統(tǒng)一組織管理下的單元效率排序研究：一種基于DEA的方法

王 慶, 鄭彩玲, 劉學(xué)鵬

(1.天津商業(yè)大學(xué) 商學(xué)院，天津 300134; 2.天津商業(yè)大學(xué) 管理創(chuàng)新與評(píng)價(jià)研究中心，天津 300134)

統(tǒng)一組織管理下的單元效率排序研究：一種基于DEA的方法

王 慶1,2, 鄭彩玲1, 劉學(xué)鵬1

(1.天津商業(yè)大學(xué) 商學(xué)院，天津 300134; 2.天津商業(yè)大學(xué) 管理創(chuàng)新與評(píng)價(jià)研究中心，天津 300134)

統(tǒng)一管理下，一個(gè)組織對(duì)其下屬各個(gè)決策單元進(jìn)行科學(xué)的效率評(píng)價(jià)和排序是其重要的運(yùn)營(yíng)管理活動(dòng)之一。為了使得組織在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)所有單元進(jìn)行績(jī)效排序，本文提出了一種新的基于公共權(quán)重的決策單元排序方法，該方法通過(guò)增加一個(gè)總和虛擬單元到評(píng)價(jià)系統(tǒng)，應(yīng)用DEA方法求出使該虛擬單元效率最大的一組公共權(quán)重；同時(shí)提出第二個(gè)決策目標(biāo)來(lái)解決權(quán)重不唯一問(wèn)題，即基于公共權(quán)重所得效率與經(jīng)典DEA方法所求的效率變化之和最??；然后基于所得公共權(quán)重對(duì)決策單元的績(jī)效進(jìn)行排序。最后，實(shí)例表明新的效率排序方法科學(xué)有效。

DEA；效率；排序；公共權(quán)重；總和虛擬單元

1 引言

管理領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域經(jīng)常面臨這樣的問(wèn)題：一個(gè)組織需要分析其多個(gè)相似子單元的相對(duì)效率，并進(jìn)行排序。學(xué)者們提出了很多的效率評(píng)價(jià)和排序方法，其中數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis, DEA)是被廣泛運(yùn)用的方法之一。DEA方法是一種非參數(shù)分析方法，由Charnes等[1]于1978年提出，用于評(píng)價(jià)有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出的一組決策單元(DMU: Decision-Making Unit)的相對(duì)效率。雖然決策單元具體的生產(chǎn)函數(shù)形式并未確定，但每個(gè)決策單元的相對(duì)效率可表示為輸出加權(quán)求和與輸入加權(quán)求和的比。在DEA理論情境下，許多方法都用來(lái)對(duì)決策單元進(jìn)行排序?，F(xiàn)實(shí)中組織關(guān)注其下屬?zèng)Q策單元效率的同時(shí)，也關(guān)注組織的總體消耗和產(chǎn)出，即關(guān)注組織的總體效率[2]。然而，學(xué)者們?cè)趯?duì)決策單元進(jìn)行排序時(shí)，鮮有考慮到組織的總體效率最大化這一目標(biāo)需求。因此，本文針對(duì)這一問(wèn)題，提出了一個(gè)新穎的統(tǒng)一組織管理下的單元效率排序方法。該方法將組織視為一個(gè)整體，提出使組織的整體效率最大化來(lái)獲取一組公共權(quán)重的DEA模型；提出第二決策目標(biāo)，即基于公共權(quán)重所得效率與經(jīng)典DEA方法所求的效率變化之和最小，從而獲得唯一公共權(quán)重，實(shí)現(xiàn)客觀穩(wěn)定的單元排序。

2 相關(guān)研究評(píng)述

在DEA領(lǐng)域，對(duì)決策單元進(jìn)行效率排序的方法大體可分為五類(lèi)，它們具有各自的特點(diǎn)和特定的方案模型。第一類(lèi)方法是基于公共權(quán)重進(jìn)行效率排序的方法，如文獻(xiàn)[3～5]，這類(lèi)方法的特點(diǎn)是效率評(píng)價(jià)基于統(tǒng)一的公共權(quán)重準(zhǔn)則，排序結(jié)果能被廣泛接受，并且更符合人類(lèi)的思維方式和行為習(xí)慣。第二類(lèi)方法通過(guò)改變參照集得到效率排序結(jié)果，如文獻(xiàn)[6～8]，這類(lèi)方法的特點(diǎn)是豐富了效率評(píng)價(jià)的參照集，從而增強(qiáng)單元的效率區(qū)分，并且更客觀。第三類(lèi)方法是指通過(guò)改變目標(biāo)函數(shù)(即排名標(biāo)準(zhǔn))獲得效率排序結(jié)果的方法，如文獻(xiàn)[9～11]，這類(lèi)方法的特點(diǎn)是根據(jù)不同的角度提出相應(yīng)的排序準(zhǔn)則，適合具體的排序需求。第四類(lèi)方法是通過(guò)改變約束條件實(shí)現(xiàn)效率排序，如文獻(xiàn)[12～16]，這類(lèi)方法的特點(diǎn)是根據(jù)不同的角度構(gòu)建問(wèn)題求解的約束條件，滿足單元評(píng)價(jià)和排序的不同需要。第五類(lèi)方法是折中效率方法，如文獻(xiàn)[17～22]，這類(lèi)方法的特點(diǎn)是綜合多種方法的排序結(jié)果，采用一定的折中策略進(jìn)行單元綜合排序，具有很好的兼顧性、協(xié)調(diào)性，能被各方所接受。必須指出，有些單元排序方法是綜合各種思想而提出來(lái)的，這些方法在類(lèi)屬上具有交叉性，所以上述分類(lèi)不是完全彼此獨(dú)立、排他的，但這不會(huì)影響上述分類(lèi)的可理解性、可行性和可操作性。

本文關(guān)注的是基于公共權(quán)重的方法進(jìn)行統(tǒng)一組織管理下的單元效率評(píng)價(jià)和排序。經(jīng)典DEA模型在評(píng)價(jià)個(gè)體單元的相對(duì)效率時(shí)，允許每個(gè)單元尋找到一組使得其自身效率最大化的權(quán)重。所以，經(jīng)典DEA模型中不同單元之間因?yàn)闄?quán)重的多樣性，使得所獲得的權(quán)重以及效率評(píng)價(jià)無(wú)法被廣泛接受。尤其是在進(jìn)行效率排序時(shí)，基于不同的權(quán)重的評(píng)價(jià)更不被大家所認(rèn)可，因此尋找一組能被大多數(shù)決策單元所接受的公共權(quán)重，從而進(jìn)行相對(duì)效率的評(píng)價(jià)和排序就顯得較為重要。所以，單一公共權(quán)重是進(jìn)行效率排序最顯而易見(jiàn)的方法[23]。這種基于單一公共權(quán)重所進(jìn)行的效率排序能確保所有單元在一個(gè)公平的環(huán)境下被評(píng)價(jià)比較[24]。

應(yīng)用DEA方法求解公共權(quán)重最早由Cook和Kress于1990年在文獻(xiàn)[25]中提出。隨后，學(xué)者們繼續(xù)圍繞DEA情境下的公共權(quán)重求解問(wèn)題進(jìn)行不斷的研究探索，提出各自的求解公共權(quán)重的方法。根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的不同，DEA情境下的公共權(quán)重求解方法可分為單目標(biāo)求解方法和多目標(biāo)求解方法。總的來(lái)說(shuō)，單目標(biāo)求解方法最為常見(jiàn)，大體上又可分為綜合集成法和最小偏差(與理想?yún)⒄拯c(diǎn))法。綜合集成法是指以最大化所有單元的效率之和或者效率平均值為目標(biāo)求解公共權(quán)重，或者是以所有單元權(quán)重的平均值為公共權(quán)重的方法，這類(lèi)方法綜合了所有單元的訴求。綜合集成法的代表文獻(xiàn)包括如下3個(gè)。Ganley和Cubbin[26]提出了以最大化所有單元效率之和為目標(biāo)求解公共權(quán)重的方法，從而排序決策單元。Roll和Golany[27]提出了兩種公共權(quán)重求解方法：最大化所有單元的平均效率和最大化有效單元數(shù)量。Doyle[28]通過(guò)經(jīng)典DEA模型求出不同單元的權(quán)重，然后取這些單元的對(duì)應(yīng)權(quán)重的平均值構(gòu)建成公共權(quán)重。最小偏差法是指以最小化所有單元與理想?yún)⒄拯c(diǎn)(或最優(yōu)前沿面)的效率(或距離)偏差為目標(biāo)求解公共權(quán)重的方法，本質(zhì)是使決策單元盡可能接近理想?yún)⒄拯c(diǎn)。最小偏差法的代表文獻(xiàn)相對(duì)較多，例如，Kao和Hung[29]提出以經(jīng)典DEA模型所求單元的效率為理想效率值，最小化所求的效率與理想效率值偏差所求得權(quán)重為公共權(quán)重。Liu和Peng[30]提出以使得所有單元到前沿面的投影點(diǎn)之間的輸入間隙和輸出間隙距離之和最小為目標(biāo)的求解公共權(quán)重方法，并最終進(jìn)行效率排序。Cook和Zhu[31]構(gòu)建了以所有決策單元與其理想效率水平之間(常規(guī)的DEA求得效率水平)差異的最大值最小化為目標(biāo)的公共權(quán)重求解方法。與Cook和Zhu[31]相似，Hatefi和Torabi[32]通過(guò)最小化所有單元效率偏差(與1的差距)的最大值求解公共權(quán)重。Sun等[5]給出分別基于理想?yún)⒄諉卧头抢硐雲(yún)⒄諉卧獌蓚€(gè)求解公共權(quán)重的模型，即分別以最小化所有單元與理想?yún)⒄諉卧木嚯x和為目標(biāo)，以最小化所有單元的最差效率和為目標(biāo)。此外，Sinuany-Stern和Friedman[4]設(shè)計(jì)了DR/DEA模型，即利用線性判別分析法，求出有效和非有效決策單元占總決策單元的比例，以最大化判別標(biāo)準(zhǔn)(最大區(qū)分有效和非有效集)為目標(biāo)求公共權(quán)重。相對(duì)于單目標(biāo)方法，多目標(biāo)方法的相關(guān)文獻(xiàn)較少，例如，Jahanshahloo等[33]提出以所有單元的效率值同時(shí)最大化為目標(biāo)的多目標(biāo)規(guī)劃求解公共權(quán)重，并最終進(jìn)行效率排序。

必須指出，傳統(tǒng)DEA所求的每個(gè)單元對(duì)應(yīng)的權(quán)重存在不唯一的可能性[17]，這樣許多基于DEA思想的方法所求的公共權(quán)重也就存在不唯一問(wèn)題。Doyle和Green[17]認(rèn)為引進(jìn)第二目標(biāo)函數(shù)是解決這個(gè)問(wèn)題的有效辦法，并提出了基于侵略策略和仁慈策略的兩個(gè)交叉效率模型，以此獲得唯一權(quán)重。隨后，根據(jù)這個(gè)思路許多學(xué)者提出自己的求解唯一權(quán)重的辦法。劉英平等[7]引入虛擬最優(yōu)決策單元和虛擬最差決策單元，以最優(yōu)決策單元的效率值最大、且最差決策單元的效率值最小為目標(biāo)，求解唯一公共權(quán)重。Liang等[34]提出了3個(gè)基于第二目標(biāo)的交叉效率模型，從而解決權(quán)重不唯一性的問(wèn)題：最小化所有單元與理想點(diǎn)偏差的總和；最小化所有單元與理想點(diǎn)的最大偏差；最小化所有單元與理想點(diǎn)絕對(duì)偏差的平均值。

通過(guò)上述文獻(xiàn)的回顧，可以看出在DEA情境下，著眼點(diǎn)不一樣則會(huì)有不同的效率評(píng)價(jià)和排序方法，包括求解公共權(quán)重的方法也不一樣。然而，極少有學(xué)者在對(duì)決策單元進(jìn)行排序時(shí)，考慮到?jīng)Q策者對(duì)總體效率最大化這一需求。Lozano和Villa[35]提出通過(guò)改變傳統(tǒng)DEA的目標(biāo)函數(shù)，以最大化總虛擬單元的相對(duì)效率為目標(biāo)求解公共權(quán)重，即所有單元的輸入(輸出)的平均值作為總虛擬單元的輸入(輸出)，從而解決資源分配問(wèn)題。本文關(guān)注的是基于公共權(quán)重的方法進(jìn)行統(tǒng)一組織管理下的單元效率評(píng)價(jià)和排序，即一方面關(guān)注組織的總體效率，同時(shí)兼顧考慮個(gè)體決策單元效率最大化。所以，借鑒Li和Cheng[2]，Lozano和Villa[35]視組織為整體的思想，本文提出使組織的整體效率最大化來(lái)獲取一組公共權(quán)重。首先構(gòu)建一個(gè)總和虛擬單元，其輸入和輸出分別為全部決策單元的總輸入和總輸出，并且將該虛擬單元增加到評(píng)價(jià)系統(tǒng)中使其成為待評(píng)價(jià)的一個(gè)決策單元。然后，為了解決公共權(quán)重不唯一性問(wèn)題，提出第二個(gè)決策目標(biāo)，即基于公共權(quán)重所得效率與經(jīng)典DEA方法所求的效率變化之和最小，獲得唯一公共權(quán)重實(shí)現(xiàn)全排序。

3 問(wèn)題描述

本文關(guān)注的是統(tǒng)一組織管理下的單元績(jī)效排序研究。在實(shí)踐中許多組織經(jīng)常面臨這樣的問(wèn)題：需要分析其多個(gè)相似子單元的相對(duì)效率，并進(jìn)行排序。例如，對(duì)于盈利型組織，一個(gè)企業(yè)集團(tuán)需要考核在上一周期內(nèi)它的子公司績(jī)效狀況并進(jìn)行排序，然后根據(jù)排名狀況進(jìn)行獎(jiǎng)懲；對(duì)于非盈利型組織，例如，政府需要考核在上一周期內(nèi)它的所有公立學(xué)?？?jī)效狀況并進(jìn)行排序，然后根據(jù)排名狀況進(jìn)行資源配置。所以無(wú)論是盈利型組織還是非盈利性組織，分析內(nèi)部多個(gè)相似子單元的相對(duì)效率并進(jìn)行排序的活動(dòng)都普遍存在。經(jīng)典DEA模型中不同單元之間因?yàn)闄?quán)重的多樣性，使得所獲得的權(quán)重以及效率評(píng)價(jià)無(wú)法被廣泛接受。因此尋找一組能被大多數(shù)決策單元所接受的統(tǒng)一公共權(quán)重，從而進(jìn)行相對(duì)效率的評(píng)價(jià)和排序就顯得較為重要。

本文研究的統(tǒng)一組織管理下的單元績(jī)效排序問(wèn)題具體界定為：一個(gè)組織有n個(gè)具有可比性的同類(lèi)型決策單元(DMU)；每個(gè)決策單元DMUk(k=1,2,…,n)使用m種輸入xik(i=1,2,…,m)，得到t種輸出yrk(r=1,2,…,t)；vik和urk分別是決策單元DMUk第i個(gè)輸入和第r個(gè)輸出的權(quán)；DMUk的相對(duì)效率定義為輸出加權(quán)求和與輸入加權(quán)求和之比；尋找一組能被大多數(shù)決策單元所接受的公共權(quán)重，從而進(jìn)行決策單元相對(duì)效率的評(píng)價(jià)和排序。

明確相關(guān)研究假定如下：

(1)對(duì)于整個(gè)組織，上個(gè)工作周期中各個(gè)子單元的輸入數(shù)量和輸出數(shù)量是已知的；

(2)對(duì)于每個(gè)單元，相對(duì)效率定義為輸出加權(quán)求和與輸入加權(quán)求和之比；

(3)效率評(píng)價(jià)排序是基于統(tǒng)一的公共權(quán)重，保證公平性；

(4)公共權(quán)重的選取由組織根據(jù)組織的總體效率而決定，不會(huì)由某個(gè)單元決定；

(5)公共權(quán)重的選取充分考慮組織的總體效率最大前提下，兼顧個(gè)體效率最大。

4 新的效率排序方法

假設(shè)一個(gè)組織有n個(gè)決策單元，每個(gè)決策單元有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出，并且所有決策單元過(guò)去的績(jī)效數(shù)據(jù)(包括輸入和輸出)已知。對(duì)于每個(gè)決策單元DMUj(j=1,2,…,n)，m個(gè)輸入xij(i=1,2,…,m)產(chǎn)生t個(gè)輸出yrj(r=1,2,…,t)。

然而從整體的角度來(lái)看，組織往往希望其自身總體效率達(dá)到最大。根據(jù)DEA理論，本文提出一種新的確定公共權(quán)重的方法：使組織總效率最大確定各個(gè)輸入和輸出的統(tǒng)一公平的權(quán)重。具體來(lái)說(shuō)，視整個(gè)組織為一個(gè)總和虛擬單元DMUn+1，其相應(yīng)的輸入和輸出可定義為

(1)

(2)

一定存在一組公共權(quán)重ur(r=1,…,t)和vi(i=1,…,m)，使得總和虛擬單元(即組織)的總體效率最大，具體見(jiàn)(3)式。

事實(shí)上，(3)式本質(zhì)上是遵循傳統(tǒng)DEA方法的原理，但是正如文獻(xiàn)[16]所指出傳統(tǒng)DEA方法獲得權(quán)重往往具有不唯一性，容易造成單元效率評(píng)價(jià)的不穩(wěn)定性。所以，解決公共權(quán)重不唯一性是本文必須研究的另外一個(gè)重要問(wèn)題?？紤]到這樣的事實(shí)：對(duì)于每個(gè)決策單元，基于公共權(quán)重所得效率必然小于等于經(jīng)典DEA方法所求的效率，這是由經(jīng)典DEA原理決定的，并且每個(gè)決策單元總是希望自身效率最大化，即不期望兩類(lèi)效率的差距太大。所以，本文在(3)式的基礎(chǔ)上，提出第二個(gè)決策目標(biāo)來(lái)解決權(quán)重多樣性這個(gè)問(wèn)題，即基于公共權(quán)重所求得效率與經(jīng)典DEA方法所求得效率變化之和最小，具體見(jiàn)模型(4)。

顯然,(4)式降低了公共權(quán)重選取的不確定性,使得公共權(quán)重更加合理有效；并最終獲得一組可以盡可能消除單元的權(quán)重偏好差異，最大程度地被所有單元接受的唯一公共權(quán)重ur(r=1,…,t)和vi(i=1,…,m)。根據(jù)這些公共權(quán)重，則第j個(gè)決策單元DMUj的效率值為

(5)

據(jù)此，對(duì)統(tǒng)一組織管理下的決策單元進(jìn)行效率排序可分為如下四個(gè)步驟：

步驟1將組織視為一個(gè)總和虛擬單元DMUn+1，增加到評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，其相應(yīng)的輸入和輸出可由(1)式和(2)式獲得。因此構(gòu)建了一個(gè)含有n+1個(gè)決策單元的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

步驟2通過(guò)模型(3)、(4)，求出公共權(quán)重ur(r=1,…,t)和vi(i=1,…,m)。

5 實(shí)例

為了便于示范，本文使用文獻(xiàn)[35～37]已有的實(shí)例數(shù)據(jù)舉例說(shuō)明所提出的新排序方法科學(xué)性，該實(shí)例中包含10個(gè)決策單元，每個(gè)決策單元有2個(gè)輸入和2個(gè)輸出，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)。首先將組織整體作為一個(gè)決策單元，增加到評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，根據(jù)(3)、(4)式，求得公共權(quán)重(u1，u2，v1，v2)為(0.02431，0.01971，0.04928，0.04928)，該組權(quán)重盡可能消除單元的權(quán)重偏好差異，沒(méi)有出現(xiàn)傳統(tǒng)方法所形成的極端權(quán)重差異，易被所有單元接受。根據(jù)所得公共權(quán)重和(5)式，計(jì)算每個(gè)決策單元的效率，效率排序是(10，9，8，3，4，6，1，1，7，5)。而經(jīng)典DEA模型CCR模型效率排序是(10，9，8，1，1，7，1，1，6，1)。比較發(fā)現(xiàn)，本文方法計(jì)算的決策單元的效率通常要小于或者等于用經(jīng)典DEA模型所計(jì)算的效率，并且二者的差別基本不大，這是符合預(yù)期的。經(jīng)典DEA模型計(jì)算得到的有效單元包括單元4、單元5、單元7、單元8、單元10，其它都為非有效單元，5個(gè)有效單元的效率排序并列為第一。用本文的方法能夠?qū)ι鲜鲇行卧M(jìn)行進(jìn)一步效率區(qū)分和排序。具體來(lái)說(shuō)，有效單元整體排名都靠前，單元7、單元8的效率排序并列第一；第三名到第五名分別是單元4、單元5、單元10。非有效單元整體排名都落后于有效單元，且非有效單元間的排序基本沒(méi)有改變，只有單元6、單元9的排名順序顛倒。綜合來(lái)看，本文方法是基于一個(gè)公允、可廣為接受的公共權(quán)重而進(jìn)行的效率排序，結(jié)果符合實(shí)際，且更易被接受。

6 結(jié)論

決策單元效率排序是DEA范疇的非常重要的研究領(lǐng)域，基于統(tǒng)一的公共權(quán)重的效率排序方法是解決該領(lǐng)域問(wèn)題最為廣泛的方法之一。本文提出了一種新穎的基于公共權(quán)重的效率排序方法，與以往研究不同的是，該方法考慮到了組織的總體效率，提出了使組織的總體效率最大化為目標(biāo)來(lái)求解公共權(quán)重；同時(shí)，提出基于公共權(quán)重所得效率與經(jīng)典DEA方法所求的效率變化之和最小為第二個(gè)決策目標(biāo)來(lái)解決公共權(quán)重不唯一性問(wèn)題。實(shí)例應(yīng)用表明，本文所提出的方法是一種具有綜合性和妥協(xié)性的求解唯一公共權(quán)重方法，是科學(xué)有效的，能使效率排序效果更切合實(shí)際，更好滿足決策者的需求。此外，本文的方法不僅適用于統(tǒng)一管理下組織對(duì)其下屬?zèng)Q策單元進(jìn)行科學(xué)的效率評(píng)價(jià)和排序，而且也適用于組織的資源、成本、收益的配置等領(lǐng)域。

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Ranking Efficiency of Units under a Central Organization:A Modified DEA Method

WANG Qing1,2, ZHENG Cai-ling1, LIU Xue-peng1

(1.SchoolofBusiness,TianjinUniversityofCommerce,Tianjin300134,China; 2.ManagementInnovationandEvaluationResearchCenter,TianjinUniversityofCommerce,Tianjin300134,China)

Under the management of a central organization, evaluating and ranking the efficiency of each division or subsidiary is an important activity. In order to rank all the DMUs on the same scale, this paper proposes a new method to determine the common weight based on DEA theory. We introduce total virtual unit to DMUs system and make its efficiency maximum to identify a common set of weights for all the DMUs. Meanwhile, to keep the weights uniqueness, it puts forward to the second goal which is to minimize the sum of the deviation between the efficiency based on the common weights and the efficiency based on the classic DEA for all the DMUs. An example is given to prove the effectiveness of our new evaluation method at last in this paper.

data envelopment analysis; efficiency; rank; common weights; total virtual unit

2014- 07- 07

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71401123)；天津市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃基金資助項(xiàng)目(TJGL12- 041)

C934

A

1003-5192(2015)03- 0065- 05

10.11847/fj.34.3.65