主成分分析和数据包络分析

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。

用数据包络分析法对上市公司的业绩进行分析学生姓名院系名称专业名称电子商务办学点准考证号指导教师用数据包络分析法对上市公司业绩进行分析摘要：应用数据包络分析和主成分分析法对上市公司——电脑与外围设备行业进行实证分析。

利用上市公司公布的数据，借助数据包络分析法讨论了各个上市公司的DEA有效性；借助主成分分析法，从8个财务指标中提取3个因子，每个因子都有特定的名称和含义，根据因子得分的情况对这些公司的业绩进行排序，而且得出这些公司财务状况和综合业绩的总体印象。

关键词：数据包络分析法，主成分分析法，上市公司，业绩评价Data envelopment analysis and Principal component analysis of the performance of the listed companiesAbstract:In virtue of data envelopment analysis and Principal component analysis, a common method to evaluate a company’s performance, based on the published data of listed companies of computer and peripheral equipment industries. Application of DEA approach, discuss the DEA validity of each of listed companies. Using principal component analysis,3 factors from 8 financial indicators are extracted by making use of the published data of listed companies, each of which has a special name and meaning. These companies’ performances are ranked by the factor scoring results.Keywords: DEA, PCA, listed companies, performance evaluation目录1引言 (1)2分析理论方法 (2)2．1样本与指标的选取 (2)2．1．1有关概念介绍 (2)2．2数据包络分析 (3)2.2.1 理论分析：数据包络分析框架 (3)2.2.2 DEA模型对输入输出项目的数据选取原则 (4)3实证分析 (4)3.1 DEA数据处理 (4)3.2 DEA模型求解及结果分析 (5)3.3数据包络分析法的缺陷 (6)3.4主成分分析 (6)3.4.1主成分分析法 (7)3.4.2数据分析 (7)3.4.2.1提取因子 (7)3.4.2.2主成分因子命名 (7)3.4.2.3因子得分排序 (8)4 实证分析及讨论 (10)5小结 (11)6致谢 (12)参考文献 (12)用数据包络分析法对上市公司业绩进行分析1引言我国资本市场发展迅速，然而它毕竟是一个新兴的，仍处在初始阶段的市场，随着市场规模的扩大，市场运作风险也在逐步积累，而资本市场的风险与上市公司的质量和信用密切相关，随着我国股票市场的发展，选择上市公司进行股票投资，应该更加的理性化，更加重视其上市公司的绩效，成长性与破产风险。

一、 数据包络分析法数据包络分析是一种基于线性规划的用于评价同类型组织（或项目）工作绩效相对有效性的特殊工具手段。

这类组织例如学校、医院、银行的分支机构、超市的各个营业部等，各自具有相同（或相近）的投入和相同的产出。

衡量这类组织之间的绩效高低，通常采用投入产出比这个指标，当各自的投入产出均可折算成同一单位计量时，容易计算出各自的投入产出比并按其大小进行绩效排序。

但当被衡量的同类型组织有多项投入和多项产出，且不能折算成统一单位时，就无法算出投入产出比的数值。

例如，大部分机构的运营单位有多种投入要素，如员工规模、工资数目、运作时间和广告投入，同时也有多种产出要素，如利润、市场份额和成长率。

在这些情况下，很难让经理或董事会知道，当输入量转换为输出量时，哪个运营单位效率高，哪个单位效率低。

1.1数据包络分析法的主要思想一个经济系统或者一个生产过程可以看成一个单元在一定可能范围内，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。

虽然这些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，所以这样的单元被称为“决策单元”（Decision Making Units ，DMU ）。

可以认为每个DMU 都代表一定的经济含义，它的基本特点是具有一定的输入和输出，并且在将输入转换成输出的过程中，努力实现自身的决策目标。

1.2数据包络分析法的基本模型我们主要介绍DEA 中最基本的一个模型——2C R 模型。

设有n 个决策单元（ j = 1，2，…，n ），每个决策单元有相同的 m 项投入（输入），输入向量为()120,1,2,,,,,Tjjj mjj nx xxx=>=每个决策单元有相同的 s 项产出（输出），输出向量为()120,1,2,,,,,Tjjjsjj nyy y y=>=即每个决策单元有m 种类型的“输入”及s 种类型的“输出”。

确定权重的7种方法主观赋权德尔菲专家法简介依据“德尔菲法”的基本原理，选择企业各方面的专家，采取独立填表选取权数的形式，然后将他们各自选取的权数进行整理和统计分析，最后确定出各因素，各指标的权数。

德尔菲法的主要缺点是过程比较复杂，花费时间较长。

实现方法选择专家。

一般情况下，选本专业领域中既有实际工作经验又有较深理论修养的专家10-30人左右，需征得专家本人同意。

将待定权重的p个指标和有关资料以及统一的确定权重的规则发给选定的各位专家，请他们独立给出各指标的权数值。

回收结果并计算各指标权数的均值和标准差。

将计算的结果及补充资料返还给各位专家，要求所有的专家在新的基础上确定权数。

重复3和4步骤，直至各指标权数与其均值的离差不超过预先给定的标准为止，也就是各专家的意见基本趋于一致，以此时各指标权数的均值作为该指标的权重。

此外，为了使判断更加准确，令评价者了解己确定的权数把握性大小，还可以运用“带有信任度的德尔菲法”，该方法需要在上述第5步每位专家最后给出权数值的同时，标出各自所给权数值的信任度。

这样，如果某一指标权数的任任度较高时，就可以有较大的把握使用它，反之，只能暂时使用或设法改进。

AHP层次分析法简介层次分析法将定量分析与定性分析结合起来，用决策者的经验判断各衡量目标之间能否实现的标准之间的相对重要程度，并合理地给出每个决策方案的每个标准的权数，利用权数求出各指标的重要程度。

但该方法主观因素对判断矩阵的影响很大，当决策者的判断过多地受其主观偏好的影响时，结果不够客观。

实现方法构建层次评价矩阵构造判断矩阵构造判断矩阵就是通过各要素之间相互两两比较，并确定各准则层对目标层的权重。

简单地说，就是把准则层的指标进行两两判断，通常使用Santy的1-9标度方法给出。

对于m 个指标，构建m*m的判断矩阵，并使用确定的标度方法完成该判断矩阵A。

3. 层次单排序根据构成的判断矩阵，求解各个指标的权重。

有两种方式，一种是方根法，一种是和法。

综合因素评价方法
综合评价法指的是运用多个指标对多个参评单位进行评价的方法，简称综合评价方法。

综合评价是指某些企业通过多元化评价对企业的发展及方向进行一个综合的统计评价，从而来判断企业的走向和目标，这对任何一个企业或者行业化发展都有很大好处，所以综合评价是市场及其企业都有决定性作用。

现代综合评价方法包括主成分分析法、数据包络分析法、模糊评价法等。

(1)主成分分析法。

主成分分析是多元统计分析的一个分支。

是将其分量相关的原随机向量，借助于一个正交变换，转化成其分量不相关的新随机向量，并以方差作为信息量的测度，对新随机向量进行降维处理。

再通过构造适当的价值函数，进一步做系统转化。

(2)数据包络分析法。

它是创建人以其名字命名的DEA模型——CR模型。

DEA法不仅可对同一类型各决策单元的相对有效性做出评价与排序，而且还可进一步分析各决策单元非DE有效的原因及其改进方向，从而为决策者提供重要的管理决策信息。

(3)模糊评价法。

模糊评价法奠基于模糊数学。

它不仅可对评价对象按综合分值的大小进行评价和排序，而且还可根据模糊评价集上的值按最大隶属度原则去评定对象的等级。

DEA（Data Envelopment Analysis）数据包络分析目录一、DEA的起源与发展（参考网络等相关文献） (2)二、基本概念 (2)1.决策单元（Decision Making Unit，DMU） (2)2.生产可能集（Production Possibility Set，PPS） (3)3.生产前沿面（Production Frontier） (3)4.效率（Efficiency） (4)三、模型 (5)R模型 (5)2.BBC模型 (5)3.FG模型 (5)4.ST模型 (5)5.加性模型(additive model，简称ADD) (5)6.基于松弛变量的模型(Slacks-based Measure，简称SBM) (5)7.其他模型 (5)四、指标选取 (6)五、DEA的步骤（参考于网络） (6)六、优缺点（参考一篇博客） (7)七、非期望产出 (7)1.非期望产出的处理方法： (8)2.非期望产出的性质： (8)八、DEA几个注意点 (9)九、DEA相关文献的总结 (9)1.能源环境效率 (9)2.碳减排与经济增长 (10)3.关于工业、制造业、产业的DEA (10)4.关于企业的DEA (11)5.其他 (12)一、DEA的起源与发展（参考网络等相关文献）数据包络分析（DEA）是一种常用的效率评估的方法，用以评价一组具有多个投入、多个产出的决策单元（Decision Making Units，DMUs）之间的相对效率。

1978年，A.Chames（查恩斯），W.Cooper（库伯）和E.Rhodes（罗兹）提出了第一个DEA模型，这个模型被命名为CCR模型。

该模型在评价多投入多产出DMU的规模有效性和技术有效性方面十分有效。

1985年，A.Chames，W.Cooper，B.Golany（格拉尼），L.Seiford（赛福德）和J.Stutz（斯图茨）给出另一个模型，称为C2GS2模型，这一模型用来研究生产部门间的“技术有效性”。

(1)数据包络分析法(DEA)概述数据包络分析(Data Envelopment Ana lysis，简称D EA）方法是运用数学工具评价经济系统生产前沿面有效性的非参数方法，它适应用于多投入多产出的多目标决策单元的绩效评价。

这种方法以相对效率为基础，根据多指标投入与多指标产出对相同类型的决策单元进行相对有效性评价。

应用该方法进行绩效评价的另一个特点是，它不需要以参数形式规定生产前沿函数，并且允许生产前沿函数可以因为单位的不同而不同，不需要弄清楚各个评价决策单元的输入与输出之间的关联方式，只需要最终用极值的方法，以相对效益这个变量作为总体上的衡量标准，以决策单元(DM U)各输入输出的权重向量为变量，从最有利于决策的角度进行评价，从而避免了人为因素确定各指标的权重而使得研究结果的客观性收到影响。

这种方法采用数学规划模型，对所有决策单元的输出都“一视同仁”。

这些输入输出的价值设定与虚拟系数有关，有利于找出那些决策单元相对效益偏低的原因。

该方法以经验数据为基础，逻辑上合理，故能够衡量个决策单元由一定量大投入产生预期的输出的能力，并且能够计算在非DEA有效的决策单元中，投入没有发挥作用的程度。

最为重要的是应用该方法还有可能进一步估计某个决策单元达到相对有效时，其产出应该增加多少，输入可以减少多少等。

1978年由著名的运筹学家查恩斯（A.Charnes）,库伯（W.W.Cooper）和罗兹（E.Rhodes）首先提出数据包络分析（Data Envelopment Analysis，简称DEA）的方法，DEA有效性的评价是对已有决策单元绩效的比较评价，属于相对评价，它常常被用来评价部门间的相对有效性（又称之为DEA有效）。

他们的第一个数学模型被命名为CCR模型，又称为模型。

从生产函数角度看，这一模型是用来研究具有多项输入、特别是具有多项输出的“生产部门”时衡量其“规模有效”和“技术有效”较为方便而且是卓有成效的一种方法和手段。