李 彬，楊 鳴，戴桂林，楊俊杰，王 健,

（1.青島國家海洋科學(xué)研究中心，山東 青島 266071；2.中國海洋大學(xué)，山東 青島 266003）

【統(tǒng)計與分析】

基于三階段DEA模型的我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新效率分析

李 彬1，楊 鳴1，戴桂林2，楊俊杰1，王 健1,2

（1.青島國家海洋科學(xué)研究中心，山東 青島 266071；2.中國海洋大學(xué)，山東 青島 266003）

通過使用三階段DEA模型，剔除了傳統(tǒng)效率測算中的環(huán)境因素和隨機(jī)干擾影響，分別對我國 “十一五”期間 （2006—2010年）天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、廣西、海南11個沿海省市區(qū)的區(qū)域海洋科技創(chuàng)新效率進(jìn)行了實(shí)證分析。結(jié)果顯示：三階段的DEA分析可以較好的反映海洋科技的創(chuàng)新效率；通過對我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新效率的計算可以發(fā)現(xiàn)， “十一五”期間，我國海洋科技創(chuàng)新效率仍處于較低水平，發(fā)展趨勢上呈現(xiàn)緩慢增長的特點(diǎn)，區(qū)域間海洋科技創(chuàng)新效率的差異較為明顯，在各地區(qū)海洋科技投入不斷加的背景下，創(chuàng)新效率已經(jīng)成為制約海洋科技水平的重要原因。因此，建議各沿海地區(qū)應(yīng)進(jìn)一步完善區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的支撐體系，保證海洋科技投入的持續(xù)穩(wěn)定增長，強(qiáng)化對海洋科技關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng)新。

海洋科技；科技創(chuàng)新；創(chuàng)新效率；三階段DEA模型

引言

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，開發(fā)保護(hù)海洋、建設(shè)海洋強(qiáng)國離不開海洋科技創(chuàng)新的支撐，海洋科技創(chuàng)新已成為當(dāng)今國際競爭的焦點(diǎn)。近年來，隨著我國海洋經(jīng)濟(jì)在沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位不斷提高以及“科技興?！卑l(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，各沿海地區(qū)紛紛加大對海洋科技的投入，我國海洋科技的投入達(dá)到前所未有的高度，海洋科技的整體水平已經(jīng)有了顯著提高。但從區(qū)域角度來看，海洋創(chuàng)新能力差異明顯，區(qū)域海洋科技管理水平很大程度上造成了各沿海地區(qū)海洋科技的非均衡發(fā)展。而海洋科技創(chuàng)新效率是海洋科技管理水平最直觀的反映，提高科技創(chuàng)新效率也是推動區(qū)域海洋科技發(fā)展的關(guān)鍵。因此，在各地海洋科技創(chuàng)新資源投入不斷加大的同時，需要對各地區(qū)海洋科技創(chuàng)新效率進(jìn)行科學(xué)的評價，從而為提升我國區(qū)域海洋科技管理水平，實(shí)現(xiàn)海洋科技資源高效配置提供參考。

目前對于我國海洋科技創(chuàng)新效率的研究尚不豐富，樊華（2011）運(yùn)用傳統(tǒng)的DEA模型對我國沿海地區(qū)2006—2008年間海洋科技創(chuàng)新效率的差異進(jìn)行了分析[1]，陳倩（2011） 運(yùn)用層次分析法對指標(biāo)賦權(quán)計算了環(huán)渤海地區(qū)海洋科技效率[2]，謝子遠(yuǎn)（2011）以科技活動人員人均專利數(shù)等直接計算了各地區(qū)的海洋創(chuàng)新效率[3]。上述研究對開展海洋科技創(chuàng)新效率的研究進(jìn)行了有益的嘗試，但也存在一定的不足，其中陳倩和謝子遠(yuǎn)的研究中僅以人均指標(biāo)反映海洋科技效率，缺少對其他投入要素的分析；而樊華采用的傳統(tǒng)的DEA分析無法有效的剔除現(xiàn)實(shí)環(huán)境中環(huán)境因素與隨機(jī)誤差對效率的影響，無法真實(shí)反映各地區(qū)海洋科技管理的水平。

關(guān)于效率水平的研究一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，進(jìn)行效率測算方法主要分為非參數(shù)方法和參數(shù)方法，其中非參數(shù)方法主要是DEA（數(shù)據(jù)包絡(luò)分析），參數(shù)方法主要是SFA（隨機(jī)前沿分析）。這兩種常用的方法既有各自的優(yōu)勢也存在一定的缺陷，針對上述方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，F(xiàn)ried et al.（2002） 將數(shù)據(jù)包絡(luò)分析與隨機(jī)前沿分析兩者的優(yōu)勢相結(jié)合，提出了三階段DEA分析[4]。該方法能夠同時調(diào)整環(huán)境因素與隨機(jī)誤差等對效率的影響，使得所計算出來的效率值能更真實(shí)地反映決策單元的內(nèi)部管理水平。由于三階段DEA分析所具有的優(yōu)勢，許多學(xué)者開始運(yùn)用這一方法對區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新效率、商業(yè)銀行效率等進(jìn)行了研究，并取得了較好的效果[5，6]。因此，本文運(yùn)用三階段DEA分析對我國沿海11個省市區(qū)的科技創(chuàng)新效率進(jìn)行研究，以克服原有研究方法的不足，從而更準(zhǔn)確的反映我國區(qū)域海洋科技管理的水平，這在海洋科技創(chuàng)新研究中尚屬首次。

1 三階段DEA模型構(gòu)建

1.1 第一階段：傳統(tǒng)的DEA模型

Cooper等（1978）通過將Farrell的單投入單產(chǎn)出的效率測算模型發(fā)展為多投入多產(chǎn)出而提出了DEA分析中的第一個模型——CCR模型[7]，這種新的效率衡量方式被正式命名為“數(shù)據(jù)包絡(luò)分析”，其后，Banker，Charnes和Cooper（1984）在變動規(guī)模報酬假設(shè)下發(fā)展出了BCC模型[8]，將技術(shù)效率分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率。根據(jù)區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新的基本特征，本階段采用的是基于投入導(dǎo)向的可變規(guī)模收益的BCC模型，假設(shè)有I個決策單元，N項(xiàng)投入，M項(xiàng)產(chǎn)出，X=[x1，x2，…，xI]為N×I的投入矩陣，Xn為其第n行，λ=[λ1，λ2，…，λI]T為特征向量，從而得到各決策單元的效率值與各項(xiàng)投入的松弛量。

1.2 第二階段：運(yùn)用SFA模型對第一階段各項(xiàng)投入的松弛量進(jìn)行分解

傳統(tǒng)的BCC模型沒有剔除環(huán)境因素和隨機(jī)誤差等因素的影響，因而獲得的效率值并不準(zhǔn)確。第二階段，通過對各項(xiàng)投入的松弛量按照環(huán)境因素、隨機(jī)誤差和管理無效率進(jìn)行分解構(gòu)建SFA模型，進(jìn)而調(diào)整投入量，使調(diào)整后的決策單元面臨相同的外部環(huán)境以及相同的運(yùn)氣成分。

根據(jù)第一階段DEA模型的結(jié)果，各項(xiàng)投入的松弛變量為sni=xni-Xnλ≥0，sni為第i個決策單元在第n種投入上的松弛值，F(xiàn)ried et al.（2002）指出，此處的松弛值是第一階段全部的松弛值，Xnλ則是產(chǎn)出向量對應(yīng)的xni在投入效率子集上的最優(yōu)映射[4]。以各投入的松弛量為因變量，以環(huán)境因素變量作為解釋變量，對每一項(xiàng)投入的松弛量均建立一個SFA回歸方程，共建立N個回歸方程，投入松弛變量與環(huán)境解釋變量的理論模型為：

式中：zi= [z1i，…，zki]表示k個環(huán)境變量的組合；βn為環(huán)境變量的待估參數(shù)；vni+uni為復(fù)合誤差項(xiàng)，根據(jù)SFA模型假設(shè)，vni為隨機(jī)誤差，反映了統(tǒng)計噪音，為管理無效率，實(shí)證時通常假定服從半正態(tài)分布且vni與uni相互獨(dú)立，并與k個環(huán)境變量相互獨(dú)立，定義則管理無效率因素占主要作用。fn（zi；βn） 為確定的可行松弛前沿，fn（zi；βn） +vni為隨機(jī)的可行松弛前沿，對每一個SFA模型采用極大似然技術(shù)估計未知參數(shù)，通過使用frontier4.1進(jìn)行計算可以得到βn，γn和，其中，

根據(jù)計算結(jié)果，對第一階段各決策單元的投入項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整，其原始投入的調(diào)整公式為：

該部分的關(guān)鍵是根據(jù)SFA模型的回歸結(jié)果獲得的值。羅登躍（2012）指出目前許多學(xué)者在三階段DEA研究中對計算的錯誤之處，主要在于誤用了Jondrow（1982） 相關(guān)公式[9]，Kumbhakar和 Lovell（2000） 給出的三階段DEA模型管理無效率的估計公式應(yīng)為：

式中：λn=σun/σvn，f（·）、F（·）分別為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的密度函數(shù)和分布函數(shù)[10]。

1.3 第三階段：重新計算DEA模型

在第三階段，利用調(diào)整后的投入替換，和原始產(chǎn)出重新運(yùn)行DEA模型，得到剔除了環(huán)境因素和隨機(jī)擾動影響的效率，從而更準(zhǔn)確的反映各決策單元的實(shí)際效率水平。

2 實(shí)證分析

2.1 指標(biāo)的選擇與數(shù)據(jù)來源

2.1.1 投入產(chǎn)出指標(biāo)的選擇

在進(jìn)行創(chuàng)新效率分析中，創(chuàng)新投入指標(biāo)的選取主要從人力和資金兩方面考慮，其中科研人員與科研資金作為投入變量得到了研究者的普遍公認(rèn)[11]。結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲得性，選取各地區(qū)海洋科研機(jī)構(gòu)的科技活動人員數(shù)和各地區(qū)海洋科技經(jīng)費(fèi)籌集額作為區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的投入變量。

專利申請授權(quán)數(shù)相對于其他創(chuàng)新成果更具有直接的經(jīng)濟(jì)意義，且在一定程度上反映了區(qū)域創(chuàng)新成果的發(fā)展水平[12]，此外科技論文發(fā)表情況也是創(chuàng)新效率研究中常用的產(chǎn)出指標(biāo)。因此，本文選擇各地區(qū)海洋領(lǐng)域?qū)＠跈?quán)數(shù)和科技論文發(fā)表數(shù)作為區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的產(chǎn)出變量。

2.1.2 技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境指標(biāo)的選擇

研究與實(shí)踐表明，技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境對技術(shù)創(chuàng)新具有較強(qiáng)的影響作用，兩者之間存在明顯的相關(guān)關(guān)系[11]。相關(guān)研究中對環(huán)境因素的選擇主要包括以下幾個方面：創(chuàng)新基礎(chǔ)能力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、勞動者素質(zhì)、對外開放程度等。根據(jù)數(shù)據(jù)資料情況，研究選取各地區(qū)海洋科研機(jī)構(gòu)數(shù)、承擔(dān)海洋領(lǐng)域課題數(shù)作為創(chuàng)新基礎(chǔ)能力指標(biāo)；海洋科研教育管理服務(wù)業(yè)作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)；?？埔陨袭厴I(yè)生數(shù)量作為勞動者素質(zhì)指標(biāo)。

2.1.3 數(shù)據(jù)來源

本文相關(guān)數(shù)據(jù)全部來源于《中國海洋統(tǒng)計年鑒》 （2007—2011）。在相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，部分地區(qū)的年度專利授權(quán)數(shù)為零，DEA模型則要求所有的數(shù)據(jù)均滿足大于零的要求，根據(jù)馬占新等（1999）的研究證明，各決策單元的同一指標(biāo)數(shù)據(jù)同時加上相同的正數(shù)，DEA模型的有效性不變[13]，因此本文在研究中對專利授權(quán)數(shù)為零的年份數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的變換。

2.2 實(shí)證結(jié)果分析

本文第一階段采用BCC模型，運(yùn)用Deap2.1軟件對“十一五”期間（2006—2010年）我國沿海11個省市區(qū)海洋科技創(chuàng)新的效率進(jìn)行了測算，得到了各地區(qū)海洋科技創(chuàng)新的技術(shù)效率（TE）、純技術(shù)效率（PTE）和規(guī)模效率（SE）。第二階段建立SFA模型，通過運(yùn)用Frontier4.1軟件對各項(xiàng)投入冗余的環(huán)境影響進(jìn)行分析，計算并剔除環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的影響，從而調(diào)整投入變量。第三階段則根據(jù)調(diào)整后的投入變量重新進(jìn)行DEA分析，得到各沿海省市區(qū)更符合實(shí)際情況的海洋科技創(chuàng)新效率值。由于篇幅所限，2010年的各項(xiàng)計算結(jié)果如表1所示，其他年份只列出第一階段和第三階段的技術(shù)效率，如表2所示。

表1 2010年各沿海省市區(qū)海洋科技創(chuàng)新效率Tab.1 Marine science and technology innovation efficiency of the coastal provinces in 2010

表2 2006—2010年各沿海省市區(qū)海洋科技創(chuàng)新技術(shù)效率Tab.2 Technology efficiency of marine science and technology innovation of the coastal provinces in 2006-2010

表1為2010年各省市區(qū)調(diào)整前后海洋科技創(chuàng)新各項(xiàng)效率的具體情況。結(jié)果顯示環(huán)境因素和隨機(jī)干擾對各省市區(qū)海洋科技創(chuàng)新效率尤其是規(guī)模效率具有顯著的影響。經(jīng)過對環(huán)境因素與隨機(jī)干擾的剝離調(diào)整后，技術(shù)有效的省市區(qū)由3個下降為2個，各省市區(qū)技術(shù)效率均值由0.777下降為0.622，純技術(shù)效率均值由0.833上升為0.879，規(guī)模效率均值由0.934下降為0.673，規(guī)模效率成為制約技術(shù)效率水平的重要原因。從區(qū)域上看，河北、廣西、海南的技術(shù)效率在調(diào)整前后下降非常明顯，三省區(qū)海洋科技創(chuàng)新的實(shí)際效率值在第一階段傳統(tǒng)DEA分析中普遍較高，廣西的三項(xiàng)效率值均為1，這一情況與區(qū)域海洋經(jīng)濟(jì)科技的實(shí)際發(fā)展存在一定的不符，經(jīng)過調(diào)整后，可以發(fā)現(xiàn)這些省市區(qū)的實(shí)際效率值并沒有那么高，而通過三階段DEA分析能夠更好的獲得各省市區(qū)海洋科技創(chuàng)新效率的實(shí)際情況。

根據(jù)表2中2006—2010年各沿海省市區(qū)海洋科技創(chuàng)新技術(shù)效率的情況，環(huán)境因素和隨機(jī)干擾對各年份的技術(shù)效率測算都存在一定的影響。調(diào)整后的各年度技術(shù)效率均值均有所下降，除2007年的技術(shù)效率水平存在一定的波動外，技術(shù)效率均值總體呈上升趨勢，但上升速度較慢，技術(shù)效率整體水平較低。在傳統(tǒng)DEA分析中，部分地區(qū)各年份的技術(shù)效率均被嚴(yán)重高估，而技術(shù)效率值被低估的地區(qū)，其技術(shù)效率值調(diào)整前后的差異并不明顯，此外在調(diào)整前后，區(qū)域間技術(shù)效率的差異有所擴(kuò)大。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文通過對2006—2010年間我國各沿海地區(qū)海洋科技創(chuàng)新的技術(shù)效率建立三階段DEA模型，對我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新效率進(jìn)行了測算。研究表明三階段DEA模型在科技創(chuàng)新的技術(shù)效率分析中具有明顯的優(yōu)勢，分析結(jié)果顯示傳統(tǒng)的DEA分析對于低投入低產(chǎn)出的規(guī)模效率容易高估從而影響技術(shù)效率的準(zhǔn)確，如河北、廣西、海南等地區(qū)的海洋科技創(chuàng)新的技術(shù)效率值在調(diào)整前后變化顯著，借助三階段DEA模型可以有效剔除環(huán)境因素和統(tǒng)計誤差對各地區(qū)海洋科技創(chuàng)新效率的影響，更加真實(shí)的反映我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的管理水平。

從各地區(qū)海洋科技創(chuàng)新的技術(shù)效率均值來看，我國海洋科技創(chuàng)新效率的整體水平還比較低，“十一五”期間總體上呈現(xiàn)出上升的趨勢，但增長速度較慢且存在一定的波動，海洋科技管理水平已成為制約各地區(qū)海洋創(chuàng)新的重要因素。從各地區(qū)間的情況來看，區(qū)域間海洋科技創(chuàng)新的效率存在較大差異，其中廣東、上海、山東的創(chuàng)新效率處于較高的水平，體現(xiàn)了這三個地區(qū)在海洋經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中的科技優(yōu)勢與領(lǐng)先地位，而廣西、海南等地的創(chuàng)新效率則與海洋科技發(fā)達(dá)地區(qū)存在較大差距，研究表明區(qū)域海洋科技創(chuàng)新效率與其海洋經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展水平基本相一致。從各地區(qū)海洋科技創(chuàng)新的具體情況來看，我國區(qū)域海洋科技的創(chuàng)新主要處于報酬遞增的階段，規(guī)模效率相比純技術(shù)效率對海洋科技創(chuàng)新效率的影響更為明顯，地區(qū)海洋科技創(chuàng)新的規(guī)模化水平還有待提高。

3.2 建議

近年來，我國各沿海地區(qū)海洋科技的管理工作取得了一定的成效，區(qū)域海洋科技創(chuàng)新效率得到了進(jìn)一步的增長，但隨著建設(shè)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的全面實(shí)施，還需要在以下幾個方面不斷加強(qiáng)：

第一，完善區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的支撐體系。目前我國區(qū)域海洋科技創(chuàng)新效率的整體水平還比較低，區(qū)域海洋科技的管理水平有待提高，這就需要政府針對海洋科技創(chuàng)新的自身特點(diǎn)不斷深化海洋科技管理體系的改革，通過完善科研機(jī)構(gòu)評價體系，創(chuàng)新科研人員激勵機(jī)制，建立產(chǎn)學(xué)研服務(wù)平臺等一系列措施，建立完善的支撐體系，增強(qiáng)區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的能力。同時還應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域間的交流協(xié)作，積極開展區(qū)域間協(xié)同創(chuàng)新，并及時總結(jié)和推廣海洋科技發(fā)達(dá)地區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮核心地區(qū)的科技創(chuàng)新輻射帶動效應(yīng)。

第二，保證海洋科技投入的持續(xù)穩(wěn)定增長。我國海洋科技投入規(guī)模近年來大幅增長，但區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的規(guī)模效率顯示，多數(shù)地區(qū)正處于規(guī)模報酬遞增階段，規(guī)模效率普遍較低，通過提升規(guī)?；綄@著提高區(qū)域海洋科技創(chuàng)新的效率。海洋科技發(fā)展落后地區(qū)應(yīng)進(jìn)一步創(chuàng)新海洋科研經(jīng)費(fèi)籌措方式，加大對海洋科研的資金投入，改善科技創(chuàng)新環(huán)境積極培養(yǎng)引進(jìn)海洋創(chuàng)新人才，同時針對海洋科技創(chuàng)新難度大、風(fēng)險高、周期長的特點(diǎn)，制定海洋科技發(fā)展的長期規(guī)劃并設(shè)立專項(xiàng)資金，從而保證海洋科技投入的穩(wěn)定。

第三，強(qiáng)化對海洋科技關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng)新。通過對海洋基礎(chǔ)科學(xué)的源頭創(chuàng)新和海洋產(chǎn)業(yè)中重大共性技術(shù)的重點(diǎn)突破，可以顯著提升區(qū)域海洋科技的產(chǎn)出水平，提高海洋科技創(chuàng)新效率，實(shí)現(xiàn)區(qū)域海洋科技的跨越式發(fā)展。因此在區(qū)域海洋科技管理中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)政府在基礎(chǔ)科學(xué)和共性技術(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域創(chuàng)新的主導(dǎo)作用，重視組織制定和實(shí)施重大技術(shù)專項(xiàng)計劃，制定鼓勵海洋科技關(guān)鍵領(lǐng)域研發(fā)的政策措施，強(qiáng)化海洋科技管理部門對海洋創(chuàng)新的宏觀決策。

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Research on the Efficiency of China's Regional Marine Technical Innovation Based on the Three-stage DEA Model

Li Bin1,Yang Ming1,Dai Guilin2,Yang Junjie1,Wang Jian1,2
（1.Qingdao National Marine Science Research Center,Qingdao 266071,China; 2.Ocean University of China,Qingdao 266003,China）

By using the three-stage DEA model and eliminating the effectsof environmental variables and statistical noise in the traditional method of measuring efficiency,this paper made an empirical analysis of the marine technology innovation efficiency in 11 coastal provinces of China in 2006-2010.It found out that the three-stage DEA model can evaluate the efficiency of marine technology innovation more accurately, and during the 11th Five-Year Plan,the marine technology innovation efficiency in China was still at a low level,growing slowly and the difference in the regional Marine technology innovation efficiency was obvious.Through the comparative analysis,it can be found that against the background of the marine technology input constantly increasing,innovation efficiency has become an important factor for restricting the marine science and technology level.There fare,it is suggested that coasted regions farther improve the support system for the regional marine science as technology innovation,ensure the sustained and stable growth of marine science and technology input are strengthen the innovation in the they areas of marine science as technology.

marine technology;innovation efficiency;three-stage DEA model

F223

：A

：2095-1647（2016）02-0047-07

2016-03-08

山東省軟科學(xué)研究計劃重大項(xiàng)目 [2014RZF01001]；山東省軟科學(xué)研究計劃一般項(xiàng)目 [2015RKF01002] [2014RKF01004]；中國海洋發(fā)展研究會基金項(xiàng)目 [CAMAJJ201510]

李彬，男，博士，助理研究員，主要研究方向?yàn)楹Ｑ罂萍肌⒑Ｑ蠼?jīng)濟(jì)研究。

楊鳴，男，博士，研究員，主要研究方向?yàn)楹Ｑ罂萍佳芯俊?/p>