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规模弹性——规模收益的量化

(2016-08-20 13:57:26)
分类: DEA(DataEnvelopmentAnalysis)

规模弹性——规模收益的量化

1.规模弹性的概念

弹性是指自变量变动百分之一,所以引起的因变量变动的百分比。公式表示为

http://s6/mw690/003jeIqBzy74ccYc789f5&690



规模弹性是指产出指标的等比例变动的比例与投入指标等比例变动的比例之比值。


规模弹性就是对规模收益状态的量化。各项投入指标的等比例变化会引起各项产出指标的等比例变动,规模弹性是指产出指标的等比例变动的比例与投入指标等比例变动的比例之比值。


2包络模型求解规模弹性


通过图示可以看出,由于DEA的前沿不是平滑曲线,因此采用在前沿上进行微量移动的方式,可以直接计算规模弹性。例如图3-7中,通过将B点分别向上移动至B点和向下移动至B’‘点,然后根据式(3-4)即可计算出B点上方和下方的规模弹性。


那么这种直接计算的方法是否会产生误差呢?如果上述移动过程跨过了另外一个顶点,则会产生误差。例如,在图3-8中,B点上方的边际产出对应的BD的斜率,如果移动至B1B2点,则计算的边际产出分别对应BB1BB2的斜率。如果移动的距离足够小,例如deltax/x=0.0001,一般可以避免这样的误差。即使在这样微小的移动中跨过了另外的顶点,其产生的计算误差也会很小。


两次分别采用不同的移动量来计算B点上方的边际产出,例如两次分别移动至B1B2点。如果没有跨过其他顶点,则BB1BB2重合,两次计算得出的边际产出相等;如果不重合,得出的边际产出不等。因此,在通过直接法计算规模弹性后,可以通过减少移动量的方式再次再次计算规模弹性,来判断移动过程中是否跨过了顶点。如果两次计算结果相同,则说明移动过程中没有跨过其他顶点。


这种直接法计算规模弹性的方法同样适用于多投入多产出的情况。规模弹性是针对生产技术而言的,规模弹性反应的是生产前沿的特征。无效DMU,其所处的规模弹性可以通过其在前沿上的投影点的规模规模弹性来代表。因此,在计算无效率DMU的规模弹性时,需先计算其目标值。


1)产出导向包络模型求解规模弹性


以计算DMU的规模弹性为例,通过产出导向包络模型直接计算规模弹性的步骤如下:


1)计算所有DMU目标值,此处采用强有效目标值。以DMU K为例求解模型(3-5),获得其在前沿上的投影点K,

http://s7/mw690/003jeIqBzy74cd2OuCaa6&690

投影点K的投入和产出向量分别记为

http://s11/mw690/003jeIqBzy74cd751QC6a&690

然后,在DEA模型的数据中,用目标值替换原始数值。

 

2)计算上方的规模弹性

 


DMU K为基础,将其各项投入等比例微量地增加后构建一个新的DMU K+,增加的比例记为sigma,在实际计算中,sigma可以取很小的正数,例如0.00001DMU K+

投入向量为http://s16/mw690/003jeIqBzy74cderBWD2f&690

DMU K+加入到DEA数据中,现在共有n+1DMU。然后,求解模型(3-6),获得产出增加的比例beta

http://s1/mw690/003jeIqBzy74cdk1MOIa0&690

构建一个新的DMU的说法知识为了方便理解,实际上,上述模型等价于

http://s7/mw690/003jeIqBzy74cds6mXAb6&690

上方的规模弹性为E=beta/sigma


上述计算过程可用图示的方法来解释,如图3-9所示。以DMU K为基础,在微量增加投入后构建一个新的DMU K+,其投入变为原来的(1+sigma)倍。由于仅仅是投入增加,而产出没有变化,新的DMU K+无效率。通过求解模型3-6获得其投影K‘’,从而可以计算在微量等比例增加投入后,产出增长的比例beta

1)计算下方的规模效率


DMU K为基础,将其各项投入等比例微量地减少后构建一个新的DMU K-

DMU K-

的投入向量http://s13/mw690/003jeIqBzy74cdy4FTS8c&690DMU K-加入到DEA数据中,现在共有n+1DMU。然后求解模型(3-9),获得产出减少的比例betaDMU K-位于前沿以外,在模型(3-9)中,必须将其从参考集中排除,因此,参考集中的DMU共有n个,不是n+1个(这样将被评价DMU排除在参考集之外的模型被称为超效率模型)。

http://s15/mw690/003jeIqBzy74cdCqJKSfe&690


上述模型相当于
http://s16/mw690/003jeIqBzy74cdIN5PF2f&690

http://s16/mw690/003jeIqBzy74cdITrJ5bf&690

下方的规模弹性为


E=beta/sigma

3-10演示了上述求解过程,以DMU K为基础,在微量减少投入后构建了一个新的DMU K-,投入等比例减少sigma倍。通过求解模型获得其在前沿(由除K-之外的其他nDMU构成的前沿)上的投影点K‘’,从而可以计算在微量等比例减少投入后,产出减少的比例beta

http://s8/mw690/003jeIqBzy74cdNMjKT97&690


2)投入导向包络模型求解规模弹性

通过投入导向模型计算弹性的原理与利用产出导向模型求解的原理相似,区别在于,通过投入导向模型,是先等比例微量增加(或减少)产出,然后求解投入增加(或减少)的比例。计算步骤如下(通过产出导向包络模型直接求解规模弹性中的步骤是为了易于理解,实际计算时可简化。)

http://s3/mw690/003jeIqBzy74cdS6Evwd2&690

投影点K的投入和产出向量分别记为

http://s3/mw690/003jeIqBzy74ceswrOGb2&690

然后,在DEA模型的数据中,用目标值替换原始数值。

2)计算上方的规模弹性

求解模型(3-13),获得在产出微量等比例(sigma)增加后,投入增加的比例alpha

http://s12/mw690/003jeIqBzy74ceGzADNfb&690

上方规模弹性为


E=sigma/alpha

3)计算下方的规模弹性

求解模型(3-15),获得在产出微量等比例减少之后,投入减少的比例alpha

http://s8/mw690/003jeIqBzy74ceN63I3d7&690

下方的规模效率:


E=sigma/alpha




























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