基于改进交叉效率的中国科技创新资源配置研究-范建平.pdf
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1、32 中国科技论坛(2017年12月)第12期收稿日期: 20170302作者简介:范建平(1975),男,山西人,博士,副教授;研究方向:决策科学与技术。基于改进交叉效率的中国科技创新资源配置研究范建平,赵园园,吴美琴(山西大学经济与管理学院,山西 太原 030006)摘 要:科技创新资源优化配置是提高自主创新能力、深化科技体制改革、增强综合国力、推动经济发展的重要措施。从科技创新资源高效配置和异质性动态演化的视角出发,首先将中国除港澳台外31个省市区按照经济发展状况进行区域划分,然后运用六个距离测度与交叉效率集结模型对2014年31个省市区的科技创新能力进行同区域内部评价分析,再利用改进的
2、熵权法确定各区域最优权重,以此区域间交互评价得到的综合效率值作为科技创新资源配置依据,最后对其结果加以分析并给予政策性建议。关键词:科技创新;资源配置;异质性;交叉效率;距离测度;改进熵中图分类号: G311 文献标识码: AChinese Science and Technology Innovation Resources AllocationBased on the Improved Cross-Efficiency MethodFan Jianping, Zhao Yuanyuan, Wu Meiqin(School of Economics and Management, Shanx
3、i University, Taiyuan 030006, China)Abstract: The optimal allocation of scientific and technological innovation resources is an important measure to improve the capabilityfor independent innovation, deepen the reform of scientific and technological system, enhance the comprehensive national strength
4、,and promote economic development. It is studied from the perspective of efficient allocation of scientific and technological innovation re-sources and dynamic evolution of non-homogeneity. First of all, according to the economic development, the thirty-one provinces andcities, which are not includi
5、ng Hong Kong, Macao and Taiwan in China, are divided into three regions. Next, the paper uses six ag-gregation models of distance measure and cross efficiency to analyze and evaluate the ability of scientific and technological innovation ofthese 31 provinces and cities in 2014. Then, it applies the
6、improved entropy method to determine the regional optimal weights by whichto evaluate interactively between regions. On the basis of the regional optimal weights, comprehensive efficiency evaluation value is ob-tained as scientific and technological innovation resources allocation. Finally it analyz
7、es the results and makes policy suggestions.Key words: Science and technology innovation; Resources allocation; Non-homogeneous; Cross-efficiency; Distance measure; Im-proved entropy万方数据第12期(2017年12月)中国科技论坛33 1 引言科技创新资源是完善原有科技水平、提高科技创新能力的各种人、财、物以及信息等四大科技资源的总称1。不论是科技创新资源还是一般性资源都具有稀缺特征,合理的资源配置尤为重要。近年来
8、,资源配置也得到了普遍适用。范斐等2运用比较优势原理,计算区域各科技资源要素配置效率的相对比较优势。 Klingebiel等3证实资源配置战略的选择对创新绩效有重大贡献及影响,并将其应用于投资组合。 Schlapp等4针对研发组合管理中信息资源稀缺问题进行有效配置。 Chou等5把模糊AHP与模糊DEMATEL方法整合运用到人力科技创新资源的评价当中,强调教育、研发费用等是提高科技创新人力资源能力的基础性评价指标。 Wang等6设计指标体系对中国31个省市区的科技创新资源配置予以评价,在创新资源的配置水平下采用因子分析和聚类分析将其分为六大区域,进而在每个区域内进行科技创新。因此,优化科技创新
9、资源配置,实施好创新驱动发展战略,使科技通过创新加快向实现生产力转化,为经济社会发展提供强大支撑。数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)起初是由Charnes等提出的用于评价一组基于多投入多产出的同质性决策单元的非参数方法7 。 DEA的主要思想是根据各决策单元自身投入产出情况,试图找到一组最优输入输出权重以确保最大化其加权的产出投入比,该比率就是被评价决策单元的相对效率值。这种以数据驱动的分析方法有效地避免了人为设置指标权重的不科学与不合理性。近年来,创新资源的优化配置是提高自主创新能力、深化科技体制改革的重要措施,因此DEA在科技创新资源配置方面也广泛适
10、用。 Zhong等8分别运用CCR模型和BBC模型对中国区域科技研发活动进行绩效评价。 Lee等9运用产出导向的BCC模型和AHP方法对科技资源配置活动中的国家研发活动进行对比分析。但传统意义上讲,传统的DEA模型仍存在一些弊端,诸如仅考虑自评未涉及互评效果、最优权重非唯一、区分力度不够等。为了提高DEA在区分有效决策单元上的能力, Sexton等10将他评概念并入DEA中,提出交叉效率评价方法,集结自评与他评效率值来进行综合评价。 Du等11将DEA交叉效率模型运用到固定成本和资源分配当中。为了克服多重最优输入输出权重的存在, Lotfi等12提出了公共权重DEA模型用以对固定资源分配。 D
11、oyle等13通过引入二次目标确定一组自评权重来计算交叉效率,并提出了仁慈型模型和进取型模型。但在现实生活中,决策单元间并不能简单地用极端的情形分析,同时也不能保证这两种截然相反的情形能够得到相同的排序结果。因此, Wang等14提出了中性DEA交叉效率评价方法,试图确定一组输入输出权重使决策单元交叉效率达到最大,同时对其他决策单元无利害性影响。后来Wang等15在多准则决策研究的视角下提出了更为中立的模型,即基于虚拟理想与非理想决策单元的距离测度的交叉效率模型。本文从区域科技创新资源异质性和动态演化的视角出发,首先应用六个基于距离测度和交叉效率集结的新方法研究对2014年中国除港澳台外31个
12、省市区的科技创新能力进行同区域内部资源配置效率评价分析,运用改进的熵权法确定区域内部各省份的权重用以异质区域间的交互评价,然后对OWA算子集结得到综合效率分数及其排序进行分析,再对六个模型下的综合效率分数进行平均集结,最后利用综合效率分数进行科技创新资源的合理配置,并对区域科技创新资源优化提出政策性建议。2 模型构建首先介绍了相似度和贴近度方法,并提出了六个基于投入产出指标的理想点与非理想点的距离测度交叉效率模型;然后通过熵权法确定指标权重,在此基础上利用改进熵确定决策单元权重,最后运用OWA算子和平均集结方法得到最终结果。2. 1 距离测度理论以距离为尺度仅仅能反映两对象之间的位置关系,而不
13、能反映研究对象的势态变化,为了全面客观的考虑方案与正负理想点的关联程度,在相似度的基础上反映方案与理想点的接近程度,为多指标决策问题提供了一种新思路。万方数据34 中国科技论坛(2017年12月)第12期Wang等15提出了一种基于被评价决策单元与正理想决策单元距离的相对贴近度的交叉效率模型,从距离的视角进行的中立性评价。相似性度量法与距离测度密切相关,单值相似度理论是一种决策对象均为精确数的相似程度度量方法。定义1:设两个精确数值的决策对象a和b,则s(a, b) 1 d(a, b) 1 a b 称为决策方案a与b的相似度。定义2:被评价决策单元的正负理想点相似度的相对贴近度表示为RCo s
14、oso so ,其中so表示被评价决策单元与正理想点的相似度, so表示被评价决策单元与负理想点的相似度。2. 2 基于投入产出指标的理想与非理想点的距离测度交叉效率改进模型在中性交叉效率模型应用理论的基础上引入相似度、贴近度关系理论,事先确定投入产出指标的理想与非理想点,通过距离测度的约束获得的唯一最优输入输出权重更能反映在投入冗余和产出不足方面的差异程度,据此得到的最终交叉效率分数和排序结果更能反映投入产出转化效率。采用标杆管理的方法对被评价决策单元自身的提高与改进有一定参考价值。定义3:对于被评价决策单元来说,更期望是尽可能少的投入获得尽可能多的产出。因此确定投入、产出指标数据的理想点与
15、非理想点,有利于确定被评价决策单元与理想点与非理想点的相似性度量,如表1所示。表1 投入产出指标的正负理想点的确定投入指标正理想点xmini minj xij, i 1, 2, , m负理想点xmaxi maxj xij, i 1, 2, , m产出指标正理想点ymaxr maxj yrj, r 1, 2, , s负理想点yminr minj yrj, r 1, 2, , s六个基于距离测度的交叉效率改进模型如下:模型1:每个决策单元试图确定一组最优输入输出权重以保证被评价决策单元与负理想点的相似度最小化,即避免投入冗余、产出不足的低效率现象发生。具体模型如下:Min So sr 1ro s(
16、yro, yminr ) mi 1io s(xio, xmaxi )s. t. mi 1ioxio 1 sr 1royro oo sr 1royro mi 1ioxio 0, j 1, 2, , nvio 0, i 1, 2, , muro 0, r 1, 2, , s(1)模型2:每个决策单元试图确定一组最优输入输出权重以保证被评价决策单元与正理想点的相似度最大化,即试图达到投入少但产出多的高效率状态。具体模型如下:Max So sr 1ro s yro, ymaxr( ) mi 1io s xio, xmini( )s. t. mi 1ioxio 1 sr 1royro oo sr 1ro
17、yro mi 1ioxio 0, j 1, 2, , nio 0, i 1, 2, , mro 0, r 1, 2, , s(2)模型3:每个决策单元试图确定一组最优输入输出权重以保证最大化正理想点与负理想点的相似度,这样能增强决策单元的优劣区分力度。具体模型如下:Max So sr 1ro s(ymaxr , yminr ) mi 1io s(xmini , xmaxi )s. t. mi 1ioxio 1 sr 1royro oo sr 1royro mi 1ioxio 0, j 1, 2, , nio 0, i 1, 2, , mro 0, r 1, 2, , s(3)模型4:每个决策单
18、元试图确定一组最优输入输出权重确保被评价决策单元和正理想点的相似度与被评价决策单元和负理想点的相似度之间的差异度达到最大,以实现高效率的双重效果。具体模型如下:万方数据第12期(2017年12月)中国科技论坛35 Max So sr 1ro s(yro, ymaxr ) s(yro, yminr ) mi 1io s(xio, xmini ) s(xio, xmaxi ) s. t. mi 1ioxio 1 sr 1royro oo sr 1royro mi 1ioxio 0, j 1, 2, , nio 0, i 1, 2, , mro 0, r 1, 2, , s(4)模型5:每个决策单元
19、试图确定一组最优输入输出权重确保最小化被评价决策单元与负理想点的相对贴近度。具体模型如下:Min RCo sr 1ro (1 yro yminr ) mi 1io (1 xmaxi xio)s. t.sr 1ro (2 ymaxr yminr ) mi 1io (2 xmaxi xmini ) 1 sr 1royro oomi 1ioxio 0 sr 1rjyrj mi 1ijxij, j 1, 2, , nro 0, r 1, 2, , sio 0, i 1, 2, , m(5)模型6:每个决策单元试图确定一组最优输入输出权重确保最大化被评价决策单元与正理想点的相对贴近度。具体模型如下:Ma
20、x RCo sr 1ro (1 ymaxr yro) mi 1io (1 xminio xio)s. t. sr 1ro (2 ymaxr yminr ) mi 1io (2 xmaxi xmini ) 1 sr 1royro oomi 1ioxio 0 sr 1rjyrj mi 1ijxij, j 1, 2, , nro 0, r 1, 2, , sio 0, i 1, 2, , m(6)2. 3 熵权法确定指标权重为避免对模型指标权重主观性及随意性评估,运用熵权法根据被评价对象在相关指标下的数据来客观地确定各评价指标权重的大小,其具体步骤如下:首先进行标准化处理,计算出各指标的比重qij
21、:qij xij ni 1xij(7)式中, xij表示第i个决策单元有关第j个指标的原始数值,其中i 1, 2, , n; j 1,2, , m 。然后,根据qij值计算出第j个指标的熵值ej :ej 1lnnni 1qijlnqij (8)从而得出第j个指标的权重wj :wj 1 ej nj 1(1 ej)(9)式中, wj反映了同一指标数值差, wj越大则表明指标的权重越大;反之则越小。2. 4 改进熵确定各决策单元的权重确定各决策单元的权重是为了将群组内部各成员单元的最优权重进行集结,得到群组整体的最优权重,以便进行群组间的相互评价。因此,本文提出了改进熵法,即将指标赋权后的数据作为处
22、理对象,对数据进行标准化处理,并计算得到各决策单元的相对权重。具体方法如下:首先计算出各决策单元的比重:Qij wjxij mj 1wjxij(10)式中, xij为第i个决策单元的第j个属性的原始数据, wj为第j个属性的权重, wjxij为第i个决策单元的第j个属性的加权之后的数据,且i 1,2, , n; j 1, 2, , m 。然后,根据Qij值计算出第i个决策单元的熵值ei :Ei 1lnmmj 1QijlnQij (11)从而得出第i个决策单元的权重Wi :Wi 1 Ei ni 11 Ei( )(12)3 算例为了验证本文所提出的六个基于距离测度的交叉效率模型的有效性与可行性,运
23、用万方数据36 中国科技论坛(2017年12月)第12期Wang等15算例的相关投入产出数据,如表2所示。然后利用六个改进模型得到被评价决策单元的最终效率分数与排序,最后与Wang等15的四个模型结果进行对比分析,其结果如表3所示。从表3可以看出,本文提出的六个改进模型与Wang等15提出的基于虚拟理想与非理想决策单元的距离测度的交叉效率模型的结果基本保持一致,并且更具有稳定性,表明本文所提出的模型合理、适用。表2 五个被评价决策单元的投入产出数据及其CCR效率值被评价决策单元投入x1投入x2产出y1CCR效率分数DMU1 2 12 1 1DMU2 2 8 1 1DMU3 5 5 1 1DMU
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