基于三階段DEA的石油化工行業(yè)效率評價

任陽軍

基于三階段DEA的石油化工行業(yè)效率評價

任陽軍

運用三階段DEA模型對我國20個上市石化企業(yè)2013年的生產(chǎn)效率進行分析。結(jié)果表明，規(guī)模效率低是造成我國石化行業(yè)技術效率不高的主要原因；科技投入比重和職工培訓費用對我國石化行業(yè)效率的提升有顯著促進作用，而資產(chǎn)負債率對石油化工行業(yè)效率有負面影響。合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)規(guī)模、積極推進技術進步、注重人才培養(yǎng)工作有助于提高石化行業(yè)效率。

石油化工行業(yè)；三階段DEA；效率分析

石油化工行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品在國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈中占有舉足輕重的地位。然而，在經(jīng)濟全球化背景下，我國石油化工行業(yè)（以下簡稱“石化行業(yè)”）也面臨嚴峻挑戰(zhàn)。行政干預的存在，石油價格并未真正開放，致使我國石化行業(yè)的國際競爭力有限，在一定程度上制約著我國石化行業(yè)效率的提升。因此，有必要對我國石化行業(yè)效率進行準確測算，找出阻礙石化行業(yè)效率提高的主要因素，為政府和企業(yè)決策提供理論依據(jù)，從而促進我國石化行業(yè)平穩(wěn)健康發(fā)展。

目前對于投入產(chǎn)出效率的研究，傳統(tǒng)上以非參數(shù)化的數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）和參數(shù)化的隨機前沿分析（SFA）方法為代表，但兩種方法在實際運用中雖然各有優(yōu)勢，卻都存在不足之處?，F(xiàn)代綜合評價方法則是將兩種方法進行綜合［1］。三階段DEA方法，能夠很好地利用兩種方法的優(yōu)點又同時避免兩者的缺陷，比單獨運用DEA或SFA方法更能準確測度決策單元的效率水平。

三階段DEA方法已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、房地產(chǎn)等諸多行業(yè)領域中得到廣泛運用。郭亞軍采用三階段DEA模型對我國2009年工業(yè)生產(chǎn)效率進行實證研究，發(fā)現(xiàn)三階段DEA模型對工業(yè)生產(chǎn)效率的測度比傳統(tǒng)DEA更為合理，人均居民消費、資源利用水平等環(huán)境變量對工業(yè)生產(chǎn)效率有顯著影響［2］。郭軍華等運用三階段DEA方法對2008年我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率進行實證研究，結(jié)果表明，城市化水平和居民平均受教育年限的增加對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的改善有利；農(nóng)村居民家庭人均純收入、財政支農(nóng)、自然災害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的不利因素；各省市應提高管理水平或擴大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模［3］。任曉燕采用三階段DEA方法對我國2008年各省市房地產(chǎn)業(yè)效率進行分析，研究發(fā)現(xiàn)，多個省份房地產(chǎn)業(yè)效率受政府支持力度和經(jīng)濟發(fā)展水平等環(huán)境變量和運氣好壞的影響，并提出提高我國房地產(chǎn)業(yè)效率的相應策略［4］。我們將運用三階段DEA模型對我國石化行業(yè)效率進行研究。

二、樣本公司及指標的選取

（一）樣本公司的選擇

考慮到數(shù)據(jù)的可得性和完整性，以及上市公司的行業(yè)限制，我們選取具有較強行業(yè)代表性的20家上市石化企業(yè)作為樣本公司，其簡稱分別為：ST石化A、石油大明、中國鳳凰、泰山石油、燕化高新、ST吉化、茂化石化、武漢石油、ST天發(fā)、錦州石化、遼河油田、岳陽興長、揚子石化、中原油氣、齊魯石化、中國石化、大慶聯(lián)誼、上海石化、三星石化、石油龍昌。

（二）投入產(chǎn)出變量的選取

根據(jù)我國石化行業(yè)的特點，以及三階段DEA模型的要求，我們選取企業(yè)職工人數(shù)、企業(yè)固定資產(chǎn)和機械設備年末總功率作為投入變量，選取利潤總額為產(chǎn)出變量。

第一，企業(yè)職工人數(shù)反映了石化行業(yè)勞動力數(shù)量的投入。石化企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)、技術創(chuàng)新、工藝設計等方面都需要大量從業(yè)人員，因而人力資本的投入尤其重要。

第二，企業(yè)固定資產(chǎn)能夠反映石油化工行業(yè)資本數(shù)量的投入，資本包括廠房、設備等用于生產(chǎn)辦公的設施。

第三，機械設備年末總功率是指企業(yè)生產(chǎn)設備、施工機械、運輸設備等生產(chǎn)性機械設備年末總功率，包括機械本身的動力和為該機械服務的單獨動力設備，能夠反映石化行業(yè)的技術進步情況［5］。

第四，利潤總額是石油化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基石，也是反映企業(yè)經(jīng)營績效的核心指標。

（三）外部環(huán)境變量的選取

綜合有關石化行業(yè)效率的相關文獻，并考慮我國石化行業(yè)自身發(fā)展的特點，我們將選取科技投入所占財政支出比重、職工人均年收入、企業(yè)年均資產(chǎn)負債率、職工年均培訓費用來作為環(huán)境變量。

（四）數(shù)據(jù)來源

文章數(shù)據(jù)均來自各上市公司發(fā)布的企業(yè)年度報告，對于在上海證券交易所和深圳證券交易所或其他交易所同時上市的公司，其均采用企業(yè)年度報告中按中國企業(yè)會計準則編制的數(shù)據(jù)。

三、三階段DEA方法的效率評價模型

（一）第1階段：傳統(tǒng)的DEA模型

最早的DEA-CCR模型［6］適用于測算“生產(chǎn)單元規(guī)模報酬不變”時的效率值，DEA-BBC模型將CCR模型中的技術效率（TE）分解成純技術效率（PTE）和規(guī)模效率（SE）［7］。BBC模型有投入導向型和產(chǎn)出導向型兩種形式。對石化行業(yè)的效率評價來說，其投入量的控制要比產(chǎn)出量的控制容易，因而我們選擇投入導向型的BBC模型。假設有n個決策單元DMUk（k= 1，2，…，n），每個決策單元都有m種輸入變量Xk=（X1k，X2k，…，Xmk）和s種輸出變量Yk=（y1k，y2k，…，ysk），對第t個決策單元進行效率評價，則投入導向型的BBC模型的對偶規(guī)劃模型表示為：

式中，θ（0≤θ≤1）代表第t個決策單元的技術效率值，當θ=0，且s-=s+=0時，DEA有效，該決策單元處在生產(chǎn)前沿面上；當θ=1，且s-≠0或s+=0時，DEA弱有效，其經(jīng)濟活動不是同時為技術效率和規(guī)模最佳狀態(tài)；當θ＜1時，則該決策單元非DEA有效，其經(jīng)濟活動的技術效率和規(guī)模都不處于最佳狀態(tài)。

（二）第2階段：構(gòu)建相似SFA模型

外部環(huán)境因素、隨機誤差和管理效率三個因素可導致DEA模型測算出的決策單元具有投入/產(chǎn)出松弛變量，而通過C.P.Timmer提出的SFA模型可以從中剔除外部環(huán)境因素和隨機誤差對決策單元效率測算的影響，從而得到只由管理效率造成的決策單元的投入冗余［8］。假設有n個決策單元，每個決策單元有m種投入要素和p個外部環(huán)境變量，對每個決策單元的投入松弛變量都做SFA分析，從而構(gòu)建SFA回歸方程：

式中，i=1，2，…，m；k=1，2，…，n；Sik表示第k個決策單元的第i個投入要素的松弛變量；βi代表外部環(huán)境變量的待估參數(shù)；f（Zk，βi）代表外部環(huán)境變量對投入要素松弛變量Sik的影響，取f（Zk，βi）=Zkβi，vik+μik為隨機誤差項，且vik和μik獨立且不相關。

利用SFA模型的回歸結(jié)果進一步對n個決策單元的投入項進行調(diào)整。調(diào)整的公式為：

（三）第3階段：調(diào)整后的DEA模型

將第2階段得到的調(diào)整后的投入數(shù)據(jù)與原始產(chǎn)出數(shù)據(jù)再次帶入DEA-BBC模型中進行效率測算，由此得到剔除環(huán)境因素和隨機誤差的效率值，即反映管理水平的效率值。

四、實證分析

（一）第1階段DEA實證結(jié)果

基于DEA-BBC模型，利用DEAP2.1軟件對2013年我國20個上市石化企業(yè)的效率進行測算，結(jié)果如表1（第1階段）所示。

由表1可知，2013年我國20個上市石化企業(yè)技術效率均值為0.562 5，并且各石化企業(yè)技術效率均未達到1，即未處在生產(chǎn)前沿面上，表明在純技術效率或規(guī)模效率上還存在一定改進空間，而純技術效率均值為0.699 8，規(guī)模效率均值為0.861 8。此外，絕大多數(shù)石化企業(yè)的規(guī)模效率都大于其純技術效率，意味著多數(shù)石化企業(yè)的技術無效率是來源于純技術無效率，規(guī)模無效不明顯。綜上所述，純技術效率低是造成我國石化行業(yè)效率不高的主要原因，然而在沒有考慮外界環(huán)境因素和隨機誤差的影響下，得到的結(jié)論很難反映真實情況，因而有必要通過第2階段SFA模型把外界環(huán)境因素和隨機誤差的影響剔除掉。

（二）第2階段SFA回歸結(jié)果

將第1階段得到的決策單元的投入松弛變量作為被解釋變量，將4個環(huán)境變量作為解釋變量，運用Frontier4.1軟件，構(gòu)建SFA回歸模型，得到回歸結(jié)果由回歸結(jié)果可知，4個環(huán)境變量對三個投入松弛變量的回歸系數(shù)部分能在1%和5%的顯著性水平上通過檢驗，說明外部環(huán)境變量在一定程度上對投入松弛變量產(chǎn)生影響。

表1 2013年我國20個上市石油化工企業(yè)效率（第1階段和第3階段）

1.科技投入比重。該變量對3個投入松弛變量的影響均為負，且都通過了1%的顯著性檢驗。這表明科技投入的增加有利于投入松弛變量的減少，有利于節(jié)約各種資源的投入。一個企業(yè)的科技投入越多，表明該企業(yè)的經(jīng)濟活動效率也就越高，市場競爭力也越強，從而有利于效率水平的提高。

2.人均年收入。該變量對3個投入松弛變量的影響均不顯著，且回歸系數(shù)都為負。不難理解，企業(yè)員工人均年收入的增長會在一定程度上提升工作的積極性，提高工作效率，但是職工收入的增加對提升企業(yè)效率水平的貢獻較小，因而不能僅僅依靠增加職工收入來提高企業(yè)效率。

3.資產(chǎn)負債率。該變量對每個投入松弛變量的影響均為正，表明該變量的增加不利于松弛變量的減少，不利于資源的節(jié)約。企業(yè)的負債率越高，說明該企業(yè)的財務風險也越高，可能帶來現(xiàn)金流不足、資金鏈斷裂等問題，在勞動力、資本、機械設備等資源投入方面存在冗余的可能性會增加，從而導致整體資源利用率的下降。

4.培訓費用?；貧w結(jié)果顯示，職工培訓費用對職工人數(shù)松弛變量、固定資產(chǎn)松弛變量、機械設備年末總功率松弛變量的影響分別在5%、10%和10%的水平上顯著，且影響系數(shù)為負，即職工培訓費用越高的企業(yè)，其職工人數(shù)、固定資產(chǎn)和機械設備年末總功率的冗余就越小，生產(chǎn)效率就越高，與理論預期一致。這是可以解釋的，員工業(yè)務能力越高的企業(yè)，競爭性也越強，在激烈的市場競爭中生存其生產(chǎn)效率就不斷得到提升。

（三）第3階段調(diào)整后的DEA實證結(jié)果

將調(diào)整后的投入數(shù)據(jù)和原始產(chǎn)出數(shù)據(jù)再次帶入到BBC模型中，運用DEAP2.1軟件，得到各決策單元的效率值和規(guī)模報酬狀態(tài)，結(jié)果如表1第3階段所示。

從總體來看，在剔除外部環(huán)境因素和隨機誤差的影響后，各上市石化企業(yè)的三項效率值均有不同程度變化，石化企業(yè)技術效率均值下降了0.076 6，純技術效率有小幅上升，而規(guī)模效率下降幅度較大，且下降幅度大于純技術效率上升幅度，最終導致技術效率下降，這表明我國石化行業(yè)生產(chǎn)效率不高的主要原因并不是經(jīng)營管理水平低、運營效率不高，而是規(guī)模偏小。與從總體上分析相一致，調(diào)整后的各石化企業(yè)的規(guī)模效率下降幅度大于純技術效率上升幅度，所以才導致第3階段技術效率出現(xiàn)下降。綜上所述，規(guī)模無效才是造成石化行業(yè)效率低下的主要原因，我國石化行業(yè)的實際生產(chǎn)規(guī)模與最佳生產(chǎn)規(guī)模的距離還比較遠，其規(guī)模效率還存在很大上升空間。

五、結(jié)論及建議

我們首次將三階段DEA模型應用于我國石化行業(yè)效率的研究，該模型能夠剝離外部環(huán)境因素和隨機誤差對效率測算的影響，進而更加準確地評價石化行業(yè)的效率水平。通過上述實證分析對提升我國石化行業(yè)效率也有一定的啟發(fā)，我們結(jié)合我國石化行業(yè)現(xiàn)狀給出以下建議：

（一）調(diào)整產(chǎn)業(yè)規(guī)模，加快轉(zhuǎn)變石化行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展方式。第三階段分析結(jié)果表明規(guī)模效率低是導致技術效率低下的主要原因，因此，各石化企業(yè)應適度調(diào)整產(chǎn)業(yè)規(guī)模。但從長遠來看，一味增加產(chǎn)業(yè)規(guī)模并不能真正提高生產(chǎn)效率，為了石化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，我國應該加快石化行業(yè)從勞動密集型向集約型的經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變。

（二）不斷推進技術進步，提高石化行業(yè)的技術水平。根據(jù)SFA回歸結(jié)果顯示，科技投入有助于石化行業(yè)效率的提升，因此，各石化企業(yè)應重視科技投入，積極引進先進技術設備，并學習國外先進技術經(jīng)驗，以提高我國石化行業(yè)整體效率。

（三）重視人才培養(yǎng)，做好技能人才培訓工作。由SFA回歸分析可知，職工培訓費用有利于石化行業(yè)效率的提高，因而石化行業(yè)應加大人才培養(yǎng)力度，建立科學的選才用才機制，把職工培訓工作放在更加突出的戰(zhàn)略位置，從而進一步提高我國石化行業(yè)整體的效率。

[1]Fare R S，Grosskopf C A，Knox L.The Measurement of Efficiency of Production[J].Kluwer-Nijhoff，1985（2）.

[2]郭亞軍.基于三階段DEA模型的工業(yè)生產(chǎn)效率研究[J].科研管理，2012（1）.

[3]郭軍華，倪明，李邦義.基于三階段DEA模型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率研究[J].數(shù)量經(jīng)濟技術經(jīng)濟研究，2010（12）.

[4]任曉燕.基于三階段DEA的我國各省市房地產(chǎn)業(yè)效率研究[J].經(jīng)濟研究導刊，2011（8）.

[5]國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2011.

[6]Banker R D，Charnes A，Cooper W W.Some Models for Estimating Technical and Scale Inefficiencies in Data Envelopment Analysis[J].Management Science，1984（30）.

[7]Coelli T，Rao P，Battase E.An Introduction to Efficiency and Productivity Analysis[M].Boston：Kluwer Academic Publishers，1998.

[8]Timmer C P.Using a Probabilistic Frontier Production Function to Measure Technical efficiency[J].Journal of Political E-conomy，1971（4）.

（編輯：唐龍）

F426

A

1673-1999（2015）12-0095-03

任陽軍（1991-），男，安徽建筑大學（安徽合肥230601）管理學院2014級碩士研究生，主要研究方向為技術經(jīng)濟評價。

2015-09-24