基于兩階段DEA模型研究我國生物制藥上市企業技術創新效率

郝本超 阮嫻靜

摘 要 目的 為促進我國生物制藥企業技術創新效率的提升提供參考。 方法 本研究將生物制藥企業技術創新過程分解成技術開發與成果轉化兩個子階段，在充分考慮子階段間關聯性的前提下構建兩階段數據包絡分析（DEA）模型，并基于滯后效應對我國23家生物制藥上市企業2016-2020年兩階段的技術創新效率進行評價。結果與結論 我國生物制藥上市企業兩階段的技術創新效率皆處于較低水平，技術開發和成果轉化階段的綜合效率均值僅為0.377、0.347。當前制約我國生物制藥上市企業兩階段技術創新效率提升的主要因素是純技術效率不足。在技術開發階段，研發經費投入冗余和專利產出不足是導致生物制藥上市企業DEA無效的主要原因;而在成果轉化階段，發明專利投入冗余則是造成生物制藥上市企業DEA無效的主要原因。從區域視角來看，在技術開發階段，東部地區生物制藥上市企業的綜合效率與純技術效率均值分別為0.378、0.603，皆高于中西部地區生物制藥上市企業;而在成果轉化階段，中西部地區生物制藥上市企業的綜合效率與純技術效率均值分別為0.361與0.548，皆高于東部地區生物制藥上市企業。據此，筆者建議生物制藥企業要增強技術成果轉化能力，積極優化科技資源配置，重視區域間合作交流，推動我國生物制藥產業創新效率整體提升。

關鍵詞 生物制藥企業;技術創新效率;兩階段數據包絡分析模型

中圖分類號 R95 文獻標志碼 A 文章編號 1001-0408（2022）01-0007-07

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2022.01.02

ABSTRACT? ?OBJECTIVE To provide reference for improving the technological innovation efficiency of biopharmaceutical enterprises in China. METHODS In this research， the technological innovation process of the biopharmaceutical enterprises was divided into two stages： the technological development and the achievement transformation. Two-stage data envelopment analysis （DEA） model was established under the premise of considering the two-stage correlation， and the two-stage technological innovation efficiency of 23 listed biopharmaceutical enterprises? in China was evaluated from 2016 to 2020 on the basis of hysteresis effect. RESULTS & CONCLUSIONS The two-stage technological innovation efficiency of listed biopharmaceutical enterprises in China was at a relatively low level， and the average overall efficiency of the technological development stage and the achievement transformation stage were only 0.377 and 0.347. At present， the low efficiency of technology is the main factor restricting the improvement of the two-stage technological innovation efficiency of listed biopharmaceutical enterprises in China. In the technology development stage， redundant investment in R&D funds and insufficient patent output are the main reasons for the invalid DEA of listed biopharmaceutical enterprises， while in the achievement transformation stage， the redundant input of invention patents is the main reason for the invalid DEA of listed biopharmaceutical enterprises. From a regional perspective， in the technology development stage， the average overall efficiency and technical efficiency of listed biopharmaceutical enterprises in the eastern region are 0.378 and 0.603， which are higher than the central and western regions. In the stage of achievement transformation， the average values of comprehensive efficiency and technical efficiency of listed biopharmaceutical enterprises in the central and western regions are 0.361 and 0.548， which are higher than those in the eastern region. It is suggested that biopharmaceutical enterprises should enhance their ability to transform technological achievements， optimize the allocation of scientific and technological resources， attach importance to regional cooperation and exchanges， promote the overall innovation efficiency of biopharmaceutical industry in China.

KEYWORDS? ?biopharmaceutical enterprise;technological innovation efficiency; two-stage data envelopment analysis model

現代生物技術在醫藥領域的連續突破，推動了生物制藥行業的快速發展。生物制藥是應用生物技術，如基因工程、DNA重組技術、蛋白質工程等新興技術來研發和生產相應生物制品的過程[1]。與傳統醫藥相比，生物制藥或生物制品具有低污染、藥理活性高、毒副作用小、靶向性強等諸多優點[2]，現已成為國際新藥研發最熱門的領域之一。與發達國家相比，我國的生物制藥行業起步較晚，雖然經過多年的發展已經頗具規模，但部分企業自主創新能力仍很薄弱，產品則主要集中在低端的仿制疫苗和血液制品等行業，技術壁壘較低，缺乏行業競爭力[3]。

近年來，為了扭轉我國生物制藥行業在國際競爭中的劣勢、推動其實現跨越式發展，國家陸續出臺了《促進生物產業加快發展的若干政策》《“十三五”生物技術創新專項規劃》等重要文件，用以加強對生物制藥行業的支持與引導。在國家政策支持下，我國生物制藥產業穩步發展，據《中國高技術產業統計年鑒》數據顯示，2019年我國生物藥品制品產業的研發經費內部支出達到? ? ?1 226 876萬元，較2014年增加了87.67%;同時，2019年我國生物藥品制品產業的新產品銷售收入也達到了? ? ?7 306 340萬元，較2014年增長了72.61%[4-5]。雖然從投入-產出的宏觀數據來看，近5年時間內我國生物制藥行業進步明顯，但由于個體的生物制藥企業研發力量薄弱、創新轉化率較低，導致我國生物制藥行業發展進程始終落后于西方發達國家，因此，對我國生物制藥企業的技術創新效率進行合理評價是非常必要的。以往的研究多從宏觀角度對我國醫藥制造業整體的技術創新效率進行評價，且學者們多把醫藥制造業的技術創新過程看成一個整體過程[6-8]，忽略了其內部的階段特征，所得研究結論具有一定的局限性，無法深入分析生產系統非有效性的來源。基于以上問題，同時考慮到數據的可獲得性，本文最終選擇我國生物制藥上市企業為研究對象，把生物制藥企業的創新過程分解成技術開發和成果轉化兩個相關聯的子階段，構建兩階段數據包絡分析（data envelopment analysis，DEA）模型，并基于滯后效應，對我國23家生物制藥上市企業的兩階段技術創新效率進行實證分析與對比評價，以期揭示當前我國生物制藥企業技術創新活動中的一些重要特征與規律，為促進我國生物制藥企業創新效率的提升提供參考。

1 數據來源及處理

1.1 數據來源

基于數據的可獲得性，依據中國證券監督管理委員對上市公司行業的分類，本文從醫藥制造業（C27）大類上市企業名錄中挑選出上市時間在5年以上，且主營業務為生物藥品制造或生物醫藥技術開發的公司為研究對象。為了消除異常樣本影響，保證本研究的可代表性與準確性，筆者還對研究樣本進行了如下處理：（1）剔除近5年時間內發生過重大變更的公司;（2）剔除關鍵數據缺失的公司;（3）剔除其股票處于特別處理（special treatment，ST）狀態的公司。最終，本文收集到23家生物制藥上市公司2016-2020年的相關觀測數據。本研究的財務數據與人員數據來源于上市公司年報，專利數據來源于大為Innojoy專利數據庫。

1.2 滯后處理

生物制藥企業技術創新效率的研究要充分考慮其創新投入與產出之間的時滯性，尹述穎等[9]應用隨機前沿函數分析方法證明了在醫藥企業創新活動中設定滯后期的科學性。宇文晶等[10]則運用格蘭杰因果關系檢驗法得出了高技術企業創新活動的整體滯后期為2年、各階段滯后期分別為1年的結論。在借鑒以上學者結論與相關研究[11-12]基礎上，本文將生物制藥企業兩階段的投入與產出間的滯后期均設置為1年，即技術開發階段投入指標采用2016-2018年的數據，技術開發階段產出指標即成果轉化階段投入指標采用2017-2019年的數據（成果轉化階段產出指標）采用2018-2020年的數據。基于此，本文共形成了3個測度期：第一期（2016-2018年）、第二期（2017-2019年）、第三期（2018-2020年）。

2 指標選取與模型構建

2.1 指標選取

隨著學術界對創新理論研究的深入，創新過程不再被簡單地視為一個單階段投入產出過程，不少學者開始對高技術產業的技術創新過程進行細化與分解，將技術創新過程分解成技術研發和技術轉化這兩個子階段[13-14]。作為典型的高新技術行業，生物制藥行業的技術創新過程也具有明顯的兩階段鏈式過程特征，因此本文把生物制藥企業的創新過程分解成技術開發和成果轉化兩個相關聯的子階段。

對于醫藥企業兩階段創新效率評價指標體系的構建，學者們已經有了較為深入的研究。尹述穎等[9]將技術人員投入數和研發經費投入額作為醫藥企業創新活動第一階段的投入指標，把專利申請數作為該階段的產出指標;基于兩階段關聯性，其選擇第一階段的產出指標作為第二階段投入指標，第二階段的產出則用主營業務收入來測度。鄭義等[15]選擇研發及技術人員投入數和研發資本存量作為第一階段的投入指標，選擇發明專利申請數、實用新型專利申請數以及無形資產作為中間產出指標，用主營業務收入作為最終產出指標，以此構建兩階段創新效率評價指標體系對我國上市醫藥企業創新效率進行評價。楊茜[16]對上市醫藥制造業企業創新效率進行評價時，第一階段的投入指標包括研發經費投入額、技術人員數量、無形資產以及固定資產，產出則采用發明專利申請數和實用新型專利申請數進行測度;第二階段的投入指標除第一階段產出指標外，還包括第一階段投入指標共享到第二階段的部分，產出則選擇用凈利潤來測度。綜合以上學者研究并考慮數據的可獲得性，本文最終選擇上市公司研發人員數量和研發經費投入額為技術開發階段投入指標;選擇專利申請數和發明專利申請數為該階段產出指標。基于兩階段之間的內在聯系，選擇技術開發階段的產出指標即專利申請數和發明專利申請數為成果轉化階段的投入指標;選擇上市企業主營業務收入為該階段的產出指標。具體指標及其說明詳見表1。

2.2 兩階段DEA模型的構建

由著名運籌學家Charnes等[17]提出的傳統DEA法，存在將各決策單元（decision making unit，DMU）都視為“黑箱”、忽略DMU內部結構和階段特征、只關注整體效率的缺陷，無法得出創新過程中的階段效率以及各子階段對整體效率的影響，因而無法深入分析系統非有效性的來源。基于以上研究并結合生物制藥企業技術創新特點，本文將生物制藥企業技術創新過程分解成技術開發與成果轉化兩個相關聯的子階段，在“規模報酬變動”的假設下，借鑒已有研究[18-20]構建了下文中的兩階段DEA模型。基于規模報酬變動的假設下構建的兩階段 DEA 模型可以測算出樣本企業創新過程中的各階段綜合效率、純技術效率以及規模效率（綜合效率=規模效率×純技術效率），同時利用該模型還可以對樣本企業各階段投入和產出指標的松弛變量進行測度，深入分析造成樣本企業DEA無效的主要原因。

各式中，wi為技術開發階段投入指標的權重系數;gd為技術開發階段產出指標和成果轉化階段投入指標的權重系數;uk為成果轉化階段產出指標的權重系數;ωi為經轉換后的技術開發階段投入指標的權重系數;λd為經轉換后的技術開發階段產出指標和成果轉化階段投入指標的權重系數;μk為經轉換后的成果轉化階段產出指標的權重系數;β1、β2為兩個不受約束的實變量;η1、η2是由β1、β2經轉換后不受約束的一維實變量，分別反映公式（2）與公式（4）中第j個DMU的規模報酬特征（當η1=0、η2=0時，DMU處于最佳生產規模狀態，規模報酬不變; 而當η1≠0、η2≠0時，則表明DMU處于規模報酬遞增或遞減狀態）。

3 實證分析

本研究采用兩階段DEA模型，將納入的23個樣本企業三期共計69個DMU的兩階段投入-產出數據分別運用DEAP 2.1軟件進行測算，得到各DMU分階段的綜合效率、純技術效率和規模效率，結果詳見表2、表3。

3.1 總體分析

3.1.1 綜合效率分析 綜合效率反映的是含有規模效應時的技術效率[19]，其計算公式為：綜合效率=規模效率×純技術效率。當綜合效率=1.0時，DMU處于DEA有效狀態，且為規模和技術同時有效。本文借鑒王新紅等[20]學者的劃分標準將樣本企業的綜合效率值劃分為4個區間（表4）。從表4的結果來看：（1）在技術開發階段，有3個DMU綜合效率值達到1.0，處于DEA有效狀態，這僅占DMU總數的4.35%;而有55個DMU綜合效率低于0.6，占DMU總數的79.71%。這表明大部分生物制藥上市企業在技術開發階段的綜合效率都處于較低下的水平。（2）在成果轉化階段，有3個DMU處于DEA有效狀態，占DMU總數的4.35%;在非DEA有效的DMU中，有81.16%的DMU綜合效率低于0.6。因此，與技術開發階段相似，大部分樣本企業在成果轉化階段的綜合效率也處在較低水平。由以上分析可看出，我國生物制藥上市企業在技術開發與成果轉化兩階段的綜合效率都處于較低水平，有較大的提升空間。

3.1.2 純技術效率分析 樣本企業的純技術效率分布如表5所示。從表5的結果來看：（1）在技術開發階段，共有7個DMU的技術水平相對較佳，純技術效率達到1.0，處于技術有效狀態，這僅占DMU總數10.14%;在62個非技術有效的DMU中，有37個DMU的純技術效率低于0.6，占DMU總數的53.62%。這說明我國生物制藥上市企業在技術開發階段的純技術效率總體較低，有較大的提升空間。（2）在成果轉化階段，處于技術有效狀態的DMU比例僅為8.70%，低于技術開發階段;而純技術效率低于0.6的DMU比例為62.32%，高于技術開發階段。由此可以看出，我國生物制藥企業在技術開發階段的純技術效率要略優于成果轉化階段。

3.1.3 規模效率分析 樣本企業的規模效率分布如表6所示。綜合上述結果與表6的結果可以看出：（1）在技術開發階段，共有3個DMU的規模效率達到1.0，處于規模有效狀態，這僅占DMU總數的4.35%，但規模效率在（0.8～<1.0）區間的DMU占比為31.88%，這表明有相當部分樣本企業的規模效率已接近生產前沿面，這是一個好的信號;結合表2、表3可知，在未達到規模有效狀態的DMU中，處于規模遞增的占比為98.48%，處于規模遞減的占比為1.52%。（2）在成果轉化階段，處于規模有效狀態的DMU占比為7.25%，高于技術開發階段，但規模效率在（0.8～<1.0）區間的DMU占比僅為23.19%，低于技術開發階段;結合表2、表3可知，在未達到規模有效狀態的DMU中，處于規模遞增的占比僅為6.25%，處于規模遞減的占比為93.75%。

由以上分析可知，在技術開發階段，樣本企業多處于規模效益遞增狀態，因此在此階段企業可以通過增加創新要素投入來促進創新效率的提升;而在成果轉化階段，樣本企業多處于規模效益遞減狀態，在此階段企業增加要素投入并不會促進創新效率的提升，反而會造成企業資源的浪費。

3.2 樣本企業技術創新效率均值分析

為了更加科學準確地對我國生物制藥上市企業兩階段的技術創新效率進行分析，本研究將23家樣本企業連續三期的兩階段創新效率值進行了平均化處理，結果如圖1所示。從圖1可知，在技術開發與成果轉化階段，樣本企業技術創新效率總體較低，綜合效率均值皆不足0.4，但相比之下，樣本企業在技術開發階段的技術創新效率要優于成果轉化階段，因此，成果轉化效率低下是我國生物制藥企業的主要短板。此外，樣本企業兩階段的規模效率均值皆高于0.6，處于中等偏上的水準，優于樣本企業的純技術效率水平。由此可知，相對于規模效率，提高我國生物制藥企業技術創新效率的關鍵在于純技術效率的提升。

3.3 樣本企業松弛變量優化分析

本研究利用上文構建的兩階段DEA模型，對各DMU技術開發與成果轉化階段投入與產出指標的松弛變量進行測度，以期找出造成樣本企業DEA無效的主要原因。由于篇幅限制，本文未列出具體的測度結果，所有關鍵數據都會在下文中進行敘述。

對所測得的松弛變量結果進行分析可以發現：（1）在術開發階段，有47.83%的DMU存在研發經費投入冗余問題，這說明部分生物制藥企業對科技經費的使用和配置存在問題，并沒有充分發揮科技經費的使用效益;有33.33%的DMU存在發明專利產出不足的問題，有50.71%的DMU存在三項專利（包括實用新型、發明、外觀專利）總體產出不足的問題。（2）在成果轉化階段，有46.38%的DMU存在發明專利投入冗余問題，有15.94%的DMU存在三項專利總體投入冗余問題，在此階段并沒有DMU存在產出不足的問題，這表明投入冗余是造成樣本企業在成果轉化階段創新效率低下的主要原因。（3）依據松弛變量測定結果，筆者還發現部分企業展現出“在技術開發階段存在專利成果產出不足，而在成果轉化階段卻又存在專利投入冗余”的現象。王輝等[19]在對我國高校兩階段科技創新效率進行實證研究時也得到過類似結論。筆者認為造成此種現象的原因是部分生物制藥企業盲目布局熱點領域，忽略了社會與市場的實際需求，造成企業在第一階段產出的部分技術成果在第二階段無轉化意義;同時企業在技術開發階段產出的技術成果與自身的轉化能力不匹配，企業并沒足夠能力將技術成果轉化為經濟效益也是原因之一。

3.4 樣本企業區域創新效率分析

由于中西部地區上市的生物制藥企業較少，為了保證數據的可比性，筆者把注冊地隸屬于中部與西部地區的樣本企業看作一個整體，與經濟和科技更為發達的東部地區樣本企業的技術創新效率進行對比，結果如表7所示。從表7可知：（1）在技術開發階段，東部地區生物制藥上市企業的綜合效率與純技術效率皆高于中西部地區企業，這表明東部地區生物制藥上市企業有著更強的自主創新和研發能力，這與兩區域間的人才儲備、科技和經濟發展水平等差距有關。（2）在成果轉化階段，中西部地區生物制藥上市企業的綜合效率與純技術效率則高于東部地區企業。陳瑩文等[21]在對我國高技術產業創新效率進行測度時也得出過類似結論，其認為造成中西部地區高技術產業第二階段創新效率高于東部地區的原因是：東部地區競爭激烈，使得部分人才開始流入中西部地區，同時中部崛起與西部大開發政策也給中西部地區企業帶來了快速發展與趕超的契機。對于此現象，筆者認為中西部生物制藥上市企業在技術開發階段產出的技術成果較少，因此，在成果轉化階段技術成果的投入量要遠低于東部企業，這使其存在更少的投入冗余問題，所以在成果轉化階段有著更高的創新效率。

4 討論與建議

綜合以上實證結果，本文得到以下結論：（1）我國生物制藥上市企業兩階段的技術創新效率皆處于較低水平，技術開發和成果轉化階段的綜合效率均值僅為0.377與0.347，但相比之下，企業在技術開發階段的創新效率要高于成果轉化階段，因此，技術成果轉化效率低下是我國生物制藥企業的主要短板。（2）考察期內，在技術開發與成果轉化兩階段中，樣本企業的規模效率均值皆高于純技術效率均值，因此，相較于規模效率，純技術效率低下是制約我國生物制藥上市企業兩階段技術創新效率提升的主要因素。（3）在技術開發階段，研發經費投入冗余和專利產出不足是導致生物制藥上市企業在該階段DEA無效的主要原因;而在成果轉化階段，發明專利投入冗余是導致生物制藥上市企業在該階段DEA無效的主要原因。（4）從區域視角來看，在技術開發階段，東部地區生物制藥上市企業的綜合效率與純技術效率皆高于中西部地區企業，這表明東部地區生物制藥上市企業有著更強的自主創新能力和研發能力;而在成果轉化階段，中西部地區生物制藥上市企業的綜合效率與純技術效率皆高于東部地區企業，這表明中西部生物制藥上市企業更加注重技術成果的轉化，對技術成果的利用率更高。根據以上實證研究結論，為提高我國生物制藥企業的技術創新效率，筆者提出以下建議。

4.1 增強生物制藥企業技術成果轉化能力，促進科技與市場的結合

企業的技術創新成果最終都要以產品的形式流入市場，才能真正實現其價值。從本文研究結果來看，對于我國生物制藥企業而言，技術成果轉化效率低下是制約其整體技術創新效率提升的主要短板，所以努力提升企業技術成果轉化能力不僅能為企業帶來更多的經濟效益，還是提升生物制藥企業整體創新效率的有效途徑。為此，生物制藥企業要建立專門的人才隊伍并制訂科學的技術成果轉化評價指標體系，使企業的技術成果轉化流程更加標準化和高效化。同時，生物制藥企業要重視對生物醫藥市場和技術成果本身市場價值的分析，積極推動科技與市場相結合，加速我國生物制藥產業的科技進步。

4.2 優化生物制藥企業科技資源配置，避免科技資源浪費

從本文研究結果來看，部分樣本企業在研發經費投入方面存在冗余，這表明我國生物制藥企業的創新資源并沒有得到合理配置。對此，相關企業應根據自身能力與實際發展的需求，合理配置投入要素，杜絕盲目增加投入的行為，切實提高企業創新資源的利用率。生物制藥企業可通過優化創新資源的配置、科學協調各投入要素間的比例來實現自身創新效率的提升，進而使得企業投入的創新資源最大程度地產出為技術創新成果。

4.3 重視地區間合作，促進區域間創新資源流動

由于經濟和科技發展水平的差距，以及企業所處的金融與政策環境的不同，中西部地區生物制藥企業與東部地區生物制藥企業在知識存量與技術水平上存在明顯的差距，這使得兩區域間企業的技術創新效率存在明顯的分異現象。本研究結果顯示，東部地區生物制藥企業在技術開發階段的創新效率要明顯高于西部地區企業，且研發經費的投入冗余問題更為嚴重。對此，兩區域間可通過跨區合作，將東部地區的創新投入冗余轉移到中西部，以此彌補中西部地區創新資源的不足，同時也可提高創新資源的整體利用率;東部地區還應充分發揮自身知識溢出和人才眾多的優勢，努力推動相關產業與專業人才向中西部地區的轉移與輸送，以此帶動我國生物制藥產業創新效率整體提升。

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（收稿日期：2021-06-08 修回日期：2021-11-03）

（編輯：劉明偉）