基于DEA 的城市科技投入产出相对效率分析与评价

马秀贞+马达

[摘要]提高科技投入产出效率是建设创新型城市需要认真研究的问题。利用数据包络分析（DEA）方法对青岛市2001-2011年科技投入产出相对效率进行实证分析，一方面证明了科技投入的增加对提升城市科技进步水平、增强城市科技创新能力具有重要作用，另一方面反映出青岛市科技投入规模、结构、绩效尚存在一些问题。科技政策的制订应在科技投入理念、宏观架构、科技投入方式创新、科技投资体系、科技经费管理体制改革等方面寻求突破。

[关键词]创新型城市；科技投入；科技产出；DEA；青岛

[中图分类号]F290[文献标识码]A[文章编号]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

城市是未来区域经济发展的一个重要的、最具活力的经济增长点和集聚地，增强自主创新能力，建设创新型城市，是当前城市发展的聚焦点。为此，需要不断提高科技水平，依靠科技创新引领城市发展，而科技进步水平的提升又需要以一定的科技投入为基础。如何有效地进行科技投入，提高科技投入产出效率是建设创新型城市需要认真思考研究的问题。开展城市科技投入产出的定量研究，有助于进一步优化城市科技投入结构，提高科技投入效率。

近年来，我国科技创新的步伐不断加快，科技创新的发展格局、发展路径以及发展态势已经形成，即由沿海逐步向内陆地区延伸。青岛作为我国沿海地区最先开放的地区，一直以来扮演着国内科技创新先行区和承接国外科技创新先导区的角色。青岛市已将增强自主创新能力确定为城市发展的主导战略，明确了在全国率先建成创新型城市的目标，逐步建立健全了具有地方特色的科技投入政策法规体系。科技投入政策最终要通过科技投入产出及其效果来体现，因此本文重点对青岛市2001—2011科技投入产出效果进行实证分析和评价，以期为青岛及其他城市提供科技投入政策分析方法和经验借鉴。

一、有关概念和研究方法

（一）有关概念

科技投入政策最终通过科技投入体现，而科技产出又是科技投入效果和效率的最终体现。因此，本文首先要厘清科技投入、产出及其评价指标。

1.科技投入及其指标

科技投入是从事科技活动的基本要素和重要基础，科技投入的大小、结构决定科技活动的规模和效率。科技投入概念有广义和狭义之分：前者是指全社会为支持科技活动而进行的经费、人力、政策和各种资源的社会配置；后者则是指科技活动中的科技投入总量，包括财力、人力等的投入，其中财力投入是核心部分。本文使用的概念以后者为主。科技投入主要指标包括全社会研发投入、全社会研发投入占GDP比重、财政科技经费投入、市本级科技财政专项经费、R&D全时人员全时当量（人/年）、科学家与工程师等[1]90。

2.科技产出及其指标

科技产出主要体现在两个方面：一是科学创新的成果，主要包括科技项目和专利；二是技术创新的成果，包括科技成果的转化、企业和农村科技水平的提升、专利申请和授权量、发表科技论文、科技成果获奖、技术市场各类技术合同数成交额、高新技术产值、高新技术产值占工业总产值比重等。本文根据研究需要和数据获取情况选择相应的指标。

（二）研究方法

利用数据包络分析（DEA）方法[1]91对青岛市2001—2011年科技投入产出相对效率进行测度和纵向比较研究。该法是美国运筹学家Charns和Rhodes教授于1978年提出的，是以相对效率概念为基础对同类多指标输入和多指标输出经济系统的相对有效性进行评价的一种非参数分析方法，特别适用于具有多个输入变量和输出变量的复杂系统，它对决策单元的规模有效性和技术有效性同时进行评价，即对同类型的企业投入一定量的资金、劳动力等资源后，就其产出的效益作一个相对有效性评价。运用DEA 评价模型，对科技投入产出这样一种既有经济效益又有社会效益的系统问题进行评价，具有可行性和科学进步性。

设有n个决策单元DMUj，。DMUj的输入为，输出为，m为输入指标数目，t为输出指标数目。运用DEA中的模型分析青岛市科技投入政策效应问题。模型如下：

该模型的评价指标体系由m个输入和t个输出指标组成，分别表示“消耗的经济资源”和“输出的成效”。设为第个决策单元对第种类型投入的投入量，为第个决策单元对第种类型投入的产出量，与分别为剩余变量和松弛变量，也称为产出不足和投入冗余，为一非阿基米德无穷小量，可取，，，，为待估计参量。

上述模型即为CCR模型，它的含义是找n个DMU的某种线性组合，使其产出在不低于第j0个DMU产出的条件下，投入尽可能小。求出问题的最优解，则有如下定义：

（1）若，至少某个输入或者输出大于0，则 DMUj为弱DEA有效，决策单元的活动不是同时为技术效率最佳和规模最佳。

（2）若且==0，则DMUj为DEA有效，决策单元的经济活动同时为技术有效和规模有效。

（3）若，则DMUj为DEA无效，经济活动既不是技术效率最佳，也不是规模最佳。

（4）令相对于原来的n个DMU是有效的。

（5）如果存在，使成立，则DMUj规模收益不变；如果存在，则DMUj规模收益递增；如果存在，则DMUj规模收益递减。

本文选择2001—2011年作为11个决策单元，设置输入指标为R&D经费内部支出、R&D全时人员全时当量，输出指标为专利申请量、全市高新技术产业产值，则评价第j0个决策单元综合效率的具有阿基米德无穷小的CCR模型为：

二、实证分析

（一）数据的选取

本文以2001-2011年的青岛市科技投入政策效应为评价对象，评价原始数据见表1。

（二）青岛市科技投入政策效应评价的DEA模型求解

根据DEA模型，对决策单元2001年的投入产出情况列方程：

其他年份的投入产出情况同上列方程，故省略。利用LINDO软件，求得2001-2011年的青岛市科技投入政策效应DEA评价结果（见表2）。

（三）青岛市科技投入政策效应评价的DEA模型结果分析

1.DEA效率的总体分析（见图1）

图1DEA效率指数

图1显示，2008年、2009年和2011年绩效系数是1，是DEA有效的，说明这三年的科技投入产出比达到最大，即科技投入得到了充分的利用，结果令人满意。2001—2007年和2010年DEA绩效系数均未达到1，说明这些年不是DEA有效的。尤其是2002—2004年，DEA绩效系数仅为0.53171、0.57213、0.67670，说明科技投入产出绩效较差，可以直观地理解该系数为：用少于当前的投入就可以达到现有的产出，只要投入当年的53.171%、57.213%、67.67%，就可以达到现有的科技产出水平。整体来看，除了2002—2004年可能受到一些不确定因素的影响，使得科技绩效偏低，青岛市近些年科技投入绩效基本还是可以的。当然，这并不能说明青岛市科技水平具有较强竞争力，只是在现有的投入水平下得到了较好的产出。

表2显示，2001—2007年k值都大于1，表示规模收益递增，意味着青岛市要想增加科技产出，必须加大投入（资金、技术等）以达到最优规模。2010年k值小于1，表示规模收益递减，表示单纯加大投入不能获得更多产出，还应该注意合理的投入结构，才能获得更大产出。2008年、2009年和2011年规模收益不变。

2.投影分析（见表3）

利用表1和表3的值及两个计算公式：（投入冗余），（产出不足），可以分别计算出2001—2007年和2010年青岛市科技投入产出效率非DEA有效的投入冗余量和产出不足量（见表4）。

表4显示，2001—2007年青岛市科技投入产出效应表现在投入冗余，说明这些年青岛市科技投入结构不合理；2010年青岛市科技投入产出效应既有投入冗余又有产出不足，产出不足主要体现在专利申请量方面，说明2010年青岛市科技投入结构不合理，应加大专利申请量的产出。

表3非DEA有效青岛科技投入产出的松弛变量求解结果

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有效青岛市科技投入指标冗余量和产出指标不足量

R&D经费内部支出（亿元） R&D全时人员全时当量（万人/年） 专利申请量（件） 全市高新技术产业产值（亿元）

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年投入指标冗余量和产出指标不足量，可以计算出青岛科技效应达到DEA有效时投入产出指标的值。

比如，以2010年为例，通过公式， 计算得到的（，），相对于原来的n个DMU来说是有效的。通过公式计算得到2010年青岛科技投入产出指标的投影点。这意味着要想达到DEA有效，必须要减少R&D经费内部支出2.745亿元，从现有投入124.47亿元减少到121.725亿元；减少R&D全时人员全时当量0.195万人/年，从现有投入3.48（万人/年）减少到3.285（万人/年）；增加专利申请量284.506件，从现有产出10735件增加到11019.506件。根据这一计算结果，可以具体探讨有关提高青岛科技投入产出效率的途径与方法。

3.影子价格分析

影子价格用来测定非DEA的DMU的输入输出指标对效率值的影响程度。由表2显示，从整个层面上看，普遍的趋势是R&D经费内部支出的影子价格大于全市高新技术产业产值的影子价格，全市高新技术产业产值的影子价格大于专利申请量的影子价格，这说明要提高青岛市科技的绩效水平，加大R&D经费内部支出、增加全市高新技术产业产值是重点。应首先增加全市高新技术产业产值，其次增加专利申请量。

三、结语

上述实证分析一方面证明了科技投入的增加、科技实力的增强对提升城市科技进步水平，增强城市科技创新能力的重要作用；另一方面反映了青岛市在投入规模、结构、绩效等方面尚存在一些问题，其深层次问题是科技政策、科技投入运行机制与管理等存在的不足，这也是我国很多城市具有共性的问题。主要包括：（1）科技投入中的管理分割不利于资源整合。由于缺乏统筹规划，科技资金管理部门多，使原本有限的投入规模更加分散。资金分散导致项目分割，影响项目创新质量，管理分割不利于资源整合，因而从体制设计上使项目质量的提升以及科研成果的转化都存在着较多的限制。（2）科技投入的支持力度不够，效率不高。科技投入水平虽然逐年提高，但科技投入总量仍然不足，没有形成规律性的稳定增长机制。科技投入的杠杆作用发挥不足。财政对科技的支持方式比较单一，政府对产业研发的支持不足，不能对企业的研发投入起到有效的引导与激励，不能有效促进产学研的结合。（3）政府采购政策的创新激励功能没有充分发挥。政府采购的总体规模相对不足，对创新产品的激励和保护功能不够。

因此，科技政策制订应在如下领域寻求突破：（1）树立政府引导全社会科技投入的理念，逐年加大政府直接投入力度。（2）建设和完善多元化科技投入宏观架构。在发展经济、培育财源的过程中，实现政府、企业、金融系统、第三部门等在市场配置资源机制上的合理分工与协调配合。（3）创新科技投入的方式，建立社会化、多元化的科技投资体系。充分发挥政府科技投入的引导作用，培育企业科技投入能力，构建多层次的科技投入融资平台。（4）推进政府科技经费管理体制改革。建立合理的公共科技资源配置机制，建立高效协调的财政科技投入运行体制，构建有效的绩效评估体系。（5）制订鼓励科技投入的政策。进一步加大财政投入力度，完善政府采购制度，进一步扩大财政担保范围，营造保护知识产权的氛围。

[参考文献]

[1]赵敏.科技投入产出的DEA 评价模型[J]. 科技管理研究，2005（6）：90-93.

[2]王卫. 城市科技投入绩效评价研究[D]. 大连：大连理工大学，2010.

[责任编辑王艳芳]

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有效青岛市科技投入指标冗余量和产出指标不足量

R&D经费内部支出（亿元） R&D全时人员全时当量（万人/年） 专利申请量（件） 全市高新技术产业产值（亿元）

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年投入指标冗余量和产出指标不足量，可以计算出青岛科技效应达到DEA有效时投入产出指标的值。

比如，以2010年为例，通过公式， 计算得到的（，），相对于原来的n个DMU来说是有效的。通过公式计算得到2010年青岛科技投入产出指标的投影点。这意味着要想达到DEA有效，必须要减少R&D经费内部支出2.745亿元，从现有投入124.47亿元减少到121.725亿元；减少R&D全时人员全时当量0.195万人/年，从现有投入3.48（万人/年）减少到3.285（万人/年）；增加专利申请量284.506件，从现有产出10735件增加到11019.506件。根据这一计算结果，可以具体探讨有关提高青岛科技投入产出效率的途径与方法。

3.影子价格分析

影子价格用来测定非DEA的DMU的输入输出指标对效率值的影响程度。由表2显示，从整个层面上看，普遍的趋势是R&D经费内部支出的影子价格大于全市高新技术产业产值的影子价格，全市高新技术产业产值的影子价格大于专利申请量的影子价格，这说明要提高青岛市科技的绩效水平，加大R&D经费内部支出、增加全市高新技术产业产值是重点。应首先增加全市高新技术产业产值，其次增加专利申请量。

三、结语

上述实证分析一方面证明了科技投入的增加、科技实力的增强对提升城市科技进步水平，增强城市科技创新能力的重要作用；另一方面反映了青岛市在投入规模、结构、绩效等方面尚存在一些问题，其深层次问题是科技政策、科技投入运行机制与管理等存在的不足，这也是我国很多城市具有共性的问题。主要包括：（1）科技投入中的管理分割不利于资源整合。由于缺乏统筹规划，科技资金管理部门多，使原本有限的投入规模更加分散。资金分散导致项目分割，影响项目创新质量，管理分割不利于资源整合，因而从体制设计上使项目质量的提升以及科研成果的转化都存在着较多的限制。（2）科技投入的支持力度不够，效率不高。科技投入水平虽然逐年提高，但科技投入总量仍然不足，没有形成规律性的稳定增长机制。科技投入的杠杆作用发挥不足。财政对科技的支持方式比较单一，政府对产业研发的支持不足，不能对企业的研发投入起到有效的引导与激励，不能有效促进产学研的结合。（3）政府采购政策的创新激励功能没有充分发挥。政府采购的总体规模相对不足，对创新产品的激励和保护功能不够。

因此，科技政策制订应在如下领域寻求突破：（1）树立政府引导全社会科技投入的理念，逐年加大政府直接投入力度。（2）建设和完善多元化科技投入宏观架构。在发展经济、培育财源的过程中，实现政府、企业、金融系统、第三部门等在市场配置资源机制上的合理分工与协调配合。（3）创新科技投入的方式，建立社会化、多元化的科技投资体系。充分发挥政府科技投入的引导作用，培育企业科技投入能力，构建多层次的科技投入融资平台。（4）推进政府科技经费管理体制改革。建立合理的公共科技资源配置机制，建立高效协调的财政科技投入运行体制，构建有效的绩效评估体系。（5）制订鼓励科技投入的政策。进一步加大财政投入力度，完善政府采购制度，进一步扩大财政担保范围，营造保护知识产权的氛围。

[参考文献]

[1]赵敏.科技投入产出的DEA 评价模型[J]. 科技管理研究，2005（6）：90-93.

[2]王卫. 城市科技投入绩效评价研究[D]. 大连：大连理工大学，2010.

[责任编辑王艳芳]

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有效青岛市科技投入指标冗余量和产出指标不足量

R&D经费内部支出（亿元） R&D全时人员全时当量（万人/年） 专利申请量（件） 全市高新技术产业产值（亿元）

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年投入指标冗余量和产出指标不足量，可以计算出青岛科技效应达到DEA有效时投入产出指标的值。

比如，以2010年为例，通过公式， 计算得到的（，），相对于原来的n个DMU来说是有效的。通过公式计算得到2010年青岛科技投入产出指标的投影点。这意味着要想达到DEA有效，必须要减少R&D经费内部支出2.745亿元，从现有投入124.47亿元减少到121.725亿元；减少R&D全时人员全时当量0.195万人/年，从现有投入3.48（万人/年）减少到3.285（万人/年）；增加专利申请量284.506件，从现有产出10735件增加到11019.506件。根据这一计算结果，可以具体探讨有关提高青岛科技投入产出效率的途径与方法。

3.影子价格分析

影子价格用来测定非DEA的DMU的输入输出指标对效率值的影响程度。由表2显示，从整个层面上看，普遍的趋势是R&D经费内部支出的影子价格大于全市高新技术产业产值的影子价格，全市高新技术产业产值的影子价格大于专利申请量的影子价格，这说明要提高青岛市科技的绩效水平，加大R&D经费内部支出、增加全市高新技术产业产值是重点。应首先增加全市高新技术产业产值，其次增加专利申请量。

三、结语

上述实证分析一方面证明了科技投入的增加、科技实力的增强对提升城市科技进步水平，增强城市科技创新能力的重要作用；另一方面反映了青岛市在投入规模、结构、绩效等方面尚存在一些问题，其深层次问题是科技政策、科技投入运行机制与管理等存在的不足，这也是我国很多城市具有共性的问题。主要包括：（1）科技投入中的管理分割不利于资源整合。由于缺乏统筹规划，科技资金管理部门多，使原本有限的投入规模更加分散。资金分散导致项目分割，影响项目创新质量，管理分割不利于资源整合，因而从体制设计上使项目质量的提升以及科研成果的转化都存在着较多的限制。（2）科技投入的支持力度不够，效率不高。科技投入水平虽然逐年提高，但科技投入总量仍然不足，没有形成规律性的稳定增长机制。科技投入的杠杆作用发挥不足。财政对科技的支持方式比较单一，政府对产业研发的支持不足，不能对企业的研发投入起到有效的引导与激励，不能有效促进产学研的结合。（3）政府采购政策的创新激励功能没有充分发挥。政府采购的总体规模相对不足，对创新产品的激励和保护功能不够。

因此，科技政策制订应在如下领域寻求突破：（1）树立政府引导全社会科技投入的理念，逐年加大政府直接投入力度。（2）建设和完善多元化科技投入宏观架构。在发展经济、培育财源的过程中，实现政府、企业、金融系统、第三部门等在市场配置资源机制上的合理分工与协调配合。（3）创新科技投入的方式，建立社会化、多元化的科技投资体系。充分发挥政府科技投入的引导作用，培育企业科技投入能力，构建多层次的科技投入融资平台。（4）推进政府科技经费管理体制改革。建立合理的公共科技资源配置机制，建立高效协调的财政科技投入运行体制，构建有效的绩效评估体系。（5）制订鼓励科技投入的政策。进一步加大财政投入力度，完善政府采购制度，进一步扩大财政担保范围，营造保护知识产权的氛围。

[参考文献]

[1]赵敏.科技投入产出的DEA 评价模型[J]. 科技管理研究，2005（6）：90-93.

[2]王卫. 城市科技投入绩效评价研究[D]. 大连：大连理工大学，2010.

[责任编辑王艳芳]