DATA ENVELOPMENT ANALYSIS
(DEA): THEORY
Aam Slamet Rusydiana www.dea-center.com
•
Ditinjau dari teori ekonomi, ada 2 macam pengertian
efisiensi, yaitu
efisiensi teknis
dan
efisiensi ekonomi
.
•
Efisiensi ekonomi mempunyai sudut pandang
makroekonomi, sementara efisiensi teknis mempunyai
sudut pandang mikroekonomi.
•
Pengukuran efisiensi teknis cenderung terbatas pada
hubungan teknis dan operasional dalam proses konversi
input
menjadi
output
. Sedangkan dalam efisiensi
ekonomi, harga tidak dapat dianggap sudah ditentukan
(
given
), karena harga dapat dipengaruhi oleh kebijakan
makro (Sarjana, 1999).
Why Efficiency?
Performance measurement Serving Information Input Output Financial Ratio DEADalam teori manajemen konvensional, kinerja organisasi dinilai dari seberapa bagus suatu organisasi mampu meminimalkan
Efficiency Concept
• Microeconomics:
a. Consumer Theory (maximize utility or satisfaction) b. Producers theory (maximize profits or minimize cost)
• Producers theory:
Productivity = Output / Input = y / x
There is a production frontier which describe the relationship between input and output of production process.
Production frontier represents maximum output from the use of each input. It also represents the technology used by a business unit or industry.
A business unit that operates on the production frontier is technically efficient.
Production Frontier and Technical
Efficiency
• Production Process with single input (x) to produce single output (y) input
• Production frontier F’ represents the maximum output attainable from each level
• Point B and C represent efficient points with productivity (y1/x0)
and (y0/x1), respectively
• Point A represent an inefficient point with productivity (y0/x0),
since technically it could increase output to y1 (the level associated
with point B) without requiring more input; or it could decrease input to x1 (the level associated
Types of Efficiency
Efficiency comprises of two components (Farrel, 1957):
Technical efficiency (TE) describes the ability of a business unit to maximize output given certain amount of input (Quantity)
Allocative efficiency (AE) describes the ability of a business unit to utilize inputs in optimal proportion based on their price (Price)
Economic efficiency/cost efficiency/overall efficiency the combination of those two types of efficiency .
Overall efficiency = allocative efficiency x technical efficiency OE = AE x TE
Technical efficiency can be breakdown into Pure technical efficiency (PTE) and scale efficiency (SE)
Technical efficiency = Pure technical efficiency x scale efficiency TE = PTE x SE
Efficiency Measurement Approach
•
Input Approach
Pendekatan sisi input digunakan untuk menjawab berapa
banyak kuantitas input dapat dikurangi secara proporsional
untuk memproduksi kuantitas output yang sama. Pendekatan
ini digunakan apabila kondisi pasar sudah mengalami tingkat
“
jenuh
”
sehingga perusahaan perlu mengetahui tingkat
efisiensi dari sumber daya yang ada saat ini.
•
Output Approach
Pendekatan sisi output digunakan untuk menjawab berapa
banyak kuantitas output dapat ditingkatkan secara
proporsional dengan kuantitas input yang sama. Pendekatan
ini digunakan pada saat kondisi pasar masih bagus sehingga
produsen diharapkan dapat mempertahankan atau bahkan
meningkatkan output dengan input yang sama
Input dan Output
•
Penentuan input dan output harus berlandaskan pada
landasan filosofis atau teori yang benar.
•
Input adalah sesuatu yang menjadi tolak ukur untuk
mencapai tujuan
•
Output dapat berupa barang maupun jasa yang
dihasilkan atau ukuran seberapa efektifnya suatu unit
telah mencapai tujuannya
•
Input dan output dapat diklasifikasikan dalam bentuk
variabel
–variabel terkontrol (
controlled variabel
) dan
tidak terkontrol (
uncontrolled variabel
).
•
Output merupakan variabel terkontrol
•
Input dapat berupa variabel terkontrol atau tidak
How to choose input and output?
•
Merujuk pada
literature review
(jurnal/paper/dsb)
•
Menentukan pendekatan apa yang akan kita
pilih
DEA for Banking
•
The Banking industry has been the subject of DEA analysis by
researchers in various areas and probably is the most heavily
studied business
– Branches
– Banks across countries
Bank Branch Inputs FTE in dollars Premise/IT expenses Other Expenses Outputs Loan Balances Deposit Balances Securities Balances Gross Revenue Bank Branch Inputs FTE in dollars Premise/IT expenses Other Expenses Outputs Loan Balances Deposit Balances Securities Balances Gross Revenue
Measuring the Activity of Bank
•
The efficiency measurement of financial
institution like banks can be approached from
their activities.
•
There are three main approaches to explain
the relationship between input and output of
banks
•
Production (operational) approach,
intermediation approach, and modern
Measuring the activity of Bank
• PRODUCTION APPROACH describes banking activities as the production
of services to depositors and borrowers using all available factors of production, such as labor and physical capital
• This approach initiated by Benston (1965) and Bell and Murphy (1968), considers banks as producer of deposit accounts to depositors and loans to borrowers.
• Therefore this approach define input as number of workforce, capital expenses on fixed assets and other materials, and define output as the sum of all deposit accounts or other related transactions.
• Freixas and Rochet (1998), this approach suits well for local branch level banks INPUT OUTPUT • Labor • Fixed Asset • Other Materials • Deposits • Financing • Services
Production Approach
•
Pendekatan ini melihat institusi finansial sebagai produser
dari rekening tabungan dan kredit pinjaman, Pendekatan ini
mendefinisikan output sebagai penjumlahan dari
rekening-rekening tersebut atau rekening-rekening-rekening-rekening terkait.
•
Sedangkan input dalam pendekatan ini dihitung dari jumlah
tenaga kerja, pengeluaran modal pada aktiva tetap dan
material lainnya.
•
Pendekatan produksi melihat aktivitas bank sebagai sebuah
produksi jasa bagi para depositor dan peminjam kredit.
Untuk mencapai tujuan yaitu memproduksi output-output
yang diinginkan, seluruh faktor-faktor produksi seperti
Measuring the activity of Bank
•
INTERMEDIATION APPROACH
describes banking activities
in charge of transforming
the money borrowed from
depositors (surplus spending units) into the money lent to
borrowers (deficit spending units).
•
Therefore this approach defines input as financial capital
(the deposits collected and the funds borrowed), and define
output as the volume of loans and investment outstanding.
•
Freixas and Rochet (1998), this approach suits well for main
branch level banks
INPUT OUTPUT • Labor • Fixed assets • deposits • Investments • Financing • Other earnings
Intermediation Approach
•
Pendekatan ini melihat institusi keuangan sebagai
perantara. Institusi keuangan ini merubah dan mentransfer
aset-aset keuangan, dari unit-unit yang kelebihan dana ke
unit-unit yang kekurangan dana. Output dalam pendekatan
ini diukur melalui kredit pinjaman dan investasi keuangan.
Sedangkan input institusional adalah biaya tenaga kerja dan
modal serta pembayaran bunga pada deposit.
•
Pada dasarnya pendekatan intermediasi bersifat
komplementer dengan pendekatan produksi. Pendekatan
intermediasi menerangkan aktivitas perbankan sebagai
pentransformasian uang yang dipinjamkan dari depositor
menjadi uang yang dipinjamkan kepada para debitor.
Measuring the activity of Bank
•
MODERN APPROACH
try to improve the first
two approaches by incorporating risk
management, information processing, and
agency problems into the classical theory of
the firm. This approach introduces a possible
discrepancy between bank’s manager and
owner in profit maximization behavior. If
bank’s manager are not risk neutral, they will
typically choose a level of financial capital that
is different from the cost minimizing one.
Modern/Asset Approach
•
Pendekatan asset melihat fungsi primer
sebuah institusi keuangan sebagai pencipta
kredit pinjaman.
•
Efisiensi asset mengukur kemampuan
perbankan dalam menanamkan dana dalam
bentuk kredit, surat-surat berharga dan
alternatif asset lainnya sebagai output.
•
Input diukur dari harga tenaga kerja, harga
dana dan harga fisik modal.
Most used I-O in Banking
Anouze & Bou-Hamad (2019). “Data envelopment analysis and data mining to efficiency estimation & evaluation”,
Parametric vs Nonparametric
•
Pendekatan parametrik melakukan
pengukuran dengan menggunakan
ekonometrik yang stokastik dan berusaha
untuk menghilangkan gangguan dari pengaruh
ketidakefisienan. Ada tiga pendekatan
parametrik ekonometrik, yaitu:
1.
Stochastic Frontier Approach (SFA);
2.
Thick Frontier Approach (TFA); dan
Parametric vs Nonparametric
1. Stocastic Frontier Approach (SFA)
• Merupakan metode ekonometrik yang mengasumsikan efisiensi mengikuti
distribusi asimetrik, biasanya setengah normal (half normal), sementara random error diasumsikan mengikuti distribusi standar simetrik.
2. Thick Frontier Approach (TFA)
• Model yang dikembangkan oleh Berger dan Humprey (1991) ini membandingkan rata-rata efisiensi dari kelompok perusahaan dan bukannya mengestimasi frontier. 3. Distribution Free Approach (DFA)
• Model ini menggunakan residual rata-rata dari fungsi biaya yang diestimasi pada panel data untuk membangun suatu ukuran cost standard efficiency. Metode ini tidak memaksakan suatu bentuk spesifik pada distribusi dari efisiensi rata-rata untuk setiap perusahaan yang besarnya konstan dari waktu ke waktu.
4. Free Disposal Hull (FDH)
• Metode ini merupakan generalisasi dari DEA dengan model variable return to scale. Metode ini tidak mensyaratkan estimasi frontier yang berbentuk
What is DEA?
•
DEA adalah suatu teknik pemrograman
matematika yang mengukur tingkat efisiensi dari
unit pengambil keputusan (UPK) atau
decision
-making unit
relatif
terhadap UPK yang
sejenis
dimana semua unit-unit ini berada pada atau
dibawah ”kurva” efisien frontiernya.
•
Pendekatan ini pertama kali diperkenalkan oleh
Charnes, Cooper, dan Rhodes pada tahun 1978.
Semenjak itu penerapan pendekatan ini semakin
berkembang dengan pesat (Cevdet et.al., 2000).
What is DEA?
•
Pemrograman linier sangat tergantung kepada
populasi yang dijadikan sampel sehingga
cenderung jauh dari kesalahan spesifikasi (Lovell,
1993).
•
Selanjutnya, kinerja dari suatu UPK sangat relatif
terhadap UPK lainnya, khususnya yang
menyebabkan ketidakefisienan.
•
Pendekatan ini juga dapat melihat bagaimana
suatu UPK itu melakukan penyempurnaan kinerja
keuangannya sendiri sehingga menjadi efisien.
Why DEA?
DEA Best-Practice
Frontier
Input
Output
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
predicted
average
behavior
- Regression can accommodate Multiple inputs or
outputs but not both
- Regression requires a functional relationship between in/outputs
- Regression provides only average relationships not best practice
Basic DEA Benchmarking Information
•
DEA gives
–
Efficiency rating, or score, for each DMU
–
Efficiency reference set:
peer group
–
Target
for the inefficient DMU
–
Information on how much inputs can be
decreased
or
outputs
increased
to make the unit efficient
–
improving
DEA and Performance Improvement
Data Envelopment Analysis Joe Zhu 28
DEA Best-Practice
Frontier
Input
Output
6
6
6
6
Input reductionK
6
D
Output
augmentation
D
D
DEA Tools
•
Banxia Frontier Analyst (BFA)
•
DEAP (DEA Program)
•
DEAFrontier
•
Warwick for DEA (WDEA)
•
PIM-SoftDEA
•
MaxDEA
BENEFITS
•
The establishment of the efficient frontier
consisting of the best performing DMUs
•
A projection to the efficient frontier - a guide
to “what to do” for the DMU managers
•
The identification of the peer group, a
reasonable argument why it is a FAIR
comparison
•
An indication of how important a particular
DMU is as a role model
Decision Making Unit
(DMU)
•
DMU merepresentasikan operasional unit (unit bisnis)
yang akan dinilai.
•
Pengukuran DEA adalah analisis pengukuran
berdasarkan proses (
process based analysis
), atau
dengan kata lain dapat diaplikasikan pada unit
perusahaan apapun.
•
DMU berupa entitas (jenis organisasi) apapun yang
mampu merubah input menjadi output (hasil).
•
DMU can include manufacturing units, departments of
big organizations such as universities, school, bank
branches, hospitals, power plants, police stations, tax
offices, prisons, defense bases, a set of firms or even
practicing individuals such as medical practitioners.
Kumpulan Data dan Variabel pada DEA
•
Merupakan kumpulan semua unit DMU dan nilai
dari input dan output setiap DMU yang nantinya
merupakan variabel penelitian.
•
Pada umumnya, data diperoleh dari hasil laporan
keuangan suatu organisasi (data sekunder).
•
Kumpulan data biasanya disiapkan dalam bentuk
tabel,
spreadsheet
, dengan tampilan dimana
nama-nama unit ditampilkan dalam baris,
sedangkan varabel input dan input ditampilkan
dalam kolom
DEA Models
• CCR (Charnes, Chooper, and Roodes [1978])
The CCR (ratio) model is the DEA model used in Frontier Analyst when a constant returns to scale (CRS) relationship is assumed between inputs and outputs. (Overall Efficiency)
• CRS = peningkatan input secara proporsional dengan presentase tertentu akan meningkatkan output dengan presentase yang sama.
• BCC (Banker, Charnes, and Chooper [1984])
The BCC (ratio) model is the DEA model used in Frontier Analyst when a variabel returns to scale (VRS) relationship is assumed between inputs and outputs (Technical Efficiency)
• VRS = Peningkatan 1 unit input tidak akan menghasilkan
peningkatan output secara proporsional, tergantung kondisi return to scale nya, apakah decrease/increase
Return to Scale
• Increasing Return to Scale (IRS) kondisi IRS bilamana nilai λ > 1.00
λ = nilai hasil perhitungan DEA
jika suatu DMU berada pada kondisi IRS, itu berarti bahwa
memungkinkan untuk terus meningkatkan kapasitas output-nya
dengan mempertahankan input yang ada, karena penambahan input justru tidak efektif mengingat sumber daya yang digunakan masih belum berfungsi secara optimal
• Constant Return to Scale (CRS) kondisi CRS bilamana nilai λ = 1.00
jika suatu DMU berada pada kondisi CRS, itu berarti bahwa DMU tersebut pada kondisi normal/efisien.
• Decreasing Return to Scale (DRS) kondisi CRS bilamana nilai λ < 1.00
menuntut adanya pengurangan input, karena jumlah input dengan output yang dihasilkan sudah tidak ideal
Return to Scale
6.4
When a firm’s production process exhibits constant returns to scale as shown by a movement along line 0A in part (a), the isoquants are equally spaced as output increases proportionally.
Returns to Scale
Figure 6.9
However, when there are increasing returns to scale as shown in (b), the isoquants move closer together as inputs are increased along the line.
