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摘要:本文在传统DEA效率模型的基础上,将产出细分为期望产出和非期望产出,以实际生产过程中人们追求期望产出最大化、非期望产出最小化的双重目标,构建双目标DEA模型,通过对非DEA有效的决策单元投入、产出的调整,使其达到DEA有效,从而提高环境效率评价的精度,利用实证分析验证该模型是有效的。
关键词:非期望产出;双目标;环境效率
1.双目标模型的建立
在实际生产过程中,我们期望在投入量保持不变时,使期望产出更多、非期望产出更少,但在生产中不断增加DMU的投入时,一定会同时增加期望及非期望产出[1],如果单纯的追求非期望产出减少,也会导致期望产出的减少[2].所以,本文构建最小化非期望产出、最大化期望产出的双目标DEA模型.
假设有n个决策单元,记第j个决策单元DMUj的投入为
期望产出为 ,非期望产出为 .设m项投入、s项期望产出、k项非期望产出对应的权向量分别是
对第j0个决策单元DMUj0,建立双目标规划模型,即
αr、βt为期望、非期望产出的效率值;λj为投入的权重.
(1)式中如果αr和βt的最优值均小于1,则说明仍能找到一个可在投入量不大于被评价的DMUj0时,获得的期望产出比DMUj0多,而产生的非期望产出比DMUj0少的DMU.当αr=1,βt=1时,说明DMUj0的期望和非期望产出的量已达最优.
为简化计算,将双目标化简为单目标。根据模型(1)中,以各指标及两个目标的重要程度来赋权,得到模型(2).即
h0:DMUj0的效率值;
θr:对第r项期望产出的重视程度;
ξt:对第t项非期望产出的优先控制程度.
这里 值越大,则表示越希望增加该项期望产出,ξt值越大,则表示越优先考虑降低该项非期望产出.
2.投入与产出的调整
对于非DEA有效的DMU,要想使其达到DEA有效,可对投入、产出量进行调整.
在模型(2)中代入松弛变量S-i、S+r、S-t,有
设模型(3)的最优解为 令
那么,被评价DMUj0在生产前沿面上的投影就是
将投影表达式进行改写,得到
则对第i种投入,可减少 ;
对第r种期望产出,可增加
对第t种非期望产出,可减少
3.实证分析
为证明本文所建立模型符合实际,利用2000至2013年的数据进行实证分析。选取投入指标为能源消耗总量、全社会固定资产投资总额,期望产出为国内生产总值,非期望产出为工业SO2排放量、工业废水排放量和工业固体废物产生量[5]。数据来源于《中国统计年鉴》。
设θ1=0.5,ξ1=0.2,ξ2=ξ3=0.15,则当α1=β1=β2=β3=1,最优值hmax=0时决策单元DEA有效.利用Lingo軟件求解,得到2000~2013年全国环境效率评价结果,见表1.
由表1可知,在2000至2013年间,除2013年外,其他年份的国内生产总值均有待提高,同时可看出其环境污染也是比较严重的,但每一年的环境状况都比前一年有所好转,这反映出了中国近年来把污染减排作为一项重要的任务,使污染减排的工作取得了突破性进展,2012年比2000年有了明显的提升,到2013年时达到了DEA有效.
利用Lingo软件,计算得出模型(3)中松弛变量对应的值,见表2.
对投入、产出的可调整量进行计算,结果见表3.
从表3中可以得到,13个决策单元的固定资产投资总量都不需要减少;每年应将国内生产总值按表进行相应数额的增加,这个结果与表1中的效率评价结果是一致的;13个决策单元均需要将能源消费总量、废气、废水和固定废物产生量减少相应的量.通过此番调整,能够提高环境效率水平,达到DEA有效.
参考文献:
[1]卢翔,吴杰.环境效率评价的DEA方法研究[D].中国科学技术大学,2014.
[2]Liu W B, Meng W, Li X X, Zhang D Q. DEA models with nndesirahle inputs and outputs[J]. Annals of Operations Research, 2010, 173(1): 177-194.
[3]卞亦文.基于DEA的环境绩效评价研究现状及拓展方向[J].商业时代,2009,73(6):64-65.
[4]宋马林,梁樑.环境效率评价方法及其统计属性研究[D].中国科学技术大学,2011.
[5]罗艳,梁樑,毕功兵.基于DEA方法的指标选取和环境效率评价研究[D].中国科学技术大学,2012.
作者简介:白琳琳,出生年月:1993.6,性别:女,民族:汉族,籍贯(精确到市):吉林省通化市,学历:硕士在读,研究方向:数据挖掘.
关键词:非期望产出;双目标;环境效率
1.双目标模型的建立
在实际生产过程中,我们期望在投入量保持不变时,使期望产出更多、非期望产出更少,但在生产中不断增加DMU的投入时,一定会同时增加期望及非期望产出[1],如果单纯的追求非期望产出减少,也会导致期望产出的减少[2].所以,本文构建最小化非期望产出、最大化期望产出的双目标DEA模型.
假设有n个决策单元,记第j个决策单元DMUj的投入为
期望产出为 ,非期望产出为 .设m项投入、s项期望产出、k项非期望产出对应的权向量分别是
对第j0个决策单元DMUj0,建立双目标规划模型,即
αr、βt为期望、非期望产出的效率值;λj为投入的权重.
(1)式中如果αr和βt的最优值均小于1,则说明仍能找到一个可在投入量不大于被评价的DMUj0时,获得的期望产出比DMUj0多,而产生的非期望产出比DMUj0少的DMU.当αr=1,βt=1时,说明DMUj0的期望和非期望产出的量已达最优.
为简化计算,将双目标化简为单目标。根据模型(1)中,以各指标及两个目标的重要程度来赋权,得到模型(2).即
h0:DMUj0的效率值;
θr:对第r项期望产出的重视程度;
ξt:对第t项非期望产出的优先控制程度.
这里 值越大,则表示越希望增加该项期望产出,ξt值越大,则表示越优先考虑降低该项非期望产出.
2.投入与产出的调整
对于非DEA有效的DMU,要想使其达到DEA有效,可对投入、产出量进行调整.
在模型(2)中代入松弛变量S-i、S+r、S-t,有
设模型(3)的最优解为 令
那么,被评价DMUj0在生产前沿面上的投影就是
将投影表达式进行改写,得到
则对第i种投入,可减少 ;
对第r种期望产出,可增加
对第t种非期望产出,可减少
3.实证分析
为证明本文所建立模型符合实际,利用2000至2013年的数据进行实证分析。选取投入指标为能源消耗总量、全社会固定资产投资总额,期望产出为国内生产总值,非期望产出为工业SO2排放量、工业废水排放量和工业固体废物产生量[5]。数据来源于《中国统计年鉴》。
设θ1=0.5,ξ1=0.2,ξ2=ξ3=0.15,则当α1=β1=β2=β3=1,最优值hmax=0时决策单元DEA有效.利用Lingo軟件求解,得到2000~2013年全国环境效率评价结果,见表1.
由表1可知,在2000至2013年间,除2013年外,其他年份的国内生产总值均有待提高,同时可看出其环境污染也是比较严重的,但每一年的环境状况都比前一年有所好转,这反映出了中国近年来把污染减排作为一项重要的任务,使污染减排的工作取得了突破性进展,2012年比2000年有了明显的提升,到2013年时达到了DEA有效.
利用Lingo软件,计算得出模型(3)中松弛变量对应的值,见表2.
对投入、产出的可调整量进行计算,结果见表3.
从表3中可以得到,13个决策单元的固定资产投资总量都不需要减少;每年应将国内生产总值按表进行相应数额的增加,这个结果与表1中的效率评价结果是一致的;13个决策单元均需要将能源消费总量、废气、废水和固定废物产生量减少相应的量.通过此番调整,能够提高环境效率水平,达到DEA有效.
参考文献:
[1]卢翔,吴杰.环境效率评价的DEA方法研究[D].中国科学技术大学,2014.
[2]Liu W B, Meng W, Li X X, Zhang D Q. DEA models with nndesirahle inputs and outputs[J]. Annals of Operations Research, 2010, 173(1): 177-194.
[3]卞亦文.基于DEA的环境绩效评价研究现状及拓展方向[J].商业时代,2009,73(6):64-65.
[4]宋马林,梁樑.环境效率评价方法及其统计属性研究[D].中国科学技术大学,2011.
[5]罗艳,梁樑,毕功兵.基于DEA方法的指标选取和环境效率评价研究[D].中国科学技术大学,2012.
作者简介:白琳琳,出生年月:1993.6,性别:女,民族:汉族,籍贯(精确到市):吉林省通化市,学历:硕士在读,研究方向:数据挖掘.