區(qū)域工業(yè)產業(yè)發(fā)展系統(tǒng)動力學建模研究
——以廣州市為例

劉 璟， 吳二嬌

(1. 廣東工業(yè)大學 經濟與管理學院， 廣州 510090； 2. 廣東培正學院 管理系， 廣州 510830)

區(qū)域工業(yè)競爭力是指在自由良好的市場經濟競爭的環(huán)境和條件下，某個區(qū)域內的工業(yè)企業(yè)能夠在市場上生產出比其競爭對手更好的產品、提供更好的服務，同時又能創(chuàng)造增加值和促進國民財富的持續(xù)增長與發(fā)展的整體能力水平。制定區(qū)域產業(yè)經濟發(fā)展戰(zhàn)略，首要的一步是對區(qū)域產業(yè)進行嚴謹?shù)南到y(tǒng)分析，從系統(tǒng)的微觀結構入手分析其外部功能行為，然后才能建立具有較強模擬功能的模型，并運用模型進行各種發(fā)展戰(zhàn)略試驗。這是系統(tǒng)工程建模和研究問題的思路[1]214-216。區(qū)域工業(yè)產業(yè)發(fā)展系統(tǒng)仿真就是建立一個數(shù)學邏輯模型來模仿真實的社會經濟系統(tǒng)，并用計算機按照區(qū)域工業(yè)產業(yè)發(fā)展系統(tǒng)的運行規(guī)律，對其由一個狀態(tài)變換為另一個狀態(tài)的動態(tài)行為進行描述和分析。工業(yè)產業(yè)發(fā)展系統(tǒng)屬于社會經濟系統(tǒng)范疇，系統(tǒng)內部結構復雜，各組成要素之間具有較強的關聯(lián)性和依賴性并構成多重反饋環(huán)，而且整個系統(tǒng)運行狀態(tài)受時間的影響，因而，試圖建立工業(yè)產業(yè)發(fā)展的簡單數(shù)學模型或者通過經驗判斷和推理等方法分析這一系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢是很困難的。鑒于這一特點，本文運用系統(tǒng)動力學(System Dynamics，SD)的相關理論，以廣州市為例進行建模分析，從而了解廣州市目前所處的產業(yè)發(fā)展階段及產業(yè)發(fā)展的內在邏輯。

一、系統(tǒng)關系結構分析

結合產業(yè)國際競爭力理論的發(fā)展及國內外相關研究，本文首先搭建起一個系統(tǒng)關系結構，如圖1所示。

圖1 區(qū)域工業(yè)產業(yè)發(fā)展子系統(tǒng)的關系結構

本文將廣州市工業(yè)產業(yè)發(fā)展系統(tǒng)分解為工業(yè)生產子系統(tǒng)、區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)和區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)3個子系統(tǒng)[2]169-173。當然，其中既要考慮簡化分析的因素，同時又要使模型更加貼近真實的社會經濟系統(tǒng)。參考各種資料，本文提出以工業(yè)生產子系統(tǒng)為主要研究系統(tǒng)，輔以對區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)和區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)的研究來建立工業(yè)競爭力系統(tǒng)模型；區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)包括區(qū)域基礎設施建設、信息化水平等關鍵影響因素，區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)包括技術水平，創(chuàng)新水平以及產出水平等關鍵因素[3]242-244。

(1) 工業(yè)生產子系統(tǒng)。工業(yè)生產子系統(tǒng)主要包含工業(yè)總資產、工業(yè)總產值、工業(yè)增加值等因果變量，由此來描述區(qū)域工業(yè)產業(yè)的運行狀況。這在圖2的子系統(tǒng)因果反饋圖中將分別加以詳細說明。

(2) 區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)。技術創(chuàng)新是滿足工業(yè)生產增長需要的關鍵因素，所以這里把技術創(chuàng)新水平納入總系統(tǒng)中，以此作為輔助工業(yè)生產系統(tǒng)的外部環(huán)境因素。在工業(yè)生產發(fā)展中增加技術開發(fā)的投入和加強專業(yè)技術人員的培訓與引進，可以促進工業(yè)生產的良性循環(huán)[4]223-256。根據(jù)這一觀點，在建立系統(tǒng)因果關系時可以將這些因素考慮進去。

(3) 區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)。區(qū)域經濟環(huán)境是工業(yè)企業(yè)所在的大環(huán)境，其信息化水平、外向經濟水平、人力資源基礎等都對工業(yè)企業(yè)的發(fā)展有影響作用[5]121。在構建系統(tǒng)因果反饋圖時，上述關聯(lián)作用均要納入設計之中。

在區(qū)域工業(yè)產業(yè)發(fā)展模型中，工業(yè)生產子系統(tǒng)、區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)和區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)這三大系統(tǒng)是相互聯(lián)系、相互影響和相互制約的，每一個子系統(tǒng)的運行既取決于子系統(tǒng)內部的結構，又取決于它與外部的聯(lián)系。對子系統(tǒng)而言，外部聯(lián)系主要是指其他子模型的輸出將作為外部變量輸入到本模型，本模型自身的內部變量也不斷輸出給其他模型[6]25。

二、子模型及系統(tǒng)模型建立

在工業(yè)產業(yè)發(fā)展系統(tǒng)SD模型中，資產規(guī)模和產出率直接影響工業(yè)增加值，并通過企業(yè)資金積累和工業(yè)貸款達到規(guī)模效益，而財政支出中也有一定比例的工業(yè)投資支出；同時，區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境和區(qū)域經濟環(huán)境在工業(yè)產業(yè)中通過影響資產產出率起到了間接作用。所以，本文將工業(yè)競爭力模型分為3個子系統(tǒng)加以分析，分別為工業(yè)生產子系統(tǒng)、區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)和區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)[7]38。

1. 工業(yè)生產子系統(tǒng)模型

廣州市工業(yè)生產子系統(tǒng)模型如圖2所示。

圖2 廣州市工業(yè)生產子系統(tǒng)模型

該模型主要通過工業(yè)產業(yè)的總資產以資產產出率來求出工業(yè)企業(yè)的總增加值，其中資產產出率不僅與工業(yè)技術水平有關，還受到區(qū)域經濟因素中諸如交通運輸條件的進步，區(qū)域技術因素中的技術改革和引進、勞動力技術、社會協(xié)作等因素的影響，這些因素將分別在圖3、4兩個子模型中進行說明。工業(yè)總產值由工業(yè)增加值和工業(yè)增加值率決定，廣州市工業(yè)企業(yè)年固定資產的增加大部分來源于年凈利潤，可由每年的凈利潤乘以投資比例得到。在圖2的模型中，主要的反饋回路為：工業(yè)企業(yè)固定資產總值和資產產出率決定工業(yè)增加值，工業(yè)增加值與工業(yè)增加值率決定工業(yè)總產值，工業(yè)總產值帶來企業(yè)凈利潤，從企業(yè)凈利潤中抽取一定比例作為企業(yè)發(fā)展的資本投資，從而帶來工業(yè)企業(yè)固定資產總值的年增長[8]52。

2. 區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)模型

廣州市區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)模型如圖3所示。區(qū)域技術創(chuàng)新環(huán)境是整個系統(tǒng)中比較重要的一個子系統(tǒng)，它對區(qū)域經濟發(fā)展有巨大的支持和帶動作用，這種影響程度的強弱，取決于區(qū)域技術創(chuàng)新在區(qū)域經濟中所受到的重視程度以及該子系統(tǒng)本身的潛能[9]62。從圖3中可以看出，產業(yè)經濟發(fā)展水平對其基礎創(chuàng)新能力有很強的促進或制約作用，兩者之間有一定的正相關關系。

根據(jù)《廣州市2007年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，全市全年共受理專利申請12 057件，其中發(fā)明專利2 894件，增長7%，占申請量的24%；專利授權8 524件，增長33.2%。此外還有更多數(shù)據(jù)表明，廣州市整體上具有技術創(chuàng)新的基礎，關鍵是解決如何轉化及與產業(yè)經濟發(fā)展水平相配套的問題。

3. 區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)模型

廣州市區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)模型如圖4所示。

圖4 廣州市區(qū)域經濟環(huán)境子系統(tǒng)模型

區(qū)域工業(yè)競爭力的形成除受到產業(yè)內部因素的影響以外，也受到外部區(qū)域經濟環(huán)境因素的制約。由圖4可以看出，產業(yè)所在區(qū)域的宏觀經濟狀況(包括技術環(huán)境、貿易環(huán)境、政治環(huán)境、產業(yè)結構優(yōu)化、人力資源、信息化水平等)以及區(qū)域內外的上、下游產業(yè)發(fā)展狀況等因素，都將對產業(yè)競爭力的形成和發(fā)展起到重要的作用。其中，產業(yè)結構反映了地區(qū)產業(yè)資源配置格局及配置效率，產業(yè)結構狀況不僅決定了其創(chuàng)造增加價值的能力和生產力，而且決定了相應的產品結構、技術層次及產業(yè)素質[10]44。

4. 工業(yè)競爭力系統(tǒng)模型

將以上3個子系統(tǒng)模型結合起來，就可以建立廣州市工業(yè)競爭力系統(tǒng)模型，見圖5。

圖5所示的模型研究的主要問題是區(qū)域工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略決策，利用該模型可以進行不同的產業(yè)相關分析。在新型工業(yè)化的道路上，根據(jù)《廣州市“十一五”規(guī)劃》中提出的重點產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，運用該模型可以具體到對主導產業(yè)的模擬分析。通過對子系統(tǒng)及總系統(tǒng)建模，廣州市工業(yè)產業(yè)發(fā)展模型中的主要因果反饋關系如下：

(1) 工業(yè)增加值是工業(yè)生產性固定資產的直接結果，同時其產值的增加受制于反映為生產效率水平的資產產出率。

(2) 工業(yè)企業(yè)向地方財政納稅，然后通過地區(qū)財政計劃的資源配置過程，實現(xiàn)區(qū)域經濟環(huán)境和技術環(huán)境等方面的平衡發(fā)展，以此來協(xié)助工業(yè)經濟發(fā)展。

圖5 廣州市工業(yè)競爭力系統(tǒng)模型

(3) 技術進步和科技創(chuàng)新水平直接表現(xiàn)在新產品產值上，新產品產出不僅可以優(yōu)化區(qū)域產業(yè)結構，而且進一步提升了產業(yè)競爭力，并且反過來促進科技創(chuàng)新的深入開展，從而形成一種良性循環(huán)，不斷促進區(qū)域經濟的可持續(xù)發(fā)展[11]。

(4) 工業(yè)生產規(guī)模的擴張勢必帶來一定的環(huán)境污染，據(jù)以往數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)企業(yè)排污水平與工業(yè)生產規(guī)模呈正比關系，排污指數(shù)上升會降低工業(yè)生產的資產產出率，從而制約了工業(yè)產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的潛力[12]。

三、結 論

發(fā)達國家發(fā)展的經驗表明，在工業(yè)化時期，城市產業(yè)大致都依次經歷過輕紡工業(yè)，重化工業(yè)和高、精、尖制造業(yè)3個發(fā)展階段，這些產業(yè)的發(fā)展給城市的擴張和發(fā)展提供了強大的動力。到了后工業(yè)化時代即信息時代，發(fā)達國家的大城市、特別是國際經濟中心城市的產業(yè)發(fā)展也相應進入了以服務業(yè)為主導的時代。當前，廣州市的工業(yè)仍處于以輕工、紡織、食品等行業(yè)為主體的輕加工工業(yè)發(fā)展階段和以鋼鐵、石化行業(yè)為代表的重化工業(yè)，以汽車、機械設備制造為代表的高加工工業(yè)，以電子信息設備制造業(yè)為代表的技術集約型工業(yè)等為輔的多層次、多元化并存發(fā)展階段，和世界發(fā)達地區(qū)相比整體發(fā)展水平還不高。結合2000年廣州工業(yè)對GDP的貢獻率(37.5%)、工業(yè)的就業(yè)比重(33.9%)以及工業(yè)整體素質的現(xiàn)狀來判斷，廣州市的工業(yè)化進程尚未進入成熟階段。遵循經濟發(fā)展的一般規(guī)律，目前要推進廣州產業(yè)結構優(yōu)化升級，就要大力發(fā)展現(xiàn)代重化工業(yè)，從而推動國民經濟達到一個新的檔次。作為廣東省的省會城市及珠三角發(fā)展的中心城市，廣州市的工業(yè)產業(yè)結構是否合理顯得十分重要。運用SD理論確定反饋關系環(huán)是建模分析的重要步驟，應先探索性地進行建模，而后通過數(shù)據(jù)不斷進行精心調試，最后確定能夠可靠反映廣州市工業(yè)產業(yè)發(fā)展的模型，并進行下一步的定量分析[13]38，從而比較精確地總結出廣州市工業(yè)產業(yè)發(fā)展系統(tǒng)運行的規(guī)律。

在上述嚴謹?shù)囊蚬答侁P系中，可以初步得出如下結論：

(1) 工業(yè)企業(yè)的投資積累是產業(yè)加速發(fā)展的一個重要激勵因素。

(2) 科研投入水平因子通過資產產出率在一定程度上影響工業(yè)總產值，為了兼顧區(qū)域產業(yè)優(yōu)化水平，應該通過提高工業(yè)企業(yè)科研投入和財政科研經費的支出，提高工業(yè)企業(yè)技術改造和技術引進水平，這樣能夠有效地提升工業(yè)企業(yè)的技術競爭實力。

(3) 企業(yè)科研經費的財政投入與工業(yè)生產總值有明顯的正反饋關系。

(4) 工業(yè)企業(yè)的投資積累也是加速產業(yè)發(fā)展的一個重要激勵因素。

參考文獻：

[1]張敦富.區(qū)域經濟學原理 [M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.

[2]周德群.系統(tǒng)工程概論 [M].北京：科學出版社，2007.

[3]袁旭梅，劉新建，萬杰.系統(tǒng)工程學導論 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[4]王慧軒，趙黎明.米東新區(qū)發(fā)展研究 [M].天津：天津大學出版社，2006.

[5]何有世.區(qū)域社會經濟系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)仿真與政策調控 [M].合肥：中國科學技術大學出版社，2008.

[6]霍紹周.系統(tǒng)論 [M].北京：科學技術文獻出版社，1988.

[7]蘇懋康.系統(tǒng)動力學原理及應用 [M].上海：上海交通大學出版社，1988.

[8]福雷斯特.工業(yè)動力學 [M].北京：科學出版社，1998.

[9]賈仁安，丁榮華.系統(tǒng)動力學：反饋動態(tài)性復雜分析 [M].北京：高等教育出版社，2002.

[10]江世銀.區(qū)域產業(yè)結構調整與主導產業(yè)選擇研究 [M].上海：上海三聯(lián)書店，2004.

[11]Sergio R，Warren S，Alessandra G.Pollution control policies and natural resource dynamics：a theoretical analysis [J].Journal of Environment Management，1996(48)：357-373.

[12]Rahul P.Energy policy modeling：agenda for developing countries [J]. Energy Policy，2002(30)：97-106.

[13]汪應洛.系統(tǒng)工程理論、方法與應用 [M].2版.北京：高等教育出版社，1998.