基于DEA投影定理的电信业市场设计研究.pdf
决 策 参 考 基于 DEA 投影定理的电信业市场设计研究 顾成彦, 胡汉辉 (东南大学 集团经济与产业组织研究中心, 南京 210096) 摘 要: 文章运用 DEA 模 型 分 析 了 中 国 电 信 运 营 商 的 生 产 效 率 和 规 模 收 益 状 况 , 而 后 使 用 投 影 定 理指出了电信运营商改进效率的途径, 并对我国的电信市场作了初步的设计: 中国移动争取进入互联网 业务市场; 中国联通更注意开发本地呼叫业务市场。 关键词: 电信业; 市场设计; DEA; 投影定理 中图分类号: F626.11 文献标识码: A 文章编号: 1002- 6487 ( 2008 ) 03- 0082- 03 为有效率的单元, 它们共 0 引言 同构成生产前沿面。E 为 无效率单元, 它被生产前 中国电信业在过去的十几年中取得了长足的进步。在此 沿 面 ABCD 所 包 络 , B 和 过程中, 政府规制机构扮演了重要角色, 通过两次市场拆分 直接外生的决定了我国电信业的市场结构。这一举措在一定 C 构成其有效前沿面。设 B1 和 E1 分 别 为 OB、OE 程度上促进了电信市场的竞争并提高了效率 , 但也带来了许 在生产前沿面上的交点, 多 新 的 问 题 , 表 现 为 区 域 运 营 商 之 间 的 恶 性 定 价 竞 争 、网 间 则 E 的 效 率 值 为 : TEE = 互联互通冲突、网络建设重复投资等时有发生。与此同时, 电 OE1/OE<1; 处 在 生 产 前 同 上的 B 点, 其效率为 TEB= 图 1 DEA 效率评价思路 OB1/OB=1。 从 而 , 有 效 率 的决策单元的效率值为 1, 无效率决策单元的效率值小于 1。 一 般 的 , 对 于 有 m 种 投 入 xj=(x1j, x2j, … , xmj)T, ( j=1 , … , n ) 和 s 种产出 Yj=(y1j, y2j, …, ysj)T( j=1 , …, n ) 的 n 个 决 策 单 元 , ! 和 " 分别是对 m 种投入和 s 种产出所对应的权变量。则 ( C2R ) 1 的线性规划形式可写为( 省略其分式规划推导过程) : 信业的新技术不断快速涌现, 如 3G 移动技术的发展和牌照 的发放向规制机构提出了新的挑战。在此背景下, 如何重组 和调整我国现有的电信业资源以进一步增进效率, 成为了摆 在业界和学界面前的迫切命题。 数据包络分析 (DEA)方法已被应用于电信业规制效率 评 价的多个领域, 本文利用 2001~2005 年我国电信业四大基础 运 营 商 的 数 据 及 DEA 模 型 计 算 运 营 商 的 ( 纯 ) 技 术 效 率 、规 模效率和规模收益状况, 并通过 DEA 投影定理来 对 我 国 电 信市场的业务进行设计。 max"TY0=VC R 1 研究方法 其对偶规划为: Charnes, Cooper 和 Rhodes(1978)在 Farrell(1957)等 人 的 min# 研究基础上, 给出了评价决策单元相对有效性的数据包络分 I 生产可能集的生产前沿面上。如果决策单元不为 DEA 有效, ( DC R ) 2 通过求解可以对原有的投入向量和产出向量进行调整, 使其 " $ $ $ n $ $ $ $ $j = 1 ( $ n $ $ $ $ $j = 1 $ $ % j &X $ ≤%X 析方法。判断决策单元的有效性, 本质上是判断它是否位于 的效率值 % 。 1.1 C2R 模型 DEA 方法的核心在于估计生产可能集的生产前沿面。所 1.2 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 70473013 ) 82 统计与决策 2008 年第 3 期( 总第 255 期) j j 0 的 规 划 , 只 需 将 其 投 入 、产 出 值 分 别 代 入 便 可 得 到 每 个 企 业 使用投影定理对决策单元的投入产出变量进行分析。 元, 每个决策都有 2 种投入和单一产出( 如图 1 ) , 其中 ABCD ( 1) 其 中 , % 为 企 业 X0=Xj0 的 效 率 值 ; 对 具 有 几 个 决 策 单 元 2 的有效部分。为说明 DEA 效率评价的思路, 设有 5 个决策单 0 & ≥0 , j=1 , 2 , …, n 沿 面 上 的 “投 影 ”。 DEA 理 论 体 系 中 存 在 着 大 量 的 改 进 型 谓生产前沿面 , 是指观察到的决策单元的输入数据的包络面 j j &Y & ≥Y 成为 DEA 有效, 则称经过调整后的点为决策单元 在 生 产 前 DEA 模型, 但最基本的仍是 C R 和 BC 模型。本文主要应用 C2R 模型对中国四 大 电 信 运 营 商 的 效 率 进 行 比 较 分 析 , 而 后 2 T T (PC R ) ! Xj- " Yj≥0 , j=1 , …, n T ! X0=0 !≥0 , "≥0 I 2 2 I " $ $ $ $ $ # $ $ $ $ $ % 投影定理 通过引入非阿基米德无穷小量来求解上述线性规划问 题。令 ’>0 是一个非 阿 基 米 德 无 穷 小 量 , ’ 是 一 个 小 于 任 何 正数且大于 0 的数, 则具有阿基米德无穷小量 ’ 的 DEA 模 型为: 决 策 参 考 年 年 报 、中 国 网 通 2004~2005 年 年 报 ( 其 2001~2003 年 数 据 I " $ $ $ $ $ $ $ # $ $ $ $ $ $ $ % max!TY0=VC R 2 来自纽约证券交易所( NYSE.Group ) ) 、中国移动( 香港) 2001~ 2005 年年报 ⑤和中国联通 2001~2005 年报。 "TXj- !TYj≥0 , j=1 , …, n (PC R ) "TX0=1 I 2 "≥#e% , !≥#e. 3 结果及讨论 对偶规划为: " $ $ $ $ n $ $ $ $ $j = 1 $ ’ n $ $ $ $ $j = 1 $ $ $ j $ $ - % 3.1 出方向的效率值及规模收益 ⑥情况。其中生产效率 (EE)可以 &X & +S =$X I ( D# ) - j j 分解为纯技术效率 (TE)和规模效率 (SE)。另外, 为判断各个运 0 ( 2) &Y & - S =Y + j j 运营商效率与规模收益 本文使用 EMS 软件进行线性规 划 求 解 。 表 1 给 出 了 产 min[$- %(e% TS- +eTS+)] 营商逐年的规模收益状况, 又计算了非递增的规模报酬效率 (NIRS)⑦。分解电信运营商的生产效率值, 可以判断是技术因 0 素还是规模因素决定了运营商的效率差异。对规模收益的判 & ≥0 , j=1 , 2 , …, n S ≥0 , S+≥0 断旨在验证电信业自然垄断属性中规模经济命题。 其中, e% =(1, 1, …, 1)T∈Em, 且 e=(1, 1, …, 1)∈ES。设 &0, S- 0, I 从表 1 中可以看出, 中国电信连续 5 年处于有效率的状 态, 同时亦为技术有效率和规模有效率; 从其规模收益状态来 % 0=$0X0- S- S , $ 为 (D% )的最优解( 或由两 阶 段 方 法 求 得 ) , 令 X 看, 中国电信处于规模收益不变的区间。中国网通在大多年份 % 0=Y0+S+0, 称 (X % 0, Y % 0)为 DMUj0 在 生 产 可 能 集 T 的 生 产 前 ,Y CR 年有效, 其余年份则无效率( 效率值大于 1) , 同时其规模亦无 % 0, Y % 0)为 沿 面 上 的 “投 影 ”。 投 影 定 理 为 : 决 策 单 元 的 投 影 (X 效率; 从其规模收益来看, 2001~ 2004 年间其均呈现出递增的 +0 0 0 2 DEA 有效, 其中: n n % 0=$0X0- S- 0=&Xj&0 X j % 0=Y0+S+0=&Yj&0 Y j j = 1 j = 1 1 数据及变量 均处于无效率状态( 2005 年除外) , 技术效 率 2004 年 和 2005 规 模 收 益 (IRS), 2005 年 实 现 了 不 变 的 规 模 收 益 。 中 国 移 动 2001、2003 和 2005 年为有 效 率 年 份 , 2002 和 2004 年 的 生 产 无效率既源于技术无效率亦源于规模无效率, 2002 年出现了 规模递增, 而 2004 年出现了规模收益递减(DRS)。中国联通于 2001 年和 2003 年呈现出无效率, 但值得注意的是, 联通的无 效率源于规模无效率, 其技术效率连年处于有效率状态。从其 本文选取了 2001~2005 年 ①的四大基础电信运营商的数 据, 即: 中国电信、中国网通、中国移动和中国联通。四大运营 规模收益来看, 其 2001 年和2003 年呈现出规模收益递增。 3.2 投影定理与市场设计 商各年的市场份额之和均大于 80% , 因此选择四大运营商可 表1 以有效反映我国电信市场的状况。 企业名称 效率指标 运营商效率及规模收益 ⑴ 投入变量: 包括员工数量、总资产、资本支出。 ⑵ 产出变量: 为有效区别四大运营商的业务范围差异, 本文选择了六个产出变量。包括运营利润、EBITDA②( 公司财 EE(%) TE(%) 中国电信 SE(%) NIRS(%) 务 表 现 标 准 ) 、长 途 呼 叫 业 务 收 入 、本 地 呼 叫 业 务 收 入 、移 动 规模收益 ③ 呼叫业务收入和其它收入 , 该收入项具体包括: 网间互联接 入收入、互联网业务收入、增值服务、线路租用和数据传输收 入等, 对于移动运营商还包括无线数据收入。 EE(%) TE(%) 中国网通 SE(%) NIRS(%) ⑶ 网络外部性与 DEA 模型方向选择。Coelli(1996)指出, 规模收益 在大多数的产业中, DEA 模型的方向选择不会对结果产生重 EE(%) TE(%) 中国移动 SE(%) NIRS(%) 大影响。但电信业具有典型的网络外部性特征 , 消费者的效 用既取决于电信服务本身, 同时还取决于连接到该网络的其 他消费者的数量, 即网络规模影响消费者的需求。对于电信 运营商而言, 网络规 模 ( 升 级 /扩 张 ) 是 一 种 沉 没 成 本 , 决 策 者 需考虑的是在现有网络规模( 投入) 的前提下尽可能多的增 大业务量( 产出) 。因此针对存在着网络外部性的产业应该选 择产出方向的 DEA 模型 ④。 本文数据来自于各公司年报: 中国电信 2001~2005 年各 规模收益 EE(%) TE(%) 中国联通 SE(%) NIRS(%) 规模收益 2001 100.00 100.00 100.00 100.00 - 140.36 101.41 138.41 140.36 IRS 100.00 100.00 100.00 100.00 - 199.28 100.00 199.28 199.28 IRS 2002 100.00 100.00 100.00 100.00 - 127.32 122.09 104.29 127.32 IRS 101.73 100.42 101.30 101.73 IRS 100.00 100.00 100.00 100.00 - 2003 100.00 100.00 100.00 100.00 - 115.13 111.11 103.62 115.13 IRS 100.00 100.00 100.00 100.00 - 109.00 100.00 109.00 109.00 IRS 2004 100.00 100.00 100.00 100.00 - 101.51 100.00 101.51 101.51 IRS 107.02 105.71 101.24 105.71 DRS 100.00 100.00 100.00 100.00 - 2005 100.00 100.00 100.00 100.00 - 100.00 100.00 100.00 100.00 - 100.00 100.00 100.00 100.00 - 100.00 100.00 100.00 100.00 - 平均值 100.00 100.00 100.00 100.00 116.87 106.92 109.57 116.87 101.75 101.23 100.51 101.49 121.66 100.00 121.66 121.66 注: 其中生产效率 (EE)= (纯 )技术效率 (TE)× 规模效率 (SE)。 ①由于市场分拆的原因和上市时间的不同, 本文以 2001~2005 年为样本期间。 ②EBITDA 为扣除利息、税项、折旧及摊销前盈利, 是电信公司常用的衡量公司财务表现标准的指标。 ③理想的产出指标应主要包括三项业务收入, 即: 本地呼叫收入、长途呼叫收入和互联互通( 接入) 收入, 但由于部分上市公司年报并未提供互联互通( 接入) 收 入数据, 为保证 DEA 模型对数据平衡( Balance) 要求, 本文将互联收入归并至其它收入之中。 ④本文同时计算了投入方向的 DEA 效率, 结果表明: 投入和产出方向的效率值在排序方面存在差异。 ⑤其中, 中国移动上市时仅含有浙江、广东两家子公司, 后逐年并购各省子公司, 故其总资产等指标均以 2005 年重置数值为准。 ⑥对规模收益的讨论, 是讨论投入的规模状态, 必须在保持投入不变的情况下来研究决策单元的收益状况。所以使用产出方向的 DEA 模型是合理的。 ⑦Fare 和 Grosskopf(1985)在使用非参数的费用方法研究规模收益时, 实际上是一种 DEA 模型, 被称为 FG 模型, 其被广泛的用于决策单元的规模收益判断。 统计与决策 2008 年第 3 期( 总第 255 期) 83 决 策 参 考 McMillan(2003)指 出 , 市 场 设 计 理 论 应 用 的 最 为 成 功 的 度 : EBIDTA 为 9.48% , 移 动 呼 叫 业 务 收 入 为 9.66% , 其 它 业 两个领域是频谱许可证的拍卖和电力市场的放松规制。拍卖 务收入为 34.27% , 这说 明 中 国 移 动 的 其 它 业 务 收 入 上 升 空 理论所用的市场设计方法主要依赖于设计者的价格偏好。与 间 最 大 。 同 样 , 其 2004 年 产 出 的 松 弛 变 量 S1 =0.01 ( 运 营 利 上述方法不同 , DEA 模型可以直接计算出技术效率 ( 比较生 产效率) , 它反映的是一种相对最优( 次优条件) 状态而非绝 对的经济最优( 最优条件) 状态。即在次优条件下, 通过判断 无效率决策单位的松弛变量来计算其在生产前沿面上的投 + + + 润) , S4 =228.03 ( 长途业务收入) , S6 =4242.08 ( 其它 业 务 收 入 ) 可以改进。最后是中国联通, 其无效率年份中值得改进的产 出项有运营利润、EBIDTA 和本地呼叫收入。 影, 从而指出无效率决策单元投入和产出变量的改进值。换 综上所述, 对于中国网通、中国移动而言, 其无效率年份 言之, DEA 模型同样可以进行市场设计: 根据设计者效率偏 的其它业务收入可改进的空间较大, 这说明其网间互联收 好, 以投入和产出变量反映市场差异, 通过投影定理计算出 入、互联网业务收入、增值服务、线路租用和( 无线) 数据传输 的改进值来设计市场。结合我国电信业的规制的现状, 可以 业务收入有待提高; 而中国联通无效率年份并未出现类似的 看出我国政府对电信许可证政策以及对网络频谱资源的分 情况, 结合其财务报表, 可以发现这主要得益于其互联网业 配实际上就是一些可以广泛运用市场设计理论的领域 。 务收入所带来的其它业务收入的增加。对于中国联通而言, DEA 模 型 所 使 用 的 市 场 设 计 方 法 则 主 要 依 赖 于 设 计 者 效 率 其无效率年份需要提高的是本地呼叫收入。 ⑧ 偏好。本文假定四大基础电信运营商均为潜在的市场候选 人, 它们为获得业务许可证进行竞争。 从以上对于运营商效率的分析中可以看出 , 仅有中国电 信一家在各年份均处于有效率的状态, 其它三家运营商都在 某些年份或多或少的出现了无效率的现象。以下由投影定理 来判断投入和产出的目标改进值 ( 产出方向) , 进而进行市场 设计。表 2 为无效率运营商投入和产出变量的目标改进值。 首 先 分 析 中 国 网 通 , 其 效 率 值 年 均 大 于 1, 其 产 出 的 松 弛 变 + + + 量 为 S1 =505.97 ( 运营利润) , S2 =60.16 ( EBIDTA) , S4 =232.63 + ( 长途呼叫收入) , S6 =6069.54 ( 其它业务收入) , 这说明其 运 营 4 结论 ( 1 ) 运营商效率。在次优条件下, 中国电信是有效率的; 中国网通和中国移动各年的效率值是存在差异的, 其无效率 年份中既存在技术无效率亦存在规模无效率。 ( 2 ) 规模收益。四大电信基础运营商大都呈现出非递减 的规模收益, 其中仅有中国移动一家在 2004 年出现了规模 收益递减的情况。非递减的规模收益并不意味着我国的电信 业呈现出自然垄断属性 , 只能说明若现有运营商扩大生产规 模, 将会获得至少等倍的收益。 利润、EBIDTA、长途呼叫收入、其它业务收入 有 改 进 的 空 间 , ( 3 ) 市场设计。对于中国网通、中国移动, 其无效率年份 其改进后目标值可达到。为说明可改进的幅度, 本文同时计 的其它业务收入可改进的上升空间较大, 这说明其网间互联 算了改进值占原业务数据的比例: 运营利润为 4.36% 、EBID- 收入、互联网业务收入、增值服务、线路租用和( 无线) 数据传 TA 为 0.22% 、 长 途 呼 叫 收 入 为 2.7% 、 其 它 业 务 收 入 为 45.81%。同理可以计算出其它非 DEA 有效年份的目标改进 输业务收入有待提高。 值。从中可以发现: 对于中国网通而言, 其无效率年份中其它 年前通过小灵通业务边缘性进入了移动业务市场 ( 固话进入 业务收入可改进的空间幅度最大。这说明以中国网通现有的 移动) , 同时两者还拥有互联网业务的大部分的市场份额( 固 投 入 规 模 , 其 网 间 互 联 收 、互 联 网 业 务 收 和 增 值 服 务 所 组 成 话进入互联网) , 若中国移动进入互联网业务市场( 移动进入 的其它业务收入可以达到更高的水平。其次可以得出中国移 互联网) , 而中国联通进入本地呼叫业务市场 ( 移动进入固 动无效率年份的目标改进值, 以其 2002 年为例, 其产出的松 话) , 同时结合移动电话对固定电话的强替代性, 事实上每一 + + 弛变量为 S2 =7327.18 ( EBIDTA) , S5 =10642.62 ( 移动呼叫业务 + 收 入 ) , S6 =6303.16 ( 其 它 业 务 收 入 ) , 这 说 明 其 EBIDTA 和 移 动呼叫收入以及其它业务收入可改进; 相应的目标改进幅 表2 各运营商投影的目标改进值 年份 运营商 2001 2002 2003 2004 2005 2001 2002 2003 2004 2005 2001 2002 2003 2004 2005 中国网通 中国网通 中国网通 中国网通 + S1 + S2 + + + + S3 S4 S5 S6 505.97 60.16 7219.41 4914.94 8509.5 5959.9 3260.63 3665.52 0 0 0 0 232.63 0 0 0 0 0 0 0 6069.54 9403.1 7458.32 0 7327.18 0 0 0.01 0 0 228.03 0 4242.08 5061.36 4493.82 5477.92 0 0 0 147.24 1554.85 0 0 0 5222.96 中国网通 中国移动 中国移动 10642.62 6303.16 中国移动 中国移动 中国移动 中国联通 中国联通 中国联通 912.78 中国联通 中国联通 注: 中国电信各年份均处于 DEA 有效状态, 是标杆企业, 因此无需改进。 ⑧我国仅在电信频谱分配的部分领域实行过市场拍卖。 84 统计与决策 2008 年第 3 期( 总第 255 期) ( 4 ) 全业务竞争。考虑到中国电信和中国网通早已在多 家运营商都获得了经营全业务的资格, 这将使中国的电信市 场呈现出一种“全业务竞争”的态势。 参考文献: [1]Resende M. 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