数学建模数据包络分析(DEA)详细教程
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1 基本概念1.1 定义数据包络分析是运筹学中用于测量决策部门生产效率的一种方法,它是评价多输入指标和多输出指标的较为有效的方法,将多投入与多产出进行比较,得到效率分析,可广泛使用于业绩评价。
详细来说,通过使用数学规划模型,计算决策单元相对效率,从而评价各个决策单元。
每个决策单元(DMU)都可以看作为相同的实体,各DMU 有相同的输入、输出。
综合分析输入、输出数据,DEA 可得出各个DMU 的综合效率,据此定级排队DMU,确定有效(即相对效率最高)DMU,挖掘其他DMU非有效的程度和缘由。
1.2 特点●适合用于多输出-多输入的有效性综合评价问题,在处理所输出-多输入的有效性评价方面具有绝对优势●应用DEA方法建立模型前无需对数据进行量纲化处理●无需任何权重假设1.3 名词解释1、技术效率:指在保持决策单元投入不变的情况下,实际产出同理想产出的比值。
2、规模报酬:规模报酬是要说明,当生产要素同时增加了一倍,如果产量的增加正好是一倍,称之为规模报酬不变(-),如果产量增加多于一倍,则称之为规模报酬递增(irs),进而,如果产量增加少于一倍,就称为规模报酬递减(drs)。
3、决策单元(DMU)就是效率评价的对象,可以理解为一个将一定“投入”转化为一定“产出”的实体。
此文中,DMU就是每个楼盘。
4、DEA强有效:任何一项投入的数量都无法减少,除非减少产出的数量或者增加其他至少一种投入的数量;任何一项产出的数量都无法增加,除非增加投入的数量或减少其他至少一种产出的数量。
5、DEA弱有效:无法等比例减少各项投入的数量,除非减少产出的数量;无法等比例增加各项产出的数量,除非增加投入的数量。
这种情况下,虽然不能等比例减少投入或增加产出,但某一项或几项(但不是全部)投入可能减少,所以称为弱有效。
6、生产前沿面:(自己通俗的理解)对于给定的生产要素和产出价格,选择要素投入的最优组合和产出的最优组合,即投入成本最小、产出收益最大的组合。
dea数据包络分析法
DEA数据包络分析(DEA)是一种经济规划工具,它利用线性规划技术来比较多个决策单位(DMU)的生产绩效。
这种分析法可以判断哪些DMU工作良好,哪些表现不佳,以及
哪些DMU可以从其他DMU复制绩效表现,以提高整体效率。
DEA数据包裹分析模型基于历史向前的效率前提,它利用存在的资源限制来合理分配
产出,即输出、输入,并且还考虑了不同的技术约束,即输入规格和输出规格。
通过这种
方法,可以比较DMU的当期效率以及其他技术水平,从而为经理和决策者提供有用的指导。
DEA数据包裹分析分析模型的基本结构如下:首先,根据DMU所使用的资源和生产要
素确定它们的“数据包”,也就是当期绩效信息;每个DMU的数据包由它们的输出量和输
入量组成,用一种数学模型表示,比如投入-输出分析。
然后,使用一种特定的约束条件,如最小输入规格或边际效率,确定一个最佳的技术水平解决方案,该解决方案用最佳DMU
的数据包,以及DMU之间的关系来建模;最后,求解该数据包,使DMU的效率尽可能达到
最优水平。
DEA数据包裹分析模型可以帮助公司管理者有效地将资源优化配置,通过与其他DMU
的比较,从而发掘潜在的差距,发现可以从其他DMU中复制的管理方法和技术。
同时,该
模型还有助于政府决策部门把握市场状况,及时利用市场收入和资源,积极提高相关部门
的效率。
二、 数据包络分析(DEA )方法数据包络分析(data envelopment analysis, DEA )是由著名运筹学家Charnes, Cooper 和Rhodes 于1978年提出的,它以相对效率概念为基础,以凸分析和线性规划为工具,计算比较具有相同类型的决策单元(Decision making unit ,DMU)之间的相对效率,依此对评价对象做出评价[.DEA 方法一出现,就以其独特的优势而受到众多学者的青睐,现已被应用于各个领域的绩效评价中[2],[3].在介绍DEA 方法的原理之前,先介绍几个基本概念:1。
决策单元一个经济系统或一个生产过程都可以看成是一个单位(或一个部门)在一定可能范围内,通过投入一定数量的生产要素并产出一定数量的“产品”的活动。
虽然这种活动的具体内容各不相同,但其目的都是尽可能地使这一活动取得最大的“效益"。
由于从“投入”到“产出”需要经过一系列决策才能实现,或者说,由于“产出”是决策的结果,所以这样的单位(或部门)被称为决策单元(DMU).因此,可以认为,每个DMU (第i 个DMU 常记作DMU i )都表现出一定的经济意义,它的基本特点是具有一定的投入和产出,并且将投入转化成产出的过程中,努力实现自身的决策目标。
在许多情况下,我们对多个同类型的DMU 更感兴趣。
所谓同类型的DMU ,是指具有以下三个特征的DMU 集合:具有相同的目标和任务;具有相同的外部环境;具有相同的投入和产出指标。
2. 生产可能集设某个DMU 在一项经济(生产)活动中有m 项投入,写成向量形式为1(,,)T m x x x =;产出有s 项,写成向量形式为1(,,)T s y y y =。
于是我们可以用(,)x y 来表示这个DMU 的整个生产活动。
定义1. 称集合{(,)|T x y y x =产出能用投入生产出来}为所有可能的生产活动构成的生产可能集. 在使用DEA 方法时,一般假设生产可能集T 满足下面四条公理: 公理1(平凡公理): (,),1,2,,j j x y T j n ∈=。