中国建筑业科技创新水平研究：跨时间和跨行业视角

陈 珂，高梁斐，余宏亮

（1.华中科技大学土木与水利工程学院，湖北武汉 430074）（2.武汉科技大学管理学院，湖北武汉 430081）

建筑业一直是中国社会经济发展的支柱产业［1］。“十三五”期间，建筑业总产值以10%的增长速率稳步增长，到2019 年已达到24.8 万亿元，对GDP贡献率为7.6%。建筑业从业人员数量截至2019 年底已达到5 427.08 万人，占全国劳动力总数的6.7%。但是，建筑业仍面临生产方式粗放、科技经济“两张皮”、知识产权保护意识淡薄等问题［2-3］。根据麦肯锡《数字时代的中国：打造具有全球竞争力的新经济》报告，中国建筑业数字化程度居于所有行业的末位。与此同时，全球建筑业为加快产业转型升级，正在开展大量科技创新工作。鉴于此，中国建筑业亟需依靠创新驱动增强内生动力，推动产业高质量发展。

通过科学合理的科技创新水平评价体系，准确评估建筑业科技创新水平现状与不足，将为持续促进建筑业科技创新提供量化依据。国内外学者对建筑业科技创新水平评价体系已取得了一定的研究成果。例如，Furman 等［4］提出了一套包括创新基础设施、产业集群的创新环境以及科技与产业部门联系质量等指标的综合指标体系；刘爱芳等［5］从建筑业发展环境、规模、经济效益、社会效益、生态环境效益和资源与能源利用6 个指标层建立了可持续发展评价体系；薛小龙等［6］以国家科学技术奖为指标分析了中国建筑业科技现状；柯燕燕等［7］分析了建筑业科技投入带来的经济效益；黄有亮等［8］对中国建筑业R&D 的投入与产出现状进行了全面且深入的分析，但是缺少了科技投入对建筑业经济效益影响的分析；叶贵等［9］建立的建筑业创新评价体系对重庆市进行了创新能力评价。但是，已有研究尚未对中国建筑业科技创新水平形成一个全方位、多维度、综合性的评价，不仅包含时间序列上的纵向评价，也包含与其他行业的横向对比。

本文在众多学者研究的基础上，构建了建筑业科技创新水平评价体系，并以2009—2018 年的截面数据纵向分析了建筑业的科技发展情况。然后，基于建立的评价体系，横向分析了中国建筑业与制造业、农业科技创新水平的差异。最后提出了促进建筑业科技创新的建议。

1 建筑业科技创新水平评价体系

首先，在Science Direct 和CNKI 等数据库中，利用“科技创新水平评价”“创新能力评价”“innovation capability”等关键词，搜集了国内外针对行业或区域科技创新水平评价的相关文献，梳理各评价体系包含的指标。其次，考虑指标的科学性、实用性、权威性和可比性，以及数据的可获得性，对初步梳理的指标进行进一步甄选，形成建筑业科技创新水平评价指标。最后，对筛选出的指标进一步分类，建立建筑业科技创新水平评价体系。如表1 所示，该体系包含1 个一级指标层，3 个二级指标层以及16 个三级指标。其中，一级指标即为建筑业科技创新水平；二级指标层分为科技创新投入、科技成果产出、科技经济效益3 个指标，既包含直接产生的中间成果，也包含间接产生的经济效益；三级指标层中，属于科技创新投入的有5 个三级指标，科技成果产出和科技经济效益则分别包含9 个和2 个三级指标。

表1 建筑业科技创新水平评价体系框架

科技创新投入（B1）和科技成果产出（B2）的三级指标相关解释可参考《中国科技统计年鉴》，而科技经济效益（B3）指对建筑业进行科技投入后产生的间接经济效益，包括创新效率和全要素生产率，具体计算方式如下：

(1)创新效率：指建筑业在生产经营过程中的投入产出关系。本文利用三阶段DEA 方法进行测算。DEA 是一种非参数的线性规划技术，可以用来处理多投入多产出的样本效率分析，不需要对生产函数的形式进行假设，也不需要事先假设相关参数。但传统DEA 无法剔除随机误差和环境因素的干扰，三阶段DEA 则可以有效规避这些影响，能相对准确地测算出纯技术效率（SE）、规模效率（PTE）和综合创新效率（TE）。具体计算方法可参考孟维站等［10］。

(2)全要素生产率：指建筑业技术进步引起建筑业经济增长的贡献份额。本文采用基于前馈神经网络的C-D 生产函数进行测算，该方法将规模带来的效益变化与科技进步分离，使模型由线性变为非线性，通过前馈神经网络算法可以使C-D 生产函数更加灵活，更准确地计算规模经济对整体效益的影响。具体计算方法可参考Xu 等［11］。

2 建筑业科技创新水平纵向分析

2.1 数据来源

表2 展示了本文所构建的科技创新水平评价体系中各指标的数据来源。其中，专利申请（C7）、授权（C8）数量收集过程中，首先利用《国际专利分类与国民经济行业分类参照关系表（2018）》找出与建筑业对应的所有IPC 分类号，进而在万方数据库中通过IPC 分类号检索得到。重大科技成果（C10）利用《科学技术成果鉴定办法》将各成果分为国际领先、国际先进、国内领先、国内先进与国内一般五类进行梳理。

表2 三级指标数据来源

表2（续）

表2（续）

测算创新效率（C15）所需31 个省区市（不含港澳台地区，下同）的产出数据由增加值和总产值构成，投入数据由固定资产存量和从业人员构成，环境变量由人均GDP、市场化程度、政府支持力度、科技化程度四个部分构成。其中，市场化程度采用非国有经济所占的比重来衡量，政府支持力度由全社会固定资产投资占地区生产总值的比重来衡量，科技化程度由地区科技投入占财政支出的比重来衡量。测算全要素生产率（C16）所需国家层面的产出数据由增加值构成，投入数据由固定资产存量和从业人员组成。

2.2 建筑业科技创新水平现状

基于本文构建的建筑业科技创新水平评价体系，收集整理了中国建筑业2009—2018 年间的各指标数据。其中，实现创新企业（C14）的统计由2016 年开始统计，故而无法获取该指标在2016 年前的数据。而在创新效率（C15）测算过程中，由于部分地区统计年鉴仅统计到2017 年，无法测算该指标在2018年的数据。其余数据见表3。

表3 建筑业科技创新水平现状

表3（续）

（1）科技创新投入（B1）。中国建筑业R&D经费在2009—2018 年间总体呈逐步上升趋势，在2010 年之后R&D 经费内部支出（C1）有所下降，之后虽然在2017 年有突然的增大之外，其余年份均在稳步增长，说明中国建筑业对科研投入在逐渐重视。此外，中国建筑业R&D 经费投入强度（C2）在2009—2010 年由于R&D 经费内部支出（C1）相对偏高，导致这两年的R&D 经费投入强度（C2）远超于其他年份。在2011 年后，R&D 经费投入强度（C2）呈稳步增加趋势，但增速缓慢，平均增长率仅为4%，在2018年时建筑业R&D投入强度（C2）不到6 000元。

中国建筑业R&D 人员投入（C3）与R&D 内部经费支出（C1）变化趋势相同，在2009—2018 年间总体呈缓慢增长趋势。在2010 年到2011 年R&D 人员投入（C3）出现了数量下降的情况，并在2017 年时也出现了人员数量减少。此外，R&D 人员投入强度（C4）的总体增速缓慢，平均增长率仅为2.5%。但在2014 年后，R&D 人员投入强度（C4）增长加快，平均增长率达6.09%，远高于2009—2013 年的平均增速。

技术装备率（C5）呈倒U 型变化，在2014 年时以13 457 元/人达到了峰值，随后开始逐步下滑，直到2018 年才有所回升。总体来讲建筑业在2014年后并没有继续扩大施工机械设备的投入，使得近十年来的技术装备率（C5）并没有明显的增长。相较于2009 年，2018 年每位建筑业从业人员的技术装配净值反而有所减少。

（2）科技成果产出（B2）。中国在2009—2018 年间，除了2010 年、2014 年、2017 年有较大的变动外，出版科技著作（C6）数量总体呈上升趋势，但是近年来建筑业出版的著作平均增长速度仅为10.9%。单看数量，中国建筑业出版科技著作（C6）数量相对较少，在2017 年出版数量达到峰值时也只有38 项，而在2011 年达到最低值，为10 项。

中国建筑业的专利数量呈逐年递增的趋势。其中专利申请（C7）、授权（C8）数量的增速在稳步增长，2009—2018 年间建筑业专利申请的平均增速达到24.02%，其中，2010、2018 年的增速已超过了50%。建筑业专利授权的平均增速为37.75%，其中，2015—2017 年专利授权数量增速稍微放缓，而其余年份的增速均超过了30%。

建筑业国家标准及行业标准的发行数量（C9）并未展现明显的上升或下降趋势。在建筑业标准搜集过程中，建筑业出台的标准主要以国家标准为主，行业标准数量相对较少。在2017 年，建筑业出台的标准数量达到近十年来峰值，共出台322 项标准。

中国近十年间的科技成果数量（C10）略微呈下滑的趋势，行业科技成果产出效果不理想，而在科技成果中先进成果的占比（C11）也从2009 年的15.78%下降到了2018 年的9.27%。这表明中国建筑成果质量并未有所提升，大量建筑业科技成果无法达到国际先进水平。

建筑业国外技术引进合同数量（C12）整体呈下降趋势，由2011 年峰值2007 个合同降到了2018 年的745 个。在合同总金额（C13）方面，2010—2013年间的合同总金额呈上升趋势，但在之后的六年时间，总金额随着合同数量一起呈下降趋势。

中国建筑业企业实现创新（C14）的数量呈增长趋势，并且建筑企业实现创新与开展创新的数量比例达到了96%，但在2018 年，中国实现创新的建筑企业占整体建筑企业的比仅为13.47%，仍有大量建筑企业并未开展创新活动。

（3）科技经济效益

在2009—2017 年间，中国建筑业综合创新效率（C15）呈“U”型变化，在2013 年后开始转为上升趋势，且在测算过程中发现，中国在这9 年间的平均综合创新效率值为60%，平均纯技术效率值为72%，平均规模效率值为83%，规模效率水平要高于纯技术效率水平，这说明纯技术效率可能是制约中国建筑业综合创新效率（C15）的主要因素。

总体来说，建筑业在2009—2018 年间不断发展，总产值不断增长，由科技创新带来的经济效益也逐渐明显。2009—2018 年中国建筑业全要素生产率（C16）出现6 个正值、4 个负值，10 年间平均全要素生产率为1.57%。在2012、2013、2015、2016 年的全要素生产率（C16）为负效益（分别为-2.29%、-1.40%、-7.71%、-2.19%），在2009年全要素生产率（C16）最高，为11.28%。

3 建筑业与制造业、农业的科技创新水平横向对比

本文选取制造业与农业作为建筑业的比较对象，原因在于，建筑业、制造业和农业均是占国内生产总值比重较大的支柱产业，且在近年来逐渐意识到科技创新的重要性。制造业作为国民经济的重要组成部分，在“中国制造2025”战略背景下一直致力于技术创新和产业转型［13］。农业作为国民经济的基础产业，在“科技兴农”战略背景下也正积极加大科技投入，利用现代农业科技创新体系实现农业经济增长［14］。因此，本文选取制造业和农业作为建筑业的比较对象是科学合理的。

3.1 对比方法

结合本文构建的科技创新水平评价体系，本文利用雷达图对这三个行业科技创新水平多项指标进行综合评价，并且直观展现横向评价结果。

一般地,综合评价指标体系中的基础指标既有绝对量指标也有相对量指标。绝对量指标是与量纲相关的物理量,通常不同指标有不同的单位,同一指标使用不同的单位数值也不同,往往造成各指标之间数值上存在数量级的差别；相对量指标虽不具有量纲,但各相对量指标由于变化快慢和幅度的不同,也会造成各指标之间数值上差别较大的情况［15］。为此,在进行综合评价前,需要对指标作标准化处理。

其中n为进入综合评价的行业数。

对指标经标准化处理后，各指标均变换为均值为0、方差为1 的量，因此消除了各个指标间的数量级差异。

3.2 对比结果

本文选择数据合理且可依的9 项指标，汇总了建筑业、制造业与农业三个行业在2017 年的各项数据，具体数据见表4。为了使三个行业全要素生产率的对比更为准确合理，引入科技进步系数记其编号为C17，并设初始年则各行业之后各年的科技进步系数计算方式为

表4 三个行业科技创新各项数据

利用雷达绘制方法对数据进行标准化处理和非线性变化，得到三个行业的科技创新水平雷达图（见图1）。

图1 建筑业、制造业、农业科技创新水平雷达

由雷达图可知，中国建筑业在9 项指标对比中均处于弱势地位，建筑业仅在科技创新效率指标上超过了平均水平1，其余指标项均小于1，R&D 经费投入强度及出版科技著作数据小于0.5，建筑业在各方面均亟待转变提升。相较而言，制造业在三个行业中的科技创新水平最高，各项指标均超过了1，在科技投入、成果产出和科技经济效益三个方面均优于建筑业。另外，农业在出版科技著作方面高于建筑业与制造业，R&D 经费与人员投入强度和标准出台量均高于建筑业。

4 研究结论与政策建议

本文基于国内外对地区层面以及对其他行业科技创新水平测算的研究成果，提出了建筑业科技创新水平评价体系，研究了建筑业2009—2018 年间的科技创新水平发展情况，并对建筑业与制造业、农业之间的科技创新水平进行横向对比。本文直观、全面分析了建筑业科技创新水平现状，以及建筑业与其他行业间的科技创新水平差异。通过纵向及横向分析后，发现中国建筑业在2009—2018 年间的科技创新投入、科技成果产出、科技经济效益三个方面均有所提升，但总体来讲增速缓慢；与制造业和农业相比，建筑业科技创新能力仍不足，亟需加强科技创新。结合分析结果，提出中国建筑业科技发展建议如下：

（1）加强建筑业创新投入力度。建筑业的科技创新离不开资金与科研人员的投入，而本文发现，建筑业R&D 经费投入强度和人员投入强度远不如制造业，孱弱的科研经费投入与科研人员培养严重阻碍了建筑业科技创新。因此，须加强建筑业R&D 经费及人员的投入力度。中国政府可以积极营造建筑业科技创新氛围，提高对建筑业企业开展创新活动的扶持力度。在建筑业R&D 人员培养方面，亟需为科研人员打造广阔的舞台，针对中国建筑业卡脖子技术开展针对性研究，切实解决行业痛点问题。

（2）提高建筑业技术装备率。经实证研究，建筑业劳动人员的技术装配情况可以引起建筑项目的正向收益［7］。在中国人口红利逐渐消失，建筑业向技术密集型行业推进过程中，需要提升每位施工人员的技术装备，提高在建项目中施工机械设备的自动化水平，引进建筑机器人、物联网等新兴技术，促进建筑业向工业化、智能化发展。

（3）完善知识产权引导及保护措施。本文发现，中国建筑业专利授权量占同年申请量比重低，且专利申请量远低于制造业，因而需要加强引导企业和科研院所专利产出，加强知识产权保护。应推进中国建筑业知识产权保护机制，出台知识产权引导及保护政策，例如学习制造业出台《制造业知识产权行动计划2018—2020 年》、农业出台《关于进一步加强农业知识产权工作的意见》来完善知识产权引导和保护措施。

（4）打造科技成果中介模式。美国利用该模式，在57 个州中成立了1 000 多家中介组织，并通过这些组织，为科技成果的产生到最后商业化转化提供信息与技术服务［16］。而中国建筑业科技成果在近十年中数量有所下滑，并且先进成果占比也在减少。因此，需要挖掘吸收国内外各行业培育高价值专利及成果的经验，针对设计生产、知识产权、人力资源、技术转移、项目咨询方面提供全方位服务。

（5）完善建筑业知识体系。相比制造业与农业，中国建筑业在著作出版和标准出台上有非常大的进步及发展空间，完善的知识体系不仅可以提高建筑业从业人员的专业基础，更可以引导建筑业的技术创新方向。因此，政府应积极引导在科技创新过程中完善建筑业知识体系，丰富建筑业知识库，让从业人员能“学习有所研，工作有所依”。