結構方程模式怎麼選?CB-SEM(Amos)與PLS-SEM(SmartPLS)的判斷與配適度門檻 — Editverse 臺灣

結構方程模式怎麼選?CB-SEM(Amos)與PLS-SEM(SmartPLS)的判斷與配適度門檻

CB-SEM(如Amos)適合檢驗既有理論的整體模型配適,PLS-SEM(如SmartPLS)適合以預測與解釋關鍵構念為目標的模型;本文提供選擇的判斷順序、配適度門檻的出處與正確用法,以及一個可重現的CFA實例。

許多研究生在問卷研究進入分析階段時,第一個問題是「要用Amos還是SmartPLS」。但結構方程模式的選擇其實不是軟體問題,而是估計邏輯的問題:共變異數為基礎的SEM(CB-SEM)與偏最小平方法SEM(PLS-SEM)回答的研究問題不同,審稿人檢查的指標也不同。軟體本身的比較已在SPSS、R 還是 Amos/SmartPLS?一文說明,本文聚焦在方法選擇與結果報告。

CB-SEM與PLS-SEM的根本差異

CB-SEM的目標是讓模型隱含的共變異數矩陣盡可能重現樣本共變異數矩陣,因此可以計算卡方檢定與CFI、RMSEA等整體配適度指標,適合「這個理論模型是否與資料相符」的問題。PLS-SEM則以一系列線性迴歸搭配指標的線性組合估計參數(Ringle 等,2023),重點在解釋與預測目標構念之變異。

Ringle、Sarstedt 等人在2023年的方法學文章中整理,研究者選擇PLS-SEM的常見理由包括模型複雜度高、含有形成性測量模型,以及樣本較小;並強調PLS-SEM特別適合從「解釋—預測」的角度估計模型。同一篇文章給作者的建議是:說明使用PLS-SEM如何有助於達成整體分析目標,而不只是列出樣本數或模型複雜度等理由。若研究的測量模型是共同因素(反映性)概念,又想用PLS估計,可考慮一致性PLS(PLSc)等調整方法。

判斷順序:四個問題決定用哪一種

實務上可依序回答以下問題,前一題的答案通常已足以決定方向:

(1)研究目的是驗證理論還是預測?若假設來自成熟理論、審稿人會要求整體模型配適,優先考慮CB-SEM;若目標是找出解釋或預測某個關鍵結果變項(例如使用意圖)的驅動因素,PLS-SEM較貼近問題。(2)測量模型是反映性還是形成性?估計形成性測量模型正是Ringle 等(2023)列出的PLS-SEM常見使用情境之一。(3)是否需要報告整體配適度?若需要卡方、CFI、RMSEA這類指標,選CB-SEM;PLS-SEM雖可報告SRMR等模型配適指標,但Ringle 等指出這類指標在PLS-SEM的適用性有其限制。(4)樣本數是否足夠?這一題不能單獨作為選PLS-SEM的理由,下文會說明兩種方法都需要事先評估樣本數。

CB-SEM配適度指標:門檻從哪裡來、怎麼用

論文中最常被引用的門檻來自Hu與Bentler(1999)。他們以模擬研究提出:在最大概似法下,TLI、CFI等指標接近 .95、SRMR接近 .08、RMSEA接近 .06,才可以下結論說模型與資料之間有相對良好的配適;並建議採用「雙指標呈現策略」,即以SRMR搭配TLI、CFI或RMSEA其中之一共同判斷。同一篇摘要也指出,在小樣本時,以最大概似法計算的TLI、Mc與RMSEA容易過度拒絕其實正確的模型。

需要注意的是,這些門檻不是「黃金法則」。Marsh、Hau與Wen(2004)指出,把Hu與Bentler的切點當成單一模型通過與否的判準,是對原研究的過度推論;相較於孤立地套用切點,配適度指標在比較巢套模型的差異時更有用。因此報告時建議:同時呈現卡方值與自由度、至少一個增量指標(CFI或TLI)、RMSEA及其90%信賴區間與SRMR,並以「接近建議值」而非「通過門檻」的語氣描述。

實例:用公開資料重做一次CFA

為了讓上述判讀有具體對照,本文在R中以最大概似法,對公開的Holzinger與Swineford(1939)資料(N = 301,九項能力測驗)估計經典的三因素驗證性因素分析(視覺、文字、速度各三個指標),結果與lavaan官方教學頁的輸出逐項一致。

官方範例:lavaan套件官方CFA教學頁(lavaan.ugent.be/tutorial/cfa.html)以同一份資料、同一個三因素模型示範,列出的輸出為:χ² = 85.306、df = 24、CFI = 0.931、TLI = 0.896、RMSEA = 0.092(90% CI 0.071–0.114)、SRMR = 0.065。本文在R中獨立估計,得到完全相同的數值。

對照Hu與Bentler的建議值,這個模型只有SRMR(.065)低於 .08,CFI與TLI都低於 .95,RMSEA也高於 .06,信賴區間下限(.071)同樣高於 .06。依雙指標策略,結論應是「配適不理想」,而不是只挑SRMR寫「模型配適良好」。若把速度因素的第九題(x9)同時設定負荷於視覺因素,配適明顯改善,見下圖。

圖1比較兩個模型的四項指標,紅色為原始模型、綠色為修正模型:

結構方程模式CFA範例:兩個模型的CFI、TLI、RMSEA與SRMR對照Hu與Bentler門檻
圖1. 以R對Holzinger & Swineford (1939) 資料(N = 301)估計的兩個CFA模型配適度指標;虛線為Hu & Bentler (1999) 建議門檻,RMSEA誤差線為90%信賴區間。資料來源:lavaan官方範例資料集;門檻DOI 10.1080/10705519909540118。© editverse.com

修正模型的卡方值降為52.382(df = 23),卡方差異為32.92(df = 1,p < .001),CFI升至 .967、RMSEA降至 .065、SRMR降至 .045,但TLI(.948)仍略低於 .95。更重要的是,這是看過資料之後才加入的路徑,屬於探索性修正:論文中必須明說,並最好以另一個樣本交叉驗證,否則審稿人會質疑模型是為了配適而調整。另外,以原始模型的標準化負荷量計算,視覺因素的平均變異抽取量(AVE)約 .37、速度因素約 .43,低於常用的 .50建議值,代表即使配適度改善,部分構念在聚合效度上仍需討論。

PLS-SEM要報告哪些指標

PLS-SEM沒有CB-SEM那種以卡方為核心的整體配適邏輯,審稿人看的是測量模型與結構模型的分項品質。Ringle 等(2023)在表1整理的反映性測量模型準則包括:內部一致性信度ρA至少 .70且低於 .95,並可同時報告Cronbach’s α與ρC作為下限與上限;指標負荷量至少 .70(精確地說是 .708);AVE至少 .50;區別效度以HTMT判斷(該文並提出調整版的HTMT+與HTMT2+),建議值為不超過 .85或 .90,並檢查所選門檻是否落在單尾拔靴信賴區間內。

形成性測量模型與結構模型則需要檢查共線性:VIF不超過5,理想上不超過3;並以拔靴法檢定權重與路徑係數的顯著性,同時報告效果大小。若研究以預測為主,應報告PLSpredict等預測力評估;Hair 等(2019)的PLS-SEM報告指引亦將PLSpredict列為評估樣本外預測能力的新方法。

樣本數:沒有一體適用的比例

「每個題目或參數固定配幾個樣本」這類經驗法則,其實缺乏一體適用的根據。Wolf 等(2013)以蒙地卡羅模擬系統性改變指標數、因素數、負荷量大小、路徑係數與遺漏資料比例,發現常見SEM模型所需樣本數從30到460不等,並指出常被引用的經驗法則有其限制。換言之,樣本需求取決於模型本身,應以模擬或檢定力分析估計,詳細作法可參考樣本數與統計檢定力一文。

PLS-SEM也不例外。Ringle 等(2023)建議使用PLS-SEM的研究者應執行檢定力分析,或採用反平方根法等經驗方法估計達到特定檢定力(通常為80%)所需的樣本數,並在論文中報告。換言之,「樣本小」本身不足以說明方法選擇,仍須附上樣本數估算的依據。

投稿前的檢查清單

綜合以上來源,送出結構方程模式的稿件前,建議逐項確認:(1)方法選擇段落已說明研究目的與估計方法的對應,而不只是軟體名稱;(2)CB-SEM報告了卡方與自由度、CFI或TLI、RMSEA及90%信賴區間、SRMR,並以Hu與Bentler的建議值為參考而非絕對門檻;(3)所有事後修正都已揭露理由;(4)PLS-SEM報告了ρA、負荷量、AVE、HTMT、VIF與拔靴結果;(5)樣本數有事先估算依據。統計報告的其他常見疏漏,可對照論文中常見的統計報告錯誤。

如果模型設定、指標判讀或結果段落的寫法需要第二意見,Editverse臺灣的統計分析服務可協助檢查分析流程與報告方式。Editverse僅就研究者提供、且有權分享的資料檔進行分析,不存取醫院、機構資料庫或任何帳號;分析結果的詮釋與投稿決定仍由研究團隊負責。

參考文獻

  • Hu L, Bentler PM. Cutoff criteria for fit indexes in covariance structure analysis: Conventional criteria versus new alternatives. Structural Equation Modeling. 1999;6(1):1-55. DOI: 10.1080/10705519909540118
  • Marsh HW, Hau KT, Wen Z. In search of golden rules: Comment on hypothesis-testing approaches to setting cutoff values for fit indexes and dangers in overgeneralizing Hu and Bentler’s (1999) findings. Structural Equation Modeling. 2004;11(3):320-341. DOI: 10.1207/s15328007sem1103_2
  • Ringle CM, Sarstedt M, Sinkovics N, Sinkovics RR. A perspective on using partial least squares structural equation modelling in data articles. Data Brief. 2023. PMID: 37066088
  • Hair JF, Risher JJ, Sarstedt M, Ringle CM. When to use and how to report the results of PLS-SEM. European Business Review. 2019;31(1):2-24. DOI: 10.1108/EBR-11-2018-0203
  • Wolf EJ, Harrington KM, Clark SL, Miller MW. Sample size requirements for structural equation models: An evaluation of power, bias, and solution propriety. Educ Psychol Meas. 2013;73(6):913-934. PMID: 25705052
  • lavaan Project. Confirmatory factor analysis (CFA) tutorial. https://lavaan.ugent.be/tutorial/cfa.html

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