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        基于熵值法和比較靜態(tài)分析的省級農(nóng)業(yè)科技DEA效率

        2019-12-16 01:42:53董奮義齊冰
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年19期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)效率農(nóng)業(yè)科技DEA模型

        董奮義 齊冰

        摘要:我國正處在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期,而科技是農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的重要手段?;陟刂捣ㄓ嬎愠鑫覈魇》蒉r(nóng)業(yè)科技發(fā)展程度與相對農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出,并利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)模型對我國2005、2010、2015年各省份的農(nóng)業(yè)科技DEA效率進行比較靜態(tài)分析。結(jié)果表明:我國多數(shù)省份的農(nóng)業(yè)科技DEA效率處于非DEA有效狀態(tài),2005—2015年我國整體農(nóng)業(yè)科技水平呈下降趨勢;大部分省份農(nóng)業(yè)科技DEA效率處于無效狀態(tài),這是因為純技術(shù)效率與規(guī)模效率的發(fā)展存在嚴重失衡。最后,根據(jù)分析結(jié)果提出了相關(guān)對策建議。

        關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)科技;熵值法;DEA模型;技術(shù)效率;規(guī)模效率;比較靜態(tài)分析;對策建議

        中圖分類號: F302文獻標志碼: A

        文章編號:1002-1302(2019)19-0321-06

        收稿日期:2018-07-16

        基金項目:國家自然科學(xué)基金(編號:41171444);河南省軟科學(xué)項目(編號:182400410256);河南省高等學(xué)校重點科研項目(編號:15A630032)。

        作者簡介:董奮義(1972—),男,河南平輿人,博士,副教授,從事灰色系統(tǒng)理論、決策分析等研究。E-mail:dfenyi@163.com。

        “民以食為天?!奔Z食的重要性奠定了農(nóng)業(yè)在我國的基礎(chǔ)地位,我國作為世界人口第一大國,農(nóng)業(yè)的發(fā)展對我國的重要性不言而喻。農(nóng)業(yè)的發(fā)展來源于工業(yè)發(fā)展的反哺,可以說農(nóng)業(yè)的發(fā)展取決于人類科技的整體進步。眾所周知,雖然中國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型時期,但不可否認,中國農(nóng)業(yè)科技水平落后于發(fā)達國家。因此,對我國農(nóng)業(yè)科技效率進行評價,不僅有利于我國農(nóng)業(yè)從事者發(fā)現(xiàn)自身的差距與不足,而且對于其更合理地進行科技資源配置、提升科技資源的使用效率、加速農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型有著現(xiàn)實的意義。

        很多學(xué)者都對農(nóng)業(yè)科技投入所產(chǎn)生的影響進行了研究與分析。孫慧波等利用DEA-Tobit兩步法對全國農(nóng)業(yè)科技服務(wù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的影響進行了實證分析[1]。楊劍波利用協(xié)整分析方法、向量誤差修正模型等證明農(nóng)業(yè)科技投入的變化會導(dǎo)致糧食產(chǎn)量的重大變化[2]。張紅輝等采用分布滯后模型等方法證明了農(nóng)業(yè)科技投入與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長之間存在長期的穩(wěn)定均衡關(guān)系[3]。黃敬前等也利用協(xié)整理論與方法分析了我國農(nóng)業(yè)科技投入與農(nóng)業(yè)科技進步之間長期的均衡關(guān)系[4]。劉敦虎等利用動態(tài)計量分析模型研究四川省農(nóng)業(yè)科技投入與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長的動態(tài)關(guān)系,證明了四川省農(nóng)業(yè)科技投入對其農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長具有重要作用[5]。除此之外,還有很多學(xué)者研究了農(nóng)業(yè)科技投入對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[6-10]、農(nóng)業(yè)科技投入效率[11-15]等的影響。但是大多數(shù)學(xué)者在進行研究時只是把我國農(nóng)業(yè)科技作為一個整體,單純地對我國或者各省份進行農(nóng)業(yè)科技投入效率測算與分析,并沒有對我國各省份的農(nóng)業(yè)科技水平提供一個定量研究,且農(nóng)業(yè)科技投入產(chǎn)出指標大多還不具有一致性,如研究農(nóng)業(yè)科技的科技論文數(shù)卻使用各行業(yè)整體的科技論文數(shù)來代替等??梢?,運用上述內(nèi)容測算得出來的結(jié)果對于清晰地認識我國各省份農(nóng)業(yè)科技水平的意義是有限的。

        因此,本試驗基于以往學(xué)者的研究,以熵值法為工具,以各省份的農(nóng)業(yè)科技相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),在對我國各省份農(nóng)業(yè)科技水平與農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出進行定量研究的基礎(chǔ)上,利用DEA模型對我國2005、2010、2015年各省份的農(nóng)業(yè)科技DEA效率進行比較靜態(tài)分析。最后,在對2005、2010、2015年我國各省份農(nóng)業(yè)科技DEA效率進行分析的基礎(chǔ)上,提出相應(yīng)的對策建議。

        1 模型介紹

        1.1 農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出測算方法

        各省份農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平的測算是一個復(fù)雜的過程,只有正確得出農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平,才能得出具有可信度的農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出。為保證計算得出的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平具有客觀性與可信度,筆者借鑒文獻[16-19],采用熵值法作為計算農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平的工具。熵值法是根據(jù)各指標的變異程度利用信息熵計算各指標的熵值,能深刻反映出指標的區(qū)分能力的一種客觀賦權(quán)方法。相對于主觀賦權(quán)法,熵值法具有較高的可信度和精確度。因此,利用熵值法可以把各項農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出指標作為一個整體對各省份進行客觀的衡量,以大致得出各省份的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平。設(shè)有m個評價對象、n個評價指標,原始評價對象的指標值可以用矩陣X=(xij)mn來表示。具體計算步驟如下:

        (1)由于在評價指標體系中各指標在量綱等方面可能存在較大差異,應(yīng)對指標進行標準化處理。

        正向指標:xij′=xij-min(xij)max(xij)-min(xij);

        逆向指標:xij′=max(xij)-xijmax(xij)-min(xij)。

        可以得到標準化矩陣X=(xij′)mn,為方便起見,標準化后的數(shù)據(jù)仍記為X=(xij)mn。

        (2)計算第j項指標下第i個評價對象的指標值的比重pij。

        pij=xij∑mi=1xij。(1)

        (3)計算第j項指標的熵值ej與信息冗余程度dj。

        ej=-k∑mi=1pijln(pij),dj=1-ej。(2)

        式中:k=1lnm,1lnm≥0,若pij=0,則定義limpij→0pijlnpij=0。

        (4)進而確定各指標的權(quán)重wj。

        wj=dj∑nj=1dj。(3)

        (5)計算各評價對象的綜合得分si,si也是本試驗所求的各省份的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平。

        si=∑mi=1wjxij′。(4)

        式中:si∈(0,1),是各省份對農(nóng)業(yè)科技重視程度與發(fā)展水平的體現(xiàn),si越大,表示其所在城市的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平越高。

        (6)通過綜合得分si折算出理論上我國各省份相對農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出Oi。具體折算方法如下

        Oi=si×zi。(5)

        式中:zi為農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值,表示在農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值中農(nóng)業(yè)科技所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益,即相對農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出。各省份農(nóng)業(yè)科技發(fā)展程度不同,農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值水平不同,甚至相差數(shù)倍,因此各省份得出的相對農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出也會不同,甚至相差數(shù)倍。

        1.2 技術(shù)效率測算方法

        關(guān)于效率的評價方法,包括以隨機前沿分析法(SFA)、自由分布法(DFA)為代表的參數(shù)法與以數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(data envelopment analysis,DEA)為代表的非參數(shù)法等,考慮到農(nóng)業(yè)科技各指標的關(guān)系可能適用于不同的函數(shù)形式,且參數(shù)法的賦值方法帶有主觀性,故采用非參數(shù)法中的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析作為本研究的技術(shù)效率測算模型。DEA模型是美國著名運籌學(xué)家Charnes、Cooper和Rhodes于1978年正式提出的以相對效率概念為基礎(chǔ),以凸分析和線性規(guī)劃為工具,計算比較具有相同類型的多投入、多產(chǎn)出的決策單元(decision making unit,DMU)之間的相對效率,并對評價對象作出評價的方法[20]。其基本模型為C2R模型與BC2模型,兩者之間區(qū)別在于C2R模型假定規(guī)模報酬不變(CRS),BC2假定規(guī)模報酬可變(VRS),其中BC2模型更符合農(nóng)業(yè)科技投入與產(chǎn)出的情況。因此,本研究計算模型選用BC2模型。

        假設(shè)n個決策單元對應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)xij(i=1,2,…,m)和輸出數(shù)據(jù)yrj(r=1,2,…,s),vi為對第i種輸入數(shù)據(jù)的權(quán)重,ur為對第r種輸出數(shù)據(jù)的權(quán)重,則xj=(x1j,x2j,…,xmj)T,yj=(y1j,y2j,…,yrj)T,v=(v1,v2,…,vm)T,u=(u1,u2,…,us)T,其中,xj>0,yj>0,j=1,2,…,n,描述了第j個DMU的投入和產(chǎn)出情況。

        則投入導(dǎo)向角度的線性規(guī)劃BC2模型(本研究所用模型均為投入導(dǎo)向)為:

        (PIBC2)max (μTy0+μ0)=VP

        ωTxj-μTyj-μ0≥0,j=1,2,…,n

        ωTx0=1

        ω≥0,μ≥0。(6)

        其中:VP為最優(yōu)效率評價指數(shù);ω=tv,μ=tu,其中t=1[]vTx0,u、v為權(quán)重向量;對j0個決策單元進行效率指標評價時,為方便起見,記(x0,y0)=(xj0,yj0)。

        為了更方便對BC2模型進行求解,引入非阿基米德無窮小量ε與松弛變量s-、s+的對偶BC2優(yōu)化模型,表示為:

        (DIε)min[θ-ε(e^Ts-+eTs+)]

        ∑nj=1xjλj+s-=θx0

        ∑nj=1yjλj-s+=y0

        ∑nj=1λj=1

        s-≥0,s+≥0,λj≥0,j=1,2,…,n。(7)

        式中:e^T=(1,1,…,1)Em,eT=(1,1,…,1)Es。θ為被評價DMUj0的有效值,即效率值;λ是相對于DMUj0重新構(gòu)造一個有效的DMU中n個決策組合單元的組合比例。

        則對偶規(guī)劃(DIε)最優(yōu)解為λ0、s-0、s+0、θ0:(1)若θ0<1,則DMUj0不為弱DEA有效(BC2);(2)若θ0=1,e^Ts-0+eTs+0>0,則DMUj0僅為弱DEA有效(BC2);(3)若θ0=1,e^Ts-0+eTs+0=0,則DMUj0為DEA有效(BC2)。

        2 省級農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平及DEA效率測算

        2.1 省級農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出測算

        農(nóng)業(yè)科技發(fā)展主要來源于農(nóng)業(yè)研究和開發(fā)機構(gòu)與高等院校,鑒于高等院校的農(nóng)業(yè)科技研究相對于研究與開發(fā)機構(gòu)的農(nóng)業(yè)科技研究對農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響較為滯后,因此,本研究所有農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)為農(nóng)業(yè)研究發(fā)展機構(gòu)數(shù)據(jù)。對于我國各省份(不含香港、澳門、臺灣;西藏數(shù)據(jù)缺失,亦不包含)農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出測算,遵循選取數(shù)據(jù)的可獲取性、連貫性、綜合性、客觀性、代表性等原則,參考已有研究,以農(nóng)業(yè)科技水平作為一級指標,選取研究與開發(fā)機構(gòu)人員(人)、研究與開發(fā)機構(gòu)內(nèi)部經(jīng)費支出(萬元)、技術(shù)市場成交額(萬元)、科技論文數(shù)(篇)(以上指標均為農(nóng)業(yè)方面)作為二級指標。本研究所選取的農(nóng)業(yè)科技指標體系包含一個地區(qū)從資金、人員投入到直接產(chǎn)出、間接產(chǎn)出,清楚完整地表達了一個地區(qū)的農(nóng)業(yè)科技水平。本研究所采用的指標數(shù)據(jù)均來自《中國統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》以及各地方統(tǒng)計年鑒。在數(shù)據(jù)搜集過程中,我國農(nóng)業(yè)科技的數(shù)據(jù)不僅不完整且有些地區(qū)數(shù)據(jù)多年不變,這在現(xiàn)實經(jīng)濟活動中是不可能存在的,因此為了更好地反映出各地區(qū)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平、了解各地區(qū)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展狀況,本研究所用數(shù)據(jù)已事先經(jīng)過整理處理,處理方法為:對于各省份缺失的數(shù)據(jù),均采用灰色系統(tǒng)理論中的 GM(1,1) 預(yù)測模型對數(shù)據(jù)進行補齊;有些省份數(shù)據(jù)大量缺失且無法采用灰色GM(1,1)預(yù)測模型補齊的,采用數(shù)據(jù)折算方法進行整理,即搜集所有行業(yè)同類型的總數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù),對農(nóng)業(yè)方面數(shù)據(jù)進行折算,某年折算數(shù)據(jù)=某年所有行業(yè)同類型總數(shù)據(jù)×(某年農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值/某年國民生產(chǎn)總值)。鑒于篇幅,原始數(shù)據(jù)不再給出。

        通過對各指標進行標準化,計算評價對象指標值的比重pij、各指標的熵值ej與信息冗余程度dj,并確定各指標的權(quán)重wj與各評價對象的綜合得分si,即各省份的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平,結(jié)果見表1。

        農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平越高,表明本地區(qū)的農(nóng)業(yè)科技水平越高。根據(jù)30個省份的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平,可以得到理論上各省份的相對農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出Oi,結(jié)果見表2。

        從表1、表2中可以看出,科技實力雄厚的地區(qū),如北京、江蘇等,科技發(fā)展水平較高,由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)側(cè)重不同,農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出與農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平的排名并不一致。須要說明的是,各省份的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平是根據(jù)各個指標客觀權(quán)重計算得出的各省份的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展各指標的綜合得分,表1只代表各省份相對農(nóng)業(yè)科技發(fā)展程度,而表2依據(jù)各省份的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平計算得出相對農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出,其差距較大,主要有以下2點原因:第一,各省份的農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值參差不齊,農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值最高與最低的省份相差數(shù)倍;第二,我國各省份農(nóng)業(yè)科技發(fā)展程度差距較大,且兩極分化比較嚴重。表2的農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出只是根據(jù)熵值法求出的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展程度得到相對科技產(chǎn)出理論值,主要服務(wù)于各省份農(nóng)業(yè)科技投入DEA效率測度,各省份相對農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出的大小只是相對意義上的,并無特殊含義。

        4 結(jié)語

        本研究通過熵值法計算出各省份的農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平與相對農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出,運用DEA模型測算DEA效率,并對我國各省份在2005、2010、2015年的DEA效率進行比較靜態(tài)分析,得出如下結(jié)論:第一,我國大部分省份農(nóng)業(yè)科技DEA效率是非DEA有效的,絕大部分省份受技術(shù)無效和規(guī)模無效的雙重作用,且2005—2015年我國農(nóng)業(yè)科技水平整體上呈下降趨勢。第二,在部分省份農(nóng)業(yè)科技水平發(fā)展過程中,增強規(guī)模效率、提高規(guī)模報酬是使其轉(zhuǎn)變?yōu)镈EA有效的最佳途徑。第三,大部分省份特別是偏遠地區(qū),純技術(shù)效率的提高是其農(nóng)業(yè)科技DEA效率提高的關(guān)鍵因素。第四,大部分省份純技術(shù)效率與規(guī)模效率發(fā)展嚴重失衡,導(dǎo)致其綜合效率低的原因是其中一方面發(fā)展良好,而另一方面發(fā)展落后。

        因此,提高我國各省份農(nóng)業(yè)科技水平主要應(yīng)在以下幾個方面進行調(diào)整:(1)繼續(xù)深化農(nóng)業(yè)科技研究,努力促進農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化。中國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期,構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟持續(xù)增長的重要戰(zhàn)略支撐[21],因此,我國要繼續(xù)加大對農(nóng)業(yè)科研的支持力度,對農(nóng)業(yè)科技方面提供政策支持,培養(yǎng)專門的農(nóng)業(yè)科研與技術(shù)人才。然而,現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)科研過于看重學(xué)術(shù)價值,忽視其應(yīng)用價值及推廣價值,從而導(dǎo)致我國農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化率較低。所以,我國各省份不僅要繼續(xù)深化農(nóng)業(yè)科技研究,更要努力促進農(nóng)業(yè)科技成果的轉(zhuǎn)化,以便更好地服務(wù)于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。(2)調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)科技資源投入結(jié)構(gòu),增強規(guī)模優(yōu)勢。相對于美國等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家實行大規(guī)模現(xiàn)代化作業(yè),我國多數(shù)地區(qū)農(nóng)業(yè)分布相對分散,雖然各省份整體上規(guī)模效率良好,但我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展并不具有規(guī)模優(yōu)勢。因此,在我國大部分非DEA有效的省份要在努力提高技術(shù)效率的同時,完善農(nóng)業(yè)科技管理體制,大力宣傳規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢,促進農(nóng)業(yè)合作社等農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)方式的發(fā)展,以促進機械化程度的提高。并在此基礎(chǔ)上,有步驟地繼續(xù)支持農(nóng)業(yè)適度擴大規(guī)模經(jīng)營,對農(nóng)業(yè)科技資源結(jié)構(gòu)進行調(diào)整優(yōu)化,提高增強規(guī)模優(yōu)勢、規(guī)模效益。(3)深刻剖析導(dǎo)致農(nóng)業(yè)科技非DEA有效的原因,合理配置農(nóng)業(yè)科技資源。導(dǎo)致各省份之間農(nóng)業(yè)科技DEA效率非DEA有效的原因不盡相同,因此,對于非DEA有效的省份應(yīng)該深入剖析其無效的根本原因,不能只盲目地增加農(nóng)業(yè)科技投入,各省份不能盲目增加農(nóng)業(yè)科技資源投入,應(yīng)找出導(dǎo)致各省份綜合效率低下的根源,進而有針對性地采取措施,力求全面提升農(nóng)業(yè)科技水平。(4)著重建設(shè)農(nóng)業(yè)科技水平落后地區(qū),全面提高我國農(nóng)業(yè)科技水平。我國幅員遼闊,區(qū)域間自然要素稟賦與農(nóng)業(yè)發(fā)展水平差距甚大。各省份間農(nóng)業(yè)科技水平發(fā)展程度的不一致,導(dǎo)致整體上我國農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平的低下。而各省份間農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平的巨大差距是導(dǎo)致我國30個省份綜合效率平均值落后的主要原因。因此,增強我國農(nóng)業(yè)科技整體實力,需要國家對農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平落后地區(qū)進行重點扶持,以縮小各省份農(nóng)業(yè)科技DEA效率之間的差距。

        須要提出的是,本研究所測算出來的農(nóng)業(yè)科技DEA效率相對于其他學(xué)者的研究結(jié)果來說偏低,因為本試驗運用研究與發(fā)展機構(gòu)中關(guān)于農(nóng)業(yè)科技的數(shù)據(jù),利用熵值法計算農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)出,構(gòu)建的投入指標與產(chǎn)出指標之間更具有一致性。

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