基于自组织理论的煤基产业树系统演化动力机制

李跃　孟璐莎　任一鑫

摘 要：煤炭资源型区域产业体系是具有强关联特征的煤基产业体系，摸清煤炭资源型区域产业系统演化动力机制，对指导其产业转型升级具有重要意义。基于自组织理论分析了煤基产业树系统的自组织特征，进而提取了煤基产业树系统演化的内生性动力和外部激发性动力。其中，内生性动力包含价值增值动力、自组织动力和创新动力;外部激发性动力包含市场引导动力、政策引导动力和组织网络动力。然后，通过序参量选择，明确了关键驱动力即二维序参量遵循（价值增值动力，市场引导动力）—（自组织动力，政策引导动力）—（创新动力，组织网络动力）的动态演化路径。最后，构建了煤基产业树系统演化的动力机制模型，并为煤基产业树系统自组织状态演化的实现提出相关的对策建议。

关键词：煤基产业树;动力机制;自组织理论;内生性动力;外部激发性动力

中图分类号：F 426   文献标识码：A   文章编号：1672-7312（2020）06-0

640-08

A Study on Dynamic Mechanism of Coal-based Industry Tree System Evolution Based on Self-organization Theory

LI Yue1，MENG Lu-sha2，REN Yi-xin2

（1.Research Institute of Coal Economy，Shandong Technology and Business University，Yantai 264005，China;

2.College of Economics and Management，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China）

Abstract：Coal resource-based regional industrial system is a coal-based industrial system with strong correlation characteristics.It is of great significance to find out the evolutionary dynamic mechanism of coal resource-based regional industrial system for guiding its industrial transformation and upgrading.Based on self-organization theory，the self-organizing characteristics of the coal-based industry tree system are analyzed，and the endogenous and external incentives of coal-based industry tree system evolution are extracted.The endogenous power includes value-added power，self-organization power and innovation power;External incentives include market-driven power，policy-driven power，and organizational network power.Then，through the choice of order parameters，it is clear that the key driving force is the dynamic evolution path of the two-dimensional order parameters（value-added power，market-driven power）-（self-organization power，policy-driven power）-（innovative power，

organizational network power）.Finally，a dynamic mechanism model for the evolution of coal-based industry tree systems is constructed，and relevant countermeasures are proposed for the realization of coal-based industry tree system self-organization evolution.

Key words：coal-based industry tree;dynamic mechanism;self-organization theory;endogenous power;externally motivating power

0 引言

自2000年以來，国家一直注重煤炭产业的转型升级，并在兼并重组、技术创新、结构优化方面取得了较多成就。但2012年以后，在我国经济增长方式转变、经济增速放缓、新能源冲击以及低碳发展等多重背景下，煤炭需求量增速大幅下滑，出现了严重的供大于求现象[1]，导致以煤炭产业为增长极的煤炭资源型城市经济遭受重创，在当前经济形势和背景下，仅仅依靠经济复苏难以实现煤炭资源型城市经济的利好发展，积极推进煤炭资源型城市的产业转型升级刻不容缓[2]。当前专家学者针对煤炭资源型城市转型问题从不同视角开展了大量研究，比如政策视角，有专家提出通过税收[3]、产业政策[4]方式助推煤炭产业转型;产业视角，有专家提出通过发展煤炭旅游业助推煤炭资源型城市产业转型[5];区域视角，有专家学者分别针对东北地区[6]、西部地区[7]、山西省[8]以及抚顺市[9]、淮北市[10]提出了产业转型路径;以上研究成果对针对不同特征的煤炭资源型城市具有重要的指导作用。煤炭资源型城市产业体系中多为煤基产业、关联性极强，但从一个视角或一个产业方面寻求产业突破口难度大、且效果不显著，只有从系统角度，摸清煤炭资源型城市产业系统组成结构、运行规律，才能更好地指导煤炭资源型城市产业转型。鉴于此，李跃等在价值树[11]、产业链的基础上提出并构建了煤基产业树理论模型，以充分反映煤炭资源型城市以煤炭产业为核心的产业体系，弥补当前产业链理论对结构要素考虑不足的缺陷，以指导煤炭产业转型升级[12]。为此，研究煤基产业树系统内部协同演化规律，摸清其内部各子系统的协同演化动力，为深入理解产业树的运行机制、把握产业树的发展规律提供了有力的支撑，同时也为煤基产业树理论模型在煤炭资源型城市转型升级中的应用奠定理论基础。煤基产业树会随着经济、技术、环境以及政策的变化而不断改变，始终保持一种动态演进的过程，自组织理论的系统分析方法和演化思想为煤基产业树系统的协同演化动力机制的研究提供了方向。因此，文中将自组织理论引入煤基产业树系统的研究中，分析了煤基产业树系统的自组织特征;在此基础上，对其演化的动力、规律及阶段性特征进行分析，以序参量的驱动机制为主线，构建了煤基产业树系统演化动力机制模型，同时为煤基产业树系统自组织状态的实现提出相关的对策建议。

2.1.2 自组织动力

自组织现象揭示了由多个子系统所组成的母系统中，在多种因素的作用下，母系统中的各个主体之间可以自身组织起来，实现系统从无序到有序的一般条件和规律性。前文通过分析，煤基产业树系统满足系统是开放的、远离平衡态的、非线性的，并且系统变化过程中存在状态的涨落等自组织特征，因此，煤基产业树系统具有自组织活动的能力。自组织动力演化特征。煤基产业树系统中，序参量的“竞争-合作-协调”是自组织演化过程的重要体现，同时也是煤基产业树系统自组织动力的表现，持续引导着煤基产业树系统演化和发展的方向。在自组织动力的驱动下，煤基产业树系统整体呈现螺旋式由无序到有序、由低级到高级的演化过程，使其具有更大的稳定性、凝聚力和吸引力。因此，自组织动力演化特征表现为两方面。一是自组织动力由小到大变化态势。煤基产业树系统演化初级阶段，系统涨落变化在可控范围内，自组织动力相对较小;在煤基产业树系统演化的高级阶段，系统涨落变化超出临界点，系统自组织动力增大，逐渐推动系统远离平衡态向新的平衡态演化。二是自组织动力方向由拉力变为推力。在煤基产业树系统演化初级阶段，当系统涨落变化在可控范围内，即低于系统临界点时，煤基产业树系统的自组织动力呈现拉力状态，表现为维持原煤基产业树系统的方向;在煤基产业树系统演化中级阶段，即系统涨落变化超过临界点，此时煤基产业树系统的自组织动力呈现推力状态，表现为推动煤基产业树系统向远离平衡态方向演进;在煤基产业树系统高级阶段，自组织动力仍然呈现推力状态，直至使煤基产业树系统达到新的平衡态。综述分析，煤基产业树系统的自组织动力演化过程如图3所示。

2.1.3 创新动力

熊彼特早就指出：“经济的长期增长更多地依赖于创新活动冲击的创造性破坏和改变原有均衡的过程，而不是依赖于均衡本身光滑的运行。”[18-20]在煤基产业树系统运行过程中，创新同样发挥着重要的推动作用，主要从以下两种方式发挥影响。第一，通过创新能够提高煤基产业树系统内部产业的生产效率，从而推动煤基产业树系统的经济规模的扩张和发展，进而改变煤基产业树系统内部产业结构的演变甚至是新产业的兴起;第二，通过创新能够产生新的消费方式、供给方式，并引起供需结构的改变，从而导致产业的兴起或衰亡，进而推动煤基产业树系统的演化。创新动力演化特征。文中创新专指技术创新动力，技术创新在煤基产业树系统演化过程中主要呈现以下特征。一是，创新动力由修正型技术创新向颠覆性技术创新演变。煤基产业树系统演化初级阶段，煤炭产品处于供不应求的状态，此时的技术创新主要以修正型技术创新为主导，不断提高煤炭及相关产品的投入产出效率、改善相关产品性能等;煤基产业树系统演化高级阶段，煤炭产品处于供大于求状态，此时的技术创新主要以颠覆性技术创新为主导，不断发现原有产品的新的属性、新的利用方式等，导致新的产业的出现或旧的产业的淘汰。二是，创新动力由独立创新向协同创新演变。煤基产业树系统演化初级阶段，其内部结构简单，技术创新难度小，往往以核心企业为主进行独立创新;在煤基产业树系统的高级阶段，各个子系统的协同作用加强，联系更加紧密，独立的技术创新形式难以满足煤基产业树系统演化的要求，多企业、多系统的协同创新更能符合现实需求，推动煤基产业树系统的演化进程。2.2 产业树演进的外部激发性动力

2.2.1 市场引导动力

煤基产业树系统的演进会随着市场需求的变化而变化。煤基产业树系统终端需求的结构、方向和层次一旦有所改变，煤基产业树系统内部的主体关系就会发生相应改变，部分主体会被淘汰，同时部分主体也会加入到煤基产业树系统中。同时，煤基产业树系统的发展方向、结构也会发生改变。市场引导动力的演化特征。市场引导主要通过供需变化、消费变化等影响煤基产业树系统的演化。市场引导动力在煤基产业树系统演化过程中，同样会进行自我演化，其具体演化特征分析如下。一是呈现由供不应求向供大于求方向演变的态势。在煤基产业树系统演化初级阶段，煤炭及其延伸产业产品数量较少，难以满足社会的需求，处于供不应求的状态，此时，对于煤基产业树系统的演化具有推动效应;在煤基产业树系统演化不断升级过程中，系统内各个产业的规模、数量均出现快速增长，但随着供求关系的平衡，其增长速率降低，直到出现供大于求现象，各个产业开始进行技术改造或新产品研发，以降低成本或开拓新的市场。二是消费者对产品类型的需求呈多样化、个性化态势。随着煤基产业的相关技术进步，各个产业对煤炭相关产品的要求更加细致，对产品的热值或属性要求更加精确，例如，随着技术的发展和环保要求的提高，电力产业出现了煤矸石发电厂、煤粉发电厂、水煤浆发电厂等，并且每个电厂因设备的不同，对煤矸石、煤粉和水煤浆的热值要求不同，这些要求的细化催生了煤炭洗选产业的迅速发展，同样推动了煤基产业树系统的演化发展。三是对煤炭及相关产品的清洁化、绿色化、低碳化水平要求逐步提升。随着我国雾霾天气日益加重，人民的环保理念以及对低碳化、绿色化产品的要求开始逐步提升。纵观煤炭产业发展史，煤基产业树系统的丰富化过程，既是对价值增值的要求，也很大程度上反映了绿色化、低碳化产品的丰富化过程。即在煤基产业树系统演化初级阶段，煤炭及相关产品为技术含量低的高碳化、污染型产品;在煤基产业树系统演化高级阶段，煤炭及相关产品为技术含量高的低碳化、清洁化产品，并且在延这一方向逐步深入发展。

2.2.2 政策引导动力

政府政策的变化会引起煤基产业树系统外部环境的巨大变化，同时也会对煤基产业树系统的各个主体产生影响，这些煤基产业树系统的主体可能会由于自身不符合政府政策的要求而退出;也会因为符合政府政策而得到政策支持和鼓励。同时，煤基产业树系统的核心-煤炭产业，是我国的能源支柱产业，由于其在国民经济中的重要地位，一直受到政府政策的强调控，政策引导对于煤炭产业的发展起到关键性作用。因此，政策引导对于煤基产业树系统的演化具有重要的影响。政策引导动力的演化特征。政府一般通过行业政策、环境政策和税收政策等手段宏观调控经济发展。政策引导在煤基产业树系统演化过程中呈现以下特征。一是，从鼓励性煤炭政策向压缩型煤炭政策转变。我国煤炭产业发展整体经历了三个阶段，扩产阶段-整合阶段-去产能阶段。每一个阶段均是由政府产业政策强制性完成，在煤基产业树系统演化初级阶段，煤炭产业产能不足，政府主要以鼓励性煤炭政策为主，鼓励乡镇煤矿、私有煤矿发展，实现了煤炭产能的迅速攀升;在煤基产业树系统演化的中级阶段，煤炭乱象导致市场混乱，以煤炭兼并重组为主导的产业政策为主，大型煤炭集团开始出现，煤炭企业竞争力不断增强，产业链延伸力度增大;在煤基产业树系统演化高级阶段，产能结构性过剩严重，政府以供给侧结构性改革相关政策为主，开始加大煤炭产业有劳动力和资本密集型向资本和知识密集型转变。二是，从粗放型环境政策向环保型环境政策转变（该处包含税收一同讨论）。煤基产业树系统内相关产业均属于高能耗、高污染型产业，因此，环境政策导向对煤基产业树系统演化作用明显。在煤基产业树系统演化初级阶段，是我国大力发展经济的阶段，国家环保政策薄弱，属于粗放型环保政策;在煤基产业树系统演化高级阶段，国家经济进入新常态，增長方式开始转变，新旧动能开始转换，环保型政策成为助推经济转型的重要手段。

2.2.3 组织网络动力

煤基产业树系统各要素之间相互协作，呈现为一种网状结构，通过煤基产业树系统不同价值要素之间的合作和竞争，满足用户不断变化的需求，进而更好地适应外部环境的变化。这种组织网络机制将煤基产业树系统中的根系产业、干系产业、冠系产业等产业树要素结合在一起，全面提升产业树的稳定性和发展潜力。组织网络动力特征。煤基产业树系统中，根系产业、干系产业和冠系产业等子系统内部以及之间的关联效应以及稳定性等因素的演化直接影响煤基产业树系统的演化过程，具体的演化特征如下。一是，组织网络中主体关联性（横向关联为主）增强。在煤基产业树系统演化初级阶段，其组成主要以煤电产业链为主，其他产业链发展不足，主体之间横向关联较弱;随着技术不断进步，产业不断细化、新型产业不断涌现，煤基产业链逐渐增多;在煤基产业树系统演化高级阶段，产业之间联系紧密，产业横向关联增强，复杂度提高。二是，组织网络的稳定性逐渐增强。随着煤基产业树系统不断演化，系统内部关联增强，系统的自组织特性不断显性，对外部的抗干扰能力逐渐提高。

3 煤基产业树系统演化的动力机制模型

3.1 煤基产业树系统演化动力的序参量识别以创新动力、自组织动力和价值增值动力为主的内生性动力和以市场引导动力、政策引导动力、组织网络动力为主的外部激发性动力是煤基产业树系统演化的主要驱动因素，在理论分析各个动力因素的作用机理和演变特征之后，依据自组织理论识别煤基产业树系统演化过程中的序参量对于论述煤基产业树系统演化的驱动机制具有关键作用。内生性动力和外部激发性动力的协同作用正是推动煤基产业树系统由低级阶段向高级阶段演化的关键。依据自组织理论，煤基产业树系统演化的序参量是来源于系统内部的参考量，由于煤基产业树系统由内部系统和外部系统耦合形成，因此，在序参量选择时，是由内部系统动力和外部系统动力组成的二维序参量;同时，在煤基产业树系统演化的不同阶段，其序参量也会随之改变，即内外部激发性动力的主导搭配形式在不同阶段存在差异性转变。整体而言，煤基产业树系统演化的不断升级，其序参量的变化呈现（价值增值动力，市场引导动力）——（自组织动力，政策引导动力）——（创新动力，组织网络动力）的动态演变。

3.1.1 煤基产业树系统演化初级阶段煤基产业树系统演化初级阶段，煤炭产业主要以炮采为主，导致其根系产业子系统内产业数量较少;同时，煤炭产业主要产品为原煤，对煤矸石、矿井水综合利用并未开展，煤炭洗选率较低，煤炭主要用于发电、焦化、钢铁等，冠系产业数量同样较少。因此，该阶段的煤基产业树系统无论其自组织能力和创新均处于弱势地位。而此时，正值我国经济高速发展，煤炭供不应求阶段，煤炭及相关链企业均以价值增值为目标，在市场供需的引导下高速发展。因此，煤基产业树系统演化的初级阶段的序参量为（价值增值动力，市场引导动力）。

3.1.2 煤基产业树系统演化中级阶段煤基产业树系统演化中级阶段，煤炭产业规模得到足够扩张，供不应求的卖家市场逐渐消失，煤炭产业开始向机械化开采发展，以提高煤炭产业的生产效率、降低生产成本，从炮采到机采的转变，技术研发、采煤装备制造、电子信息技术、通防设备等产业逐渐涌现，致使煤基产业树系统中根系产业子系统的主体得以丰富。同时，煤炭产业为进一步提高其市场竞争力、产品附加值和消化过剩产品，开始不断向煤化工、煤焦化、煤气化、矸石发电、矿井水综合利用、煤层气抽采等方向延伸扩展，实现了煤基产业系统冠系产业子系统的丰富和发展。同一时期，政策引导煤炭产业走循环经济道路、绿色发展道路，同样在煤炭产业机械化、循环化发展中起到了突出的推动作用。在煤基产业树系统演化中级阶段，系统的复杂性基本趋于收敛，该过程中，系统的自组织特征更加凸显，煤基产业树系统演化的自组织动力超越价值增值动力成为最大动力。因此，煤基产业树系统演化的中级阶段的序参量为（自组织动力，政策引导动力）。

3.1.3 煤基产业树系统演化高级阶段煤基产业树系统演化高级阶段，煤炭产业及相关产业的演化趋势已经从规模扩张、效率提升等转变为以技术为主导的产业转型升级。传统的煤炭产业生产方式已经难以维持高利润空间，积极进行管理创新、技术创新和模式创新，推动煤炭产业的智能化、自动化生产是未来重要的发展方向。同时，随着经济的不断发展，分工不断细化，当前的市场竞争已经由企业竞争转变为产业链竞争，因此，在技术创新的基础上，组织网络动力超越市场和政策引导成为煤基产业树系统维持其稳定性和产业竞争力的重要因素。因此，煤基产业树系统演化的高级阶段的序参量为（创新动力，组织网络动力）。

3.2 煤基产业树系统演化动力的交互作用分析根据前文分析，（价值增值动力，市场引导动力）——（自组织动力，政策引导动力）——（创新动力，组织网络动力）分别是煤基产业树系统演化初级阶段、中级阶段和高级阶段的序参量，即主要驱动力，基于此，文中提出并构建了煤基产业树系统演化动力机制模型，如图4所示。在价值增值、创新动力驱动下，煤基产业树系统逐步向合理化和高级化方向演进，在自组织动力下，煤基产业树系统逐步从非稳态向稳态转化;同时，在内生性动力驱动过程中，煤基产业树系统还会受到外部市场、政策的引导，并通过组织网络将引导动力传递至煤基产业树系统的每一个主体，与其内部驱动力共同推动煤基产业树系统向系统结构合理化、高级化的稳态方向演化发展。

4 结语煤基产业树系统演化主要受内部驱动力和外部驱动力推动，其中内部驱动力包含价值增值动力、自组织动力和创新动力。外部驱动力包含市场引导动力、政策引导动力和组织网络动力。煤基产业树系统演化动力序参量遵循（价值增值动力，市场引导动力）——（自组织动力，政策引导动力）——（创新动力，组织网络动力）的动态演化路径。煤基产业树系统演化过程是以序参量为主导、以其余动力为辅助的协同作用的结果。通过外部驱动和内部驱动的联合作用，推动煤基产业树系统总体呈现为螺旋式“初级-中级-高级”的演化过程，即从低水平的“初级-中级-高级”向高水平的“初级-中级-高级”演变，并依此构建了煤基产业树系统演化的动力机制模型。通过对煤基产业树系统演化机制研究分析，为更好的推动煤基产业树系统煤不断由简单到复杂、由无序变有序和由初级至高级的演变，实现其结构的合理化、高级化和系统的稳定性，应该已经煤基产业树系统的演化阶段实施差异化的协同发展战略，具体建议如下。1）煤基产业树系统演化初级阶段，应进行战略性市场定位，推动并引进产品价值增值快，市场容量大、扩容前景好的产业。依据当地煤质特点、现有产业体系供需关系，打造前景容量好的煤基产业体系。2）煤基产业树系统演化中级阶段，应积极打造具有规模效应的产业集群，提高煤基产业树系统的自组织能力。有计划的引进上下游关联产业、提高引进门槛，以保证煤基产业系统的演化动力充足。3）煤基产业树系统演化高级阶段，应大力推进核心产业向技术研发方向延伸拓展，并时刻注意关键补链项目的引进。政府助推产学研合作，探索产业研合作新模式，实现技术转换效率的提高;同时，应积极编制区域产业发展规划，依据现有产业引进补链项目，推动煤基产业树系统向更高水平演化发展。4）煤基产业树系统具有區域性特征，各个地区应保持煤基产业树系统的特殊性和差异性，形成差异化竞争。

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（责任编辑：张 江）