[논문 리뷰] A step-by-step guide to design, implement, and analyze a discrete choice experiment

Daniel Pérez-Troncoso|arXiv (Cornell University)|2020. 09. 23.

Economic and Environmental Valuation참고 문헌 16인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 R을 사용하여 이산 선택 실험(DCEs)의 설계, 구현 및 분석을 위한 종합적이고 무료 소프트웨어 기반 가이드를 제공한다. 실험 설계, 데이터 관리, 조건부 로짓 및 혼합 로짓 모델의 추정을 위해 R을 활용하며, 독점 소프트웨어 없이도 지불 의사(willingness to pay)를 추정하고 취향의 이질성을 평가할 수 있도록 전 과정의 재현 가능한 코드를 제공한다.

ABSTRACT

Discrete Choice Experiments (DCE) have been widely used in health economics, environmental valuation, and other disciplines. However, there is a lack of resources disclosing the whole procedure of carrying out a DCE. This document aims to assist anyone wishing to use the power of DCEs to understand people's behavior by providing a comprehensive guide to the procedure. This guide contains all the code needed to design, implement, and analyze a DCE using only free software.

연구 동기 및 목표

• 유료 소프트웨어를 사용하지 않고도 이용 가능한 종단 간 자료가 부족한 이산 선택 실험(DCEs)을 수행하기 위한 자료 부족 문제를 해결하기 위해.
• 건강 경제학, 환경 평가 및 관련 분야의 연구자들을 위해 단계별로 재현 가능한 워크플로우를 제공하기 위해.
• R을 사용하여 조건부 로짓 모델과 혼합 로짓 모델을 통해 지불 의사 추정 및 취향의 이질성 탐지 기능을 제공하기 위해.
• 모든 DCE 구현 단계에 대한 완전한 R 코드를 제공함으로써 고비용 상용 소프트웨어 의존도를 줄이기 위해.
• 특성 선택, 프리테스트, d-오차 최적화를 통한 효율적인 실험 설계를 포함한 DCE 설계의 최선의 실천 방식을 표준화하기 위해.

제안 방법

• d-오차 최소화를 통한 R을 활용한 효율적인 실험 설계 생성으로, 제한된 선택 집합에서 최대의 정보를 확보한다.
• 기본적으로 전수 설계를 사용한 후 최적화를 적용하여 선택 집합의 수를 줄이면서도 통계적 효율성을 유지한다.
• dplyr를 사용하여 데이터를 넓은 형식에서 긴 형식으로 변환하여, 모델 추정을 위한 설계 행렬과의 적절한 통합을 가능하게 한다.
• survival::clogit 함수를 사용하여 조건부 로짓 모델(CLM)을 적용하고, 기준 범주에 대한 생략 수준 코딩을 사용한다.
• mlogit 패키지를 통한 혼합 로짓 모델(XLM) 추정을 수행하며, 랜덤 계수를 허용하고 취향의 이질성 여부를 테스트할 수 있다.
• Halton 수열과 몬테카를로 적분(R=100)을 사용하여 혼합 로짓 추정의 수렴성과 정확도를 향상시킨다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 연구자들이 무료 소프트웨어만을 사용하여 통계적으로 효율적인 이산 선택 실험을 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ2 정밀도와 참가자 이해도를 균형 잡기 위해 특성과 수준을 어떻게 선택할 수 있는가?
• RQ3 데이터는 어떻게 정렬하고 설계 행렬과 통합하여 선택 모델의 유효한 추정을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ4 DCE에서 조건부 로짓 모델과 혼합 로짓 모델 간의 해석 및 통계적 성질의 차이는 무엇인가?
• RQ5 계수 비율을 통해 DCE 결과에서 지불 의사를 어떻게 추정할 수 있는가?

주요 결과

• 조건부 로짓 모델 추정 결과, '매달 한 번' 복용량이 가장 높은 유틸리티를 가졌으며, 계수 = 2.93951이었고, '100% 효과'는 기준 수준으로 계수 = 2.3711이었다.
• '복용량' 특성은 최고 수준과 최저 수준 간 유틸리티 차이가 가장 컸으며(5.27), 이는 가장 영향력 있는 특성임을 시사한다.
• 지불 의사 는 특정 수준의 계수를 가격 계수로 나눈 비율을 통해 계산되었으며, 이는 비시장 특성의 통화 가치 평가를 가능하게 했다.
• 혼합 로짓 모델은 여러 계수(예: Var11, Var12)의 표준편차가 유의미하게 높게 나타나 참가자 간의 심각한 취향 이질성이 있음을 보여주었다.
• '투여 방법' 특성은 경구 투여에 강한 선호가 있었으며(계수 = 2.02899), 주사가 기준 수준이었다.
• d-오차 최적화 절차를 통해 전수 설계의 선택 집합 수 5778개가 관리 가능한 수준으로 감소되어, 정보 손실 없이 설문 조사의 실행 가능성을 향상시켰다.