数据包络分析
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数据包络分析数据包络分析(Data Envelopment Analysis,简称DEA)是一种优化技术,用于评估各种类型的组织或单位的相对效率。
它是在20世纪70年代初由Farrell提出的,经过多年的发展和应用,已成为管理科学和运筹学领域中的重要工具。
本文将介绍数据包络分析的基本原理、应用领域和未来发展趋势。
数据包络分析的基本原理是利用线性规划的方法,通过构建一个数学模型来评估各个单位的相对效率。
在这个模型中,每个单位被表示为一组输入和输出变量的向量。
输入变量是用于生产或运营的资源,如资金、人力、设备等;输出变量是单位创造的产品或提供的服务。
通过比较各个单位的输入和输出,可以计算出它们的效率水平。
数据包络分析的核心概念是效率前沿,即在给定的输入条件下,单位可以实现的最大输出。
如果一个单位的效率达到了前沿线上的一个点,那么它就被认为是100%的效率;如果一个单位的效率低于前沿线,那么它就被认为是相对低效的。
通过比较各个单位的效率,可以找到效率较高的单位,并为其他单位提供改进的方向。
数据包络分析的应用非常广泛。
首先,它在生产效率评估方面发挥重要作用。
如工业生产中,可以通过数据包络分析来确定哪些工厂的生产效率较高,哪些工厂需要改进。
其次,数据包络分析还可以用于评估医院、学校、银行等服务行业的效率。
通过比较各个单位的效率,可以为决策者提供改进管理和资源配置的建议。
此外,数据包络分析还可以用于评估环境效率,即单位实现一定产出时所消耗的资源是否最小化。
未来,数据包络分析在以下几个方面有望得到进一步发展。
首先,随着大数据和人工智能技术的快速发展,数据包络分析有望应用于更多领域。
例如,在金融行业中,可以利用大数据分析技术,结合数据包络分析方法,对公司的风险管理和绩效评估进行更精准的评估。
其次,数据包络分析的方法也在不断演化和改进。
研究人员正在探索如何考虑不确定性因素和松弛约束等问题,以提高模型的准确性和实用性。
数据包络分析在当今复杂多变的经济和管理领域中,我们常常需要评估各种决策单元(Decision Making Unit,简称 DMU)的效率和绩效。
数据包络分析(Data Envelopment Analysis,简称 DEA)就是一种强大而实用的工具,它为我们提供了一种科学、客观且有效的方法来进行这样的评估。
那么,什么是数据包络分析呢?简单来说,它是一种基于线性规划的方法,用于衡量一组具有相同类型输入和输出的决策单元的相对效率。
想象一下,有多个工厂都在生产同一种产品,它们使用不同数量的原材料、劳动力和设备等投入,同时产出不同数量的产品。
我们想知道哪个工厂的生产效率更高,这时候数据包络分析就派上用场了。
数据包络分析的基本思想是通过构建一个生产前沿面,来确定每个决策单元与这个前沿面的相对位置。
生产前沿面代表了在给定的输入条件下,能够实现的最大输出水平。
如果一个决策单元位于前沿面上,那么它被认为是有效的;如果在前沿面下方,那么它就是低效的。
为了更好地理解数据包络分析,让我们来看一个具体的例子。
假设有三个学校,它们都有相同的教学资源投入,比如教师数量、教学设备和教学时间等,而产出则是学生的考试成绩。
我们可以使用数据包络分析来评估这三个学校的教学效率。
通过分析输入和输出的数据,计算出每个学校相对于其他学校的效率得分。
如果学校 A 的效率得分是 1,说明它位于生产前沿面上,教学效率达到了最优;而如果学校 B 的效率得分是 08,那就意味着它还有 20%的提升空间。
数据包络分析具有许多优点。
首先,它不需要事先设定生产函数的具体形式,避免了因函数形式设定错误而导致的偏差。
其次,它能够同时处理多个输入和多个输出变量,非常适合评估具有复杂生产过程的决策单元。
此外,数据包络分析还可以对无效的决策单元进行投影分析,指出它们需要改进的方向和程度。
然而,数据包络分析也并非完美无缺。
它对数据的准确性和可靠性要求较高,如果数据存在误差或偏差,可能会影响评估结果的准确性。
数据包络分析数据包络分析(Data Envelopment Analysis,简称DEA)是一种以线性规划为基础的效率评价方法,用于评估决策单元的相对效率。
它是由Charnes、Cooper和Rhodes于1978年首次提出,并逐渐发展成为管理科学领域中重要的工具和方法。
数据包络分析的基本原理是通过构建数学模型,通过比较决策单元投入与产出之间的差异,计算出每个决策单元的效率得分。
这些决策单元可以是企业、组织、部门或个人等。
通过这种方法,可以找出相对效率较高的决策单元,并为效率较低的决策单元提供改进的方向。
数据包络分析的优势在于可以同时考虑多个输入和输出指标,而不需要事先确定权重。
它能够根据现有数据自动计算决策单元的效率得分,并对其进行排名。
此外,数据包络分析还能够帮助发现潜在的改进空间,并对目标设定提供参考。
数据包络分析的主要应用领域包括生产效率评价、性能评估、资源配置和效率提升等。
在生产效率评价方面,数据包络分析可帮助企业评估和优化生产过程,提高资源利用率和生产效率。
在性能评估方面,此方法可以用于评估学校、医院、银行等组织的绩效,并为其提供改进建议。
在资源配置方面,数据包络分析可以帮助管理者合理分配资源,并提供最佳决策支持。
在效率提升方面,数据包络分析可通过分析不同决策单元之间的差异,找出效率最高的决策单元,并借鉴其经营管理模式。
虽然数据包络分析在实践中有着广泛的应用,但其方法也存在一些局限性。
首先,数据包络分析对数据的质量要求较高,需要准确和完备的数据才能得出可靠的结果。
其次,数据包络分析假设每个决策单元在同一时期内具有相同的技术效率,忽略了随时间变化的因素。
此外,数据包络分析方法对异常值较为敏感,可能会产生误导性的结果。
总的来说,数据包络分析是一种有效的评估方法,适用于各种决策单元效率评价和资源配置问题。
在实际应用中,需要结合具体情况,灵活运用数据包络分析方法,并注意其局限性,以获得准确的结果和有效的决策支持。
数据包络分析概述数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)是一种运筹学工具,用于评估相对效率和效果的方法。
它是由美国科学家Charnes、Cooper和Rhodes在20世纪70年代初期提出的,被广泛应用于评估不同单位(如企业、组织、机构等)的绩效。
数据包络分析的核心思想是利用线性规划方法,将输入和输出数据转化为数学模型,通过计算得出各个单位的相对效率。
相对效率是单位输出与输入的比值,表示单位在给定的输入资源下所能获得的最大产出。
相对效率值越高,表示单位的绩效越好。
相对于传统的相对比较法,数据包络分析的优点主要有以下几点:1.能够充分利用多个指标进行评估。
数据包络分析可以同时考虑多个输入和输出指标,通过最大化单位产出与输入的比值,综合评估单位在不同方面的绩效。
2.不依赖于具体的单位尺度。
数据包络分析通过相对效率的计算,能够比较不同规模的单位之间的绩效差异,不受单位规模的限制。
3.客观公正,不需要主观判断。
相对于主观评估方法,数据包络分析是一种客观的评估方法,不会受到个人偏好或主观判断的影响。
4.可以进行有效的优化分析。
数据包络分析不仅能够计算单位的相对效率,还可以通过优化模型找出资源利用率最高的单位,为绩效改进提供依据。
然而,数据包络分析也存在一些限制和挑战。
首先,数据包络分析的计算结果高度依赖于输入和输出指标的选取。
不同的指标选择可能导致不同的结果。
其次,数据包络分析假设各个单位的生产技术相同,忽略了技术差异的影响。
最后,数据包络分析对于数据的准确性和完整性要求较高,如果数据质量不佳或缺失,可能会影响评估结果的准确性。
综上所述,数据包络分析是一种用于评估相对效率和效果的方法。
它通过构建评估模型,计算单位的相对效率,并通过优化模型进行进一步分析。
数据包络分析在实际应用中具有广泛的应用领域,可以帮助决策者了解单位的现状和潜力,提供改进绩效的战略建议。
然而,数据包络分析也有一些限制和挑战,需要慎重使用和解释评估结果。
数据包络分析法资料数据包络分析法(Data Envelopment Analysis,DEA)是一种评估决策单元相对效率的方法。
它是根据多个输入和输出指标来评估一个决策单元在同类决策单元中的效率水平,并找出效率低下的决策单元所存在的问题和改进的方向。
数据包络分析法是一种非参数的线性规划方法,它不依赖于任何特定的函数形式和假设,而是根据数据中的观测值进行计算。
该方法的核心思想是将决策单元的输入指标与输出指标之间的关系建模为一个线性规划问题,通过最优化模型求解得到各个决策单元的效率评分。
1.高度灵活性:数据包络分析法不需要事先对数据进行任何假设,可以对包括输入、输出指标在内的任意数量和类型的数据进行分析。
2.可比较性:数据包络分析法可以通过对数据进行标准化处理,将不同尺度、不同数量级的指标进行比较,得到相对的效率评分。
3.效率评估与效率改进一体化:数据包络分析法能够建立有效的效率评估模型,并根据评估结果提出改进建议,帮助决策者提高决策单元的效率水平。
4.非参数特性:数据包络分析法不需要对数据的概率分布进行假设,可以适用于各种类型的数据。
1.确定输入和输出指标:根据问题的需求和决策单元的性质,选择合适的输入和输出指标。
输入指标表示决策单元所消耗的资源,输出指标表示决策单元所产生的结果。
2.构建数据包络模型:根据选定的指标,建立决策单元的效率评估模型。
该模型是一个线性规划模型,目标是最大化输出指标,约束条件是输入指标不超过给定值。
3.求解模型并评估效率:对每个决策单元进行模型求解,得到其效率评分。
效率评分是以相对效率的形式表示,取值范围为0到1,1表示具有最高效率。
4.确定效率改进方向:根据效率评分和模型求解结果,确定效率低下的决策单元所存在的问题和改进的方向。
可以通过对输入和输出指标进行灵活调整,以提高决策单元的效率。
5.效率前沿分析:根据求解模型的结果,得到效率前沿曲线,该曲线反映了决策单元的效率分布情况,在效率前沿曲线上的决策单元是无法在给定的输入和输出指标下再提高效率的。
数据包络分析DEA数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)是一种用来衡量决策单元(decision-making unit,DMU)效率的定量方法。
DEA是由Charnes、Cooper和Rhodes于1978年提出的,该方法主要用于评价相对效率,即将一个或多个输入变量转换为一个或多个输出变量的能力。
它可以在多个指标和多个决策单元之间进行效率比较。
DEA的基本概念是通过线性规划来求解每个决策单元的效率得分。
具体来说,通过找到每个DMU的最佳投入组合和输出组合来计算得分,使得该DMU的得分最大化同时满足其他DMU的得分小于等于1、DEA是一种基于相对效率评估的方法,不需要假设预先设定的效率标准,可以避免传统经验评估方法中存在的主观偏差。
DEA的应用范围非常广泛,包括政府、企业、银行、学校等各个领域。
它可以评估和比较不同DMU之间的相对效率,并为找到效率改进的潜力提供指导。
DEA还可以用于评估决策单元的技术效率和规模效率。
技术效率表示在给定的投入下,决策单元能够获得的最大输出水平。
规模效率反映了决策单元是否在最优规模下运营。
DEA的优点在于它能够考虑多个输入和输出因素,并将各个因素的权重纳入计算中。
它不需要对输入和输出进行单一的加权求和,而是通过优化模型来获得最佳权重。
此外,DEA的计算过程较为简单直观,可以提供DMU的效率得分及其组成部分的详细信息。
这些信息可以帮助决策者确定效率改进的方向,并制定相应的策略。
当然,DEA也有一些限制。
首先,DEA是一种非参数方法,对输入和输出数据的精确度要求较高。
缺乏精确度的数据可能会导致评估结果不准确。
其次,DEA只能评估相对效率,而无法提供绝对效率的标准。
最后,DEA在处理多个输入输出时可能会存在规模失效的问题,即DMU的规模过大或过小时可能导致评估结果偏差。
总的来说,DEA是一种有效的工具,用于评估和比较决策单元的效率。
它可以帮助决策者确定效率改进的方向,并提供有关决策单元效率的详细信息。
数据包络分析数据包络分析的基本理念是通过将输入与输出进行比较,来评估单位的效率。
在数据包络分析中,输入和输出被称为决策变量和效率变量。
决策变量代表着单位所投入的资源,例如劳动力和资本。
效率变量则代表着单位所产生的结果,例如产出和利润。
通过将决策变量和效率变量结合起来,数据包络分析可以衡量单位在给定输入下所能达到的最大产出,从而评估单位的效率。
数据包络分析的核心思想是“包络面”。
包络面代表着单位的最优效率边界,即决策变量与效率变量能够达到的最优组合。
对于一个具有n个决策变量和m个效率变量的单位,数据包络分析可以通过构建一个包含n个面的包络面来评估其效率。
在包络面上方的点代表着无效率的单位,而在包络面上的点则代表着最大效率的单位。
数据包络分析具有以下几个特点。
首先,数据包络分析可以处理多个输入和多个输出的情况。
这使得它在评估复杂的单位效率时具有优势。
其次,数据包络分析不需要假设概率分布,这使得它在没有标准化的数据或非线性的情况下也能够有效应用。
此外,数据包络分析可以对非可分配的输入和输出进行评估,这使得它在评估非商业单位(如学校和医院)的效率时具有优势。
数据包络分析已经在多个领域得到了广泛的应用。
在制造业方面,数据包络分析可以用来评估工厂的效率,并找出最大效率产出的方法。
在金融领域,数据包络分析可以用来评估银行和投资基金的效率。
在公共部门,数据包络分析可以用来评估政府机构和社会福利机构的效率。
此外,数据包络分析还可以用于评估医院、学校和农村的效率。
然而,数据包络分析也存在一些限制。
首先,数据包络分析的结果可能受到输入和输出数据的质量和可靠性的影响。
如果数据质量差或者数据可靠性低,数据包络分析的结果可能不准确。
其次,数据包络分析需要确定一个适当的权重分配方案,以反映各个决策变量的重要性。
然而,权重分配方案的选择往往主观,可能导致评估结果的偏差。
综上所述,数据包络分析是一种用来评估和比较单位效率的方法,被广泛应用于各个领域。
数据包络分析3.1 数据包络分析的介绍在人们的生产活动和社会活动,经常会遇到这样一个问题:在一段时间后,你需要有相同类型的部门或单位(称为决策单元)的基础上进行评价,“输入”数据及其评价“输出”的数据,该输入数据是指在某些决策单元的资金总额中需要消耗的某些活动,诸如投资,劳动投入的总数,占地面积等;输出数据是所述决策单元中的一定量的输入后,将得到的显示的某些信息的活动,如不同类型的产品,产品质量,经济效益等的数量的效果。
再具体地,例如,在一所大学,各高校的评价时,投入的总数可以是每年大学基金,工作人员,并占领了课堂教学的总数,各种职称的教师人数等上;输出可以是博士生的人数,研究生人数,本科在校大学生人数,学生的素质“(德,智,体),教师的教学工作量,科研(数量和质量)的学校等等。
基于输入和输出的数据,以评估之间的决策单元,即所谓的相对有效性评估单元(或单元)的优点。
数据包络分析(the Data Envelopment Analysis,称为DEA)是于1978年由美国著名的运筹学W.W.Cooper和A.Charnes等学者的概念作为发展高效的评价方法的基础的相对效率。
他们的第一款模型被命名为C2R模型,从生产函数的角度来看,这种模式是用于多个输入学习,特别是那些与多重输出“生产部门”同时为“有效规模”与“技术有效”非常良好的和富有成效的做法。
1984年R.D.Banker,A.Charnes和W.W.Cooper给出的模型称为B C2模型。
数据包络分析(即DEA)可以被看作是统计分析,这是基于一组输入的新方法对于输出的观察来估计有效生产前沿。
在有效性的评价中,除了DEA方法,还有一些其他的方法,但这些方法几乎仅限于单一输出的情况下。
与此相反,DEA 方法特别问题的多输入,多输出能力是具有绝对的优势。
并且,可以使用不仅DEA线性编程方法来确定是否该决策单元对应于位于有效生产前沿的表面上的一个点,而提供了许多有用的管理信息。
因此,它是优越的,但也比一些其它方法(包括使用的统计方法)更广泛地是有用的。
3.2 DEA的C2R模型的建立数据包络的模型有很多种,根据评价的目的选择相应的模型,其中最常用的模型是C2R模型。
一般假设生产可能集T满足以下公里性假设,是一个凸锥。
相应的定理有:(1)凸性假设:如果(X1,Y1)∈T,(X2,Y2)∈T ,则λ∈ [0, 1 ] ,λ(X1,Y1) + (1-λ)(X2,Y2)∈T ,即总是存在一个系数λ,使得λX1+ ( 1 - λ) X2,作为新的投入,得到的产出是λY1+ (1–λ) Y2。
(2)无效性假设:如果(X1,Y1 )∈ T ,X1≤X2,,Y1≥Y2,则(X2,Y2)∈T,即在原来的基础上,单方面地增加投入或者减少产出总是可行的。
(3)规模报酬不变性假设:如果(X,Y)∈T ,K≥0,则K(X,Y)∈T,即如果投入量增加K倍,产出也增加K倍。
(4) 最小性:生产可能集T是满足上述3个条件所有集合的交集。
假设有t个被评价的同类部分,称为决策单元DMU,每个决策单元均有m投入变量和n个产出变量.如下,其中X ij表示第j个DMU对第i种输入的投入量,X ij>0; Y rj表示第j个DMU对第r种输出的产出量, Y rj>0;V i表示第i种输入的一种度量(或称“权”);U r表示第r中输出的一种度量(或称“权”),i=1,2,…,m; r=1,2,…,n。
X ij, Y ij为已知数据,可以根据历史资料得到。
V i,U r为变量。
对于一组权系数V=(v1⋯v m)T ,U=(u1⋯u n)T。
则输入矩阵为(x11⋯x1n⋮⋱⋮x m1⋯x mn) ,输出矩阵为(y11⋯y1n⋮⋱⋮y s1⋯x sn)其中每个的定义有:X ij-------- 第j个决策单元对第i种类型输入的投入总量,X ij〉0。
Y rj-------- 第j个决策单元对第r种类型输出的产出总量,Y rj〉0。
V i-------- 对第i种类型输入的一种度量,是权系数。
U r-------- 对第r种类型输出的一种度量,是权系数。
i----------1,2,…,mr ----------1,2,…,sj ----------1,2,…,n则对每一个决策单元DMU都有相应的效率评价指数:h j=u T y jv x j =∑u r y rjnr=1∑v i x ijmi=1, j=1,2,⋯t其中x j=(x1j,x2j⋯x mj)T,y j=(y1j,y2j⋯y nj)Tj=1,2,⋯,t可以适当的取权系数和,使得其满足:h j≤1, j=1,2,⋯,t对第j0个决策单元进行效率评价,一般说来,h j0越大表明DUM j0能够用相对较少的输入而取得相对较多的输出。
这样我们如果对DUM j0进行评价,看DUM j0在这n个DMU中相对来说是不是最优的,我们可以考察当尽可能的变化权重时,h j0的最大值究竟是多少。
则有:{max u T y j0v T x j0,st. u T y jV x j≤1,j=1,2⋯,tu>0,v>0其中1≤j0≤t对该分式规划进行Charnes-Cooper变换,令s=1v T x0>0, ω=sv,μ=su则可以把上式变换成:{max h j0=μT y j0st.ωT x j−μT y j≥0,j=1,2,⋯,tωT x j0=1ω≥0,μ≥0又有其对偶规划为:{min θst.∑φj x j≤θx j0, tj=1∑φj y jtj=1≥y j0φj≥0,j=1,2,⋯,t 引入松弛变量有:{min θst.∑φj x j+s−=θx j0,tj=1∑φj y jtj=1−s+=y j0φj≥0,j=1,2,⋯,t式中s+和s−为松弛变量;θ为相对有效值(0≤θ≤1),表示基金的相对业绩水平。
通过计算求解出以上的不等式中的θ,s−及s+的值。
当θ越大表示其所对应的基金相对业绩越好,反之亦然。
当θ=1时,则基金是弱DEA有效;当θ=1且s+和s−都为0,则基金为DEA有效的;当0≤θ≤1时,基金为非DEA有效。
3.3 具体求解方法运用DEA的关键是选取合适的输入与输出指标。
要考虑很多的全面性的因数才确定DEA模型的输入与输出。
同时也要避免相同性质的输入与输出,以免照成重复,要选取有代表性的单位来作为输入与输出。
在本文中评价的是投资基金的业绩,则输入指标可以为初期单位资金净值,资金换手率,资金日收益率标准差,基金费用。
输出指标可以为期末单位资金净值,期末所持现金比率。
这些输入与输出指标反映出了基金的始末资金变化,投资中的投入以及收益的相对情况和风险的相对系数。
且有x11,x12,x13⋯x44,y11,y12⋯y24都为已知数,可以从网络或数据库中查询到。
则对于基金甲为例有以下不等式:{min θx11φ1+x12φ2+x13φ3+x14φ4+s1+=x11θx21φ1+x22φ2+x23φ3+x24φ4+s2+=x21θx31φ1+x32φ2+x33φ3+x34φ4+s3+=x31θx41φ1+x42φ2+x43φ3+x44φ4+s4+=x41θy11φ1+y12φ2+y13φ3+y14φ4−s1−=y11y21φ1+y22φ2+y23φ3+y24φ4−s2−=y21φj≥0,j=1,2,3,4 s1+,s2+,s3+,s4+,s1−,s2−≥0则可以用专门的计算工具求解出θ,φ1,φ2,φ3,φ4以及s1+,s2+,s3+,s4+,s1−,s2−的具体数值就可以有θ与s1+,s2+,s3+,s4+,s1−,s2−评价基金是否为DEA有效。
同理可以依次的求出基金乙,基金丙,基金丁是否为DEA有效。
3.4 实验结果分析本文选取了2003年1月1日到12月31日期间的20只封闭式基金作为决策单元,研究其的θ值的大小以及是否为DEA有效。
具体计算结果如下:表3.2 封闭式基金所求Θ值表通过计算可以发现这20只封闭式基金只有9只Θ值为1,其余的11只基金都为非DEA有效。
由于选取的基金数目的不全面,所以无法把数据结论推广为全国封闭式基金大概的情况。
我们只能看出在这20只基金中还是有占一半的基金属于非DEA有效,及反应了这些基金在管理上有资金浪费,投资组合结构不合理等。
3.5步骤总结对本文所适用的DEA的方法与步骤进行以下总结:(1)明确评估目的:DEA方法的基本功能是“评估”,特别是更多的样本之间的相同的评价的“的相对优点”。
所以显然需要一系列的问题,比如哪些DMU 可以一起评估,由什么输入/输出指标体系来评价和选择什么样的DEA模型来评估等。
(2)选择DMU。
在实践中,以下几点可以帮助我们选择DMU。
1.与DMU背景或物理空间来确定DMU具有相同的外部环境,相同的输入和输出指标和目标相同的任务;随着时间的间隔。
2.DMU活动构造。
(3)建立输入/输出指标。
1.要考虑到,可以实现在评估的目的。
通常为每种类型的决策单元作为输出指标体系,成本指标作为输入指标体系的实用指数。
2.能充分体现评价的目的。
3.考虑输入矢量和输出矢量之间的联系。
向专家咨询或统计分析也可以初步协议之后进行的初始输入/输出指标体系的确定。
几组用于分析数据,相应的权重个别指标的权样品的总是小的,表明该指数对DMU的有效性的影响不大,考虑删除这些指标。
(4)收集和整理数据。
评估可以包括在人文,社会和心理因素中的由给定量的分配所需的非结构化的,可靠的标准,如分成几个等级,用标记的字段。
在实际应用中,投入指标和产出指标有不同的尺寸,因为DEA方法并不直接集成指标数据,因而不需要建立前代车型无量纲的数据处理。
当然,该模型前可以进行无量纲处理。
(5)选择DEA模型。
需要从以下方面考虑的:1.由于非阿基米德无穷DMU DEA 模型确定的(弱)DEA是否有一个方便的地方,所以在实践中该模型经常被使用。
2.为了获得在评价中,在可能情况下,尽量使用不同类型的DEA模型的同时进行分析,并分析结果进行比较的不同方面的信息。
(6)分析结果的评估并提出政策建议。
通过解决编程模型DEA结果来确定每个DMU DEA的有效性如何识别无效的原因决策单元的非有效性及其改进措施,对结果形成评估报告,并提出建议。