区域工业产业发展系统动力学建模研究——以广州市为例

刘 璟， 吴二娇

(1. 广东工业大学 经济与管理学院， 广州 510090； 2. 广东培正学院 管理系， 广州 510830)

区域工业竞争力是指在自由良好的市场经济竞争的环境和条件下，某个区域内的工业企业能够在市场上生产出比其竞争对手更好的产品、提供更好的服务，同时又能创造增加值和促进国民财富的持续增长与发展的整体能力水平。制定区域产业经济发展战略，首要的一步是对区域产业进行严谨的系统分析，从系统的微观结构入手分析其外部功能行为，然后才能建立具有较强模拟功能的模型，并运用模型进行各种发展战略试验。这是系统工程建模和研究问题的思路[1]214-216。区域工业产业发展系统仿真就是建立一个数学逻辑模型来模仿真实的社会经济系统，并用计算机按照区域工业产业发展系统的运行规律，对其由一个状态变换为另一个状态的动态行为进行描述和分析。工业产业发展系统属于社会经济系统范畴，系统内部结构复杂，各组成要素之间具有较强的关联性和依赖性并构成多重反馈环，而且整个系统运行状态受时间的影响，因而，试图建立工业产业发展的简单数学模型或者通过经验判断和推理等方法分析这一系统的发展态势是很困难的。鉴于这一特点，本文运用系统动力学(System Dynamics，SD)的相关理论，以广州市为例进行建模分析，从而了解广州市目前所处的产业发展阶段及产业发展的内在逻辑。

一、系统关系结构分析

结合产业国际竞争力理论的发展及国内外相关研究，本文首先搭建起一个系统关系结构，如图1所示。

图1 区域工业产业发展子系统的关系结构

本文将广州市工业产业发展系统分解为工业生产子系统、区域技术创新环境子系统和区域经济环境子系统3个子系统[2]169-173。当然，其中既要考虑简化分析的因素，同时又要使模型更加贴近真实的社会经济系统。参考各种资料，本文提出以工业生产子系统为主要研究系统，辅以对区域经济环境子系统和区域技术创新环境子系统的研究来建立工业竞争力系统模型；区域经济环境子系统包括区域基础设施建设、信息化水平等关键影响因素，区域技术创新环境子系统包括技术水平，创新水平以及产出水平等关键因素[3]242-244。

(1) 工业生产子系统。工业生产子系统主要包含工业总资产、工业总产值、工业增加值等因果变量，由此来描述区域工业产业的运行状况。这在图2的子系统因果反馈图中将分别加以详细说明。

(2) 区域技术创新环境子系统。技术创新是满足工业生产增长需要的关键因素，所以这里把技术创新水平纳入总系统中，以此作为辅助工业生产系统的外部环境因素。在工业生产发展中增加技术开发的投入和加强专业技术人员的培训与引进，可以促进工业生产的良性循环[4]223-256。根据这一观点，在建立系统因果关系时可以将这些因素考虑进去。

(3) 区域经济环境子系统。区域经济环境是工业企业所在的大环境，其信息化水平、外向经济水平、人力资源基础等都对工业企业的发展有影响作用[5]121。在构建系统因果反馈图时，上述关联作用均要纳入设计之中。

在区域工业产业发展模型中，工业生产子系统、区域技术创新环境子系统和区域经济环境子系统这三大系统是相互联系、相互影响和相互制约的，每一个子系统的运行既取决于子系统内部的结构，又取决于它与外部的联系。对子系统而言，外部联系主要是指其他子模型的输出将作为外部变量输入到本模型，本模型自身的内部变量也不断输出给其他模型[6]25。

二、子模型及系统模型建立

在工业产业发展系统SD模型中，资产规模和产出率直接影响工业增加值，并通过企业资金积累和工业贷款达到规模效益，而财政支出中也有一定比例的工业投资支出；同时，区域技术创新环境和区域经济环境在工业产业中通过影响资产产出率起到了间接作用。所以，本文将工业竞争力模型分为3个子系统加以分析，分别为工业生产子系统、区域技术创新环境子系统和区域经济环境子系统[7]38。

1. 工业生产子系统模型

广州市工业生产子系统模型如图2所示。

图2 广州市工业生产子系统模型

该模型主要通过工业产业的总资产以资产产出率来求出工业企业的总增加值，其中资产产出率不仅与工业技术水平有关，还受到区域经济因素中诸如交通运输条件的进步，区域技术因素中的技术改革和引进、劳动力技术、社会协作等因素的影响，这些因素将分别在图3、4两个子模型中进行说明。工业总产值由工业增加值和工业增加值率决定，广州市工业企业年固定资产的增加大部分来源于年净利润，可由每年的净利润乘以投资比例得到。在图2的模型中，主要的反馈回路为：工业企业固定资产总值和资产产出率决定工业增加值，工业增加值与工业增加值率决定工业总产值，工业总产值带来企业净利润，从企业净利润中抽取一定比例作为企业发展的资本投资，从而带来工业企业固定资产总值的年增长[8]52。

2. 区域技术创新环境子系统模型

广州市区域技术创新环境子系统模型如图3所示。区域技术创新环境是整个系统中比较重要的一个子系统，它对区域经济发展有巨大的支持和带动作用，这种影响程度的强弱，取决于区域技术创新在区域经济中所受到的重视程度以及该子系统本身的潜能[9]62。从图3中可以看出，产业经济发展水平对其基础创新能力有很强的促进或制约作用，两者之间有一定的正相关关系。

根据《广州市2007年国民经济和社会发展统计公报》，全市全年共受理专利申请12 057件，其中发明专利2 894件，增长7%，占申请量的24%；专利授权8 524件，增长33.2%。此外还有更多数据表明，广州市整体上具有技术创新的基础，关键是解决如何转化及与产业经济发展水平相配套的问题。

3. 区域经济环境子系统模型

广州市区域经济环境子系统模型如图4所示。

图4 广州市区域经济环境子系统模型

区域工业竞争力的形成除受到产业内部因素的影响以外，也受到外部区域经济环境因素的制约。由图4可以看出，产业所在区域的宏观经济状况(包括技术环境、贸易环境、政治环境、产业结构优化、人力资源、信息化水平等)以及区域内外的上、下游产业发展状况等因素，都将对产业竞争力的形成和发展起到重要的作用。其中，产业结构反映了地区产业资源配置格局及配置效率，产业结构状况不仅决定了其创造增加价值的能力和生产力，而且决定了相应的产品结构、技术层次及产业素质[10]44。

4. 工业竞争力系统模型

将以上3个子系统模型结合起来，就可以建立广州市工业竞争力系统模型，见图5。

图5所示的模型研究的主要问题是区域工业发展战略决策，利用该模型可以进行不同的产业相关分析。在新型工业化的道路上，根据《广州市“十一五”规划》中提出的重点产业发展规划，运用该模型可以具体到对主导产业的模拟分析。通过对子系统及总系统建模，广州市工业产业发展模型中的主要因果反馈关系如下：

(1) 工业增加值是工业生产性固定资产的直接结果，同时其产值的增加受制于反映为生产效率水平的资产产出率。

(2) 工业企业向地方财政纳税，然后通过地区财政计划的资源配置过程，实现区域经济环境和技术环境等方面的平衡发展，以此来协助工业经济发展。

图5 广州市工业竞争力系统模型

(3) 技术进步和科技创新水平直接表现在新产品产值上，新产品产出不仅可以优化区域产业结构，而且进一步提升了产业竞争力，并且反过来促进科技创新的深入开展，从而形成一种良性循环，不断促进区域经济的可持续发展[11]。

(4) 工业生产规模的扩张势必带来一定的环境污染，据以往数据显示，工业企业排污水平与工业生产规模呈正比关系，排污指数上升会降低工业生产的资产产出率，从而制约了工业产业可持续发展的潜力[12]。

三、结 论

发达国家发展的经验表明，在工业化时期，城市产业大致都依次经历过轻纺工业，重化工业和高、精、尖制造业3个发展阶段，这些产业的发展给城市的扩张和发展提供了强大的动力。到了后工业化时代即信息时代，发达国家的大城市、特别是国际经济中心城市的产业发展也相应进入了以服务业为主导的时代。当前，广州市的工业仍处于以轻工、纺织、食品等行业为主体的轻加工工业发展阶段和以钢铁、石化行业为代表的重化工业，以汽车、机械设备制造为代表的高加工工业，以电子信息设备制造业为代表的技术集约型工业等为辅的多层次、多元化并存发展阶段，和世界发达地区相比整体发展水平还不高。结合2000年广州工业对GDP的贡献率(37.5%)、工业的就业比重(33.9%)以及工业整体素质的现状来判断，广州市的工业化进程尚未进入成熟阶段。遵循经济发展的一般规律，目前要推进广州产业结构优化升级，就要大力发展现代重化工业，从而推动国民经济达到一个新的档次。作为广东省的省会城市及珠三角发展的中心城市，广州市的工业产业结构是否合理显得十分重要。运用SD理论确定反馈关系环是建模分析的重要步骤，应先探索性地进行建模，而后通过数据不断进行精心调试，最后确定能够可靠反映广州市工业产业发展的模型，并进行下一步的定量分析[13]38，从而比较精确地总结出广州市工业产业发展系统运行的规律。

在上述严谨的因果反馈关系中，可以初步得出如下结论：

(1) 工业企业的投资积累是产业加速发展的一个重要激励因素。

(2) 科研投入水平因子通过资产产出率在一定程度上影响工业总产值，为了兼顾区域产业优化水平，应该通过提高工业企业科研投入和财政科研经费的支出，提高工业企业技术改造和技术引进水平，这样能够有效地提升工业企业的技术竞争实力。

(3) 企业科研经费的财政投入与工业生产总值有明显的正反馈关系。

(4) 工业企业的投资积累也是加速产业发展的一个重要激励因素。

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