我国装备制造业发展效率评价——基于能源与环境约束的可持续发展视角

祝爱民， 张富勋， 周 欣

(沈阳工业大学 管理学院， 沈阳 110870)

装备制造业是我国国民经济发展的支柱产业。装备市场的快速、健康、良性发展，对增强企业整体竞争实力和发展后劲，促进国家和地区总体经济发展水平的提升具有极其重要的现实意义和深远的历史意义[1]。而随着近年来我国装备制造业的快速发展，装备制造业对能源的消耗和环境的影响日益增加，装备制造业发展面临着能源消耗严重、环境污染加剧等问题，已成为制约其发展的主要瓶颈，从而导致其可持续发展能力不强。能源投入、污染排放与效益产出的相互关系决定了装备制造业生产的相对效率，因此，在能源和环境约束下，对我国装备制造业的发展效率进行评价非常必要。

许多学者对我国装备制造业发展的制约因素进行了大量研究，但在以往研究中，大都是对影响装备制造业发展的因素，如创新能力、产业集群、产业结构、政府、资金等进行探讨，并对各个因素如何影响我国装备制造业发展进行分析，而对我国装备制造业发展所处的生态环境研究得较少。本文在上述研究的基础上，以能源和环境为基础，尝试应用DEA方法构建模型，对我国装备制造业的发展效率进行测度和评析，并对评价结果进行深入分析，以期进一步改善中国装备制造业运行模式、提高装备制造业运行效率，从而为后续战略的制定提供科学的、定量的参考依据。

一、DEA研究模型的建立

数据包络分析(data envelopment analysis，简称DEA)是一种线性规划技术，是根据多指标投入和多指标产出对决策单元进行有效性分析的一种方法，主要用来评价多输入和多输出“单元”的相对有效性。

根据规模报酬变化与否，DEA模型可分为不变规模报酬模型CRS及可变规模报酬模型VRS。从投入与产出的导向来划分，DEA模型又可分为投入导向模型和产出导向模型。本文以不变规模报酬投入导向为模型。

模型假设：有I家企业(样本、决策单元)，每家企业有N种投入x=(x1，x2，…，xN)和M种产出y=(y1，y2，…，yM)，要度量这I家企业各自的效率。将投入产出向量写成矩阵的形式为

(1)

(2)

式中，u和υ为决策变量。为了减少约束条件的个数，采用上式的对偶规划

(3)

二、基于DEA方法构建发展效率模型

本文采用DEA方法测算效率，本着输入最小化和输出最大化的原则，使用数学规划模型来求取所评价相对效率[2]。若输出中含有污染物，则需要将其最小化，此时的输出称为非期望输出(undesirableoutput)。非期望输出的问题一般通过函数变换和模型修正来解决。具体来说，本文选用的方法是将非期望产出取负数，同时加上一个足够大的正数将其变为正数，因为测算的是相对效率，因此对结果没有影响[3]。

1. 影响我国装备制造业发展水平的环境因素

在我国长期的经济发展过程中，第一、三产业所产生的污染较小，而第二产业特别是装备制造业是污染的主要来源，目前来看，我国装备制造业对生态环境的影响主要体现在以下3个方面：

(1) 水污染。水资源只有在进行了合理配置和承载能力研究之后才是可持续的[4]。近几年装备制造业废水的排放量逐年增加，超标的污水直接排放到江河湖海，造成水质恶化和生态破坏，导致大范围污染，具体表现在饮用水源急剧减少，近海水域赤潮频频发生。

(2) 大气污染。我国能源结构以煤为主，煤炭占能源结构的73%以上，20世纪60年代中期以后，随着装备制造业的发展和用煤量的加大，大气质量开始下降。我国工业废气污染物主要有3项：工业二氧化硫、工业烟尘和工业粉尘。

(3) 固体废物污染。从我国工业固体废物产生和处理情况的统计数据来看，近几年来，我国装备制造业固体废弃物产生量逐年增加。虽然装备制造业固体废弃物的综合利用率也在逐年增加，但是从现阶段看，相对于废弃物的产生量，废弃物的综合利用率仍不高，固体废弃物大量堆存，若不及早进行无害化处理或综合利用，将对周围地下水和土壤造成严重危害。

因此，长期以来，我国一直按照二氧化硫、烟尘及工业粉尘、化学需氧量(COD)、氨氮、工业固体废弃物等主要污染物排放量来衡量工业类产业发展的环境污染情况(如国家“十一五”环境保护计划等)，而在实际的环境保护过程中，对废水、废气以及固体废弃物的治理成为目前我国环境保护的主要措施。本文就是从装备制造业各行业的角度运用DEA模型对废水、废气及固体废弃物3种主要污染物的治理设施以及基础污染治理项目投资的有效性进行测算分析。

2. 评价指标体系的构建

决策单元的选择：在我国装备制造业发展的能源和环境效率评价中，本文选取装备制造业行业按国民经济行业分类的7个大类，分别为金属制品业，通用设备制造业，专用设备制造业，交通运输设备制造业，电气机械及器材制造业，通信设备、计算机及其他电子设备制造业，仪器仪表及文化、办公用机械制造业。研究中选用2005—2009年4个年度的数据。数据来源于《中国统计年鉴》(2006—2010)、《中国工业统计年鉴》(2006—2010)、《中国经济统计年鉴》(2006—2010)[5-7]，以上所有变量均取自然对数。各变量的描述统计如表1所示。

基于以上分析，本研究主要从2个方面进行：(1)考察装备制造业活动对能源消耗的影响；(2)考察装备制造业活动对环境污染的影响。投入指标包括各种能源(如煤炭、石油、风能、核能等)的消耗。非期望产出或污染物是废水排放量、氮氧化合物、二氧化硫、煤烟、灰尘和固体废物。能源的消耗和污染物的排放反映了我国装备制造业体系对自然环境的影响。产出指标选用的是我国装备制造业产出总值。以下研究中，产业和企业均指的是我国装备制造业。污染排放类3个指标分别统计不同的污染物排放量，相互独立。根据上述的指标选取原则以及数据的可操作原则，对我国装备制造业能源投入、期望产出和非期望产出的关系进一步进行量化分析，确定输入指标如表2所示。

表1 变量描述性特征

三、实证结果及分析

基于以上构建的DEA模型(1)、(2)、(3)，使用计量分析软件rontier 4.1测量我国装备制造业7个主要行业的发展效率，得到我国装备制造行业2005—2009年发展效率水平估计结果，如表3所示。

表2 中国装备制造业发展效率评价指标体系

表3 我国装备制造业发展效率水平估计结果

由表3可得我国装备制造业发展生态效率的整体情况。本例用到的是基于不变规模报酬投入导向模型，即考察最小的能源消耗和污染物排放是多少。能源使用量是生产系统的输入，污染物排放即对生态环境的影响是生产系统的非期望输出。表3中，有效性值等于1则说明该行业的环境保护措施最有效地控制了资源使用量和对生态环境的负影响；有效性值越接近1则说明该行业的环境保护措施越能有效地控制资源使用量和对生态环境的不利影响；相反则说明该行业的环境保护措施实施效果并不显著，或者是这类行业的环境保护措施没有与自身资源的使用与排污相匹配。

从各行业的角度分析，发展效率呈现分化的趋势，按平均值可以分为两个层次，且从数据上看差距较大。第一层次为仪器仪表及办公用机械制造业、通信设备及其他电子设备制造业、金属制品业效率最高，表明这3个行业的发展与能源和环境相互协调，很好地利用已有的资源，同时又注重能源消耗和环境保护，生产与环境协调和谐发展，达到很好的生态效果。第二层次为通用设备制造业、专用设备制造业、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业，此类行业产出并没有达到相对有效的水平，实际产出与前沿生产面的距离较大，从投入产出的角度来看，能源消耗和环境污染的增长已经抵消了资本投入带来的产业增长。这类行业更应该选择从内部挖掘潜力的集约式增长，避免过分依靠投入的外延式增长，加大技术创新和调整产业结构，能更好地促进产业发展。

如表3所示，目前，我国大部分装备制造行业现有的环境保护措施都没有有效地控制资源的消耗量与对生态环境的不利影响，相比较而言，通信设备及其他电子设备、仪器仪表及办公用机械制造业的有效性较高，是因为这些行业是以外向型加工产业和高新技术产业为主导的，经济利润率大，且对生态环境影响较小；同时，表明这些行业能够有效地利用现有环境保护措施或能够使自身的环保措施与资源利用和排污相适应。表3同时反映出，虽然我国装备制造业大多数环境保护措施发挥作用不大或与自身资源的使用和排污不匹配，但2005—2009这5年中，几乎全部行业的有效值都是处在缓慢上升之中的，说明我国装备制造业对自身资源的利用和对污染排放的处理等正在逐年完善，但相比较而言还没到达理想状态。我国装备制造业行业应该加大对自身环保设施的核查整顿工作，做到物尽其用，同时根据需要增建环保设施，减少新生能源的开采利用，降低污染物排放，这样才能进一步改善该行业的生态环境，实现行业的绿色可持续发展。

四、我国装备制造业的发展对策

我国装备制造业目前存在技术落后、产业研发能力弱以及重引进而不注重消化创新等问题[8]。本文基于能源和环境因素，对2005—2009年间我国装备制造业发展进行了纵向和横向分析，提出以下对策来提高我国装备制造业的发展效率。

1. 加快产业结构调整

加快结构调整和发展方式转变，努力建设装备制造业强国是“十二五”时期我国装备制造业的重大战略任务[9]。应将提高发展质量和效益放在突出位置，转变发展理念，调整产业结构，转变、优化产业技术结构和企业组织结构，推进绿色制造，推进节能降耗、减排治污。经济结构战略性调整应以市场为导向，发挥市场主体的积极作用，政府实行宏观调控。战略性调整与适应性调整相结合，以战略性调整为主。处理好发展高新技术产业与改造提升传统产业的关系、发展技术资金密集型产业与发展劳动密集型产业的关系。努力发展高新技术产业，以高新技术改造传统产业，以信息化带动工业化，以新型工业化带动产业化[10]58。在我国经济高速发展的新形势、新背景下，加快我国装备制造业产业结构调整，有利于资源、环境和经济发展三者的优化配置，改变制约经济发展的不利因素，推动我国装备制造业向资源节约型和环境友好型的方向发展。

2. 加快高新技术对传统产业的改造和渗透，加速产业技术创新，建设节能型产业结构

传统产业有着深厚的历史背景和长时间的发展历程，在我国装备制造业发展初期起着决定性的作用。而随着经济的快速发展，传统产业在发展中也不可避免地存在着一系列问题，比如能源消耗过大、环境污染严重等，严重制约着产业的进一步发展[11]。只有减少资源依赖、提高产品科技含量和附加值、实现产业升级，才能从根本上扭转我国装备制造业相对落后的局面。同时，也应大力推广“三废”的综合利用技术、再生资源回收利用技术、新能源和可再生能源利用技术，加快资源节约环保类科技成果的引进和转化，严格控制高污染、高能耗企业生产。

3. 促进装备制造业配套产业的发展

从全国形势来看，我国装备制造业支柱产业规模非常大，资产总额在全球居于前列，有些企业在世界的排名都很靠前，但是与之配套的相关产业和企业却发展缓慢，客观上形成了产业链偏短的现象。例如，辽宁是装备制造业大省，但装备制造业产品的许多零部件却要到外省甚至国外去配套采购；同时，很多装备制造业产品在本省没有可以装备的行业，产品没有用武之地。如辽宁的石油加工及炼焦业产业规模在全国排名第二，但其下游的医药、纺织等行业无论在资产规模还是利税总额方面均在全国排名靠后。这样一方面使得支柱产业的利润空间狭小，另一方面影响了中小企业的发展，对地区经济可持续发展非常不利[12]。

4. 构建可持续发展的绿色装备制造业工业体系

我国政府制定了到2020年实现GDP增长4倍而能耗仅增长2倍、减排10%的综合目标，旨在促进经济、能源和环境之间的协调发展。当前我国装备制造业耗费资源水平高，对环境污染大，自主创新能力薄弱，国际竞争力不强，总体素质不高，产品以低端为主，附加值不高。我国能源系统高度复杂，涉及到能源品种、空间和时间等多个维度，关系到能源生产、流通和消费的各个环节，覆盖了从国家上层建筑到下层能源生产单位和用户，并受到国际环境的较大影响。在当前国际能源供应现状和国内能源资源自然禀赋的硬约束下，应将推进新能源发展和节能放到能源可持续发展的关键位置并融入到国家发展总体战略中，为保障其有效实施，应在能源管理、市场建设等各方面深入改革，提供有力支撑和保障。总之，构建可持续发展的绿色装备制造业工业体系，将装备制造业能源消耗与产业产值增长和减少工业环境污染的相关政策相结合，统筹考虑，加强协调，实现资源、经济和环境的“协同效应”，对推进我国资源节约型、环境友好型社会建设和可持续发展具有重要意义。

五、结 论

装备制造业是一个国家或地区工业化水平与经济科技总体实力的标志[13]。本文依据DEA构建模型，对基于能源和环境约束的我国装备制造业发展效率进行了测评。从分析结果看，我国装备制造业发展效率呈现出逐年递增的趋势，但增幅不大，行业发展仍以高投入和高产出的粗放式增长为主，主要表现在能源消耗过大、未达标的“三废”排放量指标过高等方面，制约着我国装备制造业发展效率的提高，需要进一步采取相应措施以提高我国装备制造业的资源利用水平，促进产业与生态环境的协调发展，实现我国装备制造业的健康发展。

参考文献：

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[6]国家统计局.中国工业统计年鉴 [M].北京：中国统计出版社，2006-2010.

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