Факторный анализ в экономике. Факторный анализ, его виды и методы Факторный анализ результаты и выводы графической информации

Представляют собой совокупность статистических процедур, направленных на выделение из заданного множества переменных подмножеств переменных, тесно связанных (коррелирующих) между собой. Переменные, входящие в одно подмножество и коррелирующие между собой, но в значительной степени независимые от переменных из других подмножеств, образуют факторы. Цель факторного анализа - идентифицировать явно не наблюдаемые факторы с помощью множества наблюдаемых переменных. Дополнительным способом проверки числа выделенных факторов является вычисление корреляционной матрицы, которая близка исходной, если факторы выделены правильно. Эта матрица называется воспроизведенной корреляционной матрицей. Для того чтобы увидеть, как эта матрица отклоняется от исходной корреляционной матрицы (с которой начинался анализ), можно вычислить разность между ними. Остаточная матрица может указать на "несогласие", т. е. на то, что рассматриваемые коэффициенты корреляции не могут быть получены с достаточной точностью на основе имеющихся факторов. В методах главных компонент и факторного анализа не существует такого внешнего критерия, позволяющего судить о правильности решения. Вторая проблема заключается в том, что после выделения факторов возникает бесконечное множество вариантов вращения, базирующихся на тех же исходных переменных, но дающих разные решения (факторные структуры определяются несколько иным образом). Окончательный выбор между возможными альтернативами внутри бесконечного множества математически равнозначных решений зависит от содержательного осмысления исследователями результатов интерпретации. А поскольку объективного критерия для оценки различных решений нет, предлагаемые обоснования выбора решения могут казаться голословными и неубедительными.

Надо отметить, что четких статистических критериев полноты факторизации не существует. Тем не менее, низкие ее значения, например меньше 0,7, свидетельствуют о желательности сокращения количества признаков или увеличения количества факторов.

Мет Коэффициент взаимосвязи между некоторым признаком и общим фактором, выражающий меру влияния фактора на признак, называется факторной нагрузкой данного признака по данному общему фактору.

Матрица, состоящая из факторных нагрузок и имеющая число столбцов, равное числу общих факторов, и число строк, равное числу исходных признаков, называется факторной матрицей.

Основой для вычисления факторной матрицы является матрица парных коэффициентов корреляции исходных признаков.

Корреляционная матрица фиксирует степень взаимосвязи между каждой парой признаков. Аналогично факторная матрица фиксирует степень линейной связи каждого признака с каждым общим фактором.

Величина факторной нагрузки не превышает по модулю единицы, а знак ее говорит о положительной или отрицательной связи признака с фактором.

Чем больше абсолютная величина факторной нагрузки признака по некоторому фактору, тем в большей степени этот фактор определяет данный признак.

Значение факторной нагрузки по некоторому фактору, близкое к нулю, говорит о том, что этот фактор практически на данный признак не влияет.

Факторная модель дает возможность вычислять вклады факторов в общую дисперсию всех признаков. Суммируя квадраты факторных нагрузок для каждого фактора по всем признакам, получаем его вклад в общую дисперсию системы признаков: чем выше доля этого вклада, тем более значимым, существенным является данный фактор.

При этом можно выявить и оптимальное количество общих факторов, достаточно хорошо описывающих систему исходных признаков.

Значение (мера проявления) фактора у отдельного объекта называется факторным весом объекта по данному фактору. Факторные веса позволяют ранжировать, упорядочить объекты по каждому фактору.

Чем больше факторный вес некоторого объекта, тем больше в нем проявляется та сторона явления или та закономерность, которая отражается данным фактором.

Факторные веса могут быть как положительными, так и отрицательными.

В силу того, что факторы являются стандартизованными величинами со средним значением, равным нулю, факторные веса, близкие к нулю, говорят о средней степени проявления фактора, положительные – о том, что эта степень выше средней, отрицательные – о том. ч то она ниже средней.

Практически, если число уже найденных главных компонент (или факторов) не больше, чем m /2, объясняемая ими дисперсия не менее 70%, а следующая компонента дает вклад в суммарную дисперсию не более 5%, факторная модель считается достаточно хорошей.

Если Вы хотите найти значения факторов и сохранить их в виде дополнительных переменных задействуйте выключатель Scores... (Значения) Факторное значение, как правило, лежит в пределах -3 до +3.

Факторный анализ - более мощный и сложный аппарат, чем метод главных

компонент, поэтому он применяется в том случае, если результаты

компонентного анализа не вполне устраивают. Но поскольку эти два метода

решают одинаковые задачи, необходимо сравнить результаты компонентного и

факторного анализов, т. е. матрицы нагрузок, а также уравнения регрессии на

главные компоненты и общие факторы, прокомментировать сходство и различия

результатов.

Максимально возможное количество факторов m при заданном числе признаков р определяется неравенством

(р+m)<(р-m)2,

В завершение всей процедуры факторного анализа с помощью математических преобразований выражают факторы fj через исходные признаки, то есть получают в явном виде параметры линейной диагностической модели.

Методы главных компонент и факторного анализа представляют собой совокупность статистических процедур, направленных на выделение из заданного множества переменных подмножеств переменных, тесно связанных (коррелирующих) между собой. Переменные, входящие в одно подмножество и коррелирующие между собой, но в значительной степени независимые от переменных из других подмножеств, образуют факторы1 . Цель факторного анализа - идентифицировать явно не наблюдаемые факторы с помощью множества наблюдаемых переменных.

Общее выражение для j -го фактора может быть записано так:

где Fj (j изменяется от 1 до k ) - это общие факторы, Ui - характерный, Aij - константы, используемые в линейной комбинации k факторов. Характерные факторы могут не коррелировать друг с другом и с общими факторами.

Процедуры факторно-аналитической обработки, применяемые к полученным данным, различны, но структура (алгоритм) анализа состоит из одних и тех же основных этапов: 1. Подготовка исходной матрицы данных. 2. Вычисление матрицы взаимосвязей признаков. 3. Факторизация (при этом необходимо указать количество факторов, выделяемых в ходе факторного решения, и метод вычисления). На этом этапе (как и на следующем) можно также оценить, насколько хорошо полученное факторное решение сближает исходные данные. 4. Вращение - преобразование факторов, облегчающее их интерпретацию. 5. Подсчет факторных значений по каждому фактору для каждого наблюдения. 6. Интерпретация данных .

изобретение факторного анализа было связано именно с необходимостью одновременного анализа большого количества коэффициентов корреляции различных шкал между собой. Одна из проблем, связанных с методами главных компонент и факторного анализа заключается в том, что критериев, которые позволяли бы проверить правильность найденного решения, не существует. Например, при регрессионном анализе можно сопоставить показатели по зависимым переменным, полученные эмпирическим путем, с показателями, вычисленными теоретически на основе предлагаемой модели, и использовать корреляцию между ними как критерий правильности решения по схеме корреляционного анализа для двух наборов переменных. В дискриминантном анализе правильность решения базируется на том, насколько точно предсказана принадлежность испытуемых к тем или иным классам (если сравнивать с реальной принадлежностью, имеющей место в жизни). К сожалению, в методах главных компонент и факторного анализа не существует такого внешнего критерия, позволяющего судить о правильности решения, Вторая проблема заключается в том, что после выделения факторов возникает бесконечное множество вариантов вращения, базирующихся на тех же исходных переменных, но дающих разные решения (факторные структуры определяются несколько иным образом). Окончательный выбор между возможными альтернативами внутри бесконечного множества математически равнозначных решений зависит от содержательного осмысления исследователями результатов интерпретации. А поскольку объективного критерия для оценки различных решений нет, предлагаемые обоснования выбора решения могут казаться голословными и неубедительными.

Третья проблема заключается в том, что факторный анализ довольно часто применяют с целью спасти плохо продуманное исследование, когда становится ясно, что ни одна статистическая процедура не дает желаемого результата. Мощь методов главных компонент и факторного анализа позволяет из хаотичной информации выстроить упорядоченную концепцию (что и создает им сомнительную репутацию).

Вторая группа терминов относится к матрицам, которые строятся и интерпретируются как часть решения. Поворот факторов - это процесс поиска наиболее легко интерпретируемого решения для данного количества факторов. Существуют два основных класса поворотов: ортогональный и косоугольный . В первом случае все факторы априорно выбираются ортогональными (не коррелирующими друг с другом) и строится матрица факторных нагрузок , представляющая собой матрицу взаимосвязей между наблюдаемыми переменными и факторами. Величина нагрузок отражает степень связи каждой наблюдаемой переменной и каждым фактором и интерпретируется как коэффициент корреляции между наблюдаемой переменной и фактором (латентной переменной), а потому изменяется в пределах от -1 до 1. Решение, полученное после ортогонального поворота, интерпретируется на основе анализа матрицы факторных нагрузок путем выявления того, с каким из факторов в максимальной степени связана та или иная наблюдаемая переменная. Таким образом, каждый фактор оказывается заданным группой первичных переменных, имеющих по нему наибольшие факторные нагрузки.

Если выполняется косоугольное вращение (т. е. априорно допускается возможность корреляции факторов между собой), то строится еще несколько дополнительных матриц. Матрица факторной корреляции содержит корреляции между факторами. Матрица факторных нагрузок , упомянутая выше, расщепляется на две: структурную матрицу взаимосвязей между факторами и переменными и матрицу факторного отображения , выражающую линейные взаимосвязи между каждой наблюдаемой переменной и каждым фактором (без учета влияния наложения одних факторов на другие, выражаемого корреляцией факторов между собой). После косоугольного вращения интерпретация факторов происходит на основе группировки первичных переменных (подобно тому, как было описано выше), но уже с использованием в первую очередь матрицы факторного отображения.

Наконец, для обоих поворотов вычисляется матрица коэффициентов факторных значений , используемая в специальных уравнениях регрессионного типа для вычисления факторных значений (факторных баллов, показателей по факторам) для каждого наблюдения на основе значений для них первичных переменных.

Сравнивая методы главных компонент и факторного анализа, отметим следующее. В ходе выполнения анализа по методу главных компонент строится модель для наилучшего объяснения (максимального воспроизведения) полной дисперсии экспериментальных данных, полученных по всем переменным. В результате выделяются «компоненты». При факторном анализе предполагается, что каждая переменная объясняется (детерминируется) некоторым количеством гипотетических общих факторов (влияющих на все переменные) и характерными факторами (для каждой переменной своими). И вычислительные процедуры выполняются таким образом, чтобы освободиться как от дисперсии, полученной в результате ошибки измерения, так и от дисперсии, объясняемой специфичными факторами, и анализировать только дисперсии, объясняемые гипотетически существующими общими факторами. В результате получаются объекты, называемые факторами. Однако, как уже упоминалось, с содержательно-психологической точки зрения эта разница в математических моделях существенного значения не имеет, поэтому в дальнейшем, если не дается особых пояснений, о каком именно случае идет речь, мы будем использовать термин «фактор» как по отношению к компонентам, так и по отношению к факторам.

Размеры выборки и пропущенные данные. Чем больше выборка, тем больше достоверность показателей взаимосвязи. Поэтому очень важно иметь достаточно большую выборку. Требуемый размер выборки также зависит от степени взаимосвязи показателей в популяции в целом и количества факторов: при сильной и достоверной взаимосвязи и небольшом количестве четко очерченных факторов будет достаточно и не очень большой выборки.

Так, выборка, размер которой 50 испытуемых, оценивается как очень плохая, 100 - плохая, 200 - средняя, 300 - хорошая, 500 - очень хорошая и 1000 - превосходная (Comrey, Lee , 1992). Исходя из этих соображений, в качестве общего принципа можно порекомендовать исследовать выборки не менее 300 испытуемых. Для решения, базирующегося на достаточном количестве маркерных переменных с высокими факторными нагрузками (>0.80) достаточно выборки порядка 150 испытуемых (Guadagnoli, Velicer , 1988). нормальность для каждой переменной в отдельности проверяется по асимметрии (насколько кривая изучаемого распределения сдвинута вправо или влево по сравнению с теоретически нормальной кривой) и эксцессу (степень вытянутости вверх или прогнутости вниз «колокола» имеющегося распределения, визуально представленного в частотной диаграмме, в сравнении с «колоколом» графика плотности, характерным для нормального распределения). Если переменная имеет существенные асимметрию и эксцесс, то ее можно преобразовать, введя новую переменную (как однозначную функцию от рассматриваемой) таким образом, чтобы эта новая переменная была распределена нормально (подробнее об этом см.: Tabachnik, Fidell , 1996, гл. 4).

Собственные векторы и соответствующие собственные числа
для рассматриваемого учебного примера

Собственный вектор 1	Собственный вектор 2
Собственное значение 1	Собственное значение 2

Поскольку корреляционная матрица диагонализируема, то для получения результатов факторного анализа к ней можно применять матричную алгебру собственных векторов и собственных величин (см. Приложение 1). Если матрица диагонализируема, то вся существенная информация о факторной структуре содержится в ее диагональной форме. В факторном анализе собственные числа соответствуют дисперсии, объясняемой факторами. Фактор с наибольшей собственной величиной объясняет наибольшую дисперсию и т. д., пока не доходит до факторов с небольшими или отрицательными собственными величинами, которые обычно не учитываются при анализе. Матрица факторных нагрузок является матрицей взаимосвязей (интерпретируемых как коэффициенты корреляций) между факторами и переменными. Первый столбец - это корреляции между первым фактором и каждой переменной по очереди: стоимость путевки (-.400), комфортабельность комплекса (.251), температура воздуха (.932), температура воды (.956). Второй столбец - это корреляции между вторым фактором и каждой переменной: стоимость путевки (.900), комфортабельность комплекса (-.947), температура воздуха (.348), температура воды (.286). Фактор интерпретируется на основе сильно связанных с ним (т. е. имеющих по нему высокие нагрузки) переменных. Так, первый фактор главным образом «климатический» (температура воздуха и воды ), в то время как второй «экономический» (стоимость путевки и комфортабельность комплекса ).

Интерпретируя эти факторы, следует обратить внимание на то, что переменные, имеющие высокие нагрузки по первому фактору (температура воздуха и температура воды ), взаимосвязаны положительно, тогда как переменные, имеющие высокие нагрузки по второму фактору (стоимость путевки и комфортабельность комплекса ), взаимосвязаны отрицательно (от дешевого курорта нельзя ожидать большой комфортабельности). Первый фактор называется униполярным (все переменные сгруппированы на одном полюсе), а второй - биполярным (переменные распались на две противоположные по смыслу группы - два полюса). Переменные, имеющие факторные нагрузки со знаком «плюс», образуют положительный полюс, а со знаком «минус» - отрицательный. При этом названия полюсов «положительный» и «отрицательный» при интерпретации фактора не имеют оценочного смысла «плохой» и «хороший». Выбор знака происходит во время вычислений случайным образом. Ортогональное вращение

Вращение обычно применяется после выделения факторов для максимизации высоких корреляций и минимизации низких. Существуют многочисленные методы вращения, но чаще всего используется поворот варимакс , представляющий собой процедуру максимизации дисперсий. Этот поворот максимизирует дисперсии факторных нагрузок, делая высокие нагрузки выше, а низкие ниже для каждого из факторов. Эта цель достигается с помощью матрицы преобразования Λ:

Матрица преобразования - это матрица синусов и косинусов угла Ψ, на который выполняется поворот. (Отсюда и название преобразования - поворот , потому что с геометрической точки зрения происходит поворот осей вокруг начала координат факторного пространства.) Выполнив поворот и получив матрицу факторных нагрузок после поворота, можно проанализировать серию других показателей (см. табл. 4). Общность переменной - это дисперсия, рассчитанная с помощью факторных нагрузок. Это квадратичная множественная корреляция переменной, предсказанная факторной моделью. Общность вычисляется как сумма квадратов факторных нагрузок (СКН) для переменной по всем факторам. В табл. 4 общность для стоимости путевки равна (-.086)2+(.981)2 = .970, т. е. 97% дисперсии стоимости путевки объясняется факторами 1 и 2.

Доля дисперсии фактора по всем переменным - это СКН по фактору, деленная на количество переменных (в случае ортогонального вращения)7 . Для первого фактора доля дисперсии равна:

[(-.086)2+(-.071)2+(.994)2+(.997)2]/4 = 1.994/4 = .50,

т. е. первый фактор объясняет 50% дисперсии переменных. Второй фактор объясняет 48% дисперсии переменных и (в силу ортогональности вращения) два фактора в сумме объясняют 98% дисперсии переменных.

Связь между факторными нагрузками, общностями, СКН,
дисперсией и ковариацией ортогональных факторов после поворота

			Общности (h2 )
Стоимость путевки			∑a2 =.970
Уровень комфорта			∑a2 =.960
Температура воздуха			∑a2 =.989
Температура воды			∑a2 =.996
	∑a2 =1.994	∑a2 =1.919
Доля дисперсии
Доля ковариации

Доля дисперсии решения, объясняемая фактором, - доля ковариации - это СКН для фактора, деленная на сумму общностей (сумму СКН по переменным). Первый фактор объясняет 51% дисперсии решения (1.994/3.915); второй - 49% (1.919/3.915); два фактора вместе объясняют всю ковариацию.

Eigenval – отражают величину дисперсии соответствующего количества факторов. В качестве упражнения рекомендуем выписать все эти формулы для получения расчетных значений по переменным. Например, для первого респондента:

1.23 = -.086(1.12) + .981(-1.16)

1.05 = -.072(1.12) - .978(-1.16)

1.08 = .994(1.12) + .027(-1.16)

1.16 = .997(1.12) - .040(-1.16)

Или в алгебраической форме:

Z стоимости путевки = a 11F 1 + a 12F 2

Z комфортабельности комплекса = a 2lF 1 + a 22F 2

Z температуры воздуха = a 31F 1 + a 32F 2

Z температуры воды = a 41F 1 + a 42F 2

Чем больше нагрузка, тем с большей уверенностью можно считать, что переменная определяет фактор. Комри и Ли (Comrey, Lee , 1992) предполагают, что нагрузки, превышающие 0.71 (объясняет 50% дисперсии), - превосходные, 0% дисперсии) - очень хорошие, 0%) - хорошие, 0%) - удовлетворительные и 0.32 (объясняет 10% дисперсии) - слабые.

Предположим, что вы проводите (до некоторой степени "глупое") исследование, в котором измеряете рост ста людей в дюймах и сантиметрах. Таким образом, у вас имеются две переменные. Если далее вы захотите исследовать, например, влияние различных пищевых добавок на рост, будете ли вы продолжать использовать обе переменные? Вероятно, нет, т. к. рост является одной характеристикой человека, независимо от того, в каких единицах он измеряется.

Зависимость между переменными можно обнаружить с помощью диаграммы рассеяния . Полученная путем подгонки линия регрессии дает графическое представление зависимости. Если определить новую переменную на основе линии регрессии, изображенной на этой диаграмме, то такая переменная будет включить в себя наиболее существенные черты обеих переменных. Итак, фактически, вы сократили число переменных и заменили две одной. Отметим, что новый фактор (переменная) в действительности является линейной комбинацией двух исходных переменных.

Факторный анализ прибыли позволяет оценить влияние каждого фактора в отдельности на финансовый результат в целом. Читайте, как его провести, а также скачайте методику проведения.

Суть факторного анализа

Суть факторного метода в том, чтобы определить влияние каждого фактора в отдельности на результат в целом. Это достаточно сложно сделать, так факторы влияют друг на друга, а если фактор не количественный (например, сервис), то его вес оценивают экспертным путем, что накладывает на весь анализ отпечаток субъективности. Кроме того, когда факторов влияющих на результат становится слишком много, то данные невозможно обрабатывать и рассчитывать без специальных программ математического моделирования.

Одним из самых главных финансовых показателей предприятия является прибыль. В рамках факторного анализа лучше анализировать маржинальную прибыль, где постоянные расходы отсутствуют, либо прибыль от продаж.

Узнайте причины изменений с помощью Excel-модели

Скачайте готовую модель в Excel. Она поможет узнать, как повлияли на выручку объем продаж, цена и структура продаж.

Факторный анализ методом цепных подстановок

При факторном анализе экономисты обычно применяют метод цепных подстановок, однако математически данный метод является некорректным и выдает сильно перекошенные результаты, которые значительно различаются в зависимости от того, какие переменные подставляют вначале, а какие после (например, в таблице 1).

Таблица 1 . Анализ выручки в зависимости от цены и количества проданной продукции

	Базовый год			Текущий год			Прирост выручки
			Выручка В 0			Выручка В 0	За счет цены В p	За счет количества В q
Вариант 1							P 1 Q 0 -P 0 Q 0	P 1 Q 1 -P 1 Q 0	В 1 -В 0
Вариант 2							P 1 Q 1 -P 0 Q 1	P 0 Q 1 -P 0 Q 0	В 1 -В 0

В первом варианте выручка за счет цены выросла на 500 рублей, а во втором на 600 рублей; выручка за счет количества в первом выросла на 300 рублей, а во втором всего на 200 рублей. Таким образом, результаты значительно разнятся в зависимости от порядка подстановки. .

Можно более корректно распределять факторы, влияющие на конченый результат в зависимости от наценки (Нац) и количества продаж (Кол) (см. рисунок 1).

Рисунок 1

Формула прироста прибыли за счет наценки: П нац = ∆ Нац * (Кол (тек) + Кол (баз)) / 2

Формула прироста прибыли за счет количества: П кол = ∆ Кол * (Нац (тек) + Нац (баз)) / 2

Пример двухфакторного анализа

Рассмотрим в таблице 2 пример.

Таблица 2 . Пример двухфакторного анализа выручки

	Базовый год			Текущий год			Прирост выручки
			Выручка В 0			Выручка В 0	За счет наценки В p	количества В q
							∆ P(Q 1 +Q 0)/2	∆ Q(P 1 +P 0)/2	В 1 -В 0
Товар «А»

Получились усредненные величины между вариантами цепных подстановок (см. таблицу 1).

Трехфакторная модель для анализа прибыли

Трехфакторная модель значительно сложнее двухфакторной (рисунок 2).

Рисунок 2

Формула, по которой определяют влияние каждого фактора в 3-х факторной модели (например, наценка, количество, номенклатура) на общий результат похожа на формулу в двухфакторной, но уже сложнее.

П нац = ∆Нац * ((Кол (тек) * Ном (тек) + Кол (баз) * Ном (баз)) / 2 - ∆Кол * ∆Ном / 6)

П кол = ∆Кол * ((Нац (тек) * Ном (тек) + Нац (баз) * Ном (баз)) / 2 - ∆Нац * ∆Ном / 6)

П ном = ∆Ном * ((Нац (тек) * Кол (тек) + Нац (баз) * Кол (баз)) / 2 - ∆Нац * ∆Кол / 6)

Пример анализа

В таблице мы привели пример использования трехфакторной модели.

Таблица 3 . Пример расчета выручки по трехфакторной модели

	Прошлый год				Текущий год				Факторы выручки
											Номенклатура
									∆ Q((N 1 P 1 + N 0 P 0) / 2 - - ∆ N ∆ P/6)	∆ P((N 1 Q 1 + N 0 Q 0) / 2 - - ∆ N ∆ Q/6)	∆ N ((Q 1 P 1 + Q 0 P 0) / 2 - - ∆ Q ∆ P/6)

Если посмотреть на полученные результаты анализа выручки факторным методом, то наибольший прирост выручки произошел за счет повышения цен. Цены повысились на (15 / 10 - 1) * 100% = 50%, следующим по значимости оказалось увеличение номенклатуры с 3 до 4 ед.– темп прироста (4 / 3 - 1) * 100% = 33% и на последнем месте «количество», которое возросло всего на (120/100-1)*100% = 20%. Таким образом, факторы влияют на прибыль пропорционально темпу роста.

Четырехфакторная модель

К сожалению, для функции вида Пр = Kол ср * Ном * (Цен - Cеб), не существует простых формул расчета влияния каждого отдельного фактора на показатель.

Пр – прибыль;

Kол ср – среднее количество на единицу номенклатуры;

Ном – количество номенклатурных позиций;

Цена – цена;

.

Есть метод расчета, основанный на теореме Лагранжа о конечных приращениях, с использованием дифференциального и интегрального исчислений, однако он настолько сложный и трудоемкий, что практически не применим в реальной жизни.

Поэтому для вычленения каждого отдельного фактора сначала вычисляются более общие факторы по обычной двухфакторной модели, а затем уже их составляющие тем же способом.

Общая формула прибыли: Пр = Кол * Нац (Нац – наценка на ед. продукции). Соответственно, мы определяем влияние двух факторов: количества и наценки. В свою очередь количество проданной продукции зависит от номенклатуры и количества продаж приходящихся в среднем на единицу номенклатуры.

Получаем Кол = Kол ср * Ном. А наценка зависит от цены и себестоимости, т.е. Нац = Цен – Себ. В свою очередь влияние себестоимости на изменение прибыли зависит от количества проданной продукции и от изменения самой себестоимости.

Таким образом, нам надо по отдельности определить влияние 4-х факторов на изменение прибыли: Кол, Цена, Себ, Ном, используя 4 уравнения:

1. Пр = Кол * Нац
2. Кол = Kол ср * Ном
3. Затр = Кол * Себ.
4. Выр = Кол * Цена

Пример анализа по четырехфактороной модели

Рассмотрим это на примере. Исходные данные и расчеты в таблице

Таблица 4 . Пример анализа прибыли по 4-х факторной модели

Прошлый год
		Кол (ср) Q (ср 0)				Прибыль П 0
						Q 0 *(P 0 -С 0)
			∑Q 0 P 0 / ∑Q 0	∑Q 0 P 0 / ∑Q 0
Текущий год
		Кол (ср) Q (ср 1)
						Q 1 *(P 1 -С 1)
Итоговые и средневзвешенные значения
			∑Q 1 P 1 /∑Q 1	∑Q 1 P 1 /∑Q 1
Влияние фактора на изменение прибыли
Ном N ∆	Кол Q ∆	Кол (ср) Q (ср)∆	Цен P ∆		Нац Н ∆
∆N * (Q (ср 0) +Q (ср 1)) / 2 * (H 1 + H 0) / 2	∆Q*(H 1 + H 0) / 2	∆Q (ср) * (N 1 + N 0) / 2 * (H 1 + H 0) / 2	∆P * (Q 1 + Q 0) / 2	∆С * (Q 1 + Q 0) / 2	∆H * (Q 1 +Q 0)/2
Итоговые и средневзвешенные значения

Примечание: цифры в таблице Excel могут на несколько единиц не совпадать с данным в текстовом описании, т.к. в таблице они округлены до десятых.

1. Сначала по двухфакторной модели (описанной в самом начале) раскладываем изменение прибыли на количественный фактор и фактор наценки. Это факторы первого порядка.

Пр = Кол * Нац

Кол ∆ = ∆Q * (H 1 + H 0) / 2 = (220 - 180) * (3,9 + 4,7) / 2 = 172

Нац ∆ = ∆H * (Q 1 + Q 0) / 2 = (4,7 - 3,9) * (220 + 180) / 2 = 168

Проверка: ∆Пр = Кол ∆ + Нац ∆ = 172+168 = 340

2. Вычисляем зависимость от параметра себестоимости. Для этого раскладываем затраты на количество и себестоимость по той же формуле, но со знаком минус, так как себестоимость снижает прибыль.

Затр = Кол * Себ

Себ∆ = - ∆С*(Q1+Q0) / 2 = -(7,2 - 6,4) * (180 + 220) / 2 = -147

3. Вычисляем зависимость от цены. Для этого раскладываем выручку на количество и цену по той же формуле.

Выр = Кол*Цена

Цена∆ = ∆P * (Q1 + Q0) / 2 = (11,9 - 10,3) * (220 + 180) / 2 = 315

Проверка: Нац∆ = Цена∆ - Себ∆ = 315 - 147 = 168

4. Вычисляем влияние номенклатуры на прибыль. Для этого раскладываем количество проданной продукции на число единиц в ассортименте и среднее количество, приходящееся на одну единицу номенклатуры. Так мы определим соотношение фактора количества и номенклатуры в натуральном выражении. После этого умножаем полученные данные на среднегодовую наценку и переводим в рубли.

Кол = Ном * Кол (ср)

Ном ∆ = ∆N * (Q (ср 0) + Q (ср 1)) / 2 * (H 1 + H 0) / 2 = (3 - 2) (73 + 90) / 2 * (4,7 + 3,9) = 352

Кол (ср) = ∆Q (ср) *(N 1 + N 0) / 2 * (H 1 + H 0) / 2 = (73 - 90) * (2 + 3) / 2 * (4,7 + 3,9) = -180

Проверка: Кол ∆ = Ном ∆ + Кол (ср) = 352-180 = 172

Приведенный четырехфакторный анализ показал, что прибыль увеличилась по сравнению с прошлым годом за счет:

• повышения цен на 315 тыс. руб.;
• изменения номенклатуры на 352 тыс. руб.

А уменьшилась за счет:

• роста себестоимости на 147 тыс. руб.;
• падения количества продаж на 180 тыс. руб.

Казалось бы, парадокс: общее количество единиц проданных в текущем году по сравнению с прошлым увеличилось на 40 единиц, но при этом фактор количества показывает отрицательный результат. Это потому что рост продаж произошел за счет увеличения номенклатурных единиц. Если в прошлом году их было всего 2, то в текущем добавилась еще одна. При этом по количеству товар «Б» продали в отчетном году на 20 ед. меньше, чем в предыдущем.

Это говорит о том, что товар «С» введенный в новом году частично заместил товар «Б», но привлек к себе новых покупателей, которых не было у товара «Б». Если в следующем году товар «Б» продолжит утрачивать свои позиции, то его можно выводить из ассортимента.

Что касается цен, то их повышение на (11,9/10,3 – 1)*100% = 15,5% не сильно затронуло продажи в целом. Если судить по товару «А», который не затронули структурные изменения ассортимента, то его продажи выросли на 20%, не смотря на рост цены на 33%. Это означает, что рост цен не является для фирмы критичным.

С себестоимостью все понятно: она выросла и прибыль уменьшилась.

Факторный анализ прибыли от продаж

Евгений Шагин , финансовый директор УК «РусЧерМет»

Чтобы провести факторный анализ, необходимо:

• выбрать базу для анализа – выручка от продаж, прибыль;
• отобрать факторы, влияние которых необходимо оценить. В зависимости от выбранной базы анализа ими могут быть: объем продаж, себестоимость, операционные расходы, внереализационные доходы, проценты за кредит, налоги;
• оценить влияние каждого фактора на итоговый показатель. В базовый расчет по предыдущему периоду подставить значение выбранного фактора из отчетного периода и скорректировать итоговый показатель с учетом этих изменений;
• определить влияние фактора. Вычесть из полученного промежуточного значения оцениваемого показателя его фактическое значение за предыдущий период. Если цифра положительная, изменение фактора оказало позитивное влияние, отрицательная – негативное.

Пример факторного анализа прибыли от продаж

Рассмотрим на примере. В отчет о финансовых результатах компании «Альфа» за предыдущий период подставим значение объема продаж за текущий период (571 513 512 руб. вместо 488 473 087 руб.), все остальные показатели останутся прежними (см. таблицу 5). Как результат, чистая прибыль увеличилась на 83 040 425 руб. (116 049 828 руб. – 33 009 403 руб.). Это означает, что если бы в предыдущем периоде компании удалось реализовать продукцию на ту же сумму, что и в этом, то ее чистая прибыль выросла бы как раз на эти 83 040 425 руб.

Таблица 5 . Факторный анализ прибыли по объему продаж

Показатель	Предыдущий период, руб.
		с подстановкой значения фактора из текущего периода
Объем продаж
Валовая прибыль
Операционные расходы
Операционная прибыль
Проценты за кредит
Прибыль до налогообложения
Чистая прибыль
1 Значение объема продаж за текущий период. 2 Показатель пересчитан с учетом корректировки объема продаж.

По аналогичной схеме можно оценить влияние каждого фактора и пересчитать чистую прибыль, а итоговые результаты свести в одну таблицу (см. таблицу 6).

Таблица 6 . Влияние факторов на прибыль, руб.

Объем продаж
Себестоимость реализованной продукции, услуг
Операционные расходы
Внереализационные доходы/расходы
Проценты за кредит
Итого	32 244 671

Как видно из таблицы 6, наибольшее влияние в анализируемом периоде оказал рост продаж (83 040 425 руб.). Сумма влияния всех факторов совпадает с фактическим изменением прибыли за прошедший период. Отсюда можно сделать вывод о корректности результатов анализа.

Заключение

В заключение хочется понять: с чем же нужно сравнивать прибыль при факторном анализе? С прошлым годом, с базовым годом, с конкурентами, с планом? Как понять хорошо отработало предприятие этот год или нет? Например, предприятие увеличило прибыль за текущий год в два раза, казалось бы, это отличный результат! Но в это время конкуренты провели техническое переоснащение предприятия и со следующего года вытеснят счастливчиков с рынка. А если сравнивать с конкурентами, то у них доходы меньше, т.к. вместо, скажем, рекламы или расширения номенклатуры они вкладывали деньги в модернизацию. Таким образом, все зависит от целей и планов предприятия. Из чего следует, что прибыль фактическую нужно сравнивать, прежде всего, с плановой.

Их классификация
В современной статистике под факторным анализом понимают совокупность методов, которые на основе реально существующих связей признаков, объектов или явлений позволяют выявлять латентные (скрытые и не доступные для непосредственного измерения) обобщающие характеристики организованной структуры и механизма развития изучаемых явлений или процессов.

Понятие латентности является ключевым и означает неявность характеристик, раскрываемых при помощи методов факторного анализа.

Идея, заложенная в основе факторного анализа, достаточно проста. В результате измерения мы имеем дело с набором элементарных признаков Х i , измеренных по нескольким шкалам. Это – явные переменные. Если признаки изменяются согласованно, то можно предположить существование определенных общих причин этой изменчивости, т.е. существование некоторых скрытых (латентных) факторов. Задача анализа – найти эти факторы.

Так как факторы представляют собой объединение определенных переменных, то из этого следует, что эти переменные связаны друг с другом, т.е. обладают корреляцией (ковариацией), причем большей между собой, чем с другими переменными, входящими в другой фактор. Методы отыскания факторов и основываются на использовании коэффициентов корреляции (ковариации) между переменными. Факторный анализ дает нетривиальное решение, т.е. решение нельзя предвидеть, не применяя специальную технику извлечения факторов. Это решение имеет большое значение для характеристики явления, так как вначале оно характеризовалось достаточно большим числом переменных, а в результате применения анализа оказалось, что его можно охарактеризовать меньшим числом других переменных – факторов.

Коррелировать могут не только явные переменные Х i , но и наблюдаемые объекты N i . В зависимости от того, какой тип корреляционной связи рассматривается – между признаками или объектами – различают соответственно R и Q техники обработки данных.

В соответствии с общими принципами факторного анализа, результат каждого измерения определяется действием общих факторов, специфических факторов и «фактором» ошибки измерения. Общими называются факторы, влияющие на результаты измерений по нескольким измерительным шкалам. Каждый из специфических факторов оказывает влияние на результат измерения только по одной из шкал. Под ошибкой измерения подразумевается совокупность не поддающихся учету причин, определяющих результаты измерения. Изменчивость полученных эмпирических данных обычно описывают с помощью их дисперсии.

Вам уже хорошо известно, что для количественного описания связи между двумя переменными чаще всего используется коэффициент корреляции. Существует много разновидностей этого коэффициента, причем выбор адекватной меры связи определяется как спецификой эмпирических данных, так и измерительной шкалой.

Однако существует еще и геометрическая возможность описания связи между признаками. Графически коэффициент корреляции между двумя переменными можно изобразить в виде двух векторов – стрелок, берущих начало в одной точке. Эти векторы располагаются под углом друг к другу, косинус которого и равен коэффициенту корреляции. Косинус угла - это тригонометрическая функция, значение которой можно найти в справочнике. В рамках данной темы мы не будем обсуждать тригонометрическую функцию косинуса, достаточно знать, где найти соответствующие данные.

В таблице 7.1 приводится несколько значений косинусов углов, что даст о них общее представлении.

Таблица 7.1

Таблица косинусов для графического изображения

корреляции между переменными.

В соответствии с данной таблицей полной положительной корреляции (r 1) будет соответствовать угол в 0 (cos 0 1), т.е. графически это будет соответствовать полному совпадению обоих векторов (см. рис. 7.3 а).

Полная отрицательная корреляция (r  -1) означает, что оба вектора лежат на одной прямой, но направлены в противоположные стороны (cos 180 -1). (рис. 7.3 б).

Взаимная независимость переменных (r = 0) эквивалентна взаимной перпендикулярности (ортогональности) векторов (cos 90°= 0). (рис. 7.3 в).

Промежуточные значения коэффициента корреляции изображенные в виде пар векторов, образующих либо острые (r > 0), либо тупые (r   0 0 , r  1  180, r  -1

V 1

V 2

а б
 90, r  0   90, r  0   90, r  0

V 2

V 1
Рисунок 7.3. Геометрическая интерпретация коэффициентов корреляции.

Геометрический подход к факторному анализу

Приведенная выше геометрическая интерпретация коэффициента корреляции является основой для графического представления всей корреляционной матрицы и последующей интерпретации данных в факторном анализе .

Построение матрицы начинается с построения вектора, представляющего любую переменную. Другие переменные изображаются с помощью векторов равной длины, причем все они исходят из одной и той же точки. В качестве примера рассмотрим геометрическое выражение корреляций между пятью переменными. (Рис 7.4.)

V 1

V 5 V 2

V 4
Рисунок 7.4. Геометрическая интерпретация корреляционной матрицы (5х5).
Понятно, что не всегда можно представить корреляцию в двух измерениях (на плоскости). Некоторые векторы переменных должны были бы располагаться под углом к странице. Этот факт не является проблемой для собственно математических процедур, однако требует некоторого воображения от читателя. На рисунке 7.5. можно видеть, что корреляция между переменными V1 V2 большая и положительная (т.к между этими векторами маленькие углы). Переменные V2 V3 практически независимы друг от друга, т.к. угол между ними очень близок к 90  , т.е. корреляция равна 0. Переменные V3 - V5 связаны между собой сильно и отрицательно. Высокие корреляции между V1 и V2 являются свидетельством того, что обе эти переменные практически измеряют одно и тоже свойство и что, собственно говоря, одна из этих переменных может быть исключена из дальнейшего рассмотрения без существенной потери информации. Наиболее информативными для нас являются переменные независимые друг от друга, т.е. имеющие между собой минимальные корреляции, или углы соответствующие 90  (рис. 7.5.)

V 1

Рисунок 7.5. Геометрическая интерпретация корреляционной матрицы
Из данного рисунка видно, что существует две группы корреляций: V 1, V 2 , V 3 и V 4 , V5. Корреляции между переменными V 1, V 2 , V 3 очень большие и положительные (между этими векторами маленькие углы, а, следовательно, большие значения косинусов). Аналогично корреляция между переменными V 4 и V 5 тоже большая и положительная. А вот между этими группами переменных корреляция близка нулю, так как эти группы переменных практически ортогональны друг другу, т.е. расположены относительно друг друга под прямым углом. Приведенный пример показывает, что существует две группы корреляций и информация, полученная от этих переменных, может быть аппроксимирована двумя общими факторами (F 1 и F 2), которые в данном случае ортогональны друг другу. Однако так бывает не всегда. Разновидности факторного анализа, в которых вычисляются корреляции между факторами, расположенными не ортогонально, называются облическим решением. Однако такие случаи в рамках данного курса мы не будем рассматривать, и остановимся исключительно на ортогональных решениях.

Измеряя угол между каждым общим фактором и каждой общей переменной, можно вычислить корреляции между этими переменными и соответствующими факторами. Корреляция между переменной и общим фактором обычно называется факторной нагрузкой . Геометрическая интерпретация этого понятия дана на рис. 7.6.

F 2

Введение в факторный анализ

В течение последних лет факторный анализ нашел свое применение среди широкого круга исследователей в основном благодаря развитию высокоскоростных компьютеров и пакетов статистических программ (например, DATATEXT, BMD, OSIRIS, SAS и SPSS). Это также коснулось большой группы пользователей, не имеющих соответствующей математической подготовки, но, тем не менее, заинтересованных в использовании потенциальных возможностей факторного анализа в своих исследованиях (Harman, 1976; Horst, 1965; Lawley и Maxswel, 1971; Mulaik, 1972).

Факторный анализ предполагает, что изучаемые переменные представляют собой линейную комбинацию некоторых скрытых (латентных) ненаблюдаемых факторов. Иными словами, существует система факторов и система изучаемых переменных. Определенная зависимость между этими двумя системами позволяет посредством факторного анализа с учетом имеющейся зависимости получать выводы по изучаемым переменным (факторам). Логическая сущность этой зависимости состоит в том, что каузальная система факторов (система независимых и зависимых переменных) всегда имеет уникальную корреляционную систему изучаемых переменных, а не наоборот. Только при жестко ограниченных условиях, налагаемых на факторный анализ, возможна недвусмысленная интерпретация каузальных структур по факторам на наличие корреляции между изучаемыми переменными. Кроме этого, существуют проблемы и другой природы. Например, при сборе эмпирических данных возможно допущение разного рода ошибок и неточностей, что в свою очередь затрудняет работу по выделению скрытых ненаблюдаемых параметров и их дальнейшего исследования.

Что же такое факторный анализ? Факторный анализ относится к множеству статистических техник, основная задача которых состоит в представлении множества изучаемых признаков в виде сокращенной системы гипотетических переменных. Факторный анализ - исследовательский эмпирический метод, который преимущественно находит свое применение в социальных и психологических дисциплинах.

В качестве примера использования факторного анализа можно рассмотреть изучение свойств личности с помощью психологических тестов. Свойства личности не поддаются прямому измерению, о них можно судить только на основании поведения человека, ответов на те или иные вопросы и т.д. Для объяснения собранных эмпирических данных их результаты подвергаются факторному анализу, который и позволяет выявить те личностные свойства, которые оказывали влияние на поведение испытуемых в проведенных опытах.

Первым этапом факторного анализа, как правило, является выбор новых признаков, которые являются линейными комбинациями прежних и «вбирают» в себя большую часть общей изменчивости наблюдаемых данных, а поэтому передают большую часть информации, заключенной в первоначальных наблюдениях. Обычно это осуществляют с помощью метода главных компонент, хотя иногда используют и другие приемы (например, метод главных факторов, метод максимального правдоподобия).

Метод главных компонент– статистический прием, позволяющий преобразовывать исходные переменные в их линейную комбинацию (GeorgH.Dunteman). Цель метода – получить сокращенную систему исходных данных, которая намного проще для понимания и дальнейшей статистической обработки. Этот подход был предложен Пирсоном (1901) и независимо от него получил свое дальнейшее развитие у Хотеллинга (1933). Автор пытался минимизировать использование матричной алгебры при работе с данным методом.

Основная цель метода главных компонент – выделение первичных факторов и определение минимального числа общих факторов, которые удовлетворительно воспроизводят корреляции между изучаемыми переменными. Результат данного шага – матрица коэффициентов факторных нагрузок, представляющих собой в ортогональном случае коэффициенты корреляции между переменными и факторами. При определении числа выделяемых факторов используется следующий критерий: выделяются только факторы с собственными значениями больше указанной константы (как правило, единицы).

Однако обычно факторы, полученные методом главных компонент, не поддаются достаточно наглядной интерпретации. Поэтому следующим шагом факторного анализа является преобразование (вращение) факторов таким образом, чтобы облегчить их интерпретацию. Вращение факторов состоит в нахождении наиболее простой факторной структуры, то есть такого варианта оценки факторных нагрузок и остаточных дисперсий, который и дает возможность содержательно интерпретировать общие факторы и нагрузки.

Наиболее часто исследователями в качестве метода вращения используется метод варимакс. Это метод, позволяющий, с одной стороны, за счет минимизации разброса квадратов нагрузок для каждого фактора, получить упрощенную факторную структуру за счет увеличения больших и уменьшения малых факторных нагрузок, с другой стороны.

Итак, основные цели факторного анализа:

сокращение числа переменных (редукция данных);

определение структуры взаимосвязей между переменными, т.е. классификация переменных .

Поэтому факторный анализ используется или как метод сокращения данных или как метод классификации.

Практические примеры и советы по применению факторного анализа можно, найти в книге Стивенса (Stevens, 1986); более подробное описание приводят Кули и Лонес (Cooley, Lohnes, 1971); Харман (Harman, 1976); Ким и Мюллер (Kim, Mueller, 1978a, 1978b); Лоули и Максвелл (Lawley, Maxwell, 1971); Линдеман, Меренда и Голд (Lindeman, Merenda, Gold, 1980); Моррисон (Morrison, 1967) и Мулэйк (Mulaik, 1972). Интерпретация вторичных факторов в иерархическом факторном анализе, как альтернатива традиционному вращению факторов, дана Верри (Wherry, 1984).

Вопросы подготовки данных для применения

факторного анализа

Рассмотрим ряд вопросов и кратких ответов в рамках использования факторного анализа.

Какой уровень измерений требует факторный анализ или, иными словами, в каких шкалах измерений должны представляться данные для факторного анализа?

Факторный анализ требует, чтобы переменные были представлены в интервальной шкале (Stevens, 1946) и отвечали нормальному распределению. Это требование предполагает также, что в качестве входных данных используются ковариационные или корреляционные матрицы.

Должен ли исследователь избегать использования факторного анализа, когда метрическая основа переменных определена неточно, т.е. данные представлены в порядковой шкале?

Нет необходимости. Многие переменные, представляющие, например, измерения мнений испытуемых по большому количеству тестов, не имеют точно установленной метрической базы. Однако, в общем, предполагается, что многие «порядковые переменные» могут содержать числовые значения, не искажающие и даже сохраняющие основные свойства изучаемого признака. Задачи исследователя: а) правильно определить число рефлексивно выделяемых порядков (уровней); б) учесть, что сумма допущенных искажений будет включена в корреляционную матрицу, являющуюся основой входных данных факторного анализа; в) коэффициенты корреляции закрепляются в качестве «порядковых» искажений в измерениях (Labovitz, 1967, 1970;Kim, 1975).

Долгое время считалось, что искажения назначаются числовым значениям именно порядковых категорий. Однако это необоснованно, поскольку и для метрических величин возможны искажения, пусть даже минимальные, в процессе проведения эксперимента. В факторном анализе результаты зависят от возможного допущения ошибок, получаемых в процессе измерения, а не их происхождения и соотнесения к данным определенного типа шкал.

Можно ли использовать факторный анализ для номинальных (дихотомических) переменных?

Многие исследователи утверждают, что использовать факторный анализ для номинальных переменных очень удобно. Во-первых, дихотомические значения (значения, равные «0» и «1») исключают выбор каких-либо иных, отличных от них. Во-вторых, как результат, коэффициент связи является эквивалентом коэффициента корреляции Пирсона, который и выступает в качестве числового значения переменной для факторного анализа.

Однако однозначно положительного ответа на данный вопрос нет. Дихотомические переменные сложно выразить в рамках аналитической факторной модели: каждая переменная имеет значение весовой нагрузки, по крайней мере, двух основных факторов - общего и частного (Kim,Muller). Даже если эти факторы имеют два значения (что довольно редко встречается в реальных факторных моделях), то итоговые результаты в наблюдаемых переменных должны содержать, как минимум, четыре различных значения, которые, в свою очередь, и оправдывают противоречивость использования номинальных переменных. Поэтому факторный анализ для таких переменных используется с целью получения ряда эвристических критериев.

Сколько должно быть переменных для каждого гипотетически построенного фактора?

Предполагается, что для каждого фактора должно быть, по крайней мере, три переменные. Но это требование опускается, если факторный анализ используется для подтверждения какой-либо гипотезы. В общем, исследователи едины в том, что необходимо иметь, по крайней мере, вдвое больше переменных, чем факторов.

Еще один момент касательно данного вопроса. Чем больше размер выборки, тем достовернее значение критерия ХИ -квадрат. Результаты считаются статистически значимыми, если выборка включает как минимум 51 наблюдение. Таким образом:

N-n-150,(3.33)

где N – размер выборки (число измерений),

n – количество переменных (Lawley, Maxwell, 1971).

Это, конечно, только общее правило.

Какой смысл имеет знак факторной нагрузки?

Сам знак не имеет существенного значения и не существует пути для оценки значимости связи между переменной и фактором. Однако знаки переменных, входящих в фактор, имеют специфическое значение относительно знаков других переменных. Различные знаки просто означают, что переменные связаны с фактором в противоположных направлениях.

Например, по результатам факторного анализа было получено, что для пары качеств открытый-замкнутый (многофакторный опросник Кетелла) имеют место соответственно положительная и отрицательная весовые нагрузки. Тогда говорят, что доля качестваоткрытый, в выделенном факторе больше, чем доля качествазамкнутый.

Главные компоненты и факторный анализ

Факторный анализ как метод редукции данных

Предположим, что проводится (до некоторой степени "глупое") исследование, в котором измеряется рост ста людей в метрах и сантиметрах. Таким образом, имеются две переменные. Если далее исследовать, например, влияние разных пищевых добавок на рост, будет ли целесообразным использовать обе переменные? Вероятно, нет, т.к. рост является одной характеристикой человека, независимо от того, в каких единицах он измеряется.

Предположим, что измеряется удовлетворенность людей жизнью с помощью опросника, содержащего различные пункты. Задаются, например, вопросы: удовлетворены ли люди своим хобби (пункт 1) и как интенсивно они им занимаются (пункт 2). Результаты преобразуются так, что средние по уровню ответы (например, для удовлетворенности) соответствуют значению 100, в то время как ниже и выше средних ответов расположены меньшие и большие значения, соответственно. Две переменные (ответы на два разных пункта) коррелированы между собой. Из высокой коррелированности двух этих переменных можно сделать вывод об избыточности двух пунктов опросника. Это, в свою очередь, позволяет осуществить объединение двух переменных в один фактор.

Новая переменная (фактор) будет включать в себя наиболее существенные черты обеих переменных. Итак, фактически, выполнено сокращение исходного числа переменных и осуществлена замена двух переменных одной. Отметим, что новый фактор (переменная) в действительности является линейной комбинацией двух исходных переменных.

Пример, в котором две коррелированные переменные объединены в один фактор, показывает главную идею факторного анализа или, более точно, анализа главных компонент. Если же пример с двумя переменными распространить на большее число переменных, то вычисления становятся сложнее, однако основной принцип представления двух или более зависимых переменных одним фактором остается в силе.

Метод главных компонент

Анализ главных компонент является методом сокращения или редукции данных, т.е. методом сокращения числа переменных. Возникает естественный вопрос: сколько факторов следует выделять? Отметим, что в процессе последовательного выделения факторов они включают в себя все меньше и меньше изменчивости. Решение о том, когда следует остановить процедуру выделения факторов, главным образом зависит от точки зрения на то, что считать малой "случайной" изменчивостью. Это решение достаточно произвольно, однако имеются некоторые рекомендации, позволяющие рационально выбрать число факторов (см. раздел Собственные значения и число выделяемых факторов ).

В случае, когда имеются более двух переменных, можно считать, что они определяют трехмерное "пространство" точно так же, как две переменные определяют плоскость. Если имеется три переменные, то можно построить трехмерную диаграмму рассеяния (см. рис. 3.10).

Рис. 3.10. Трехмерная диаграмма рассеяния признака

Для случая более трех переменных, становится невозможным представить точки на диаграмме рассеяния, однако логика вращения осей с целью максимизации дисперсии нового фактора остается прежней.

После того, как найдена линия, для которой дисперсия максимальна, вокруг нее остается некоторый разброс данных и процедуру естественно повторить. В анализе главных компонент именно так и делается: после того, как первый фактор выделен , то есть, после того, как первая линия проведена, определяется следующая линия, максимизирующая остаточную вариацию (разброс данных вокруг первой прямой), и т.д. Таким образом, факторы последовательно выделяются один за другим. Так как каждый последующий фактор определяется так, чтобы максимизировать изменчивость, оставшуюся от предыдущих, то факторы оказываются независимыми друг от друга (некоррелированными или ортогональными ).

Собственные значения и число выделяемых факторов

Рассмотрим некоторые стандартные результаты анализа главных компонент. При повторных вычислениях выделяются факторы с все меньшей и меньшей дисперсией. Для простоты изложения считают, что обычно работа начинается с матрицы, в которой дисперсии всех переменных равны 1,0. Поэтому общая дисперсия равна числу переменных. Например, если имеется 10 переменных и дисперсия каждой из них равна 1, то наибольшая изменчивость, которая потенциально может быть выделена, равна 10 раз по 1.

Предположим, что при изучении степени удовлетворенности жизнью включено 10 пунктов для измерения различных аспектов удовлетворенности домашней жизнью и работой. Дисперсия, объясненная последовательными факторами, представлена в таблице 3.14:

Таблица 3. 14

Таблица собственных значений

STATISTICA ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ	Собственные значения (factor.sta) Выделение: Главные компоненты
Значение	Собственные значения	% общей дисперсии	Кумулят. собств. знач.	Кумулят. %

Во втором столбце таблицы 3. 14. (Собственные значения) представлена дисперсия нового, только что выделенного фактора. В третьем столбце для каждого фактора приводится процент от общей дисперсии (в данном примере она равна 10) для каждого фактора. Как видно, первый фактор (значение 1) объясняет 61 процент общей дисперсии, фактор 2 (значение 2) – 18 процентов, и т.д. Четвертый столбец содержит накопленную (кумулятивную) дисперсию.

Итак, дисперсии, выделяемые факторами, названы собственными значениями . Это название происходит из использованного способа вычисления.

Как только получена информация о том, сколько дисперсии выделил каждый фактор, можно возвратиться к вопросу о том, сколько факторов следует оставить. Как говорилось выше, по своей природе это решение произвольно. Однако имеются некоторые общеупотребительные рекомендации, и на практике следование им дает наилучшие результаты.

Критерии выделения факторов

Критерий Кайзера. Сначала отбираются только те факторы, собственные значения которых больше 1. По существу, это означает, что если фактор не выделяет дисперсию, эквивалентную, по крайней мере, дисперсии одной переменной, то он опускается. Этот критерий предложен Кайзером (Kaiser, 1960), и является наиболее широко используемым. В приведенном выше примере (см. табл. 3.14) на основе этого критерия следует сохранить только 2 фактора (две главные компоненты).

Критерий каменистой осыпи является графическим методом, впервые предложенным Кэттелем (Cattell, 1966). Он позволяет изобразить собственные значения в виде простого графика:

Рис. 3. 11. Критерий каменистой осыпи

Оба критерия были изучены подробно Брауном (Browne, 1968), Кэттелем и Джасперсом (Cattell, Jaspers, 1967), Хакстианом, Рожерсом и Кэттелем (Hakstian, Rogers, Cattell, 1982), Линном (Linn, 1968), Тюкером, Купманом и Линном (Tucker, Koopman, Linn, 1969). Кэттель предложил найти такое место на графике, где убывание собственных значений слева направо максимально замедляется. Предполагается, что справа от этой точки находится только «факториальная осыпь» («осыпь» – геологический термин, обозначающий обломки горных пород, скапливающиеся в нижней части скалистого склона). В соответствии с этим критерием можно оставить в рассмотренном примере 2 или 3 фактора.

Какому критерию все-таки следует отдавать предпочтение на практике?Теоретически, можно вычислить характеристики путем генерации случайных данных для конкретного числа факторов. Тогда можно увидеть, обнаружено с помощью используемого критерия достаточно точное число существенных факторов или нет. С использованием этого общего метода первый критерий (критерий Кайзера ) иногда сохраняет слишком много факторов, в то время как второй критерий (критерий каменистой осыпи ) иногда сохраняет слишком мало факторов; однако оба критерия вполне хороши при нормальных условиях, когда имеется относительно небольшое число факторов и много переменных.

На практике возникает важный дополнительный вопрос, а именно: когда полученное решение может быть содержательно интерпретировано. Поэтому обычно исследуется несколько решений с большим или меньшим числом факторов, и затем выбирается одно наиболее "осмысленное". Этот вопрос далее будет рассматриваться в рамках вращений факторов.

Общности

На языке факторного анализа доля дисперсии отдельной переменной, принадлежащая общим факторам (и разделяемая с другими переменными) называется общностью . Поэтому дополнительной работой, стоящей перед исследователем при применении этой модели, является оценка общностей для каждой переменной, т.е. доли дисперсии, которая является общей для всех пунктов. Тогда доля дисперсии , за которую отвечает каждый пункт, равна суммарной дисперсии, соответствующей всем переменным, минус общность (Harman, Jones, 1966).

Главные факторы и главные компоненты

Термин факторный анализ включает как анализ главных компонент, так и анализ главных факторов. Предполагается, что, в целом, известно сколько факторов следует выделить. Можно узнать (1) значимость факторов, (2) можно ли интерпретировать их разумным образом и (3) как это сделать. Чтобы проиллюстрировать, каким образом это может быть сделано, производятся действия "в обратном порядке", то есть, начинают с некоторой осмысленной структуры, а затем смотрят, как она отражается на результатах.

Основное различие двух моделей факторного анализа состоит в том, что в анализе главных компонент предполагается, что должна быть использована вся изменчивость переменных, тогда как в анализе главных факторов используется только изменчивость переменной, общая и для других переменных.

В большинстве случаев эти два метода приводят к весьма близким результатам. Однако анализ главных компонент часто более предпочтителен как метод сокращения данных, в то время как анализ главных факторов лучше применять с целью определения структуры данных.

Факторный анализ как метод классификации данных

Корреляционная матрица

Первый этап факторного анализа предусматривает вычисление корреляционной матрицы (в случае нормального выборочного распределения). Вернемся к примеру об удовлетворенности и рассмотрим корреляционную матрицу для переменных, относящихся к удовлетворенности на работе и дома.

Задание для самостоятельной проектной работы по дисциплине Психологический практикум №5 (SPSS).

Тема: " Факторный анализ ".

Выполнила:

Студентка 4 курса

Социально-психологического

факультета

(дневное отделение)

Лалетина Светлана Валерьевна

Факторный анализ.

1.1 Определение статистической процедуры.

Статистический метод, который используется при обработке больших массивов экспериментальных данных. Комплекс аналитических методов, позволяющих выявить скрытые латентные признаки, а так же причины их возникновения и внутренние закономерности их взаимосвязи.

Задачами факторного анализа являются:

* сокращение числа переменных,

* определение структуры взаимосвязей между переменными, т.е. классификация переменных.

Поэтому факторный анализ используется как метод сокращения данных или как метод структурной классификации.

Важное отличие факторного анализа от всех других методов в том, что его нельзя применять для обработки первичных, или, как говорят, «сырых», экспериментальных данных, т.е. полученных непосредственно при обследовании испытуемых. Материалом для факторного анализа служат корреляционные связи, а точнее – коэффициенты корреляции Пирсона, которые вычисляются между переменными, включенными в обследование. Иными словами, факторному анализу подвергаются корреляционные матрицы.

Используется для конструирования тестов и методик; для изучения любых экспериментальных наблюдений, их структуры, исходя из внешних признаков.

Главное понятие факторного анализа – фактор. Это искусственный статистический показатель, возникающий в результате специальных преобразований таблицы коэффициентов корреляции между изучаемыми психологическими признаками, или матрицы корреляций. В результате факторизации из корреляционной матрицы может быть извлечено разное количество факторов вплоть до числа, равного количеству исходных переменных. Однако факторы, выделяемые в результате факторизации, как правило, неравноценны по своему значению.

Метод позволяет составлять гипотезы относительно природных процессов, присущих самому измеряемому свойству. Так же факторный анализ позволяет установить для большого числа признаков узкий набор свойств, характеризующих связь между признаками и факторами.

Факторный анализ имеет 4 стадии:

1. вычисление корреляционной матрицы для всех переменных, участвующих в анализе,

2. извлечение факторов,

3. вращение факторов для создания упрощенной структуры,

4. интерпретация факторов.

1.2 Формула, нормы, применение .

Во всех современных статистических пакетах есть программы для корреляционного и факторного анализов. Компьютерная программа по факторному анализу по существу пытается «объяснить» корреляции между переменными в терминах небольшого числа факторов.

Пример факторной матрицы:

Переменная	Фактор 1	Фактор 2
V 1	0,91	0,01
V 2	0,20	0,96
V 3	0,94	- 0,15

Из матрицы видно, что корреляция между переменной V 1 и первым фактором = 0,91. Чем выше факторная нагрузка, тем больше ее связь с фактором.

Существует одно принципиально важное свойство коэффициента корреляции, благодаря которому составляются описательные характеристики. Коэффициент корреляции, возведенный в квадрат, показывает, какая часть дисперсии (вариативности) признака является общей для двух переменных, или, говоря проще, насколько эти переменные перекрываются. Например, 2 переменные с корреляцией 0,9 перекрываются со степенью 0,9 * 0,9 = 0,81. Т.е. 81% дисперсии той и другой переменной являются общими, т.е. совпадают.

Чтобы вычислить собственные значения фактора 1, нужно возвести в квадрат факторные нагрузки и сложить их по столбцу. 0,91*0,91 + 0,20*0,20 + 0,94*0,94 = 1,7517. Если собственное значение фактора разделить на число переменных, полученное число покажет, какая доля дисперсии объясняется данным фактором. 1,7517: 3 = 0,5839. Фактор 1 объясняет около 58 % информации.

КМО - Коэффициент, характеризующий степень применимости факторного анализа для данной выборки.

0,9 и больше – безусловная адекватность,

0,8 – высокая применимость,

0,7 – приемлемая,

0,6 – удовлетворительная,

0,5 – низкая,

Меньше 0,5 – факторный анализ не приемлем для данной выборки.

Значение Bartletta должно быть не меньше 0,05.

Условия применения факторного анализа:

1. нельзя факторизовать качественные данные, полученные по шкале наименований, например, цвет волос, глаз и т.д.

2. все переменные должны быть независимым, а их распределение должно приближаться к нормальному.

3. связи между переменными должны быть приблизительно линейны или не иметь явно криволинейного характера,

4. в исходной корреляционной матрице должно быть несколько корреляций по модулю выше 0,3. Иначе – трудно извлечь из матрицы какие-либо факторы.

5. выборка испытуемых должна быть достаточно большой (желательно 100 испытуемых).

Тема исследования: