基于DEA 的城市科技投入產出相對效率分析與評價

馬秀貞+馬達

[摘要]提高科技投入產出效率是建設創新型城市需要認真研究的問題。利用數據包絡分析（DEA）方法對青島市2001-2011年科技投入產出相對效率進行實證分析，一方面證明了科技投入的增加對提升城市科技進步水平、增強城市科技創新能力具有重要作用，另一方面反映出青島市科技投入規模、結構、績效尚存在一些問題。科技政策的制訂應在科技投入理念、宏觀架構、科技投入方式創新、科技投資體系、科技經費管理體制改革等方面尋求突破。

[關鍵詞]創新型城市；科技投入；科技產出；DEA；青島

[中圖分類號]F290[文獻標識碼]A[文章編號]1671-8372（2014）02-0009-05

Analysis and evaluation on the relative efficiency of science and technology

investment and output based on DEA

—a case study of Qingdao

MA Xiu-zhen， MA Da

（Scientific Research Department， Party School of CPC Qingdao Municipal Committee， Qingdao 266071， China）

Abstract：Improving the efficiency of scientific and technology investment and output is a question in constructing an innovative city. This paper used data envelopment analysis （DEA） to make empirical analysis of the relative efficiency of science and technology investment and output of Qingdao during the year of 2001-2011. It is shown that increasing the investment in science and technology has a vital function in raising the power of science and technology to enhance the innovation capacity of urban science and technology. It also reflects some potential drawbacks of the size， the structure and the performance. So the policy-making of science and technology should be sought from the ideas of investment， the macro-architecture， the innovation of the investment way， the investing system， and the structural reform of funds management.

Key words：innovation-oriented city； science and technology investment； science and technology output； DEA； Qingdao

城市是未來區域經濟發展的一個重要的、最具活力的經濟增長點和集聚地，增強自主創新能力，建設創新型城市，是當前城市發展的聚焦點。為此，需要不斷提高科技水平，依靠科技創新引領城市發展，而科技進步水平的提升又需要以一定的科技投入為基礎。如何有效地進行科技投入，提高科技投入產出效率是建設創新型城市需要認真思考研究的問題。開展城市科技投入產出的定量研究，有助于進一步優化城市科技投入結構，提高科技投入效率。

近年來，我國科技創新的步伐不斷加快，科技創新的發展格局、發展路徑以及發展態勢已經形成，即由沿海逐步向內陸地區延伸。青島作為我國沿海地區最先開放的地區，一直以來扮演著國內科技創新先行區和承接國外科技創新先導區的角色。青島市已將增強自主創新能力確定為城市發展的主導戰略，明確了在全國率先建成創新型城市的目標，逐步建立健全了具有地方特色的科技投入政策法規體系。科技投入政策最終要通過科技投入產出及其效果來體現，因此本文重點對青島市2001—2011科技投入產出效果進行實證分析和評價，以期為青島及其他城市提供科技投入政策分析方法和經驗借鑒。

一、有關概念和研究方法

（一）有關概念

科技投入政策最終通過科技投入體現，而科技產出又是科技投入效果和效率的最終體現。因此，本文首先要厘清科技投入、產出及其評價指標。

1.科技投入及其指標

科技投入是從事科技活動的基本要素和重要基礎，科技投入的大小、結構決定科技活動的規模和效率。科技投入概念有廣義和狹義之分：前者是指全社會為支持科技活動而進行的經費、人力、政策和各種資源的社會配置；后者則是指科技活動中的科技投入總量，包括財力、人力等的投入，其中財力投入是核心部分。本文使用的概念以后者為主。科技投入主要指標包括全社會研發投入、全社會研發投入占GDP比重、財政科技經費投入、市本級科技財政專項經費、R&D全時人員全時當量（人/年）、科學家與工程師等[1]90。

2.科技產出及其指標

科技產出主要體現在兩個方面：一是科學創新的成果，主要包括科技項目和專利；二是技術創新的成果，包括科技成果的轉化、企業和農村科技水平的提升、專利申請和授權量、發表科技論文、科技成果獲獎、技術市場各類技術合同數成交額、高新技術產值、高新技術產值占工業總產值比重等。本文根據研究需要和數據獲取情況選擇相應的指標。

（二）研究方法

利用數據包絡分析（DEA）方法[1]91對青島市2001—2011年科技投入產出相對效率進行測度和縱向比較研究。該法是美國運籌學家Charns和Rhodes教授于1978年提出的，是以相對效率概念為基礎對同類多指標輸入和多指標輸出經濟系統的相對有效性進行評價的一種非參數分析方法，特別適用于具有多個輸入變量和輸出變量的復雜系統，它對決策單元的規模有效性和技術有效性同時進行評價，即對同類型的企業投入一定量的資金、勞動力等資源后，就其產出的效益作一個相對有效性評價。運用DEA 評價模型，對科技投入產出這樣一種既有經濟效益又有社會效益的系統問題進行評價，具有可行性和科學進步性。

設有n個決策單元DMUj，。DMUj的輸入為，輸出為，m為輸入指標數目，t為輸出指標數目。運用DEA中的模型分析青島市科技投入政策效應問題。模型如下：

該模型的評價指標體系由m個輸入和t個輸出指標組成，分別表示“消耗的經濟資源”和“輸出的成效”。設為第個決策單元對第種類型投入的投入量，為第個決策單元對第種類型投入的產出量，與分別為剩余變量和松弛變量，也稱為產出不足和投入冗余，為一非阿基米德無窮小量，可取，，，，為待估計參量。

上述模型即為CCR模型，它的含義是找n個DMU的某種線性組合，使其產出在不低于第j0個DMU產出的條件下，投入盡可能小。求出問題的最優解，則有如下定義：

（1）若，至少某個輸入或者輸出大于0，則 DMUj為弱DEA有效，決策單元的活動不是同時為技術效率最佳和規模最佳。

（2）若且==0，則DMUj為DEA有效，決策單元的經濟活動同時為技術有效和規模有效。

（3）若，則DMUj為DEA無效，經濟活動既不是技術效率最佳，也不是規模最佳。

（4）令相對于原來的n個DMU是有效的。

（5）如果存在，使成立，則DMUj規模收益不變；如果存在，則DMUj規模收益遞增；如果存在，則DMUj規模收益遞減。

本文選擇2001—2011年作為11個決策單元，設置輸入指標為R&D經費內部支出、R&D全時人員全時當量，輸出指標為專利申請量、全市高新技術產業產值，則評價第j0個決策單元綜合效率的具有阿基米德無窮小的CCR模型為：

二、實證分析

（一）數據的選取

本文以2001-2011年的青島市科技投入政策效應為評價對象，評價原始數據見表1。

（二）青島市科技投入政策效應評價的DEA模型求解

根據DEA模型，對決策單元2001年的投入產出情況列方程：

其他年份的投入產出情況同上列方程，故省略。利用LINDO軟件，求得2001-2011年的青島市科技投入政策效應DEA評價結果（見表2）。

（三）青島市科技投入政策效應評價的DEA模型結果分析

1.DEA效率的總體分析（見圖1）

圖1DEA效率指數

圖1顯示，2008年、2009年和2011年績效系數是1，是DEA有效的，說明這三年的科技投入產出比達到最大，即科技投入得到了充分的利用，結果令人滿意。2001—2007年和2010年DEA績效系數均未達到1，說明這些年不是DEA有效的。尤其是2002—2004年，DEA績效系數僅為0.53171、0.57213、0.67670，說明科技投入產出績效較差，可以直觀地理解該系數為：用少于當前的投入就可以達到現有的產出，只要投入當年的53.171%、57.213%、67.67%，就可以達到現有的科技產出水平。整體來看，除了2002—2004年可能受到一些不確定因素的影響，使得科技績效偏低，青島市近些年科技投入績效基本還是可以的。當然，這并不能說明青島市科技水平具有較強競爭力，只是在現有的投入水平下得到了較好的產出。

表2顯示，2001—2007年k值都大于1，表示規模收益遞增，意味著青島市要想增加科技產出，必須加大投入（資金、技術等）以達到最優規模。2010年k值小于1，表示規模收益遞減，表示單純加大投入不能獲得更多產出，還應該注意合理的投入結構，才能獲得更大產出。2008年、2009年和2011年規模收益不變。

2.投影分析（見表3）

利用表1和表3的值及兩個計算公式：（投入冗余），（產出不足），可以分別計算出2001—2007年和2010年青島市科技投入產出效率非DEA有效的投入冗余量和產出不足量（見表4）。

表4顯示，2001—2007年青島市科技投入產出效應表現在投入冗余，說明這些年青島市科技投入結構不合理；2010年青島市科技投入產出效應既有投入冗余又有產出不足，產出不足主要體現在專利申請量方面，說明2010年青島市科技投入結構不合理，應加大專利申請量的產出。

表3非DEA有效青島科技投入產出的松弛變量求解結果

年份

2001 0.80880 0.00 0.43261 0.00 0.00

2002 0.53171 0.00 0.29251 0.00 0.00

2003 0.57213 0.00 0.29419 0.00 0.00

2004 0.67670 0.00 0.09613 0.00 0.00

2005 0.86343 0.00 0.20353 0.00 0.00

2006 0.99698 0.00 0.26581 0.00 0.00

2007 0.96135 0.00 0.16512 0.00 0.00

2008 1 0.00 0.00 0.00 0.00

2009 1 0.00 0.00 0.00 0.00

2010 0.97795 0.00 0.11781 284.506 0.00

2011 1 0.00 0.00 0.00 0.00

表4非DEA有效青島市科技投入指標冗余量和產出指標不足量

R&D經費內部支出（億元） R&D全時人員全時當量（萬人/年） 專利申請量（件） 全市高新技術產業產值（億元）

2001 0.80880 4.126 0.547 0.00 0.00

2002 0.53171 17.046 1.061 0.00 0.00

2003 0.57213 18.018 1.073 0.00 0.00

2004 0.67670 15.046 0.607 0.00 0.00

2005 0.86343 8.534 0.467 0.00 0.00

2006 0.99698 0.211 0.272 0.00 0.00

2007 0.96135 2.971 0.263 0.00 0.00

2010 0.97795 2.745 0.195 284.506 0.00

利用2001—2007年和2010年投入指標冗余量和產出指標不足量，可以計算出青島科技效應達到DEA有效時投入產出指標的值。

比如，以2010年為例，通過公式， 計算得到的（，），相對于原來的n個DMU來說是有效的。通過公式計算得到2010年青島科技投入產出指標的投影點。這意味著要想達到DEA有效，必須要減少R&D經費內部支出2.745億元，從現有投入124.47億元減少到121.725億元；減少R&D全時人員全時當量0.195萬人/年，從現有投入3.48（萬人/年）減少到3.285（萬人/年）；增加專利申請量284.506件，從現有產出10735件增加到11019.506件。根據這一計算結果，可以具體探討有關提高青島科技投入產出效率的途徑與方法。

3.影子價格分析

影子價格用來測定非DEA的DMU的輸入輸出指標對效率值的影響程度。由表2顯示，從整個層面上看，普遍的趨勢是R&D經費內部支出的影子價格大于全市高新技術產業產值的影子價格，全市高新技術產業產值的影子價格大于專利申請量的影子價格，這說明要提高青島市科技的績效水平，加大R&D經費內部支出、增加全市高新技術產業產值是重點。應首先增加全市高新技術產業產值，其次增加專利申請量。

三、結語

上述實證分析一方面證明了科技投入的增加、科技實力的增強對提升城市科技進步水平，增強城市科技創新能力的重要作用；另一方面反映了青島市在投入規模、結構、績效等方面尚存在一些問題，其深層次問題是科技政策、科技投入運行機制與管理等存在的不足，這也是我國很多城市具有共性的問題。主要包括：（1）科技投入中的管理分割不利于資源整合。由于缺乏統籌規劃，科技資金管理部門多，使原本有限的投入規模更加分散。資金分散導致項目分割，影響項目創新質量，管理分割不利于資源整合，因而從體制設計上使項目質量的提升以及科研成果的轉化都存在著較多的限制。（2）科技投入的支持力度不夠，效率不高。科技投入水平雖然逐年提高，但科技投入總量仍然不足，沒有形成規律性的穩定增長機制。科技投入的杠桿作用發揮不足。財政對科技的支持方式比較單一，政府對產業研發的支持不足，不能對企業的研發投入起到有效的引導與激勵，不能有效促進產學研的結合。（3）政府采購政策的創新激勵功能沒有充分發揮。政府采購的總體規模相對不足，對創新產品的激勵和保護功能不夠。

因此，科技政策制訂應在如下領域尋求突破：（1）樹立政府引導全社會科技投入的理念，逐年加大政府直接投入力度。（2）建設和完善多元化科技投入宏觀架構。在發展經濟、培育財源的過程中，實現政府、企業、金融系統、第三部門等在市場配置資源機制上的合理分工與協調配合。（3）創新科技投入的方式，建立社會化、多元化的科技投資體系。充分發揮政府科技投入的引導作用，培育企業科技投入能力，構建多層次的科技投入融資平臺。（4）推進政府科技經費管理體制改革。建立合理的公共科技資源配置機制，建立高效協調的財政科技投入運行體制，構建有效的績效評估體系。（5）制訂鼓勵科技投入的政策。進一步加大財政投入力度，完善政府采購制度，進一步擴大財政擔保范圍，營造保護知識產權的氛圍。

[參考文獻]

[1]趙敏.科技投入產出的DEA 評價模型[J]. 科技管理研究，2005（6）：90-93.

[2]王衛. 城市科技投入績效評價研究[D]. 大連：大連理工大學，2010.

[責任編輯王艷芳]

2010 0.97795 0.00 0.11781 284.506 0.00

2011 1 0.00 0.00 0.00 0.00

表4非DEA有效青島市科技投入指標冗余量和產出指標不足量

R&D經費內部支出（億元） R&D全時人員全時當量（萬人/年） 專利申請量（件） 全市高新技術產業產值（億元）

2001 0.80880 4.126 0.547 0.00 0.00

2002 0.53171 17.046 1.061 0.00 0.00

2003 0.57213 18.018 1.073 0.00 0.00

2004 0.67670 15.046 0.607 0.00 0.00

2005 0.86343 8.534 0.467 0.00 0.00

2006 0.99698 0.211 0.272 0.00 0.00

2007 0.96135 2.971 0.263 0.00 0.00

2010 0.97795 2.745 0.195 284.506 0.00

利用2001—2007年和2010年投入指標冗余量和產出指標不足量，可以計算出青島科技效應達到DEA有效時投入產出指標的值。

比如，以2010年為例，通過公式， 計算得到的（，），相對于原來的n個DMU來說是有效的。通過公式計算得到2010年青島科技投入產出指標的投影點。這意味著要想達到DEA有效，必須要減少R&D經費內部支出2.745億元，從現有投入124.47億元減少到121.725億元；減少R&D全時人員全時當量0.195萬人/年，從現有投入3.48（萬人/年）減少到3.285（萬人/年）；增加專利申請量284.506件，從現有產出10735件增加到11019.506件。根據這一計算結果，可以具體探討有關提高青島科技投入產出效率的途徑與方法。

3.影子價格分析

影子價格用來測定非DEA的DMU的輸入輸出指標對效率值的影響程度。由表2顯示，從整個層面上看，普遍的趨勢是R&D經費內部支出的影子價格大于全市高新技術產業產值的影子價格，全市高新技術產業產值的影子價格大于專利申請量的影子價格，這說明要提高青島市科技的績效水平，加大R&D經費內部支出、增加全市高新技術產業產值是重點。應首先增加全市高新技術產業產值，其次增加專利申請量。

三、結語

上述實證分析一方面證明了科技投入的增加、科技實力的增強對提升城市科技進步水平，增強城市科技創新能力的重要作用；另一方面反映了青島市在投入規模、結構、績效等方面尚存在一些問題，其深層次問題是科技政策、科技投入運行機制與管理等存在的不足，這也是我國很多城市具有共性的問題。主要包括：（1）科技投入中的管理分割不利于資源整合。由于缺乏統籌規劃，科技資金管理部門多，使原本有限的投入規模更加分散。資金分散導致項目分割，影響項目創新質量，管理分割不利于資源整合，因而從體制設計上使項目質量的提升以及科研成果的轉化都存在著較多的限制。（2）科技投入的支持力度不夠，效率不高。科技投入水平雖然逐年提高，但科技投入總量仍然不足，沒有形成規律性的穩定增長機制。科技投入的杠桿作用發揮不足。財政對科技的支持方式比較單一，政府對產業研發的支持不足，不能對企業的研發投入起到有效的引導與激勵，不能有效促進產學研的結合。（3）政府采購政策的創新激勵功能沒有充分發揮。政府采購的總體規模相對不足，對創新產品的激勵和保護功能不夠。

因此，科技政策制訂應在如下領域尋求突破：（1）樹立政府引導全社會科技投入的理念，逐年加大政府直接投入力度。（2）建設和完善多元化科技投入宏觀架構。在發展經濟、培育財源的過程中，實現政府、企業、金融系統、第三部門等在市場配置資源機制上的合理分工與協調配合。（3）創新科技投入的方式，建立社會化、多元化的科技投資體系。充分發揮政府科技投入的引導作用，培育企業科技投入能力，構建多層次的科技投入融資平臺。（4）推進政府科技經費管理體制改革。建立合理的公共科技資源配置機制，建立高效協調的財政科技投入運行體制，構建有效的績效評估體系。（5）制訂鼓勵科技投入的政策。進一步加大財政投入力度，完善政府采購制度，進一步擴大財政擔保范圍，營造保護知識產權的氛圍。

[參考文獻]

[1]趙敏.科技投入產出的DEA 評價模型[J]. 科技管理研究，2005（6）：90-93.

[2]王衛. 城市科技投入績效評價研究[D]. 大連：大連理工大學，2010.

[責任編輯王艷芳]

2010 0.97795 0.00 0.11781 284.506 0.00

2011 1 0.00 0.00 0.00 0.00

表4非DEA有效青島市科技投入指標冗余量和產出指標不足量

R&D經費內部支出（億元） R&D全時人員全時當量（萬人/年） 專利申請量（件） 全市高新技術產業產值（億元）

2001 0.80880 4.126 0.547 0.00 0.00

2002 0.53171 17.046 1.061 0.00 0.00

2003 0.57213 18.018 1.073 0.00 0.00

2004 0.67670 15.046 0.607 0.00 0.00

2005 0.86343 8.534 0.467 0.00 0.00

2006 0.99698 0.211 0.272 0.00 0.00

2007 0.96135 2.971 0.263 0.00 0.00

2010 0.97795 2.745 0.195 284.506 0.00

利用2001—2007年和2010年投入指標冗余量和產出指標不足量，可以計算出青島科技效應達到DEA有效時投入產出指標的值。

比如，以2010年為例，通過公式， 計算得到的（，），相對于原來的n個DMU來說是有效的。通過公式計算得到2010年青島科技投入產出指標的投影點。這意味著要想達到DEA有效，必須要減少R&D經費內部支出2.745億元，從現有投入124.47億元減少到121.725億元；減少R&D全時人員全時當量0.195萬人/年，從現有投入3.48（萬人/年）減少到3.285（萬人/年）；增加專利申請量284.506件，從現有產出10735件增加到11019.506件。根據這一計算結果，可以具體探討有關提高青島科技投入產出效率的途徑與方法。

3.影子價格分析

影子價格用來測定非DEA的DMU的輸入輸出指標對效率值的影響程度。由表2顯示，從整個層面上看，普遍的趨勢是R&D經費內部支出的影子價格大于全市高新技術產業產值的影子價格，全市高新技術產業產值的影子價格大于專利申請量的影子價格，這說明要提高青島市科技的績效水平，加大R&D經費內部支出、增加全市高新技術產業產值是重點。應首先增加全市高新技術產業產值，其次增加專利申請量。

三、結語

上述實證分析一方面證明了科技投入的增加、科技實力的增強對提升城市科技進步水平，增強城市科技創新能力的重要作用；另一方面反映了青島市在投入規模、結構、績效等方面尚存在一些問題，其深層次問題是科技政策、科技投入運行機制與管理等存在的不足，這也是我國很多城市具有共性的問題。主要包括：（1）科技投入中的管理分割不利于資源整合。由于缺乏統籌規劃，科技資金管理部門多，使原本有限的投入規模更加分散。資金分散導致項目分割，影響項目創新質量，管理分割不利于資源整合，因而從體制設計上使項目質量的提升以及科研成果的轉化都存在著較多的限制。（2）科技投入的支持力度不夠，效率不高。科技投入水平雖然逐年提高，但科技投入總量仍然不足，沒有形成規律性的穩定增長機制。科技投入的杠桿作用發揮不足。財政對科技的支持方式比較單一，政府對產業研發的支持不足，不能對企業的研發投入起到有效的引導與激勵，不能有效促進產學研的結合。（3）政府采購政策的創新激勵功能沒有充分發揮。政府采購的總體規模相對不足，對創新產品的激勵和保護功能不夠。

因此，科技政策制訂應在如下領域尋求突破：（1）樹立政府引導全社會科技投入的理念，逐年加大政府直接投入力度。（2）建設和完善多元化科技投入宏觀架構。在發展經濟、培育財源的過程中，實現政府、企業、金融系統、第三部門等在市場配置資源機制上的合理分工與協調配合。（3）創新科技投入的方式，建立社會化、多元化的科技投資體系。充分發揮政府科技投入的引導作用，培育企業科技投入能力，構建多層次的科技投入融資平臺。（4）推進政府科技經費管理體制改革。建立合理的公共科技資源配置機制，建立高效協調的財政科技投入運行體制，構建有效的績效評估體系。（5）制訂鼓勵科技投入的政策。進一步加大財政投入力度，完善政府采購制度，進一步擴大財政擔保范圍，營造保護知識產權的氛圍。

[參考文獻]

[1]趙敏.科技投入產出的DEA 評價模型[J]. 科技管理研究，2005（6）：90-93.

[2]王衛. 城市科技投入績效評價研究[D]. 大連：大連理工大學，2010.

[責任編輯王艷芳]