西部地区有色产业质量评价及区域差异研究——基于主成分和聚类分析

李 洁， 杨 莉

(昆明理工大学 质量发展研究院， 云南 昆明 650093)

一、问题的提出

有色金属产业作为西部地区的优势产业,在西部经济发展中扮演着十分重要的角色。过去受自然环境与社会的限制，西部地区的有色资源开发程度较低。自西部大开发计划实施以来，随着大批交通、电力等基础设施建设的完成，西部地区的有色金属产业发展速度也不断提高。随之一系列问题开始产生，特别是有色金属工业资源利用率低、环境污染严重、区域发展不平衡等问题日益凸显。[1]作为资源密集型产业，有色产业必须加快从以速度为主的粗放型增长模式向质量效益型的发展模式转变，才能实现有色金属资源的可持续发展。为了更好地适应质量型社会发展的要求，首先得明确目前西部地区有色产业发展处于什么状况和水平，需要构建一套科学合理的指标体系，来客观反映和评价西部地区有色产业的发展质量水平以及区域差异，实现速度与效益的并重，进而推动西部地区经济发展。

二、文献回顾

(一)关于产业发展质量的研究

目前，对于产业发展质量的研究正处于探索阶段，还没有现成的理论和方法体系。起初，刘义成首次给出了产业质量的定义，指出产业质量指区域特定产业在发展过程中所蕴含或体现出来的发展能力,包括关键要素支撑力、产业的可持续发展力以及市场竞争力等三个方面。[2]在此之前关于产业评价的研究主要有以波特的钻石模型为主的产业竞争力评价[3-4]，以投入产出为主的产业效率评价[5]以及国家质检总局颁布的质量竞争力指数[6]。其中，产业竞争力与产业效率主要是从产业的经济效率的角度出发，而产业发展质量更关注的是效益与质量；质量竞争力指数是从质量水平与发展水平两个方面来测度制造业发展质量，以及后来也有学者提出了宏观层面的区域宏观质量分析模型和微观层面的企业质量竞争力评价模型[7-8]，虽然都是从不同的层面对质量竞争力进行了研究，但没有涉及产业带来的经济增长、社会效益等方面，这与“与产业发展质量”这一概念也有很大差异。随着对产业发展质量的深入研究，越来越多的学者对具体某产业的发展质量指数进行了测度，分别构建了相对应的评价指标体系[9-14](如表1)。

表1 部分学者关于建构不同产业指标模型的研究

综上，可以看出，不同领域的学者，其研究视角差异也较大，对不同产业的发展质量构建的指标体系既有相同之处又各有特点。共同之处在于都考虑到了所研究产业的增长速度和经济效益；不同之处的表现则在于基于不同的理论依据，根据其产业特点所构建的指标体系也略有不同。比如，制造业、光伏产业以及建筑业，这些均具有高能耗、高污染的特点，所以在构建其产业发展质量指标体系时都考虑到了资源节约与环境保护；而战略新兴产业发展质量则考虑到了产业的创新性和带动性；旅游业的发展质量更偏向于游客满意度以及服务质量；可见，对于不同的产业发展质量，不能套用同一指标体系进行一概而论。因此，本文基于资源可持续发展的角度，根据有色产业的特点，建立合理的有色产业发展质量评价模型，这是测评和规范我国西部有色产业发展的关键。

(二)关于评价体系指标方法的研究

有色产业发展质量评价是一个多指标综合评判问题。解决多指标评判问题的方法主要有层次分析法(AHP)、模糊综合评价、数据包络分析(DEA)、主成分分析等。其中主成分分析更偏重于信息贡献影响的综合评价，其权重主要是根据数据自身特征所确定的，较为客观。[15-16]而区域有色产业发展质量高低没有明显的划分，更多的是一种模糊关系，传统的定量方法不能对其进行精确的分类。因此，本文依据基于主成分综合评价模型得出的各地区有色产业指标数，然后运用模糊c均值聚类法进行地区差异分析，避免了信息的丢失，符合分区的模糊特征。[17]主成分和聚类分析相结合的分析方法拓宽了划分区域发展差异的方法，对协调区域发展，促进有色产业可持续发展，推进西部大开发都具有重要价值和创新意义。

三、有色产业发展质量评价体系构建

质量的内涵表明质量本身是可以度量的，这意味着发展质量也可被直观度量。[18]借鉴学者刘义成对产业发展质量的内涵界定可知，我们不能从整个发展过程中割裂出来一个片断进行片面的、单一的评价，在评价指标时应该覆盖有色产业发展全过程,才能全面反映其发展质量状况。

据此，本文从资源可持续发展角度，通过产业投入—发展过程—增长结果三方面构建有色产业发展质量的评价指标体系，利用主成分和模糊聚类分析法相结合，对西部地区有色产业发展质量进行测评与省域差异分析，并在此基础上提出有针对性的对策建议,这对于提升我国西部地区有色产业发展质量总体水平具有重要意义。其中，产业要素投入水平是推动其发展的基础；合理的产业结构有利于产业的协调发展，是在其发展过程中不断优化升级的；产业运行的稳定是产业又好又快发展的前提；产业增长结果表现为产业效益水平。综上，本文认为高质量的有色产业发展水平应该是一个多维度的概念，包括产业要素的整合、产业结构的优化、产业运行的稳定、产业效益的提升等方面的内容，是一个产业不断协调可持续发展的过程。

(一)产业要素质量以及主要衡量指标

有色金属产业是资源密集性产业，产业要素投入水平是推动其发展的基础，它是衡量有色产业发展质量的核心，主要从有色产业规模和产业效率两个方面进行衡量。其中产业规模指标包括有色产业的产值、企业数量，从业人员数量和固定资产投资额；产业效率指标包括资本产出率、劳动生产率。

(二)产业结构质量以及主要衡量指标

产业结构质量是分析有色产业布局合理性的主要依据，相对较难量化，所以借鉴李雷[11]的研究，提到产业结构质量是分析有色产业布局合理性的主要依据，包括行业结构和市场结构方面分析。其中，行业结构按照生产环节可以划分为有色金属矿采选业、有色金属冶炼工业和有色金属延压加工业，主要用其经济指标来衡量，即各行业收入占比；有色产业发展质量越高，其专业化程度和市场占有率也越高，故用“市场占有率”来衡量市场结构指标。

(三)产业运行质量以及主要衡量指标

结合有色产业资源依赖性的特点，有色产业不稳定的增长会释放错误的资源配置号，加大产业运行的风险，从而影响有色产业的发展质量。借鉴学者陈秀琼[19]对于产业运行质量的研究，提出产业运行质量主要包括产业发展稳定性与可持续性。产业运行的稳定性是追求质量和效益的基础，借鉴有关经济增长稳定性的测算方法，产业运行的稳定性用产业发展波动率指标来衡量；产业运行的可持续性主要表现为技术研发能力，用专利密集度和R&D经费强度表示。

(四)产业效益质量以及主要衡量指标

一个高质量发展水平的产业不仅要考虑到产业自身的状况，还要考虑产业发展所带来的经济效益和社会效益，即产业效益质量。经济效益主要表现为有色产业的发展能够促进国民经济水平的提高，可以用产业贡献率、产值利税率等指标来衡量；社会效益主要表现为能够增加就业机会，实现经济社会的可持续发展，借鉴SHAO Y[20]从环境效益分析有色金属工业的思路。因此，考虑到高能耗的有色产业肩负着推动资源节约、环境友好的使命，其衡量指标为就业吸纳率和单位工业增加值能耗。

因此，遵循科学性、系统性和可操作性的原则,本文从有色产业的要素质量、产业结构质量、产业运行质量、产业效益质量这四个方面出发，构建一个包含8个二级指标、16个三级指标的有色产业发展质量评价指标体系(如表2所示)。在这16个三级指标中有13个正向指标(+)，即指标值越高，产业发展质量越好；其他2个为逆向指标(-)，即指标值越高，表明产业发展质量越差。

表2 有色产业发展质量评价指标体系

四、西部地区有色产业发展质量评价

(一)数据来源及处理

根据国家统计局统计常用标准，我国西部有色产业地区包括陕西、四川、云南、贵州、广西、甘肃、青海、宁夏、西藏、新疆、内蒙古、重庆等12个省(市、区)，由于西藏自治区数据缺乏，没有纳入样本考虑，故本文研究对象是其他11个省份，数据来源于2015年各省统计年鉴，以及2015年《中国有色金属工业统计年鉴》等相关资料。

(二)主成分综合评价

运用主成分分析评价地区有色产业发展质量水平主要步骤如下：

1.在确定了p个指标后，假定收集到n个地区的指标数值，每个地区p个指标的值分别为x1,x2,...,xp,则可得n×p阶矩阵X,利用公式(1)对原始数据标准化，得到标准化矩阵Y。

(1)

2.计算p个变量对的相关系数矩阵R=rijp×p,

(2)

3.求相关系数矩阵R的特征值和特征向量，以及特征值对应的方差贡献率和累计贡献率。取特征值大于1且累计方差贡献率大于85%的前q个主成分综合原始数据信息，记其方差贡献率为：T=t1,t2,…,tq。

4.取对应的q个特征向量，将其标准化：

(3)

其中，ξi是特征向量，i=1,2,…q。

5.各指标对总体的贡献率为：

(4)

6.对F做归一化得：

(5)

式中wj为第j个指标的权重。

7.选用主成分综合评价法计算有色产业发展质量的综合指数Y，指数越大说明其发展质量越高，反之则越低。

(6)

同样地，利用以上步骤也可以计算出各地区有色产业发展质量的一级指标的分类指数，结果如表3和图1。

表3 西部地区有色产业发展质量综合评价结果

图1 西部地区有色产业发展质量综合评价结果

(三)基于FCM的地区差异分析

为衡量各地区有色产业发展质量的差异，将表3中的四个指标和综合质量指数评价值矩阵进行归一化处理。运用MATLAB软件，首先确定分类矩阵H，初步确定分区数为3，经次25迭代后，得到目标函数J(U，V)的最小值，以此确定各样本的隶属度矩阵(如表4)，隶属度最大值所在矩阵作为分区依据，得到分区结果。运用模糊c均值聚类分析法，相比传统模糊聚算法，将各样本按一定的模糊隶属度归属到某一聚类中心。

表4 各地区的分类隶属度矩阵

FCM分析结果显示我国西部各个地区有色产业发展质量存在差异,根据发展质量水平的高低将西部地区分为三大类。

第一类为高质量类。主要包含内蒙古、云南、陕西，这些地区的有色产业发展质量综合得分位居前列。内蒙古依托资源优势，勘探开发潜力较大，形成了完整的产业链，其产业要素质量和结构质量均排名第一，产业运行质量稳定，可持续增长势头较猛，但是其效益质量处于中等水平，主要表现为环境污染严重。云南素有“有色金属王国”之称，有色金属资源丰富，其产业要素质量仅次于内蒙古位居第二，带动了当地的经济发展和就业水平，产业运行质量和产业效益质量均位于中上等。但其主要是初级原材料加工为主，地质勘探技术落后，矿山开采项目较少，导致产业结构质量处于劣势。陕西有色产业结构合理，形成了从矿山冶炼到延深加工的全产业链条，产业运行质量位于中等水平，有较强的可持续发展能力。

第二类为中等质量类。主要包括甘肃、贵州、广西、四川。其中，甘肃的有色产业运行质量位于中上游，带来了显著的经济效益，但也带来严重的环境污染，其产业效益质量相对较低。由于贵州地区主要集中于有色金属延压加工业的发展，产业结构严重不合理，总体运行波动相对较大，整体发展水平一般。广西和四川的有色产业效益质量位居前列，给当地带来了经济效益和社会效益。广西的有色产业效益质量位居第一，产业运行相对稳定，但是其产业要素质量位于中下游，即其产业规模和效率较低。四川有色产业运行稳定，但有色矿山开采较少，产业结构略有失衡。总体上说,这些地区的可持续发展能力相对较高，创新资源相对丰富,具有极大的发展前景。

第三类为低质量类。主要包括青海、宁夏、新疆、重庆，这些地区的有色产业综合质量水平处于较低的一类。青海、宁夏、新疆是受地理位置因素影响，虽然有色资源相对丰富，但是其产业结构不合理，产能过剩，增长不稳定，这与当地的经济发展和科技创新水平有着紧密的关系。重庆对于有色产业的要素投入不够，有色产业作为资源依赖性产业，对环境污染较大。总之，这些地区的有色产业在西部地区的综合发展质量较低，各区政府应借鉴其他省份的经验，给予大力支持，合理优化产业结构，促进有色产业发展。

五、结论及建议

研究基于主成分分析和模糊c均值聚类的理论方法，综合考虑有色产业要素质量、结构质量、运行质量、效益质量等方面内容，建立了有色产业发展质量评价模型，得到以下结论：一是本文根据产业发展质量的内涵，从产业要素质量、产业结构质量、产业运行质量、产业效益质量四个方面构建了综合评价指标体系。通过主成分特征分析，将18个原始指标降维简化，得到3个主成分：第一主成分主要反映有色产业的效益质量；第二主成分主要反映有色产业要素质量和结构质量；第三主成分所占比重较小，主要反映有色产业的运行质量。以3个主成分的方差贡献率为系数建立西部地区有色产业发展质量评价模型，得到西部地区有色产业发展质量一级指标综合评价得分。根据四个一级指标和综合指数，运用FCM模糊聚类，得到有色产业发展质量分级区划图。内蒙古、云南、陕西位于有色产业发展高质量区，甘肃、贵州、广西、四川位于有色产业发展中质量区，青海、宁夏、新疆、重庆位于有色产业发展低质量区。

综上，通过分析结果对提升西部地区有色产业发展质量提出以下几点建议:

(一)加大有色金属矿产资源勘探投入。西部地区较为丰富的有色金属矿产资源为有色金属工业的发展奠定了良好基础。加大地质勘探工作投入，不断发现新的具有开发利用价值的有色金属矿产资源，同时提高资源利用率，加强要素支撑力，将对区域有色产业的可持续发展影响深远。

(二)促进有色产业低碳发展。目前，有色产业发展面临着资源环境的约束，必须提高资源利用率，大力推进节能减排工作。一方面加强政策的引导作用，健全法律法规，完善约束机制等。另一方面，大力鼓励有色企业强化节能减排和绿色发展的意识，加大科研投入，为有效开发、清洁生产、资源综合利用提供技术支撑，推进节能减排工作，实现有色产业的绿色经济。

(三)提高技术创新能力。一方面，政府要大力加强对有色产业的科研经费投入力度，以及加强对矿产勘探开发、金属冶炼、有色金属新产品研发创新等的资金投入，以突破核心关键技术。尤其是经济欠发达的偏远地区，如内蒙古、新疆、云南、宁夏等地，政府可提高人才引进奖励，以吸引异地优秀人才。另一方面，有色金属企业自身应提高自主创新能力，发展深加工，淘汰落后的设备和工艺，尽量压缩过剩生产能力，逐渐实现以技术为支撑的生产力建设。

(四)加强有色金属强省之间的产业合作。整合临近区域间的资源配置，促进各省区域之间互相取长补短，依托资源优势，打造一个区域性具有鲜明特色的有色产业集群，从而带动西部地区经济的发展。让有色产业发展高质量类地区“走出去”，促进当地的经济发展和就业，规范有色产业发展。科学制定西部地区有色金属产业发展战略，推进工业化的整体进程。

参考文献：

[1]潘剑波,李振兴,恭明玺.中西部地区有色金属产业发展分析与思考[J].矿业研究与开发,2013,33(6):127-130.

[2]刘义成.高端产业发展质量评价指标体系构建[J].兰州学刊,2009，(6):78-82.

[3]PORTER M E.The competitive advantage of nation[M].New York:The Free Press,1990.

[4]HAN M,ZHANG D,HE Y.Industry Competitiveness Evaluation Based on RCA and Information Entropy[J].Lecture Notes in ElectricalEngineering,2014,242(2):1359-1370.

[5]陈传宾，周秀玲，孟磊.基于DEA模型的北京文化创意产业效率分析[J].北京信息科技大学学报(自然科学版)，2016，31(6)：47-51.

[6]王晨铖,郑立伟.2011年地区质量竞争力指数研究[J].航空标准化与质量,2013,(4):18-20.

[7]程虹.2012年中国质量状况——消费者感知与模型构建[J].宏观质量研究,2013,1(1):33-48.

[8]毛帅.工业企业质量竞争力指数体系研究[J].能源技术与管理,2013,(5):168-170.

[9]罗文,徐光瑞.中国工业发展质量研究[J].中国软科学,2013,(1):50-60.

[10]汪建,卢晨,郭政,邓绩,陈鹏,施蓓雯.多国制造业质量发展指数及其变化规律实证研究[J].科技进步与对策,2015，32(18)：43-50.

[11]李雷,王通胜,黄泓轩.中国光伏产业发展质量的实证研究[J].中外能源,2015,20(7):21-27.

[12]田成诗,潘子文.我国建筑业发展质量指标体系的构建及评价[J].建筑经济,2015,36(11):9-13.

[13]宋长海.旅游业发展质量评价指标体系构建与指数编制方法[J].统计与决策,2016,(5):39-42.

[14]陈文锋,刘薇.区域战略性新兴产业发展质量评价指标体系的构建[J].统计与决策,2016,(2):29-33.

[15]林海明,杜子芳.主成分分析综合评价应该注意的问题[J].统计研究,2013,30(8):25-31.

[16]王德青,朱建平,谢邦昌.主成分聚类分析有效性的思考[J].统计研究,2012，20(11):84-87.

[17]JM LESKI.Fuzzy c-ordered-means clustering[J].Fuzzy Sets and Systems,2016,286(1):14-133.

[18]陈文锋,刘薇.区域战略性新兴产业发展质量评价指标体系的构建[J].统计与决策,2016,(2):29-33.

[19]陈秀琼,黄福才.中国旅游业发展质量的定量评价研究[J].旅游学刊,2006,(9):59-63.

[20]SHAO Y,WANG S.Productivity growth and environmental efficiency of the nonferrous metals industry:an empirical study of China[J]Journal of Cleaner Production,2016,(3):1663-1671.