运用主成分聚类分析法评估医院科室科研绩效

郭锐敏 常宗平 孙瑞华△ 李 欢 徐 凯 虞康达 肖 畅 吴婉玲



运用主成分聚类分析法评估医院科室科研绩效

郭锐敏1常宗平2孙瑞华2△李 欢1徐 凯1虞康达1肖 畅1吴婉玲1

主成分聚类分析法是将主成分分析与聚类分析有机结合的一种新方法，该方法克服了众多指标之间的共线性，提取出能够代表大部分信息的综合指标，利用综合得分聚类后，能够合理准确地突出各个类别的能力和优势。目前在采矿业[1]、农业[2]、经济学[3]等领域有应用。本文将以北京市某综合医院2015年度的学科评估数据为例，运用主成分聚类分析法对各业务科室的科研绩效进行分析评价，以期为科研绩效评估提供一种新的研究方法和思路。

资料与方法

1.资料来源

本文资料来源于北京市某三级甲等综合医院2015年度学科评估数据，评估数据内容包括65个业务科室的八项评估指标，各项评估指标分数不设上限。其中，65个业务科室中，外科占20个，内科占23个，中医类科室占15个，医技类科室占12个。八项评估指标包括：课题(x1)、论文教材/专著(x2)、奖励(x3)、专利(x4)、兼职(x5)、平台(x6)、团队荣誉(x7)、标准制定(x8)。

2.方法

主成分聚类分析法是应用主成分提取少数主成分，代替原始指标，计算综合得分并对综合得分排序，最后进行聚类的一种方法[4]。由于主成分分析能在基本不损失原始指标信息的基础上，提取出彼此信息不重叠的主成分，因此可以先对原始指标体系进行主成分分析，然后将主成分代替原始指标进行聚类[5]。聚类分析又称集群分析，它首先使各个业务科室各自成一类，然后将距离最近的2个科室合并成一个新类，重新计算新类与其他类的距离，再按最小距离归类，这样每次缩小一类，直至所有业务科室成为一类为止[6]。利用综合得分进行聚类分析，可以突出各类业务科室的突出能力和优势产出，主成分聚类分析法能从整体上准确反映医院科室科研绩效产出情况。

主成分聚类分析法的过程分为以下几个步骤：(1)评估指标的标准化处理；(2)建立相关系数矩阵，得到相关系数矩阵的特征向量、特征值、贡献率和累计贡献率；(3)确定主成分个数并解释各主成分；(4)计算综合评价得分；(5)利用综合评价得分将评估对象聚类。

结果与分析

1.评估指标的标准化

2.建立相关系数矩阵

在标准化数据的基础上，借助SAS 9.1.3软件计算原始指标的相关系数矩阵，得到相关系数矩阵的特征向量、特征值、贡献率和累计贡献率，见表1～2。其中，特征向量是主成分Zj的线性表达式中原始指标(已标准化)的组合系数，特征值则是主成分Zj的方差，方差越大，则对总变异的贡献越大。

表1 相关系数矩阵的特征向量

3.确定主成分个数

在实际应用中，为了达到数据简化的目的，通常按累计贡献率大于或等于70%的原则提取前m个主成分[7]。上述数据中，前六个主成分的累计贡献率为90.4%，远大于70%，说明采用六个主成分已经能够反映原始数据包含的大部分信息，故考虑取前六个主成分。即利用主成分分析法把原来的八个指标综合成六个主成分，能够反映原始指标的总体特征。

表2 各项指标的特征值和累计贡献率

第一主成分在课题这一指标上有较高正载荷，其余各指标上载荷均大于零，但是科研项目水平明显较强，可认为主要是反映综合实力的因素。

第二主成分在课题和奖励两个指标上有较高的负载荷，在兼职上有较高正载荷，可认为这一主成分主要是反映学术兼职贡献的因素。

第三主成分在专利上有较高的正载荷，说明这一主成分主要反映的是成果方面的因素，可作为制造成果的因子。

第四主成分在标准制定上有较高的正载荷，可认为主要是反映参与标准制定的因素，作为引领行业发展态势的因子。

第五主成分在团队荣誉这一指标上有较高正载荷，可认为这一主成分主要是反映人才团队荣誉建设的因素。

第六主成分在论文专著这一指标上有较高负载荷，在平台这一指标上有较高的正载荷，可认为该主成分主要是反映平台建设的因素，发表论文专著的水平较弱。

4.计算综合评价得分

由表1的特征向量与标准化后的数据相乘可以计算得到主成分的得分Fj(j=1、2、3、4、5、6)，以每个主成分的贡献率作为权数，计算各科室的综合评价得分(f)，并以综合评价得分进行排序。

5.将65个业务科室分类

表3 科室聚类一览表

优秀类，综合评价得分均值为1.634，各主成分得分均值都大于零，这类学科第一主成分均分较高，即科研项目水平较高。该类别属于综合实力较强的类别，与实际数据相符。

良好类，综合评价得分均值为0.544，该类学科的第二主成分均分较高，在学术兼职方面有较大优势。第一主成分均分虽不及第一类，但也较高，科研课题水平略低于第一类科室，较第三类、第四类相对较高，与实际相符。

表4 四类业务科室综合得分均值一览表

中等类，综合评价得分均值为0.076，相比于第一类科室，该类科室各主成分得分均值都相对较低，第四主成分均分相对较高，即在引领行业标准方面这类科室有较大贡献。第五主成分均分较低，团队荣誉和人才建设这方面还有待加强。

较差类，综合评价得分均值为-0.386，这类科室各方面得分均较低，因此在科研项目、学术兼职等各项科研绩效产出方面均较弱，该类别科室整体实力较弱。

讨 论

运用主成分聚类分析法评估科研绩效，实际是把主成分分析与聚类分析有机结合的一种应用方法。主成分分析法可以对评估指标进行降维，把多维的指标信息归纳为可以反映大部分信息的少数几个主成分，既有利于归纳分析科研绩效的主要贡献成分，也可以满足有效的聚类分析信息要求，同时可以根据各主成分，分析各科室科研绩效的主要贡献内容。本文中，我们通过主成分分析，发现科研绩效得分最主要的贡献在于课题指标，其次是奖励、专利、标准制定等，为科研绩效的提高指明了方向。

本文通过聚类分析法将65个科室分成四个等级，从优秀类科室到较差类科室的科室数量逐渐增多，并不符合绩效管理的“强制正态分布法”，即分数“中间大、两头小”的分布规律[8]。但从65个科室的绩效分数分布看，可见等级划分是符合实际的。

[1]陈建宏,蒋权,郑海力,等.基于主成分聚类分析的采矿方法优选.科技导报,2011,29(27):36-41.

[2]李国锋,王莉,肖远淑,等.基于主成分聚类分析评价棉花品质的研究.现代纺织技术,2016,1(1):5-7.

[3]吕岩威,孙慧，周好杰,等．基于主成分聚类分析的西部地区经济实力评价.科技管理研究,2009,29(12)：157-160.

[4]李秀楼,程霓虹,陈英,等.运用主成分聚类方法评估综合医院临床科主任能力.中国卫生统计,2012,29(2):249-250+253.

[5]王德青,朱建平,谢邦昌,等.主成分聚类分析有效性的思考.统计研究,2012,29(11)：86-87.

[6]胡春娥.聚类分析在医院管理中的应用.中国卫生统计,2007，24(1):92-93.

[7]孙振球.医学统计学.人民卫生出版社,2010,8:358.

[8]李玉萍,兰社云.绩效管理中的“强制正态分布法”.经济研究导刊,2011,12(122):128-129.

(责任编辑：刘 壮)

1.北京中医药大学(100029)

2.中日友好医院

△通信作者：孙瑞华，E-mail：sunruihua@263.net