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    DEA方法在R&D投入產(chǎn)出效率分析中的應用

    2017-06-22 18:57:13侯鵬飛張理丁緒杰
    中國管理信息化 2017年5期
    關鍵詞:數(shù)據(jù)包絡分析

    侯鵬飛+張理+丁緒杰

    (1.中國銀行業(yè)監(jiān)督管理委員會天津監(jiān)管局,天津 300040;2.云南大學 數(shù)學與統(tǒng)計學院,昆明 650091;3.昆明市科技培訓中心,昆明 650021)

    [摘 要] 研究與試驗發(fā)展(R&D)的投入產(chǎn)出效率分析是科技活動量化分析的重要方面。數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)方法在多指標投入與產(chǎn)出問題分析上具有明顯優(yōu)勢。本文論證了數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)方法在應用于分析R&D投入產(chǎn)出效率問題的合理性和可行性,并在現(xiàn)有研究基礎上完善了R&D投入產(chǎn)出效率評價指標體系。通過采用23個國家的相關數(shù)據(jù)進行實證分析,構建DEA的BCC模型,進行國家間的R&D技術效率比較,證實了這一方法的可行性。

    [關鍵詞] R&D投入產(chǎn)出效率;數(shù)據(jù)包絡分析;BCC模型

    doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 05. 064

    [中圖分類號] F224 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194(2017)05- 0120- 05

    1 問題的提出

    研究與試驗發(fā)展(R&D)是科技活動的重心,是科技活動中具有系統(tǒng)性、創(chuàng)造性的工作,是實現(xiàn)技術進步與突破的有效途徑,也是實現(xiàn)創(chuàng)新、出新的真正源頭。如何客觀有效地進行R&D投入產(chǎn)出的效率分析一直是科技活動管理工作的重點和熱點問題。

    R&D活動涉及投入與產(chǎn)出兩大方面,R&D活動投入指為支持R&D活動而進行的各種資源配置;R&D活動產(chǎn)出指由投入而產(chǎn)生的結果。分析R&D投入產(chǎn)出效率,是將R&D產(chǎn)出與R&D投入進行對比,這涉及R&D投入產(chǎn)出的多個指標,如果R&D投入產(chǎn)出效率評價指標體系不夠健全,R&D投入與產(chǎn)出無法進行有效的匹配,就難以得出科學準確的結論,因此有必要完善R&D投入產(chǎn)出效率評價指標體系。

    R&D投入產(chǎn)出活動運行機制較為復雜,因此R&D投入產(chǎn)出效率評價指標體系是多維的。傳統(tǒng)分析投入產(chǎn)出的方法常見于基于生產(chǎn)函數(shù)的計量模型,但是傳統(tǒng)生產(chǎn)函數(shù)的計量模型,不支持多維度投入產(chǎn)出分析,而且模型的假定條件也難以滿足,因此,傳統(tǒng)的投入產(chǎn)出計量模型在此項分析上具有局限性,需要探索新的方法。

    2 研究現(xiàn)狀

    關于R&D投入產(chǎn)出效率的評價研究,國內(nèi)外研究人員大多采用數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)進行R&D投入產(chǎn)出效率評價。DEA方法的研究重點主要集中在:一是R&D投入產(chǎn)出效率評價指標體系的探討構建,二是我國區(qū)域或行業(yè)R&D活動效率的評價比較。

    例如,解茹玉基于區(qū)域對比的視角,借用平衡記分卡績效管理的思想,構建R&D績效評價指標體系,運用DEA的方法,對比分析區(qū)域R&D績效差異;朱承亮和岳宏志選取高技術產(chǎn)業(yè)為對象,研究行業(yè)的R&D技術效率;鐘華選用30個國家作為研究對象,選取了1999年至2001年、2000年至2002年、2002年至2003年三個時間段,對各個國家R&D效率的有效性進行評價;Rousseau構造了評價科技創(chuàng)新效率的相對性指標,研究了14個歐洲主要發(fā)達國家的科技競爭力。

    綜合上述方法,R&D活動的產(chǎn)出指標方面,大多數(shù)文獻僅涉及科技論文數(shù)、專利數(shù)等反映基礎性科技成果的指標,缺乏反映科技成果轉化情況的相關指標,因此評價指標有待于進一步完善;研究方法方面,基于DEA的CCR模型分析國家間R&D投入產(chǎn)出效率的較多,與CCR模型相比,BCC模型可以將技術效率分解,從生產(chǎn)技術與規(guī)模報酬的角度進一步分析效率。本文嘗試完善科技成果的產(chǎn)出指標,并運用數(shù)據(jù)包絡分析的BCC模型對R&D投入產(chǎn)出效率進行分析。

    3 R&D投入產(chǎn)出效率評價指標體系構建

    綜合考慮指標體系的針對性與可得性,R&D投入指標從資金和人力兩個角度加以衡量,具體指標為:研發(fā)支出占GDP的比重、每百萬人R&D研究人員。

    R&D產(chǎn)出指標方面,考慮到在科學技術轉換為現(xiàn)實生產(chǎn)力的過程當中,科技成果轉化起到關鍵作用,因而將反映科技成果轉化方面的指標納入評價體系十分必要。本文構建的R&D產(chǎn)出指標既包含反映基礎性科技成果的指標:科技期刊發(fā)表的文章、專利申請總量、商標申請總量,還包含反映科技成果轉化的指標:高科技產(chǎn)品出口額占制成品出口額的百分比、知識產(chǎn)權使用費接收支付比。

    為保證R&D投入產(chǎn)出二者的可比性,統(tǒng)一采用相對數(shù)指標:對各指標均除以相應的總量指標,如研究人員總數(shù)或者國內(nèi)生產(chǎn)總值,將其處理為相對指標,保證可比性。

    R&D投入產(chǎn)出效率評價指標體系如圖1所示。

    4 DEA研究方法原理及選擇

    數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)是一種通過局部逼近構建前沿生產(chǎn)函數(shù),進而計算各決策單元(DMU)的相對效率,并以此為基礎對具有相同類型的多投入、多產(chǎn)出的決策單元進行相對有效性評價的方法。采用數(shù)據(jù)包絡分析評判各決策單元是否相對有效的標準在于:同樣的投入產(chǎn)生較高的產(chǎn)出,或者同樣的產(chǎn)出需要較低的投入。

    數(shù)據(jù)包絡分析通過投入產(chǎn)出的數(shù)據(jù),構建線性規(guī)劃模型,求解表示效率最優(yōu)的生產(chǎn)前沿面。如果決策單元位于生產(chǎn)前沿面上,判定其投入產(chǎn)出是有效率的,效率值為 1;如果決策單元不在生產(chǎn)前沿面上,則判定為無效率,相對效率值大于0小于1。

    數(shù)據(jù)包絡分析經(jīng)典模型包括CCR模型與BCC模型,前者假定規(guī)模報酬不變,后者假定規(guī)模報酬可變。實際中規(guī)模報酬更多呈現(xiàn)的是變化的情形,BCC模型還可以將技術效率分解為純技術效率與規(guī)模效率,能夠從生產(chǎn)技術與規(guī)模報酬的角度進一步分析效率,考慮選擇BCC模型。

    CCR模型與BCC模型都包含投入模型與產(chǎn)出模型,投入模型研究投入的減少,產(chǎn)出模型研究產(chǎn)出的增大??紤]到世界各國對R&D活動的投入大多呈現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢,投入得到充分的保障,因此,考慮在投入已定的前提下,探究產(chǎn)出最大化,選擇產(chǎn)出模型。

    產(chǎn)出CCR模型表達為:

    (1)

    產(chǎn)出BCC模型表達為:

    (2)

    BCC模型的技術效率可以分解為純技術效率以及規(guī)模效率。純技術效率指的是產(chǎn)出相對投入已達到最大,即決策單元處于生產(chǎn)函數(shù)曲線上,當該值為1時,說明對應決策單元的生產(chǎn)技術處于最佳狀態(tài)。規(guī)模效率指的是投入與產(chǎn)出是否具有等比例變動的關系。如果規(guī)模效率的值為1,說明決策單元處于固定規(guī)模報酬情形;如果規(guī)模效率值不為1,說明決策單元處于非固定規(guī)模報酬情形。

    5 實證分析

    本文收集整理了23個國家R&D投入產(chǎn)出相關數(shù)據(jù),研究時間為2005年和2013年,數(shù)據(jù)來源于:聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、世界銀行數(shù)據(jù)庫、美國國家科學基金會等相關公開網(wǎng)站。

    選用DEAP 2.1數(shù)據(jù)包絡分析軟件,構建BCC產(chǎn)出模型,2013年23個國家R&D投入產(chǎn)出效率評價結果見表1。

    23個國家的技術效率均值0.459,純技術效率均值0.883,規(guī)模效率均值0.518,數(shù)值上技術效率等于后二者的乘積,非技術效率有效的國家呈現(xiàn)的都是規(guī)模報酬遞增。

    23個國家R&D活動投入產(chǎn)出技術效率情況的描述如圖1所示,最外圈代表的效率值為1,也意味著處于最外圈國家的技術效率是有效的,從最外圈依次往里收縮,次外圈代表的效率值為0.8,數(shù)值依次遞減,最里圈的效率值為0。圖形顯示,處于最外圈的國家有兩個,分別是墨西哥與葡萄牙,說明這兩個國家的技術效率是有效的。DEA模型判定技術效率值不為1的決策單位(DMU)是無效的,但是這一指標值也能反映問題,技術效率值越接近1說明越是相對有效。圖形顯示,技術效率值不為1但超過0.6的國家有意大利、中國、西班牙、土耳其、新西蘭,說明這幾個國家的技術效率是相對較高的。其余國家的技術效率值均未超過0.6,表明相應國家的技術效率是比較低的,技術效率值最低所對應的國家為俄羅斯,指標值還不到0.2。

    我國的技術效率值、純技術效率值以及規(guī)模效率值都高于23個國家的均值,而我國的技術效率值在23個國家當中排名第五,僅低于墨西哥、葡萄牙、意大利和土耳其,表明中國R&D活動的效率與國際主要發(fā)達國家相比,處于中等以上的位置,情況較好,而且模型顯示,中國的純技術效率值是1,表明中國的生產(chǎn)技術情況處于最佳狀態(tài)。

    為了對23個國家R&D投入產(chǎn)出效率的情況有縱向的了解,本文研究了2005年23個國家R&D投入產(chǎn)出的效率,仍構建BCC模型,利用DEAP2.1數(shù)據(jù)包絡分析軟件,得出的結果見表2。

    23個國家的技術效率均值0.675,純技術效率均值0.849,規(guī)模效率均值0.781,數(shù)值上技術效率等于后二者的乘積,非技術效率有效的國家呈現(xiàn)的都是規(guī)模報酬遞增。

    23個國家R&D活動投入產(chǎn)出效率情況描述如圖3所示,最外圈代表的效率值為1,也意味著處于最外圈的國家技術效率是有效的,從最外圈依次往里收縮,次外圈代表的效率值為0.8,依次遞減,最里圈的效率值為0。

    從圖上看,處于最外圈的國家有6個,分別是美國、墨西哥、土耳其、葡萄牙、匈牙利、意大利,表示上述6個國家的技術效率有效。技術效率值不為1但超過0.8的國家有比利時、英國、新西蘭,說明這幾個國家的技術效率是相對較高的。技術效率值不為1但超過0.6的國家有巴西、中國、法國、挪威、瑞典,說明這幾個國家的技術效率處于中等地位。其余國家的技術效率值未超過0.6,表明對應國家的技術效率較低,技術效率值最低對應的國家為俄羅斯,指標值為0.237。

    在23個國家當中,中國的技術效率值以及純技術效率值都高于23個國家的相應均值,而我國的技術效率值在23個國家當中排名第十,表明我國R&D投入產(chǎn)出的效率與國際主要發(fā)達國家相比,處于中等位置,此外,模型顯示,中國的純技術效率值是1,表明中國的生產(chǎn)技術情況處于最佳狀態(tài)。

    6 研究結論及價值

    本文完善了R&D投入產(chǎn)出效率評價指標體系,結合數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)方法的優(yōu)勢,論證了數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)方法在分析R&D投入產(chǎn)出效率問題上具有合理性。通過選用23個國家的相關數(shù)據(jù)進行了實證分析,構建DEA的BCC模型,將我國的R&D投入產(chǎn)出效率與其他發(fā)達國家進行對比。得出的結論為:我國R&D投入產(chǎn)出技術效率值在主要發(fā)達國家之間的排名有所上升,表明我國R&D投入產(chǎn)出效率情況處于不斷改善中。這一分析結論與實際情況是吻合的,證明了DEA方法在R&D投入產(chǎn)出效率分析中的有效性,進一步證實了該方法在多指標綜合評價問題中的應用價值。

    主要參考文獻

    [1]解茹玉. 基于區(qū)域對比的我國政府R&D投入績效差異分析[D].西安:西北大學,2009

    [2]朱承亮,岳宏志. 我國高技術行業(yè)科技活動技術效率實證研究[J].科技進步與對策,2010(5):70-74.

    [3]鐘華. 基于DEA方法的國家R&D投入產(chǎn)出效率研究[D].北京:中國科學院研究生院,2008.

    [4]Rousseau S,Rousseau R.The Scientific Wealth of European Nations:Taking Effectiveness into Account[J].Scientometrics,1998,42(1).

    [5]魏權齡. 數(shù)據(jù)包絡分析[M].北京:科學出版社,2004.

    [6]許治,師萍. 基于 DEA 方法的我國科技投入相對效率評價[J].科學學研究,2005(4):481-484.

    [7]鐘華,汪凌勇. DEA方法在R&D績效評估中的應用研究[J].科技管理研究,2008(3):86-88.

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