三阶段DEA模型操作步骤笔记

参考B站视频三阶段DEA操作步骤,做个简单的笔记,便于用的时候复习
https://www.bilibili.com/video/BV1F4411n75p?p=1


使用到的软件:DEAP2.1、Frontier4.1、excel

第一阶段:传统DEA模型

这里原始数据是截取博主给的数据中的前10个(主要是记录操作步骤) :

3个投入,2个产出,2个环境变量
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运用DEAP2.1软件进行效率分析

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如何使用deap软件

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(1)打开123.DTA,用于存储数据,产出在前、投入在后

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将数据复制到 123.dta
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deap 2.1软件分析过程及结果解释

第一阶段分析出来的投入产出松弛变量可能受到外部环境因素、随机误差以及内部管理因素影响,通过随机前沿分析方法(Stochastic Frontier Analysis,简称SFA)对上述因素进行测算并将其影响剔除。

(1)

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然后

松弛变量S = 原始投入值 - 目标投入值

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关于
这样算出来的松弛变量与DEA结果带的松弛变量结果 SUMMARY OF INPUT SLACKS 部分差距很大的原因

四阶段DEA松弛变量及模型调整问题
[经济学] 请教:DEA分析中投影变量与松弛变量之间的关系
https://bbs.pinggu.org/thread-3347318-1-1.html

其次,对效率为1的DUM,松弛变量可以令为0

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注:因原始数据为残缺的,这些结果数值不必在意,主要是操作步骤

第二阶段(SFA)

理论部分我参考的是:研发投入产出效率的国际比较研究—基于三阶段DEA模型分析
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以及 关于三阶段DEA模型的几点研究

实际操作运用Frontier4.1软件+ excel

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投入的松弛变量作为因变量,K个环境变量作为自变量

注意:SAF只能做单产出分析,即每次只能调整一个投入变量,若有 m 个投入变量,则需要进行 m 次调整。

首先对投入1进行调整,EG1.DTA中放入一下内容

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注意顺序

第一列是评价体系的序号;第二列是时期t;.第三列是因变量;.第四列之后是K全自变量

接下来设置 EG1.ins

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第一个 y :假设U的分布。y表示截断分布,n表示半正态分布.
第二个 y :表示时变模型,n表示非时变模型。
选择 n

其他设置保持不变.

设置好之后,运行front41.exe
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输入 :
F
EG1.ins在这里插入图片描述
找到新生成的 out 文件

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还要看 参数是否显著

主要是看 t 值( t-ratio)

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:***、**、*分别表示在1%、5%、10%的显著性水平上通过正态检验

假设参数都通过检验

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接下来 就是根据公式通过excel得到调整后的投入1值

S i j = f j ( z j , β j ) + v i j + u i j S_{ij}=f^j\left( z_j,\beta _j \right) +v_{ij}+u_{ij} Sij=fj(zj,βj)+vij+uij

符合含义在前面参考文献中有

根据Frontier4.1软件,得到SFA估计的系数 β ^ 0 , β ^ 1 , β ^ 2 \hat{\beta}_0,\hat{\beta}_1,\hat{\beta}_2 β^0,β^1,β^2以及
σ 2 = σ u 2 + σ v 2 、 γ = σ u 2 σ u 2 + σ v 2 \sigma ^2=\sigma _{u}^{2}+\sigma _{v}^{2}\text{、}\gamma =\frac{\sigma _{u}^{2}}{\sigma _{u}^{2}+\sigma _{v}^{2}} σ2=σu2+σv2γ=σu2+σv2σu2

从而可得到环境值
f = β ^ 0 + β ^ 1 Z 1 + β ^ 2 Z 2 f=\hat{\beta}_0+\hat{\beta}_1Z_1+\hat{\beta}_2Z_2 f=β^0+β^1Z1+β^2Z2
其中, Z 1 Z_1 Z1 Z 2 Z_2 Z2为环境变量

现在主要是求 u 和 v ,可以用下面的公式得到

(1)回归的混合误差项现在是可以求得的

ε i = v i j + u i j = S − f \varepsilon_i =v_{ij}+u_{ij}=S-f εi=vij+uij=Sf

先求 u ,根据公式可用条件期望值将其代替

E ( u i ∣ ε i ) = σ ∗ [ φ ( λ ε i σ ) Φ ( λ ε i σ ) + λ ε i σ ] E\left( u_i|\varepsilon _i \right) =\sigma ^*\left[ \frac{\varphi \left( \lambda \frac{\varepsilon _i}{\sigma} \right)}{\varPhi \left( \lambda \frac{\varepsilon _i}{\sigma} \right)}+\lambda \frac{\varepsilon _i}{\sigma} \right] E(uiεi)=σ[Φ(λσεi)φ(λσεi)+λσεi]

其中 σ 2 = σ u 2 + σ v 2 、 ε i = v i j + u i j 、 σ ∗ = σ u σ v σ \sigma ^2=\sigma _{u}^{2}+\sigma _{v}^{2}\text{、}\varepsilon _i=v_{ij}+u_{ij}\text{、}\sigma ^*=\frac{\sigma _u\sigma _v}{\sigma} σ2=σu2+σv2εi=vij+uijσ=σσuσv Φ 与 φ \varPhi \text{与}\varphi Φφ分别为标准正态分布的密度函数和分布函数

因为已知
σ 2 = σ u 2 + σ v 2 、 γ = σ u 2 σ u 2 + σ v 2 \sigma ^2=\sigma _{u}^{2}+\sigma _{v}^{2}\text{、}\gamma =\frac{\sigma _{u}^{2}}{\sigma _{u}^{2}+\sigma _{v}^{2}} σ2=σu2+σv2γ=σu2+σv2σu2

所以这个等式的值是可以计算的

从而 v 也可以计算出来

E ( v i ∣ ε i ) = ε i − E ( u i ∣ ε i ) E\left( v_i|\varepsilon _i \right) =\varepsilon _i-E\left( u_i|\varepsilon _i \right) E(viεi)=εiE(uiεi)

则投入变量1的调整至为
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开始用excel计算
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接下来的步骤(简写),直接对应公式就可以完成在这里插入图片描述
最后,调整后的投入1

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同理,完成投入2,投入3

最终得到如下结果
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第三阶段

利用调整后的投入量,和原始的产出量,再次利用DEA模型估计各个决策单元的各个效率值。

之后可以做一个符号秩检验,检验经过调整后,是否有显著差异,如果没有差异,第二阶段就没多大意义了。

符号秩检验可以用stata做

比如对综合技术效率进行检验

ranksum t,by(g) porder

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