技術(shù)創(chuàng)新相關(guān)數(shù)據(jù)，利用空間過濾理論、面板協(xié)整理論及隨機前沿分析(SFA)模型對中國區(qū)域創(chuàng)新效率及影響因素進行研究，發(fā)現(xiàn)中國區(qū)域創(chuàng)新存在著明顯的空間相關(guān)性[8]。龔雪媚等(2011)采用我國2002—2006年30個地區(qū)的面板數(shù)據(jù)對區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新流程進行研究，運用隨機前沿分析(SFA)方法測算了我國區(qū)域技術(shù)研發(fā)效率和商業(yè)化效率，發(fā)現(xiàn)區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率整體有所提高，但是地區(qū)之間的差距明顯加大[9]。

施衛(wèi)東等(2009)運用DEA的方法，對2001—2005年環(huán)渤海經(jīng)濟圈7省市區(qū)的國民經(jīng)濟技術(shù)效率水平和全要素生產(chǎn)率的變動進行分析，指出該區(qū)域內(nèi)技術(shù)效率低的原因是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)與欠發(fā)達地區(qū)的兩極分化[10]。張宗益等(2008)使用基本的DEA模型對我國31個省市自治區(qū)2002—2006年的區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率進行了分析，結(jié)果顯示我國區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率雖呈上升趨勢，但總體水平較差且存在較為明顯的地區(qū)差異[11]。

王家庭等(2010)將技術(shù)創(chuàng)新劃分為試驗創(chuàng)新與產(chǎn)品創(chuàng)新兩階段，利用DEA方法對2002—2007年我國區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新進行了實證分析，結(jié)果表明試驗創(chuàng)新效率基本穩(wěn)定，產(chǎn)品創(chuàng)新效率提升幅度較大，技術(shù)進步是創(chuàng)新效率提升的關(guān)鍵[12]。劉志迎等(2012)運用多系統(tǒng)DEA對我國31省的技術(shù)創(chuàng)新效率進行評價，發(fā)現(xiàn)我國技術(shù)創(chuàng)新效率存在明顯的區(qū)域差異，并結(jié)合各地區(qū)的發(fā)展實際提出相應(yīng)建議[13]。

二、評價方法的選擇

技術(shù)創(chuàng)新效率評價的方法主要有單指標(biāo)評價方法、計量經(jīng)濟評價方法、綜合評價方法和非參數(shù)規(guī)劃DEA方法。在這4種指標(biāo)評價方法中，單指標(biāo)評價方法無法體現(xiàn)效率評價的多屬性，計量經(jīng)濟評價方法需要經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗，且只能有一個產(chǎn)出指標(biāo)，綜合評價方法一般需要主觀確定權(quán)重，而DEA方法能夠?qū)Χ鄠€產(chǎn)出指標(biāo)進行評價。

根據(jù)實際需要，運用DEA方法進行分析評價的模型有很多種，本文選擇非徑向的超效率SBM模型對各地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新效率進行評價，原因包括：(1)傳統(tǒng)的DEA模型(CCR、BCC模型)對效率值為1的決策單元的辨識度較低；(2)由于技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)是一個復(fù)雜系統(tǒng)，不能只從投入和產(chǎn)出角度進行分析，且傳統(tǒng)的DEA模型忽視了投入產(chǎn)出要素的松弛性；(3)由于投入的非徑向性，而傳統(tǒng)超效率是基于徑向性的，所以本文選擇非徑向的超效率SBM模型進行區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率的評價和分析。

模型形式為

(1)

當(dāng)目標(biāo)函數(shù)ρSE≥1時，被評價的決策單元相對有效；當(dāng)ρSE<1時，被評價的決策單元相對無效，需要對投入產(chǎn)出進行必要改進。

三、指標(biāo)和樣本選擇

1. 指標(biāo)選擇

技術(shù)創(chuàng)新效率是指技術(shù)創(chuàng)新過程中投入要素轉(zhuǎn)化為產(chǎn)出要素的比例，因此，在進行技術(shù)創(chuàng)新效率評價時，首先應(yīng)確定合理的投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)。

通過對國內(nèi)外相關(guān)文獻的研究和總結(jié)，并考慮非徑向的超效率SBM模型對數(shù)據(jù)的要求以及數(shù)據(jù)的可獲得性，選擇R&D內(nèi)部經(jīng)費支出、R&D人員全時當(dāng)量和技術(shù)流入合同金額作為投入指標(biāo)，選擇國內(nèi)專利申請授權(quán)量、新產(chǎn)品產(chǎn)值以及技術(shù)市場成交合同額作為產(chǎn)出指標(biāo)。對于投入指標(biāo)，R&D內(nèi)部經(jīng)費支出和R&D人員全時當(dāng)量衡量各地區(qū)研發(fā)投入力度，技術(shù)流入合同金額是各地區(qū)引進外來技術(shù)所花費的資金，衡量各地區(qū)進行技術(shù)改造和技術(shù)升級的投入強度。對于產(chǎn)出指標(biāo)，國內(nèi)專利申請授權(quán)量是各地區(qū)直接創(chuàng)新行為，新產(chǎn)品產(chǎn)值和技術(shù)市場成交合同額分別衡量各地區(qū)進行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)交易的成果。因此，這6項指標(biāo)能夠分別從人力、財力、物力方面對各地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新的投入和產(chǎn)出進行衡量和評價。

2. 樣本選擇與描述性統(tǒng)計

本文選擇省級層面的數(shù)據(jù)進行測算，選擇大陸地區(qū)省、直轄市和自治區(qū)作為分析對象，由于西藏自治區(qū)的數(shù)據(jù)不全，因此選擇其余30個地區(qū)作為決策單元。超效率SBM模型本身用于截面分析，同時各地區(qū)的投入和產(chǎn)出指標(biāo)相對平穩(wěn)，所以本文采用我國30個地區(qū)2012年的截面數(shù)據(jù)，具有很強的代表性。數(shù)據(jù)來源于《中國科技統(tǒng)計年鑒(2013)》和EPS全球統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析平臺，具體指標(biāo)的描述性統(tǒng)計如表1所示。

表1　各地區(qū)投入產(chǎn)出指標(biāo)描述性統(tǒng)計

在表1的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，均值與中位數(shù)的比較表明各項指標(biāo)呈偏左分布，極差和方差的比較顯示各項指標(biāo)數(shù)據(jù)的波動較大，最明顯的為國內(nèi)專利申請授權(quán)量。

四、測度結(jié)果與分析

1. 總體分析

本文在指標(biāo)選擇和數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，運用非徑向超效率SBM模型對我國30個省、直轄市、自治區(qū)進行技術(shù)創(chuàng)新效率評價，結(jié)果如表2所示。

結(jié)果顯示，在我國30個地區(qū)中有5個地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新效率相對有效，效率值由高到低依次為北京、廣東、江蘇、浙江、安徽，其余25個地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新效率仍有提升空間。這30個地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新效率均值為0.4118，其中技術(shù)創(chuàng)新效率值高于平均值的地區(qū)占地區(qū)總數(shù)的37%，整體技術(shù)創(chuàng)新規(guī)模效率相對較低。效率值的中位數(shù)低于平均值為0.3271，表明大部分地區(qū)的效率值位于平均值的左邊，效率值偏左分布，呈兩邊集中的啞鈴形狀。極差為1.2774，表明地區(qū)間技術(shù)創(chuàng)新效率差異較大，呈現(xiàn)兩極分化狀態(tài)。

表2　2012年我國30個地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新效率排名

2. 區(qū)域差異分析

通過秩和檢驗測算東中西部地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新效率之間的差異性，采用排序替代選項的獨立樣本，假設(shè)效率值的分布在地區(qū)類別上相同，通過Jonckheere-Terpstra檢驗，在顯著水平為0.05時的檢驗結(jié)果為拒絕原假設(shè)，即東中西部的效率值有明顯差異。

通過對表2所列的我國30個地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新效率值進行分析可以發(fā)現(xiàn)，在效率值相對有效的5個地區(qū)中，北京、廣東、江蘇、浙江均屬于東部地區(qū)，而且效率值排在前10位的地區(qū)中，80%為東部沿海、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，而效率值偏低的地區(qū)大多數(shù)為中西部地區(qū)。東部沿海、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)與中西部地區(qū)在研發(fā)能力、人力資本和技術(shù)要求上的差異導(dǎo)致各地區(qū)對技術(shù)創(chuàng)新的投入力度不同，技術(shù)創(chuàng)新效率也隨之不同，而不同的地理環(huán)境、科研實力和經(jīng)濟發(fā)展程度也是東中西部地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新效率存在明顯差異的重要原因。

3. 改進空間

對技術(shù)創(chuàng)新效率非有效的地區(qū)進行投入冗余和產(chǎn)出不足的分析，也就是對投入、產(chǎn)出指標(biāo)的實際值與目標(biāo)值進行比較和分析，而實際值與目標(biāo)值之間的差距即為改進空間。由于各地區(qū)在資源、能力和技術(shù)創(chuàng)新要求上的差異，選擇改進值與實際值之間的比例進行冗余度的分析，為地區(qū)根據(jù)自身特征制定改進計劃提供參考。投入指標(biāo)冗余的地區(qū)如表3所示。

表3　投入指標(biāo)冗余的地區(qū)

注：按各地區(qū)投入指標(biāo)冗余程度從高到低順序排列。

一般而言，投入指標(biāo)出現(xiàn)冗余包括兩種情況：一方面，資源投入過多造成擁擠效應(yīng)，冗余部分資源發(fā)揮了逆向作用，降低整體的技術(shù)創(chuàng)新效率；另一方面，資源分配的不合理或資源的低效使用也是造成冗余的重要原因，其結(jié)果是資源得不到有效利用，對提高技術(shù)創(chuàng)新效率無法發(fā)揮作用。

在R&D經(jīng)費投入指標(biāo)上，大多數(shù)企業(yè)仍有很大的提升空間，其中山東、廣西、河南和湖南等省份出現(xiàn)的冗余程度比較大，表明這些省份很大一部分的R&D經(jīng)費沒有發(fā)揮其相應(yīng)的作用，需要在資金投入方面制定必要的改進計劃，使經(jīng)費得到充分利用。

人力資源出現(xiàn)冗余能夠造成技術(shù)創(chuàng)新效率值的降低，同時在一定程度上增加地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新的勞動力成本和運營成本，加大管理難度。在與人力資源有關(guān)的R&D人員全時當(dāng)量指標(biāo)上，廣西是冗余程度最高的地區(qū)，表明該地區(qū)的人力資源沒有得到有效利用，需要改進的空間比較大，應(yīng)制定合理的人員機制調(diào)整人力資源的投入力度，提高技術(shù)創(chuàng)新效率。

在技術(shù)創(chuàng)新效率非有效的地區(qū)中，技術(shù)流入合同金額出現(xiàn)冗余的地區(qū)數(shù)量比前兩個投入指標(biāo)多，這說明各地區(qū)對技術(shù)引進和技術(shù)改造的重視程度比較高，但技術(shù)上的投入冗余并沒有使引進的新技術(shù)發(fā)揮作用，降低了地區(qū)整體技術(shù)創(chuàng)新效率值。以海南省為例，其技術(shù)流入合同金額冗余程度較高，地區(qū)技術(shù)引進和技術(shù)改造沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用，具有很大的改進空間。

產(chǎn)出指標(biāo)不足的地區(qū)如表4所示。國內(nèi)專利申請授權(quán)量直接反映地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新能力。

表4　產(chǎn)出指標(biāo)不足的地區(qū)

注：按各地區(qū)產(chǎn)出指標(biāo)不足程度從高到低順序排列。

由表4可知，內(nèi)蒙古、江西、湖北等地區(qū)在該指標(biāo)上的產(chǎn)出比其他地區(qū)低，專利申請授權(quán)能力較弱。在3個產(chǎn)出指標(biāo)中，大多數(shù)地區(qū)在新產(chǎn)品產(chǎn)值上存在不足。以山西為例，其新產(chǎn)品產(chǎn)值不足程度最高，與前沿面的差距較大，擁有更大的提升空間。在技術(shù)市場合同成交額方面，產(chǎn)出相對不足的地區(qū)包括廣西、海南、寧夏和福建等，其中廣西的技術(shù)市場合同成交額的實際值與目標(biāo)值差距較大，表明該城市在技術(shù)交易上的能力較弱，需制定改進政策以提升技術(shù)市場合同成交能力。

4. 典型省份技術(shù)創(chuàng)新效率分析

在技術(shù)創(chuàng)新效率非有效的區(qū)域中，以典型地區(qū)遼寧省為例進行分析。作為東北地區(qū)的老工業(yè)基地，遼寧省十分重視高新技術(shù)的引進和技術(shù)創(chuàng)新的成果，但其技術(shù)創(chuàng)新效率并不理想，在所研究的30個地區(qū)中處于中等水平。遼寧省的生產(chǎn)前沿面為北京，與其相比，遼寧省在R&D經(jīng)費投入和技術(shù)流入合同額兩項投入指標(biāo)上均出現(xiàn)冗余，在國內(nèi)專利申請授權(quán)量和新產(chǎn)品產(chǎn)值指標(biāo)上出現(xiàn)不足，說明在技術(shù)創(chuàng)新方面，遼寧省過于重視短期的規(guī)模效益，資源投入力度較大，但能夠創(chuàng)造價值的資本投入和技術(shù)投入并不多，而技術(shù)創(chuàng)新的配套機制并不完善，設(shè)備使用效率低，從而造成資源的浪費和新產(chǎn)品的產(chǎn)出不足。因此，從技術(shù)創(chuàng)新的投入和產(chǎn)出角度，遼寧省應(yīng)當(dāng)降低引進新技術(shù)和購置新設(shè)備的資金投入，優(yōu)化R&D經(jīng)費的使用結(jié)構(gòu)，提高資金的使用效率，同時加強對新技術(shù)引進后的消化吸收，從整體上提高地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新能力。

五、結(jié)論

本文選擇我國大陸30個地區(qū)2012年技術(shù)創(chuàng)新投入與產(chǎn)出指標(biāo)的數(shù)據(jù)，運用非徑向的超效率SBM模型進行技術(shù)創(chuàng)新效率的衡量和評價，發(fā)現(xiàn)我國整體規(guī)模效率水平偏低，效率值偏左分布且呈兩極分化的啞鈴形狀，地區(qū)間的效率值差異較大，東中西部地區(qū)的效率值存在明顯差異。對于技術(shù)創(chuàng)新效率非有效的地區(qū)，從投入冗余角度看，多數(shù)地區(qū)在技術(shù)流向合同金額指標(biāo)上出現(xiàn)冗余且改進空間較大；從產(chǎn)出不足角度看，專利申請量較目標(biāo)值差距較小，但新產(chǎn)品產(chǎn)值和技術(shù)市場成交合同額仍有很大的提升空間，各地區(qū)應(yīng)根據(jù)自身特點制定針對投入冗余和產(chǎn)出不足的改進方案。

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Research on regional efficiency of technology innovation based

on super efficiency DEA model

HOU Qiang, ZHOU Xue

(School of Management, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)

Abstract：Technical innovation is an inexhaustible driver for regional development. It has become one of the hot topics of concern to all parties that how to enhance the efficiency of technological innovation in the circumstances of limited resources investment. Using the non-oriented super-SBM model, the technology innovation efficiency of 30 regions in China are measured and evaluated. By taking the R&D expenditure, R&D personnel FTE and the technical inflow contract amount as the input indicators, and the accepting number of domestic patents, the output value of new products and the technology markets traded contract amount as the output indicators, based on the 2012 data in different regions, the efficiencies of technology innovation are measured. It is proposed that the overall technology innovation scale efficiency in China is low, and forms dumbbell-shaped polarization state, which means that the difference of technology innovation between the areas is large. Moreover, through the rank sum test it is found that there are obvious differences of the technology innovation efficiencies among the areas of eastern, central, and western China. And on the above basis, the over investment and insufficient output are analyzed for the areas whose efficiency values are not effective.

Key words：technology innovation; innovation efficiency; super efficiency; DEA model; SBM model; rank sum test; over investment; insufficient output

(責(zé)任編輯：張璐)