Выберите в меню Analyze (Анализ) Data Reduction (Сокращение объема данных) Factor. (Факторный анализ)

Модель факторной системы - это математическая формула, выражающая реальные связи между анализируемыми явлениями. В общем виде она может быть представлена так:

где - результативный признак;

- факторные признаки.

Таким образом, каждый результативный показатель зависит от многочисленных и разнообразных факторов. В основе факторного анализа - лежат выявление, оценка и прогнозирование влияния факторов на изменение результативного показателя. Чем детальнее исследуется зависимость результативного показателя от тех или иных факторов, тем точнее результаты анализа и оценка качества работы предприятий. Без глубокого и всестороннего изучения факторов нельзя сделать обоснованные выводы о результатах деятельности, выявить резервы производства, обосновать планы и управленческие решения.

Основная модель факторного анализа записывается следующей системой равенств:

То есть полагается, что значения каждого признака x_i могут быть выражены взвешенной суммой латентных переменных (простых факторов) f_i, количество которых меньше числа исходных признаков, и остаточным членом ε_i с дисперсией σ²(ε_i),действующей только на x_i, который называют специфическим фактором. Коэффициенты l_ij называются нагрузкой i-й переменной на j-й фактор или нагрузкой j-го фактора на i-ю переменную. В самой простой модели факторного анализа считается, что факторы f_j взаимно независимы и их дисперсии равны единице, а случайные величины ε_i тоже независимы друг от друга и от какого-либо фактора f_j.

Факторный анализ может быть одноступенчатым и многоступенчатым. Первый тип используется для исследования факторов только одного уровня (одной ступени) подчинения без их детализации на составные части. Например, . При многоступенчатом факторном анализе проводится детализация факторов a и b на составные элементы с целью изучения их поведения. Детализация факторов может быть продолжена и дальше. В этом случае изучается влияние факторов различных уровней соподчиненности.

Обязательные условия факторного анализа:

· Все признаки должны быть количественными;

· Число признаков должно быть в два раза больше числа переменных;

· Выборка должна быть однородна;

· Исходные переменные должны быть распределены симметрично;

· Факторный анализ осуществляется по коррелирующим переменным.

Коэффициент корреляции – это величина, которая может варьировать в пределах от +1 до –1. В случае полной положительной корреляции этот коэффициент равен плюс 1 (говорят о том, что при увеличении значения одной переменной увеличивается значение другой переменной), а при полной отрицательной – минус 1 (свидетельствуют об обратной связи, т.е. При увеличении значений одной переменной, значения другой уменьшаются).

Дисперсия (сигма квадрат) – рассеивание – мера разброса случайной величины.

- для негрупп: сумма(Х-Хср)²/н

- для сгрупп: сумма(Х-Хср.)²*частоту/суммарную частоту

Дисперсия – средний квадрат отклонения вариант от их средней величины. При расчете дисперсии не указываются ед измерения.

Св-ва дисперсии:

- если все значения признака уменьшить или увеличить на одну и туже пост величину А, то дисперсия от этого не изменится;

- если все значения признака уменьшить или увеличить в одно и тоже число И раз, то Д.соответсвенно уменьшиься или увеличется в И² раз.

Анализ изменений признака под влиянием контролируемых условий:

Фактор – качество, либо свойство, в соответствии с которым классифицируется данные. Каждый фактор имеет несколько уровней (высокий, низкий уровень обслуживания)

Уровень – общий термин, используемый для описания конкретного свойства, определяющего каждую категорию рассматриваемой классификации.

1. под влиянием одного фактора:

Модель факторной системы:

Модель однофакторного анализа:Уij = M + τj + ξij

Уij – значение наблюдаемое. i – номер наблюдения, j – номер класса.

M – общая средняя по выборке

τj – эффект столбца

Если не будет влияния качественного фактора, то: Уij = M + ξij

2. под влиянием нескольких факторов одновременно:

Модель двуфакторная: оценивает влияет или нет два качественных фактора. Пр.: оценить влияет ли образование (гуманит, технич,..) и опыт работы (с….; без… - это уровни фактора) на уровень зарплаты.

Уij = M +αi + βj + ξij

Yij – наблюдаемое значение.

M – средний уровень (Хср зарплаты, например)

αi – влияние iго фактора

βj – jго фактора

ξij – случайная составляющая

Модель двуфакторная с взаимодействием факторов: Уij = M +αi + βj + ϒij + ξij

ϒij – совместное влияние iго и jго фактора.

При анализе в один фактор объединяются сильно коррелирующие между собой переменные, как следствие происходит перераспределение дисперсии между компонентами и получается максимально простая и наглядная структура факторов. После объединения коррелированность компонент внутри каждого фактора между собой будет выше, чем их коррелированность с компонентами из других факторов. Эта процедура также позволяет выделить латентные переменные, что бывает особенно важно при анализе социальных представлений и ценностей. Например, анализируя оценки, полученные по нескольким шкалам, исследователь замечает, что они сходны между собой и имеют высокий коэффициент корреляции, он может предположить, что существует некоторая латентная переменная, с помощью которой можно объяснить наблюдаемое сходство полученных оценок. Такую латентную переменную называют фактором. Данный фактор влияет на многочисленные показатели других переменных, что приводит нас к возможности и необходимости выделить его как наиболее общий, более высокого порядка. Для выявления наиболее значимых факторов и, как следствие, факторной структуры, наиболее оправданно применять метод главных компонентов (МГК). Суть данного метода состоит в замене коррелированных компонентов некоррелированными факторами. Другой важной характеристикой метода является возможность ограничиться наиболее информативными главными компонентами и исключить остальные из анализа, что упрощает интерпретацию результатов. Достоинство МГК также в том, что он — единственный математически обоснованный метод факторного анализа.

Весь процесс факторного анализа можно представить как выполнение 5 этапов:

1. Выбор исходных данных.

Модель факторного анализа разрабатывалась для метрических данных. Поэтому первое требование к исходным данным — представление всех при­знаков в метрической шкале (не обязательно с одинаковыми средними и дис­персиями).

Включение в анализ порядковых или бинарных данных допустимо, но ис­следователь должен отдавать себе отчет, что искажения факторной структуры при этом будут соответствовать искажениям коэффициентов корреляций, и характер этих искажений неизвестен. В общем случае желательно перейти к единой шкале для всех признаков, либо ранговой, либо бинарной, затем вы­числять матрицу интеркорреляций, выбирая соответствующие меры взаимо­связи. Исследователь потеряет при этом существенную долю исходной ин­формации. Если цель факторного анализа заключается только в определении струк­туры взаимосвязей переменных, то допустимо применение порядковых дан­ных, но перед проведением факторного анализа необходимо перейти к ран­гам по каждой переменной. Допустимо также использовать факторный анализ в отношении дихотомических переменных, если задача ограничивается оп­ределением структуры взаимосвязей и дихотомические корреляции между переменными не очень велики (не превышают 0,7)'.

Порядковые и даже дихотомические данные могут использоваться для вычисления оценок факторов, но при условии действительно простой фак­торной структуры, высоких значениях общностей и факторных нагрузок переменных, определяющих каждый фактор При этом же­лательно проверять устойчивость факторной структуры на параллельных вы­борках.

Как и в других многомерных методах, недопустимы функциональные за­висимости между переменными и корреляции, близкие к единице.

Количественное соотношение признаков и объектов зависит от целей исследования. Если цель анализа — изучение структуры взаимосвязей при­знаков, уменьшение их исходного количества путем перехода к новым пере менным — факторам, то строгих ограничений нет. Желательно лишь, чтобы количество признаков было не меньше количества объектов. Если исследо­ватель хочет обнаружить и обосновать наличие факторов за взаимосвязями переменных, то желательно иметь в три раза больше объектов, чем призна­ков. Данное соотношение может сложиться и в процессе анализа — при отсе­ивании мало информативных переменных. Если же стоит задача обоснова­ния выявленной факторной структуры для генеральной совокупности, то объектов должно быть еще больше, для проверки устойчивости этой структу­ры на параллельных выборках.

2. Предварительное решение проблемы числа факторов.

На этом этапе матрица интеркорреляций исходных признаков обрабаты­вается с использованием анализа главных компонент. Применяется крите­рий отсеивания Р. Кеттелла и критерий Кайзера — величины собственного значения фактора, большего 1 (Eigenvalue, > 1). Эти критерии не являются жесткими, поэтому далее проверяется несколько гипотез о числе факторов. Начинать при этом рекомендуется с максимально возможного числа факто­ров, с учетом обоих критериев, постепенно уменьшая их число.

3. Факторизация матрицы интеркорреляций.

Выбирается метод факторизации, желательно — главных осей, наимень­ших квадратов или максимального правдоподобия. Задается число факторов, в соответствии с проверяемой гипотезой. Результатом данного этапа являет­ся матрица факторных нагрузок (факторная структура) до вращения, которая не подлежит интерпретации.

Полезной информацией на этом этапе могут являться суммарная доля дис­персии (информативность) факторов и значения общностей переменных. Суммарная доля дисперсии — показатель того, насколько полно выделяемые факторы могут представить данный набор признаков, а этот набор — выделя­емые факторы. Общность переменной — показатель ее «участия» в фактор­ном анализе, насколько она влияет на факторную структуру. Переменные с наименьшими общностями — ближайшие кандидаты на исключение из ана­лиза в дальнейшем.

4. Вращение факторов и их предварительная интерпретация.

На этом этапе выбирается один из аналитических методов вращения фак­торов, обычно — варимакс-вращение (Varimax normalized). Существуют и дру­гие методы вращения, в том числе косоугольного, но они выходят за рамки

нашего рассмотрения. В результате вращения достигается факторная струк­тура, наиболее доступная для интерпретации при данном соотношении пе­ременных и факторов.

Интерпретация факторов производится по таблице факторных нагрузок после вращения в следующем порядке. По каждой переменной (строке) выде­ляется наибольшая по абсолютной величине нагрузка — как доминирующая. Если вторая по величине нагрузка в строке отличается от уже выделенной менее чем на 0,2, то и она выделяется, но как второстепенная. После про­смотра всех строк — переменных, начинают просмотр столбцов — факторов. По каждому фактору выписывают наименования (обозначения) переменных, имеющих наибольшие нагрузки по этому фактору — выделенных на преды­дущем шаге. При этом обязательно учитывается знак факторной нагрузки переменной. Если знак отрицательный, это отмечается как противополож­ный полюс переменной. После такого просмотра всех факторов каждому из них присваивается наименование, обобщающее по смыслу включенные в него переменные. Если трудно подобрать термин из соответствующей теории, до­пускается наименование фактора по имени переменной, имеющей по срав­нению с другими наибольшую нагрузку по этому фактору.

5. Принятие решения о качестве факторной структуры.

Качество факторной структуры определяется степенью приближения к простой структуре.

Следует отметить общий принцип соотношения качества факторной струк­туры и качества исходных данных: чем ниже качество исходных данных в смысле требований, предъявляемых к метрическим переменным, тем выше требования к простоте факторной структуры, величине общностей и фактор­ных нагрузок.

В настоящее время не существует формальных критериев соответствия факторной структуры простой. Поэтому основным критерием остается воз­можность хорошей содержательной интерпретации каждого фактора по двум и более исходным переменным. Если перед исследователем стоит дополни­тельно проблема обоснования устойчивости (воспроизводимости) факторной структуры в генеральной совокупности, то добавляется требование однознач­ного соотнесения каждой переменной с одним из факторов. Это требование
означает, что каждая переменная имеет большую по абсолютной величине нагрузку (0,7 и выше) только по одному фактору и малые (0,2 и менее) — по всем остальным.

Можно предложить способы максимального приближения к простой структуре путем пошагового сокращения числа факторов и переменных.

Если по результатам интерпретации выявлен фактор, по которому ни одна из переменных не получила максимальной нагрузки (по строке), то это свидетельствует о необходимости сокращения количества факторов на один и повторения этапов 3 и 4 с новым числом факторов. То же касается фактора, идентифицируемого лишь по одной переменной, когда остальные в него не попадают даже с второстепенными нагрузками.

Определяются неоднозначные переменные. Каждая такая переменная имеет примерно одинаковые по абсолютной величине максимальные нагрузки по двум и более факторам. Если обосновывается устойчивость факторной структуры, то неоднозначной является переменная, у которой между макси­мальной и следующей за ней по величине нагрузкой разность менее 0,5. Нео­днозначные переменные поочередно удаляются из числа исходных перемен­ных, и каждый раз повторяются этапы 3 и 4.

Очевидно, что приближение к простой структуре связано с невосполни­мой потерей исходной эмпирической информации. И каждый раз исследо­ватель должен решать, насколько целесообразна эта потеря в свете стоящих перед ним задач. Наиболее жестки требования к простой структуре в случае обоснования устойчивости и воспроизводимости факторов, например, при разработке теста или факторной теоретической модели. Гораздо мягче тре­бования при решении наиболее часто встречающихся задач — при изуче­нии структуры взаимосвязей или при сокращении исходного набора при­знаков для дальнейшего исследования, например, различий между группами объектов.

Исследователь, в зависимости от своих целей, решает, сколько раз повто­рить эту последовательность, какие из этапов будут пропущены и насколько глубоко будет проработан каждый из них. Например, если исследователя ин­тересует только структура взаимосвязей признаков, то достаточно выполнить эту последовательность один раз, без последнего этапа.

Разведочный анализ (он осуществляется при исследовании скрытой факторной структуры без предположения о числе факторов и их нагрузках) или конформаторный (предназначенным для проверки гипотез о числе факторов и их нагрузках.Практическое выполнение факторного анализа начинается с проверки его условий) содержат 3 ступени (однако на практике, особенно при использовании гипотез необязательны):

1. Подготовка соответствующей матрицы ковариаций. Перед проведением ФА необходимо решить: использовать ли как исходную матрицу ковариации (корреляции) между переменными ИЛИ использовать корреляции между индивидуумами (объектами).

2. Выделение первоначальных факторов. На первом этапе может применятся модель общих факторов, а так же анализ главных компонент, цель которого отлична от цели ФА. В то же время оба метода широко используются эффективными взаимосвязями между переменнями. Их отличие др от др: мгк – линейная функция, а общ факторы – не выражаются через комбинацию наблюдаемых переменных.

Альтернатива анализа первоначальных факторов – образ-факторы, в которых предполагается, что наблюдаемые переменнные выбраны из бесконечного множества переменных, при чем вводятся «образы-факторы», являющиеся линейными комбинациями переменных.

Еще методы выделения первоначальных факторов: решение, получаемое методом максимального правдоподобия (включая канонический фа); решение по мнк; альфа-факторный анализ.

3. Вращение с целью получения окончательного решения. Вращение включает 2 варианта: ортогональное и косоугольное вращение. Косоугольные делятся: те, котороые основаны на прямом упрощении матрицы коэффициентов факторного отображения И те, которые используют упрощение матрицы нагрузок на вторичные оси.