基于哈肯模型的中国锡产业演化机制实证分析

徐 爽,刘春学,彭 凡b,蒋 睿c,李 敏

(云南财经大学 a.城市与环境学院;b.统计与数学学院;c.经济学院,云南 昆明650221)

锡是用途广泛且绿色环保的金属,在众多领域具有重要作用。近年来随着宏观经济的强劲发展,锡消费需求持续上升,导致我国由锡最大生产国转变为最大消费国。随着我国经济社会发展进入新时期,我国锡产业发展面临着诸如资源保障年限下降、环保约束加大、市场需求亮点不足、企业效益下降等严重挑战,急需研究锡产业发展的动态过程,探索锡产业系统的不断优化途径,为我国经济发展提供稳定的原料保障。

1 文献综述

近年来,产业发展研究主要集中在产业结构、产业政策、产业组织、产业演化等领域,其中产业演化研究包括了演化动因、演化模型、演化过程等研究。在产业演化动因研究方面,一般认为技术和制度是产业演化的外生动力因素,创新和学习是产业演化的内生动力源泉,微观层面的企业异质性和中观层面的结构演化能驱动产业演化过程[1],而技术进步、制度等外生动力因素需要通过内生动力因素发挥作用[2,3]。随着对产业演化研究的深入,产业被看成是一个开放的复杂适应系统,竞争与协同的自组织机制和他组织机制的共同作用是产业演化的基础[4],差异、选择、维持是产业演化的驱动机制[5]。在产业演化模型研究方面,基于不同的侧重点构建了多种产业演化模型,如强调市场用户动态回报的动态随机系统模型[6],分析产业演化过程中企业投资决策、策略、技术创新等相互作用的“新熊彼特”式模型[7],划分产业演化动力因素贡献度的圈层布阵模型[8],阐述微观多样性和个体异质性的数理模型。也有学者以企业为要素进行计算机仿真模拟,测度企业技术创新在产业演化过程中的作用[9]。在产业演化过程研究方面,一般认为产业演化过程遵循Logistic曲线[10,11],可用Logistic曲线判别产业演化的阶段和速度[12]。此外,产业演化过程也可用冈伯茨曲线、限制性指数曲线、对数抛物线等进行刻画[13]。具体到锡产业演化的研究则很少,仅见有关锡产业的研究主要集中在可持续发展[14]、产业链条的延伸和产业信息系统的建立[15]。总体看,锡产业的研究主要侧重于发展战略方面,缺乏对锡产业发展的动态研究,尤其是缺乏从产业演化角度开展的动态的、系统的锡产业发展研究。

本文首先从产业演化角度出发,对锡产业演化的构成要素和机制进行了理论分析,然后对我国锡产业的演化机制进行了实证分析,并运用哈肯模型解析锡产业演化的序参量,探讨了锡产业演化的构成要素以及要素所对应的状态变量之间的驱动机制,分析了锡产业的演化规律,并提出了相应的对策建议,以期为我国锡产业优化过程中的政策设计提供参考。

2 锡产业演化机制分析

锡产业内部的企业演化是产业演化的决定因素,在演化的过程中表现出明显的自组织特点,如开放性、非平衡性、非线性、涨落等[16],可参考自组织理论分析产业构成要素及其对应状态变量之间的相互作用,揭示锡产业的演化机制。

2.1 锡产业构成要素

通过对锡产业发展的文献系统分析和实地调研,将锡产业的构成要素确定为资源、能力、技术、知识、管理、资产、经济、制度、环境九个方面,归结为基础要素、行为要素和约束要素三类,三类要素之间的相互作用决定了锡产业的演化路径。即:①基础要素。锡资源是不可再生资源,制约着锡产业的发展,锡资源水平变化会影响产业内主导企业的生产方式。锡产业成长的速度由产业内主导企业的能力决定,主导企业为追求规模经济和超额利润的动态扩张过程实质上就是锡产业的演化过程。②行为要素。锡产业的技术进步包括科学理论创新、技术和装备水平提高、生产工艺改进等。锡产业集体知识和社会知识决定了对产业资源的利用和配置,影响产业演化路径和速度。锡产业管理是产业活动的执行环节,维持着产业的生存与发展。锡产业的资本实力是产业发展的重要保障,在产业演化的过程中起到重要的驱动作用。锡产业的经济活动过程实质上就是产业的演化过程,是创造经济价值的经济行为。③约束要素。锡产业的相关制度约束着产业演化的路径,制度通过社会经济活动中产业演化的参与主体的行为而形成、维持,主体行为又受到制度的控制。锡产业的生态环境通过稀缺和竞争来选择产业发展路径和速度,对锡产业的发展具有决定性作用。

2.2 锡产业演化机制分析

锡产业演化变迁具有路径依赖特性,即通过惯例、搜寻和创新应对制度和环境变化,并把与产业成长有关的资源和能力积累于组织中,形成一定的惯例。为探讨锡产业构成要素对锡产业演化过程的作用机制,可将演化作用过程划分为四个阶段。首先是约束要素中的制度和环境变化对锡产业的影响。与之相伴生的是整个产业范式和规则的改变,导致基础要素不能适应新的环境,发生产业演化。其次是锡产业的内部整合。主要表现在锡产业的行为模式变化上,可能产生三种行为:维持产业现状、实施产业扩张、实施产业整合或业务外包,以此应对新的环境。第三是环境选择阶段。锡产业整合行为的变化是否能提升产业实力和可持续发展能力,取决于环境选择,适者生存,不适者衰亡。第四是保留遗传阶段。有效的产业整合行为将被保留下来,通过传衍的方式,成为产业的新惯例,而锡产业的变化又会导致新的环境变化,周而复始。锡产业的演化过程,实质上是锡产业不断采取新对策来主动适应环境变化的一个产业与环境间的动态博弈过程。

3 锡产业演化序参量识别

锡产业的演化对应着产业系统从无序走向有序,产业系统临界过程中的不同参数衰减快慢不同,按照衰减程度划分,可将参数区别为快变量和慢变量两类。根据对锡产业系统构成要素的分析,可将锡产业系统划分成九个子系统(要素),每个子系统中对应着一个或多个状态变量。

表1 状态参量指标体系

3.1 指标选取及数据来源

本文根据锡产业演化的驱动因素,共选取了九个方面15个状态变量作为序参量的备选集,从时间维度、空间维度、领域维度综合考虑,甄别出状态参量体系，见表1。

本文搜集了1996—2017年《中国矿业年鉴》、《中国有色金属工业年鉴》的锡产业数据,以及《云南锡业股份有限公司年报》、《云锡年鉴》的数据。云锡公司作为我国锡产业的代表,具有勘探、开采、加工、销售等一套完整的产业链,分析得到的结论对我国锡产业的演化具有重要的现实意义。由于所选指标量纲不同,为避免因指标量纲不同影响研究结果,本文利用SPSS 20.0对所选15个状态变量进行了无量纲化处理。

3.2 序参量识别

根据处理后的数据,一般可采用哈肯模型分析锡产业演化的主导序参量,确定变量之间的关系网络图谱,分析锡产业的演化规律。哈肯模型描述是在一定外部条件下由系统内部不同变量相互作用而使系统发生的协同演化过程,考虑到系统中的变量分为快变量和慢变量两类,需要通过计算得出系统慢变量,找到系统演化临界点,得到系统的序参量和演化方程组[17,18]。

(1)

(2)

式中，q1、q2为状态变量;a、b、λ1、λ2为控制变量,λ1、λ2为阻尼系数；a、b反映q1与q2的相互作用强度。

哈肯模型的计算步骤为:①提出模型假设;②构造运动方程并判断方程是否成立;③求解参数并判断所求参数值是否满足假设条件，判断假设条件是否成立,进而得到系统序参量。针对所选取的15个变量,利用Matlab软件对变量两两进行分析,共有210组计算结果。限于篇幅,将求解的具体步骤和回归结果的筛选过程从略,仅列出满足模型假设成立、运动方程成立、满足绝热近似假设成立的14种结果(表2)。而不满足条件的状态变量,即不能与其他状态变量建立支配或被支配关系的状态变量不做分析。从表2可见,资源保障、资金实力、议价能力、行业政策为主导序参量,锡产业演化以这4个序参量为先导,通过序参量与状态变量之间的支配作用层层传递,最终作用于整个锡产业系统,主宰产业系统整体的演化过程。

表2 满足条件的变量分析结果

3.3 势函数求解

哈肯模型可有效研究复杂系统的自组织协同演化,同时可根据势函数判断整个系统是否处在稳定状态,分析系统的演化趋势[19]。势函数v的数学表达式为:

(3)

势函数能映射锡产业系统的演化状态,状态变量(q1,q2)的改变会使系统的稳定状态发生变化。利用Matlab软件来生成势函数图像,从势函数图像(图1)中可见,在适当的控制参量下,序参量组合和技术进步这两个变量会发生非零作用,形成新的稳定态解q1=±0.2038。即在稳定态解处系统产生了新的有序结构,其中三角号代表不同年度(1996—2017年)的状态点(序参量组合)取值,2016年的状态点取值在稳定点右侧,2017年又回落到稳定点左侧,可见目前锡产业的演化正是状态点不断向稳定点靠近的过程,状态点与系统稳定点的距离代表系统的协同程度,距离越大,表明系统越不协同;反之,距离越小,系统协同度越高,说明锡产业的演化实质上是产业系统协同度的上升过程[20]。此外,在锡产业系统中,序参量组合的值均大于0,因此势函数图像仅考虑q>0的部分。

图1 锡产业演化的势函数曲线

控制参量a=-0.7025,说明技术进步对序参量的组合起到了推动作用;控制参量b=-9.5030,其值为负,表明序参量组合在某种程度上会抑制锡产业的技术进步。可见,技术进步与锡产业演化的序参量组合之间并没有形成协同。控制参量λ=-0.1254,表明锡产业系统内部已经建立起了序参量组合的正反馈机制,但此时λ1的绝对值并不大,说明锡产业系统的有序度并不是很高;控制参量λ2=0.2285,说明锡产业系统内部已建立起技术进步子系统的负反馈机制,表明技术进步在锡产业系统演化中的作用和地位下降。

4 锡产业演化规律分析

4.1 锡产业演化状态变量支配关系分析

根据哈肯模型结果可得到锡产业演化的状态变量关系图(图2)。图2中箭头指向代表一个状态变量对另一个状态变量的支配作用,其中支配变量即为两个状态变量中的主导序参量,“+”号表示一个状态变量与另一个状态变量之间存在正协同关系,“-”号表示负协同,没有“+、-”符号的则表示协同关系不明显。

从图2可见,锡产业演化的状态变量呈四级阶梯关系。行业政策、资金实力、资源保障、议价能力处于支配作用的第一阶梯,是锡产业系统演化的序参量,决定锡产业系统发展演进的主导力量来自行业政策、资产、资源保障、议价能力。究其原因,一方面是锡资源的不可再生性制约了锡产业的发展,而锡资源的所有权属性使锡资源在勘探、开采、加工过程中受产业政策的影响较大;另一方面是锡产业的成长速度、方式和界限是由产业内的主导企业决定,即产业内主导企业资金实力、议价能力在锡产业演化过程中起到了引领作用。

图2 锡产业演化的状态变量作用关系

从业人员的受教育程度、营运能力处于支配作用的第二阶梯。其中,从业人员的受教育程度受资源保障、资金实力、行业政策和营运能力的支配,营运能力与资源保障和议价能力均存在正协同关系,说明锡产业保持良好的资源保障和市场占有率会带来产业营运能力的提升,而营运能力本身又受资源保障和议价能力的支配。锡产业系统演化的序参量第二阶段作用点均为从业人员的受教育程度,说明在锡产业的演化过程中,从业人员的受教育程度这一状态变量起到了一定的过渡作用,原因是锡产业系统演化的序参量发生变化,必定会带来知识变化,知识推动锡产业的演化,影响产业演化的路径和速度。

主要产品收入处于支配作用的第三阶梯。主要产品收入受到资源保障、议价能力、从业人员受教育程度、营运能力的支配,主要产品收入与从业人员受教育程度和议价能力分别存在正、负协同关系,说明从业人员受教育程度与主要产品收入存在正向联动关系,而议价能力与主要产品收入之间则未形成良好的互动机制,这是锡产业演化过程中面临的问题之一。锡产业系统演化的序参量第三阶段作用点均为主要产品收入,说明锡产业演化在经过序参量的引领、中间状态变量的传递之后到达主要产品收入这一状态变量,主要产品收入是产业内主导企业能力的体现。即锡产业的演化在经历过状态变量间的层层传递之后,其作用点就落到了产业内的主导企业。主导企业成长是在产业演化的背景下开展的,产业演化进程随着主导企业的成长而动态变化,两者或互为促进关系,或互为制约关系。

技术进步处于支配作用的第四阶梯。技术进步受资源保障、议价能力、从业人员受教育程度、主要产品收入的支配。技术进步与资源保障、主要产品收入、议价能力之间存在正协同关系,与从业人员受教育程度存在负协同关系,说明技术进步是锡产业演化过程中的关键状态变量,是产业结构走向合理化和高级化的关键,受到来自支配作用第一阶梯、第三阶梯的正协同影响,但也受到来自支配作用第二阶梯的负协同影响。产业系统演化第四阶段的作用点为技术进步,说明技术进步在产业演化过程中的重要作用,但是技术进步在产业演化的过程中并没有起到主导作用,这与其他产业的演化规律相悖,原因是锡产业自身产业性质的特殊性,在演化过程中受资源和制度层面的掣肘过多,这些制约因素的存在关系到产业内的主导企业是否能够取得高额利润,而技术进步需要产业内的主导企业在研发上投入大量资金,主导企业的性质又是国有,因此从主导企业的角度看,只有在自身获得高额利润的情况下,才有可能增加研发投入,即锡产业的技术进步受影响产业演化的其他状态变量支配。

4.2 锡产业构成要素作用关系分析

锡产业的演化是系统构成要素之间交互作用的结果,根据锡产业演化的状态变量关系,可以推导出锡产业演化的构成要素关系(图3)。

图3 锡产业演化的构成要素作用关系

从图3可知,制度、资本、资源三个要素处于支配作用的最顶端,是锡产业演化的主导力量;知识和能力两个要素处于支配作用的第二阶梯,且这两个要素本身存在着交互作用,同时也起到了过渡作用;经济要素处于支配作用的第三阶梯,是要素之间作用关系传递的纽带;技术要素处于支配作用的最末端,是要素间交互作用的结果,也是要素间传导作用的落脚点。

资源、能力、知识、经济、技术这五个产业构成要素之间存在着正协同关系,且资源处于支配作用的第一阶梯,这说明资源是锡产业发展的核心力量,是产业演化的基础,主导着产业演化的路径,不仅能对其他构成要素起到支配作用,还可充分发挥自身的正协同效应,带动其他产业构成要素的优化升级;能力与经济这两个产业构成要素之间有着负协同关系,即产业内主导企业能力的提升并没有带来产业经济实力的增强,甚至在一定程度上起到了抑制作用,这说明随着产业内主导企业能力的不断提升,产业内部的市场竞争结构改变(由寡头走向垄断),产业内部格局变化带来的消极作用会对产业整体经济实力的提升起到制约,甚至会造成产业整体经济实力的下降;知识与技术这两个产业构成要素之间同样也存在着明显的负协同关系,即产业内部从业人员知识水平的上升并没有带来产业的技术进步,甚至发挥了负向作用,这说明锡产业内部缺乏技术进步的激励机制,未能实现知识水平和技术进步之间的良性转化。

5 结论与建议

5.1 结论

通过对锡产业自组织系统特征和演化驱动机制的分析,在此基础上利用哈肯模型求解出锡产业演化的序参量,并对产业演化规律进行分析,得到以下结论:①序参量的变化不受锡产业本身的影响和控制。根据哈肯模型计算结果,资金实力、资源保障、行业政策、议价能力为锡产业演化的序参量,是锡产业演化的主控因素。在锡产业演化过程中起支配作用,通过与其他状态变量的交互作用,共同役使锡产业从低级到高级、从无序到有序演化,从业人员受教育程度、技术进步、管理水平这三个状态变量受产业本身的影响和控制,却并没有在锡产业演化过程中发挥主控作用,而是处于被动局面,对锡产业的演化不利。产业要实现向更高阶段的演化,就需要产业内主导企业作为引领者带动整个锡产业的发展,而资源保障、行业政策这两个序参量并不受产业本身的影响和控制。②技术进步是锡产业演化的最终作用点。根据锡产业演化的构成要素作用关系分析发现,产业构成要素之间呈四级阶梯关系,锡产业演化受到资源和制度两个要素的制约、资本要素的支配,知识和能力、经济这三个要素之间存在互动关系与传导关系,产业的技术进步依托于制度、资源、资本、知识、能力、经济这六个要素的交互作用,是要素作用的最末端,即锡产业任何构成要素的改变归结到最后都是产业的技术进步。③产业构成要素之间的协同关系有待加强。根据锡产业构成要素之间的支配关系,可发现在12组支配关系中,仅存在7组协同关系,且有两组负协同关系存在,这说明锡产业系统的协同度不高,产业构成要素之间的联动性不强,各个要素之间没有形成具有正向联动作用的协同机制。④产业演化实质是产业系统协同度的上升过程。根据锡产业演化的势函数图像,锡产业演化的状态点从最初离稳定点的距离较远到超过稳定点并逐渐回落到稳定点附近,可见目前锡产业的演化正是状态点不断向稳定点靠近的过程,说明锡产业从最初的不稳定态逐步走向稳定态,状态点与系统稳定点的距离代表系统的协同程度,即锡产业的演化实质上是产业系统协同度的上升过程。目前,锡产业的演化已逐渐趋于产业系统稳定点,产业系统协同度上升,系统内各要素的作用关系不断增强,锡产业在达到产业系统稳定点之后,若有重大技术进步,则锡产业进入新的周期,若不断有技术进步,则产业不断发展。

5.2 政策建议

本文在分析我国锡产业演化状态和趋势的基础上,为了使锡产业的发展进入新的周期,根据锡产业的演化规律,提出以下建议:①提高技术在产业演化中的作用层级。本着“科技先行”的原则,促进产业内的主导企业重视研发投入,提高技术在产业演化中的作用层级,让技术成为产业演化的主导序参量,改造传统的资源利用方式,提高产业内主导企业的生产效率,加快推进产业转型升级,并利用技术进步来推动相关产业技术的升级,通过技术进步使产品的附加值得到提升,实现整个产业的价值增值,从而为我国经济发展做出更多的贡献。②发挥政府政策的先导性作用。锡产业内的企业大多集聚在经济不成熟的欠发达地区,市场机制作用有限,客观上要求政府及相关部门发挥职能,运用政策手段来改变各类要素的配比情况,使资源配置效率向帕累托最优靠近,强化产业之间的联动效应,带动锡产业的发展。这就需要政府部门充分发挥政策的先导性作用,利用税收、补贴等政策手段,鼓励锡产业的技术创新,加快锡产业生产方式的转变,实现锡产业向更高层次的演化升级。③加强主导企业的关联带动效应。锡产业是由开发利用锡资源的企业组成,在众多的企业中,主导企业是核心,主导企业的经营行为变化必然导致整个锡产业的演化。要发挥主导企业在锡产业演化过程中的重要作用就需要主导企业及时调整发展战略,提升自身应变与可持续发展能力,利用合作交流的方式,在引入外资的同时学习先进技术,增强软实力,使锡产业在全球资源型产业中占据应有的位置,日益向高端发展。④降低资源禀赋对产业演化的制约。受制于知识层面和技术手段,锡资源不合理开发和利用情况严重,导致资源浪费和环境污染,使锡产业在发展的过程饱受资源禀赋的制约。这就需要锡产业在发展过程中要注重资源的节约与保护,使锡产业为经济的长远发展作出更大贡献,带动产业结构的优化升级。此外,由于锡产业的自身性质,与其他的上游企业一样受制于下游产业发展情况的制约,因此锡产业还要与相关产业加强合作,建立锡产业与外界的互动,不能局限于产业经济体系的内部再生产,要加强与其他相关产业的联动效应,实现产业间的协同发展。