張曉明
(中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100190)
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ),是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的不竭動(dòng)力,是增強(qiáng)國(guó)家綜合實(shí)力的重要保障。一國(guó)是否具有高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)體系,尤其是其機(jī)電工業(yè)是否發(fā)達(dá)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。進(jìn)入21世紀(jì),隨著科技進(jìn)步的加速和競(jìng)爭(zhēng)的加劇,創(chuàng)新對(duì)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的作用越來(lái)越明顯,甚至起決定作用。提高我國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新能力,是提高其國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的必由之路[1]。要實(shí)現(xiàn)我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變,必須通過(guò)制造業(yè)的創(chuàng)新,制造業(yè)的創(chuàng)新是我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的根本[2]。高度關(guān)注制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀,并努力提高其技術(shù)創(chuàng)新能力,這就首先要對(duì)裝備制造業(yè)的創(chuàng)新能力進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。由于創(chuàng)新能力是一個(gè)綜合性概念,很難用某個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)來(lái)衡量。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)裝備制造業(yè)企業(yè)的創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的研究,從不同的創(chuàng)新視角提出多種指標(biāo)集[3-7]。在評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究上,目前主要有兩種方法,一種是專(zhuān)家主觀經(jīng)驗(yàn)法,即通過(guò)專(zhuān)家問(wèn)卷的方法為各指標(biāo)進(jìn)行打分確定;另一種方法是根據(jù)已有的樣本數(shù)據(jù),通過(guò)樣本數(shù)據(jù)中抽取知識(shí),獲得各指標(biāo)在評(píng)價(jià)中的重要性,從而確定指標(biāo)的權(quán)重。指標(biāo)權(quán)重是創(chuàng)新評(píng)價(jià)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。權(quán)重是指標(biāo)本身屬性的客觀反映,其大小反映了綜合評(píng)判中各參評(píng)因素的相對(duì)重要程度,其取值好壞直接影響到評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性和正確性。主觀常用的權(quán)重計(jì)算方法主要有 AHP[8]、模糊統(tǒng)計(jì)[9]、二元對(duì)比排序[10]、多元回歸[11]等。采用主觀權(quán)重計(jì)算方法的主觀隨性大,容易受專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)的影響,常不能客觀地反映實(shí)際情況[12-13]。一些學(xué)者提出基于客觀數(shù)據(jù)的權(quán)重計(jì)算方法,如粗糙集[14]、均方差法[15]、因子分析法[16]、熵值法[17]等,雖然這些方面在一定程度上克服了受專(zhuān)家主觀因素的影響,但卻也容易受樣本數(shù)據(jù)的選擇影響,特別是當(dāng)樣本數(shù)據(jù)不夠全面的情況,所獲得的權(quán)重將嚴(yán)重偏離現(xiàn)實(shí)[18-19]。因此,本文提出一種基于粗糙集-AHM的企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)確定的綜合計(jì)算方法。該方法一方面利用粗糙集理論在處理不確定、不精確數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì),以及不需要先驗(yàn)信息,能夠獲得較為客觀的指標(biāo)權(quán)重信息;另一方面利用AHM又能夠充分利用領(lǐng)域?qū)<业慕?jīng)驗(yàn)、知識(shí),獲得專(zhuān)家對(duì)指標(biāo)客觀的重要性評(píng)價(jià)結(jié)果,克服AHP在評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)一致性檢驗(yàn)要求較高的不足。同時(shí),文中構(gòu)建一個(gè)線(xiàn)性加權(quán)函數(shù)對(duì)主、客觀的指標(biāo)權(quán)值進(jìn)行綜合,從而得到最后的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。本文提出的基于粗糙集與AHM的裝備制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法,也可以廣泛應(yīng)用于其它的評(píng)估中。
粗糙集(Rough Sets),理論是由波蘭數(shù)學(xué)家Pawlak[20]于1982年提出的一種刻畫(huà)不完整性和不確定性的數(shù)據(jù)分析工具,能夠有效地分析和處理不精確、不一致和不完整的各種不完備信息,并從中發(fā)現(xiàn)隱含的知識(shí),揭示潛在的規(guī)律[21-22]。
設(shè)信息系統(tǒng)S={U,A,V,f},其中 U 為對(duì)象組成的有限集合,稱(chēng)為論域;A為屬性的有限集合,A=C∪D,C為條件屬性集,D為決策屬性集;V=Ua∈AVa,Va是屬性 a的值域;f:U ×A→V是總函數(shù),使得 f(xi,a)∈Va,對(duì)于每個(gè) a∈A,xi∈U。
在信息系統(tǒng) S={U,A,V,f}中,設(shè) P?A 為知識(shí)(即屬性集),且 P?Q,xi,xj∈U,定義二元關(guān)系IND(p)稱(chēng)為不可分辨關(guān)系,表示如下:
稱(chēng)xi和xj在S中關(guān)于屬性集P是不可分辨的,當(dāng)且僅當(dāng)p(xi)=p(xj)對(duì)所有的p∈P成立,即xi和xj不能用p中的屬性加以區(qū)別。
設(shè)X?U是個(gè)體全域上的子集,P?A,則X是關(guān)于P的下近似集,上近似集及邊界區(qū)域分別為:
其中,U/P為U關(guān)于IND(p)的等價(jià)類(lèi)。
在兩個(gè)屬性值C與D之間的依賴(lài)程度r(C,D),可以定義
其中,card(U)表示集合U中元素的數(shù)量;POS{C/ci}(D)稱(chēng)為D的相對(duì)于{C/ci}的正區(qū)域,即U中所有屬性根據(jù){C/ci}進(jìn)行劃分后,仍可以準(zhǔn)確地劃分到D的等價(jià)類(lèi)中的對(duì)象集合;card(POS{C/ci})(D)表示集合POS{C/ci}(D)中元素的個(gè)數(shù)。r(C,D)的值越大,則其對(duì)應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重越大,反之越小。
層次分析模型AHM(Analytic Hierarchical Model)是對(duì)定性問(wèn)題進(jìn)行定量分析的一種簡(jiǎn)便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法。它的特點(diǎn)是把復(fù)雜問(wèn)題中的各種因素通過(guò)劃分為相互聯(lián)系的有序?qū)哟?,使之條理化,根據(jù)對(duì)一定客觀現(xiàn)實(shí)的主觀判斷結(jié)構(gòu)(主要是兩兩比較)把專(zhuān)家意見(jiàn)和分析者的客觀判斷結(jié)果直接而有效地結(jié)合起來(lái),且對(duì)判斷矩陣的一致性要求很低,只要甲比乙強(qiáng)、乙比丙強(qiáng),則甲比丙強(qiáng),至于強(qiáng)多少?zèng)]有具體要求。AHM與AHP方法較大的相似之處,但AHP對(duì)判斷矩陣的一致性要求高,特別是當(dāng)同層指標(biāo)較多時(shí),AHM的優(yōu)勢(shì)更為明顯。在計(jì)算AHM中的比較判斷矩陣μ=(μij)時(shí),通常由AHP中的比較判斷矩陣A=(aij)中導(dǎo)出[23-24]。
利用粗糙集與AHM方法可分別獲得客觀、主觀兩個(gè)方面的指標(biāo)權(quán)重值,需要對(duì)其進(jìn)行綜合,以獲得最后指標(biāo)權(quán)重值,得到一組最終的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。在本文的研究中,構(gòu)建一個(gè)線(xiàn)性的加權(quán)函數(shù)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重,如式(3)所示。
其中,wAi是指標(biāo)客觀權(quán)重值,wBi為指標(biāo)主觀權(quán)重值,u的取值根據(jù)具體情況而定,當(dāng)決策傾向?qū)<医?jīng)驗(yàn)時(shí),u∈[0,0.5],而當(dāng)決策傾向客觀數(shù)據(jù)時(shí),u∈[0.5,1]。最后計(jì)算所得到的 W權(quán)重,即為由主、客觀權(quán)重綜合計(jì)算所得到的最后指標(biāo)評(píng)價(jià)中的權(quán)重。
利用以上權(quán)重計(jì)算方法,研究我國(guó)裝備制造業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。現(xiàn)以在A股上市公司中的裝備制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新能力為研究對(duì)象,首先分別計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的主、客觀指標(biāo)權(quán)重值,然后對(duì)主、客觀指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行綜合計(jì)算,最后獲得裝備制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值。
為獲得準(zhǔn)確的樣本數(shù)據(jù),選擇在我國(guó)A股上市的34家裝備制造業(yè)企業(yè)為研究對(duì)象,并以2012年年報(bào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),從中抽取評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本值,則可設(shè)樣本集合U={x1,x2,…,x34}。條件屬性參考并綜合已有研究成果[25-28],選擇11個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng),并構(gòu)建指標(biāo)集合C={政府科技經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼,年度凈利潤(rùn),技術(shù)人員占就業(yè)比重,R&D投入金額,R&D研發(fā)支出占營(yíng)業(yè)收入比例,R&D投入增長(zhǎng)率,在研發(fā)新產(chǎn)品數(shù)量,新產(chǎn)品占銷(xiāo)售產(chǎn)品的比重,當(dāng)年申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù),科技研發(fā)獲獎(jiǎng)在同行業(yè)中的比例,有無(wú)核心產(chǎn)業(yè)鏈上的重組兼并活動(dòng)},簡(jiǎn)記為 C={c1,c2,…,c11},D={創(chuàng)新能力高,創(chuàng)新能力低}。當(dāng)樣本數(shù)量并非遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于條件屬性數(shù)量時(shí),為防止出現(xiàn)多數(shù)條件屬性重要性為0值的情況,將條件屬性和決策屬性判斷分為高、低兩個(gè)級(jí)別。高時(shí)取2值,低時(shí)取1值,則可建立的一個(gè)決策判斷矩陣,如表1所示。
1.計(jì)算各屬性等價(jià)類(lèi)
首先計(jì)算決策屬性和條件屬性集合的等價(jià)類(lèi)。
U/IND(D)={{1,2,4,5,6,7,13,14,15,17,18,21,26,29,31,33,34},{3,8,9,10,11,12,16,19,20,22,23,24,25,27,28,30,32}}
U/IND(C)={{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7},{8},{9},{10},{11},{12},{13},{14},{15},{16},{17},{18},{19},{20},{21},{22},{23},{24},{25},{26},{27},{28},{29},{30},{31},{32},{33},{34}}
然后,分別移去各條件屬性,計(jì)算等價(jià)類(lèi)U/IND(C-ci)。
U/IND(C-c1)={{1},{2},{3},{4},...,{31},{33}}
U/IND(C-c2)={{1},{2},{3},{4},...,{33},{34}}
U/IND(C-c3)={{1},{2},{3},{4},...,{31},{34}}
U/IND(C-c4)={{1,21},{2},{3},{4},...,{33},{34}}
表1 樣本決策表示
U/IND(C-c5)={{1},{2,26},{3},{4}...,{33},{34}}
U/IND(C-c6)={{1},{2,8},{3},{4},...,{33},{34}}
U/IND(C-c7)={1},{2},{3,31},{4},...,{33},{34}}
U/IND(C-c8)={{1},{2},{3},{4,29},...,{33},{34}}
U/IND(C-c9)={{1,13},{2},{3},{4},...,{32},{33}}
U/IND(C-c10)={{1},{2},{3},{4},...,{33},{34}}
U/IND(C-c11)={{1},{2},{3},{4},,...,{33},{34}}
2.計(jì)算各屬性的正域
POSC(D)={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34}
POS{C/c1}(D)={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13,15,17,18,19,20,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,33}≠POSC(D)
POS{C/c2}(D)={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,27,28,29,32,33,34}≠POSC(D)
POS{C/c3}(D)={1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,30,31,34}≠POSC(D)
POS{C/c4}(D)={2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,22,23,24,25,26,27,28,29,31,32,33,34}≠POSC(D)
POS{C/c5}(D)={1,3,4,5,6,7,8,14,9,10,11,32,12,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,29,30,31,33,34}≠POSC(D)
POS{C/c6}(D)={1,3,4,5,6,7,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,21,22,25,27,28,29,31,33,34}≠POSC(D)
POS{C/c7}(D)={1,2,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,25,26,27,28,29,30,32,33,34}≠POSC(D)
POS{C/c8}(D)={1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,30,31,32,33,34}≠POSC(D)
POS{C/c9}(D)={2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33}≠POSC(D)
POS{C/c10}(D)={1,2,3,4,5,6,8,9,10,11,12,14,15,16,17,18,19,20,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34}≠POSC(D)
POS{C/c11}(D)={1,2,3,4,7,8,10,11,12,13,15,16,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,31,32,33,34}≠POSC(D)
3.屬性重要度計(jì)算
根據(jù)式(2)計(jì)算企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)各屬性的重要度,得到各屬性的重要度,用K表示。
4.計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重
對(duì)各指標(biāo)的重要度值進(jìn)行歸一化處理,得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重,用W表示,則每一個(gè)指標(biāo)的權(quán)重如下:
由計(jì)算結(jié)果可知,在客觀權(quán)重定義中,R&D研發(fā)支出占營(yíng)業(yè)收入比例、R&D投入增長(zhǎng)率對(duì)企業(yè)創(chuàng)新能力影響最大,說(shuō)明企業(yè)在創(chuàng)新上的投入是提升企業(yè)創(chuàng)新能力的重要因素,其中政府科技經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼和有無(wú)核心產(chǎn)品鏈上的重組兼并活動(dòng)對(duì)企業(yè)創(chuàng)新影響也較大。
利用粗糙集對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行的權(quán)重計(jì)算,容易受樣本選擇影響,同時(shí)未能充分利用領(lǐng)域?qū)<业慕?jīng)驗(yàn)與知識(shí),難免不夠準(zhǔn)確。本文在客觀權(quán)重計(jì)算的基礎(chǔ)上,利用專(zhuān)家問(wèn)卷打分,獲得主觀指標(biāo)權(quán)重,在此基礎(chǔ)上綜合主、客觀的權(quán)重值,得到一個(gè)綜合的指標(biāo)權(quán)重。
設(shè)計(jì)企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系問(wèn)卷,為了便于專(zhuān)家打分,設(shè)計(jì)二級(jí)指標(biāo),第一級(jí)為創(chuàng)新資源、創(chuàng)新投入和創(chuàng)新產(chǎn)出三個(gè)指標(biāo),二級(jí)指標(biāo)包括上面選擇的11個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng),采用9標(biāo)度法,由專(zhuān)家對(duì)兩兩指標(biāo)進(jìn)行重要性對(duì)比打分。共發(fā)放60份問(wèn)卷,包括院校專(zhuān)家40份,企業(yè)家20份,共收回有效問(wèn)卷56份。利用AHM方法對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行主觀指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算,根據(jù)AHM的權(quán)重計(jì)算過(guò)程與步驟。分別對(duì)一級(jí)指標(biāo)與二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行打分,計(jì)算總的貢獻(xiàn)度,即為領(lǐng)域?qū)<抑饔^經(jīng)驗(yàn)權(quán)重值。
1.一級(jí)指標(biāo)權(quán)重的確定
一級(jí)指標(biāo)創(chuàng)新資源的權(quán)重a1=0.21,創(chuàng)新投入的權(quán)重a2=0.41,創(chuàng)新產(chǎn)出的權(quán)重a3=0.38。
2.二級(jí)指標(biāo)相對(duì)上級(jí)目錄的權(quán)重計(jì)算
分別對(duì)每一個(gè)一級(jí)指標(biāo)中的二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行AHM的計(jì)算,可得到11個(gè)二級(jí)指標(biāo)分別對(duì)上一級(jí)目標(biāo)的評(píng)價(jià)權(quán)重,從c1到c11個(gè)指標(biāo)的值用b表示,則分別為:
3.二級(jí)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的貢獻(xiàn)權(quán)重計(jì)算
接著計(jì)算11個(gè)指標(biāo)在總評(píng)價(jià)中的權(quán)重值,計(jì)算公式為
則最終得11個(gè)指標(biāo)在企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)中的主觀權(quán)重如下:
由此則獲得了領(lǐng)域?qū)<抑饔^指標(biāo)權(quán)重值,這由28個(gè)有效樣本獲得的指標(biāo)權(quán)重,具有一定的代表性和科學(xué)性。
以上通過(guò)粗糙集與AHM分別獲得主、客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,為獲得更為科學(xué)、合理的指標(biāo)權(quán)重,需要對(duì)兩組指標(biāo)進(jìn)行綜合計(jì)算,以求得最終的指標(biāo)權(quán)重。在本文的研究中,來(lái)自客觀數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確,所以對(duì)客觀指標(biāo)賦以較大的比重,這里用近似黃金分割點(diǎn)值0.62作為u的賦值,則指標(biāo)綜合算法如公式(5)所示。其中為客觀指標(biāo)權(quán)重為主觀指標(biāo)權(quán)重。最后得到的企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重如表2所示。
表2 企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重
從綜合權(quán)重可以看出,R&D研發(fā)支出占營(yíng)業(yè)收入比例指標(biāo)影響因素最大,這說(shuō)明資金的投入在企業(yè)創(chuàng)新中仍然是重要的因素,企業(yè)創(chuàng)新投入的資金越多,對(duì)創(chuàng)新的影響越大。R&D投入增長(zhǎng)率影響因素僅次于R&D研發(fā)支出占營(yíng)業(yè)收入比例,說(shuō)明企業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新能力的重要性。持續(xù)創(chuàng)新才能為企業(yè)提供源源不斷的發(fā)展動(dòng)力。這說(shuō)明在我國(guó)裝備制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新活動(dòng)中,在創(chuàng)新體制,機(jī)制還不完全成熟的環(huán)境下,依靠資金投入仍然是企業(yè)創(chuàng)新活動(dòng)的主要手段和方法。
評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重是評(píng)價(jià)是否科學(xué)、合理的重要因素。針對(duì)裝備制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建過(guò)程單一,受主觀因素影響大,且指標(biāo)集信息冗余的問(wèn)題,文中提出基于粗糙集理論與AHM相結(jié)合的方法,從主、客觀兩個(gè)方面對(duì)企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行了計(jì)算,并通過(guò)文中構(gòu)建加權(quán)權(quán)重計(jì)算函數(shù)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重。文中首先根據(jù)已有的研究成果,選擇了11項(xiàng)裝備制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo),然后從A股上市公司中選擇34家上市公司2012年年報(bào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),構(gòu)建樣本數(shù)據(jù),并利用粗糙集理論計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重。同時(shí)為了充分利用專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)以克服客觀賦中容易受樣本選擇的影響不足,通過(guò)專(zhuān)家問(wèn)卷,并利用AHM方法對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行主觀權(quán)重的計(jì)算,最后對(duì)主、客觀獲得的權(quán)重進(jìn)行綜合,從而得到一個(gè)最終的裝備制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。這一權(quán)重值與傳統(tǒng)的基于單一主觀或客觀的權(quán)重確定方法,結(jié)果更為科學(xué)、合理。本方法的不足是當(dāng)指標(biāo)項(xiàng)較多時(shí),需要較大的樣本量才能得到客觀指標(biāo)權(quán)重值,同時(shí)主、客觀指標(biāo)權(quán)重在綜合計(jì)算時(shí)的u值需要專(zhuān)家給出,易受人為因素的影響。以上兩點(diǎn)不足,在后續(xù)研究中需要進(jìn)一步加以改進(jìn)。
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