思考與探索:基于兩階段DEA模型的煤炭行業(yè)上市公司科技效率研究
1 引言
近年來，對某一行業(yè)進行科技效率的計算分析日漸興起，例如研究戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)科技成果轉化效率、石油企業(yè)科技效率、海洋能源開發(fā)技術行業(yè)科技人力資源利用效率、農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新資源的配置效率、煤炭企業(yè)技術創(chuàng)新效率等。但是，由于數(shù)據(jù)的可獲性和可操作性等原因，這一領域的研究大都局限于區(qū)域研究，研究對象局限于某一省份，或者省際比較，或者整個國家。本文則嘗試采用上市公司數(shù)據(jù)，從點到面研究煤炭行業(yè)科技創(chuàng)新與技術轉化的投入產(chǎn)出效率。文獻分析來看，科技效率評價采用的模型和方法主要包括數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)和隨機前沿分析。DEA模型作為一種測算相對效率的非參數(shù)方法，在評價科技效率中具有黑箱評價的應用優(yōu)勢，但是正是由于這一點，也使得DEA模型忽略了輸入輸出的中間過程，丟失了一些有用信息。隨著網(wǎng)絡DEA模型的提出，一些學者開始使用多階段網(wǎng)絡DEA模型打開科技效率評價的黑箱。陳凱華將科技創(chuàng)新過程劃分為科技研發(fā)過程和技術轉讓過程，采用網(wǎng)絡DEA模型分析了中國省域科技創(chuàng)新投資效率，并發(fā)現(xiàn)兩個子過程效率績效的嚴重不匹配；梁瑞敏運用二階段網(wǎng)絡DEA方法測算山西省2001-2012年科技創(chuàng)新效率值。目前，
煤炭行業(yè)的DEA效率評估主要集中在經(jīng)營效率、安全效率、生態(tài)效率等領域，采用網(wǎng)絡DEA模型評估煤炭行業(yè)科技效率的文獻還比較鮮見。本文嘗試對煤炭行業(yè)科技創(chuàng)新的過程進行分解，采用二階段網(wǎng)絡DEA模型，計算其整體效率和分階段效率，以便于考查各分階段對整體科技效率的影響，從而打開科技效率評價的黑箱。
2模型構建
經(jīng)典的CCR模型只考慮了生產(chǎn)過程的輸入輸出數(shù)據(jù)，計算出的整體效率無法要求從投入到產(chǎn)出的生產(chǎn)方式，而管理實踐對效率計算提出了更高要求，找出導致無效單元的因素更吸引學者們的注意。因此，Kao和Hwang提出了網(wǎng)絡DEA模型，不僅給出了決策單元(DMU)的整體效率，而且對整體效率進行分解以辨識出DMU非有效的來源。Kao考慮了二階段串聯(lián)形式的關系DEA模型，在第一個階段產(chǎn)出與第二階段投入權重相同的前提下給出整體效率公式，如式1所示。
式中：Ek一一第k決策單元的二階段DEA模型的整體效率；
本文在兩階段DEA模型的基礎上，借鑒技術創(chuàng)新效率研究的現(xiàn)有方法，考慮煤炭行業(yè)的特點和數(shù)據(jù)的可獲性，將煤炭企業(yè)科技研發(fā)與轉化的實際過程劃分為科技研發(fā)和科技轉化兩個階段。每一個煤炭企業(yè)被看做一個決策單元DMU，所謂科技研發(fā)階段，是指煤炭企業(yè)實施各項科研投入，通過研究與發(fā)展活動，依靠科技進步保障安全和高效生產(chǎn)，即轉化為效率的提高和成本的節(jié)約，因此第階段測算的是科技研發(fā)效率；第1階段轉化的效率以及節(jié)約的成本會直接作用于第II階段，即科技轉化階段，實現(xiàn)轉化后企業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟價值，因
此，第II階段測算科技轉化效率。第1階段產(chǎn)出直接形成第II階段投入，兩個階段構成了一個開放的鏈式系統(tǒng)，具體過程如圖1所示。
3指標體系
依據(jù)圖1所示的鏈式兩階段DEA模型，度量煤炭行業(yè)上市公司科技效率的投入產(chǎn)出指標體系具體設置如表1所示。
科技研發(fā)階段的投入主要從資金和人員兩個方面考慮�？傎Y產(chǎn)是科技研發(fā)的基礎，所以也要作為外部投入。研發(fā)投入包括企業(yè)研發(fā)的費用化和資本化支出。中間階段既是科技研發(fā)階段產(chǎn)出，又作為科技轉化階段投入，主要從經(jīng)營效率、盈利效率的提高以及營業(yè)成本的節(jié)約三個方面考查；在科技轉化階段，無論是效率的提高還是成本的節(jié)約最后統(tǒng)一歸結于企業(yè)
創(chuàng)造的經(jīng)濟價值，即利潤、收入和收益。
4 數(shù)據(jù)來源及計算分析
根據(jù)表1給出的指標體系，本文查閱了2013年滬深兩市28家煤炭行業(yè)上市公司年報，以及巨潮網(wǎng)、和訊網(wǎng)公布的財務數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行了細致處理，表2列出了2013年煤炭行業(yè)上市公司輸入輸出數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計。由于DEA模型要求數(shù)據(jù)非負，需要對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，標準化過程如式2所示。
MATLAB具有強大的矩陣運算能力和直觀的編程優(yōu)勢，因此本文基于MATI。AB環(huán)境根據(jù)式1編寫了兩階段DEA函數(shù)程序和腳本文件，腳本文件直接讀取標準化處理后的數(shù)據(jù)，并調用函數(shù)程序后得到整體效率和分階段效率，如圖2所示。
圖2顯示28家煤炭行業(yè)上市公司的整體科技效率都處于非有效狀態(tài)，效率最大值達到0. 8383，最小值低至0. 1390。此外，整體效率值都要低于兩個分階段效率，這顯然是由于模型計算方法導致。在第1階段，僅有露天煤業(yè)、平莊能源、安泰集團和安源煤業(yè)4家公司的DEA效率達到1，說明這4家公司的科技投入實現(xiàn)了效率提高和成本節(jié)約的目標；在第II階段，所有公司的科技轉化效率均小于1，最大值中國神華達到0. 9208，最小值為0. 6106。盡管上述4家公司第1階段取得有效狀態(tài)，但是第II階段均無效，說明企業(yè)在科技研發(fā)階段實現(xiàn)了目標，但是科技投入未真正轉化為經(jīng)濟價值，企業(yè)沒有充分利用科技成果創(chuàng)造出經(jīng)濟利潤。另一方面，盡管一些公司在第II階段取得了較高的效率值，但是第1階段效率相對較低，說明這些企業(yè)具備較強的利潤創(chuàng)造能力，但是這種能力并非全部來自于科技投入，一些外部環(huán)境因素掩蓋了科技研發(fā)效率低下的事實。更應該值得注意的是，大多數(shù)上市公司的階段II效率大于階段I效率，說明煤炭行業(yè)整體科技效率低下的大部分原因在于科技研發(fā)效率過低，經(jīng)營能力的提高和成本的節(jié)約也許可以創(chuàng)造出更多經(jīng)濟利潤，但是無法保證科技資源得到充分利用。
為了進一步分析兩階段DEA模型的計算結果，本文編制了CCR模型的MATLAB程序，將標準化后的數(shù)據(jù)代入計算得到整體效率與分階段效率，與兩階段DEA模型計算結果進行比較分析，如圖3，圖4及圖5所示。
圖3顯示，經(jīng)典CCR模型計算的整體效率普遍高于兩階段DEA效率，這主要是由于前者忽略了科技研發(fā)投入與經(jīng)濟利潤產(chǎn)出之間的中間過程，高CCR科技效率掩蓋了科技研發(fā)效率低下的事實，易使企業(yè)對煤炭行業(yè)科技投入產(chǎn)出效率的現(xiàn)狀過分自信。圖4顯示，兩個模型計算的第1階段效率幾乎重合。由于應用CCR模型時，效率計算是獨立的，沒有考慮Ek、E1k和E2k三者之間的關系，而兩階段計算模型必須滿足
，因此，Ek是始終小于E1k和E2k的。為了滿足該條件，CCR模型計算的階段II效率普遍高于兩階段DEA模型，如圖5所示。事實上，更應該從整體效率方面對兩個模型進行比較，階段效率的比較反而意義不大。
5結論
為了滿足管理實踐的需要，學者們提出了更加精細化的網(wǎng)絡DEA模型，不僅能夠計算整體效率，而且能夠將生產(chǎn)過程進行分解，并分階段計算效率。本文正是基于這一點，將網(wǎng)絡DEA模型應用于煤炭行業(yè)上市公司的科技效率研究中，借用現(xiàn)有文獻的方法，將科技生產(chǎn)過程分解為科技研發(fā)階段和科技轉化階段，分階段構建了具體的投入產(chǎn)出觀測指標，應用兩階段DEA模型計算出煤炭行業(yè)整體科技效率及分階段的科技研發(fā)效率和科技轉化效率。結果表明，2013年煤炭行業(yè)整體科技效率比較低，盡管科技轉化效率較高，但是由于低效的科技研發(fā)投入使得科技資源運用仍然處于無效狀態(tài)。此外，大多數(shù)煤炭行業(yè)上市公司都存在一種現(xiàn)象，就是過于重視經(jīng)濟利潤，而忽略了科技研發(fā)及轉化的投入產(chǎn)出效率。由于各種客觀因素和外部環(huán)境的影響，煤炭行業(yè)短期的利潤增長并不能改變目前落后的科技創(chuàng)新體系。隨著煤炭市場的更加開放，煤炭行業(yè)更應該依托科技創(chuàng)新戰(zhàn)略創(chuàng)造科技效率，進而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值。
6摘 要
將煤炭行業(yè)的科技創(chuàng)新過程分解為科技研發(fā)和科技轉化兩個子過程，構建鏈式兩階段數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)模型，針對每個子過程設置具體的投入產(chǎn)出觀測指標，收集煤炭行業(yè)上市公司2013年數(shù)據(jù)，計算其整體科技創(chuàng)新效率及分階段的科技研發(fā)效率和科技轉化效率，并與經(jīng)典的數(shù)據(jù)包絡分析CCR模型結果進行對比分析。結果表明，盡管科技轉化效率較高，但是由于低效的科技研發(fā)投入使得科技資源運用仍然處于無效狀態(tài)，因此，煤炭行業(yè)上市公司的整體科技效率比較低
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