PLS-SEM 详解

什么是 PLS-SEM?

偏最小二乘结构方程建模是一种基于方差的方法,用于估计包含潜在构念的模型,这些构念无法直接测量,只能通过可观测的指标来体现。本页面将介绍 PLS-SEM 是什么、何时使用它,以及它与基于协方差的 SEM 有何不同。

用大白话讲讲 PLS-SEM 到底在做什么

研究者关心的一些东西,比如客户满意度、品牌信任、使用某项技术的意愿,是没办法用一个数字直接测出来的。世界上并没有一台可以贴在人身上的「满意度测量仪」。所以研究者会围绕这些概念设计几道问卷题目(比如「我对 X 感到满意」「我会向别人推荐 X」「X 达到了我的期望」),把这些回答当作线索,去推断背后到底发生了什么。

PLS-SEM 就是把这些线索转化为一个可检验模型的一套数学方法。它想回答的是:满意度 是不是真的会带来 忠诚度,如果会,作用有多强?它给出的是您可以直接写进报告的数字,比如「满意度每提升 1-point,忠诚度就会提升 0.6-point,而且这个效应在统计上是可靠的」。市场营销、HR、信息系统、卫生服务等领域的研究者,每天都在用它。

一个典型的 PLS-SEM 模型:圆圈代表您正在研究的那些看不见的东西(潜在变量),线条代表您假设存在的影响关系,每个圆圈又对应着若干个可以直接观测到的问卷题目。

四大基本构成要素

潜变量(LV)

您真正关心的构念,例如顾客满意度、信任、感知有用性。这些无法被直接测量。

指标(显变量)

数据集中可观测的列,用于代表每个潜在构念:问卷题项、评分、传感器读数等。

测量模型(外部模型)

指标如何与其潜变量相关。反映型(LV 引起指标,例如满意度 → sat1..sat4)或形成型(指标引起 LV,例如收入 + 教育 → SES)。

结构模型(内部模型)

潜变量之间的假设关系,即您正在检验的因果路径。

重要的质量标准

评审人期望在一份可辩护的 PLS-SEM 分析中报告以下标准。

每个内生 LV 的 R²
模型解释的方差比例。Chin (1998) 的分级:0.19 弱,0.33 中等,0.67 显著。
带 p 值的路径系数
对结构路径进行自助法(bootstrap)显著性检验。发表标准为 5000+ 次重抽样。
用于区分效度的 HTMT
异质–同质特质比(Henseler 2015)。阈值 0.85 为保守,0.90 为宽松。HTMT2(Roemer 2021)对其进行了改进。
信度:Cronbach's α、ρ_A、ρ_c
收敛效度指标;≥ 0.70 是验证性研究的标准阈值。
SRMR 模型拟合
标准化残差均方根。< 0.08 被视为良好拟合(Hu & Bentler 1999)。
样本量参考
10 倍法则:样本量至少应为指向任一潜变量的最大路径数的 10 倍。

PLS-SEM 与 CB-SEM 对比

PLS-SEM 并不是基于协方差的 SEM(CB-SEM)的严格替代品。两者都是结构方程建模技术,但优化的目标不同。

方面PLS-SEMCB-SEM
估计目标预测、探索对成熟理论的验证
假设条件无分布要求多元正态性
样本量适用于小样本(可 n < 100)通常 n ≥ 200
形成型指标原生支持处理笨拙,需要变通方法
模型复杂度能够良好处理含众多 LV 和路径的复杂模型对高复杂度处理吃力
拟合指标SRMR、dULS、dGχ²、CFI、TLI、RMSEA(较为全面)
常用工具OpenPLS、SmartPLS、seminr、cSEMlavaan、Mplus、AMOS、LISREL

何时使用 PLS-SEM

  • 您的研究以预测或探索为导向,而非验证已成熟的理论。
  • 您的样本较小或数据不服从正态分布。
  • 您的模型包含形成型构念(指标引起 LV)。
  • 您的模型结构复杂(LV 数量多、假设路径多)。
  • 您需要使用复合变量而非共同因子。

何时不宜使用 PLS-SEM

  • 您在验证一个成熟的测量理论,并需要传统拟合指标(χ²、CFI、RMSEA)——请使用 CB-SEM。
  • 您的指标是纯反映型,且希望严格建模测量误差——请使用 CB-SEM。
  • 您需要严格意义上的共同因子潜变量得分(而非复合)——请使用 CB-SEM。
  • 您在进行纯粹的探索性因子分析而无结构模型——请改用经典的 EFA/PCA。

一个最小示例

某顾客满意度研究提出:感知质量是否驱动满意度,满意度是否驱动忠诚度?三个潜变量(Quality、Satisfaction、Loyalty),每个由 3-5 个 7 点李克特量表题项测量。两条假设路径(Quality → Satisfaction、Satisfaction → Loyalty)。PLS-SEM 估计路径系数,通过载荷和 HTMT 检查各指标是否可靠地测量了对应构念,并对两条路径计算自助法 p 值。

在浏览器中运行 PLS-SEM 分析

OpenPLS 是一款开源的 PLS-SEM 工具,完全在浏览器中运行。提供可视化路径图编辑器、完整的质量标准面板和高级方法(MGA、IPMA、PLSpredict、FIMIX)。已在一份已发表的工作论文中与 SmartPLS 4 进行了验证对比。

延伸阅读

面向实务的经典参考文献是 Hair, Hult, Ringle & Sarstedt (2021),A Primer on Partial Least Squares Structural Equation Modeling,第 3 版(Sage)。关于何时使用 PLS-SEM 而非其他替代方法的方法论指导,请参阅 Hair et al. (2019),When to use and how to report the results of PLS-SEM(European Business Review, 31(1), 2–24)。