创新驱动的装备制造产业集群高质量发展研究

孙 斌，田植良，王亮文，徐 渭

(内蒙古科技大学经济与管理学院，内蒙古 包头 014010)

1 引言

2017年中国共产党第十九次代表大会上习近平总书记做出表述，我国已由高速增长阶段转向高质量增长阶段。在高质量增长阶段，我国将制造业的高质量发展提到了战略性地位。习近平总书记指出，装备制造业是国之重器，是制造业的脊梁，更是实体经济的重要组成部分，必须把握优势，乘势而为，做强做优做大。装备制造业的转型升级，对于我国整个工业体系的优化提升具有基础性、决定性作用，是国民经济效率提升、供给侧结构优化的关键性行业。并且《中国制造2025中》也提出要在集成电路及专用设备、信息通信设备、航空航天设备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、电力装备和农机装备等重点领域取得突破发展。为进一步更好地推动制造业高质量发展，必须将装备制造业摆在更加突出的地位。

自2012年至今，我国GDP增速已经下降至8%以下，以稳定的姿态向前发展。标志着我国经济发展已经进入了中高速增长阶段。随着中共十九大中提出“高质量”一词，便迅速地被学术界用来描述当前我国经济发展新常态的阶段特征和目标特征，高质量发展已经成为解决我国现行经济压力和突破发展困境的必由之路。

高质量发展一词提出时间尚短，社会上对于高质量发展也没有相关成熟的实践经验，加上学术界对高质量发展的研究也尚不充足，使得高质量发展还未形成一个明确的定义。但是国内一些学者已经围绕高质量发展的理论内涵、作用机制以及实现路径进行了深入的探讨。吕守军(2019)等人从马克思主义理论出发，认为高质量发展遵循了马克思辩证唯物主义和历史唯物主义，是追求更高的使用价值、实现人民美好生活的必由之路。其重要实现路径主要分为三方面，分别是深化供给侧结构性改革和“放管服”改革、完善创新体系、大力弘扬劳模精神和工匠精神[1]。金碚(2018)指出当经济发展由高速增长转向高质量发展阶段的过程中，不能仅仅依靠无限追求交换价值的工具理性所主导的“单发”性动力机制，而是必须具有能够体现人民向往目标和经济发展的最根本战略目标的新动力机制。这种新动力机制的供给侧和需求侧分别是创新引领和人民向往[2]。”史丹(2018)等人认为高质量发展就是以供给侧结构性改革为主线的推动经济发展在企业、产业、宏观三个层面的质量变革，提升全要素生产率、产业发展效益、生态质量水平的效率变革以及从旧的资本或劳动投入驱动模式转变为创新驱动的动力变革三大变革齐头并进的全面变革[3]。胡鞍钢(2019)等人从逻辑演进视角分析了我国经济发展从数量到质量的三重逻辑后认为，“从数量型增长到质量型发展的历史性变迁， 是马克思主义唯物辩证法质量互变规律和矛盾对立统一规律作用于我国特定发展时期的动态反映，符合质量并重的古典经济学逻辑和先量后质的后发国追赶逻辑”，并且提出推动高质量发展必须把人民幸福作为价值引领[4]。贺晓宇(2018)等人从创新、市场、供给、开放四个方面分析了现代化经济体系的理论内涵，并且以此构建了现代化经济体系的评价体系，并将全要素生产率作为经济发展质量的替代指标，证明完善现代化经济体系对高质量发展有着积极地的促进作用[5]。洪银兴(2019)从优化经济结构、转换增长动力和建设新的经济治理体系三个方面描述了现代化经济体系的重要特征，并且认为促进经济高质量发展对现代化经济体系的建立起着重要的支撑作用，提出了建立现代化经济体系需要各个方面一体建设、整体推进的政策建议[6]。

经过文献梳理发现，尽管高质量发展尚未形成一致的定义，但政策报告和学术研究已经在以下3个方面已经达成了共识：

一是，高质量发展是创新成为第一驱动力的发展。中共十九大报告中明确指出创新是发展的第一驱动力。刘志彪(2018)指出高质量发展是创新成为第一动力的发展[7]。任保平(2018)认为技术创新是推动高质量发展的首要动力，对高质量发展有着重要的影响[8]。陈诗一(2017)等人认为创新是包括经济、社会、科技、文化等各个领域的创新，不单单指科技创新[9]。

二是，创新驱动的内涵是包括技术、制度和文化在内的全面创新。十九大报告中重点提出要对科技体制进行深层次改革，创建企业、市场、产学研三位一体的技术创新体系，推进文化创新不断进步，促进文化繁荣发展，强化对知识产权的保护。任保平(2018)指出，创新是包含技术、产业、产品等各方面在内的协同创新[10]。储节旺(2018)等人认为企业与国家的创新驱动战略殊途同归，二者俱是重点利用技术、管理、市场三方面的共同创新来推动企业的发展[11]。

三是，高质量发展最根本的目标是实现经济社会的全面进步与发展。十九大报告中指出高质量发展的目标就是要推动我国经济持续健康地向前推进，更好地满足人民群众对美好生活多层次、多样化、多方面的需求。张军扩(2019)等人认为，高质量发展，是以满足人民日益增长的美好生活需要为目标的高效率、公平和绿色可持续的发展[12]。

从研究现状来看，对高质量发展的研究尚处于理论构建时期，且未形成一致认可的含义。在文献梳理过程中总结发现，现有的对高质量发展的研究热点问题主要集中于几个方面，分别是高质量发展的内涵研究、构建评价体系、高质量发展的影响因素和实现路径等方面，以具体行业为例并且从中观视角和微观视角对产业高质量发展的文献研究较少，同时以量化的方式对高质量的研究尚为空缺。而更多的是从宏观视角出发，集中于从经济学角度对高质量发展开展研究。

综上，本文在梳理以往相关研究的基础上，试图从中观视角出发，建立一个科学合理的装备制造业产业集群高质量发展系统动力学模型，以定量方法和定性方法相结合的方式对装备制造业产业集群进行研究，从应用层面为高质量发展添砖加瓦。

2 系统动力学模型构建

装备制造业产业集群创新系统包含了高校、科研机构和企业等创新主体，是一个复杂社会经济系统。地方财政科研支出和企业科研投入作为调节创新主体行为的手段，将社会资金分配给不同的创新主体，并通过各主体之间的相互影响关系对集群创新能力的提高产生非线性影响。系统动力学作为一门逻辑性和数学性很强的科学，它通过明确系统结构并且结合内部各变量之间的因果关系，来研究其系统内部结构和系统内部的运作规律，是一个多重非线性信息反馈系统。其特征符合装备制造业产业集群创新系统的特点，并且且系统动力学可以对复杂社会经济系统进行模拟仿真，因此可以对装备制造业产业集群构建系统动力学模型，分析其内部联系，从而研究其创新内涵。

2.1 系统边界确定

任何系统都有明确的边界用于区分系统内部和系统外部，并且系统动力学认为只有内部因素才能决定系统的主要行为，系统外部因素往往不能产生显著的影响，在区分系统内外部变量时，一旦发现某外部变量对系统先生显著的影响，那么该变量就应该转变为内部变量。因此，合理规划系统界限对构建系统动力学模型至关重要。装备制造业产业集群创新系统中的创新主体主要由高校、研发机构和企业主体构成，创新活动也在三者之间展开。装备制造业集群产业的科研资金一部分来自于政府支持，另一部分则来自于企业利润所得，高校和研发机构的资金则主要来源于政府财政支出。因此，该系统包括集群、高校和研发机构三个子系统。三个子系统都要从事研发活动。

2.2 基本假设

模型基本假设如下

假设一：装备制造业产业集群创新系统是一个封闭的系统，只考虑内部因素的影响，不受外部因素的干扰。假设二：装备制造业产业集群创新系统是一个通过不断循环的方式来达到相互影响、相互联系的系统。假设三：外部经济与社会环境的变化对该系统的影响不加以考虑。

2.3 因果关系模型

通过对装备制造业产业集群创新系统的分析可知，通过创新资源在三个子系统之间的交换、转移和共享，最终实现了整个系统的目标。因此，筛选并区分影响装备制造业产业集群创新系统的内部因素和外部因素因素，明确各内部变量之间的相互影响关系，从而构建高质量装备制造业产业集群创新系统的因果关系图，对于提高系统的创新水平和能力有重要影响。根据装备制造业产业集群创新系统内部各变量之间的相互影响关系，描绘了装备制造业产业集群创新系统因果关系图，如图1所示。

由图1可知，装备制造业产业集群创新系统因果关系图主要包括以下几条反馈回路。

图1 因果关系图

1)地方GDP→地方财政→地方R&D经费→地方R&D人员→新专利→市场份额→新产品销售收入→主营业务收入→装备制造业利润→所得税→地方GDP

这条回路是正反馈回路，反映了地方财政支出不断对装备制造业产业集群提供资金支持，而装备制造业集群产业通过成果转化为集群创造利润。

2)装备制造业利润→企业R&D经费→企业R&D人员→新专利→市场份额→新产品销售收入→主营业务收入→装备制造业利润

这条回路是正反馈回路，反映了装备制造业集群产业投入资金支持自主科研创新从而为集群产业带来的良好效益。

3)产业集群发展→产学研强度→新专利→市场份额→新产品销售收入→主营业务收入→装备制造业利润→产业集群发展

这条回路是正反馈回路，反映了装备制造业集群发展为集群产业提供良好的创新环境，使集群内信息流通，物质流通顺畅，并且降低成本。

4)产学研强度→新专利→新产品产值→新产品销售收入→主营业务收入→装备制造业利润→产业集群发展→产学研强度

这条回路是正反馈回路，反映了科研机构、高校和企业三者之间的合作驱动装备制造业集群创新发展，体现了政府大力保护知识产权和集群科研成果，保护集群的创新积极性，从而影响整个集群创新的过程。

5)企业R&D人员→新专利→市场份额→新产品销售收入→主营业务收入→装备制造业利润→企业R&D经费→企业R&D人员

这条回路是正反馈回路，反映了企业R&D人员对集群创新发展贡献了巨大的力量，体现了企业R&D人员的重要地位。

6)市场需求→市场份额→新产品销售收入→主营业务收入→装备制造业利润→产业集群发展→产学研强度→市场需求

该回路是正反馈回路，反映了集群的创新必须以市场为导向，没有利润就不会有创新动力，只有很好的把握市场需求才能够更积极地进行创新。

2.4 系统流图

本文根据图1的因果关系图，构建了装备制造业产业集群创新系统流图，在充分考虑和考察了变量的可获得性后选取和设置了模型中的变量。经过对大量的文献分析论证之后，本文选取累积专利申请量和装备制造业产业集群销售收入这两个主要衡量变量作为输出变量。模型中的状态变量为地方财政支出、累积专利申请量、市场销售额、职工工资和装备制造业产业集群R&D经费，其余变量皆为辅助变量。系统动力学流图能够通过量化的方式刻画性质各异的变量，更好地描述各变量之间的关系，本文通过修改流图的参数值，力图找出影响装备制造集群产业创新的重要因素，为包头市装备制造业集群产业创新驱动发展提出一些对策建议，流图如图2所示。

图2 装备制造业产业集群创新系统流图

2.5 模型数据选取

包头市是2018年《呼包鄂榆城市群规划》中的重要节点城市，同时也是内蒙古地区最重要的工业城市。装备制造业产业集群作为包头市六大产业集群之一，实现其创新驱动发展，不仅对于包头市制造业高质量发展有着重要意义，而且对于整个内蒙古自治区有着重要的影响。中共十九大之际，习近平总书记提出中国经济高质量发展，在此际遇之时，包头市要抓住机会，实现转型发展。因此，本文选取包头市作为研究对象，对帮助包头市政府和企业优化科技资源，提高包头市装备制造业产业集群创新能力有着重要的意义。

本文模型数据主要来自于2005—2017年的《内蒙古统计年鉴》《包头市统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国教育年鉴》《高等学校科技统计资料汇编》。其中涉及的金额的单位为万元，人员的单位为个，专利申请数的单位为件。本文借助SPSS24.0软件分析得到了部分变量的线性以及非线性回归方程。

3 模型仿真模拟

3.1 模型检验

由于现实情况是比较复杂的，在构建系统的时候会有很多理想性的假设，从而将系统从现实中模拟和抽象出来，模型不一定能够真实地反映现实情况，但是必须要反映真实的现实规律和一般原理，否则仿真模型是不正确的。对模型进行检验有助于发现问题，进而改进模型，使之更符合现实情况，使人们对未来的预测更加准确。本文选用Vensim软件进行模拟仿真，起始时间设置为2005年，终止时间为2025年，仿真步长为1年，本文的检验年为2005年—2017年。检验结果如表1和表2和所示。

表1 专利数量

表2 集群销售收入

从模型的检验结果可以得知，2005年到2017年的仿真数据和实际数据的误差的绝对值都小于等于10%，由此可说明该模型所运行达到的结果与实际相比误差较小，符合系统动力学对模型有效性检验精度的要求，由此可得该模型具有一定的可信度，因此可根据该模型对包头市装备制造业产业集群进行预测分析。

3.2 模型仿真结果

通过改变模型中的参数进行模拟，并且将改变参数运行后得出的模拟值与系统实际运行值进行比较，从而确定该参数对系统的影响程度。这一过程主要研究在参数的允许变化范围内对模型运行结果的影响，一般来说，如果参数改变后输出变量的变化范围越大，则该系统越灵敏。提升越大，则区域创新能力提高幅度越大。

3.2.1 地方R&D经费变动效应

装备制造业是技术密集型产业，技术进步是装备制造业发展壮大的重要力量，而创新投入为推动其创新驱动发展提供了最根本的前提条件。地方政府对R&D经费的投入，保障了地方科研活动，对地方R&D人员进行科研活动起到了基础性作用。从相关统计数据来看，地方R&D经费投入的比例在逐年增加，在此取平均值为0.061。在仿真过程中发现当在基础情境下将地方R&D经费提高1%时，对于专利累积和集群销售收入的影响不显著，为此将在基础情况下把地方R&D经费投入提高5%运行，分析地方R&D经费投入的变化对集群的创新影响。

从仿真的结果来看，在地方R&D经费提高5%的情况下，在2005年到2017年期间，包头市地方R&D经费的投入提高对累积专利申请量并没有太大的影响，甚至还有略微下降，但是在2017年以后，地方R&D经费的提高对累积专利申请量的正向作用越来越大，到2025年时达到了86167件，比基础情境下的79538件多出8.3%，这充分说明包头市装备制造业集群的技术创新、科研创新即将迎来蓬勃发展，政府应该积极地增加对集群产业的R&D经费投入，为包头市未来几年的发展准备充足的资金保障。同时，为了保障科研活动对人才的需求，也需要政府提供充足的资金来吸引和引进人才。

图3 地方R&D经费对累积专利申请量的影响

企业作为市场的主体，企业销售收入的增长与否反映了企业是否能做大做强，包头市装备制造业集群作为包头市六大产业集群之一，在包头市工业发展中的地位举足轻重，因此需要有一批发育良好，发展势头高涨的企业来带动整个集群的发展，为此在这里用装备制造业集群的销售收入来反映集群在地方科研创新驱动下的发展情况，并且衡量地方科研创新给集群带来的效益影响。在此同样在地方R&D经费提高5%的基础上，分析地方R&D经费对集群销售收入的影响。

在地方R&D经费提高5%的情况下，如图4所示，在2018年之前地方R&D经费对集群销售收入的提高几乎可以忽略，在2018年之后集群的销售收入开始有了一定的增长，到2025年达到了752953百万元，比基础情境下的719809百万元提高了4.6%。这反映了地方R&D经费投入对集群销售收入起到了正向的积极作用，并且在地方R&D经费的持续稳定投入下能够给集群销售收入带来持续的增长。

图4 地方R&D经费对集群销售收入的影响

3.2.2 企业R&D经费变动效应

根据2005-2017的数据统计可以很清晰地看出包头市装备制造业集群的整体收入不断提高，并且根据13年来的统计数据显示，装备制造企业对R&D经费的投入秉持了较快的增长速度，平均年增长达到了12%。企业对R&D经费的投入资金越多，就越能够提高企业的科研效率，这对于带来更多的科研成果有着正向的积极作用，从而最终能够促进包头市装备制造业集群的快速发展。因此，在企业R&D经费支出比例提高1%的情况下，分析企业R&D经费对累积专利申请量的影响，如图5所示。

图5 企业R&D经费对累积专利量的影响

从仿真结果可以看出，在2005-2012年期间，企业R&D经费投入提高1%对于专利累积量的影响不是很大。从2012年开始，企业R&D经费比例的变化对专利累积量的影响逐渐变大。根据仿真结果，到2025年时装备制造业产业集群的累积专利申请量为117821件，比基础情境下的79538件要高出32.4%。随着企业R&D经费的不断增多，研发人员积极创新，发明专利数增加。说明技术进步对于装备制造业集群的发展至关重要，新专利的增加需要增加R&D经费作为保障。

由图6可以看出，当装备制造业企业R&D经费投入提高1%的前提下，对集群销售收入产生了正向的积极作用，而且随着时间的推进，企业R&D经费的投入增加对于集群销售收入的提升效应越来越强。根据仿真结果可以看出，当企业R&D经费投入提高1%的时候，到2025年时集群的销售收入达提高到了911225百万元，比同时期基础情境下的719809百万元要高出26.6%。这说明包头市装备制造业产品有着极为可观和广阔的市场机遇，不仅仅在国内市场，更是在国外市场。包头市装备制造业企业应该积极地走出去，学习国外先进的技术和经验，不断地提升自己。

图6 企业R&D经费对集群销售收入的影响

综上，包头市装备制造业集群在未来的一段时间内将是发展的黄金时期，不仅仅在新专利的申请方面将有长足的发展，而且在技术创新的驱动下市场也将有着极大的扩展。包头市装备制造业企业和地方政府应该继续保持对R&D资金的大力投入，积极创新，不断创造新产品以占领市场，在国家西部大开发深入推进的历史机遇下，迅速以地理优势抢占西部市场加强与周边城市在基础设施、重点产业、科技创新、市场开发等方面的协作，并且凭借着 “一带一路”规划中的枢纽地位，深层次融入“一带一路”建设，强化国际次区域合作和国内地区交流协作，在中蒙俄经济走廊不断推进的际遇下，积极开拓国外市场，寻求境外长期合作。

4 结论

本文通过构建系统动力学模型研究了装备制造业集群高质量创新驱动发展机理，并以包头市2005—2025年的相关数据进行了仿真模拟，得出了以下结论：

1)地方R&D经费投入变化和集群R&D经费投入变化对集群专利申请和集群销售收入影响相差甚异。企业R&D经费在1%的变化情况下产生的收益远远超过了地方R&D经费在5%经费提升变化下产生的收益，并且 2017年包头市装备制造业企业的科研经费占到了全市装备制造业产业研发经费的一半以上，这充分说明了装备制造业企业已经成为了包头市装备制造业产业集群的创新主体。但是从侧面也体现了包头市装备制造业集群的自出创新主要依靠有研发活动的核心企业带动，这与国内发展较好的长三角、珠三角城市群也有一定的差距。现阶段包头市装备制造业集群只有通过大量和持续的R&D经费投入才能使集群内的企业积累起一定的技术创新能力。

2)通过调节不同变量的参数，集群创新能力改变程度差别明显，由此可知集群创新系统还不够完善，各创新主体之间的联系不够紧密，因此，政府应当注意加强各创新主体之间的联系，打造基于全方面协作的企业、高校、政府和研发机构在内的技术研发体系，探索在装备制造、新材料、电子信息、循环经济等领域打造区域分工协作产业链条搭建集群创新效应下的产业技术创新支撑平台。充分利用包头市高校和研发机构的科研创新能力，加强合作，积极扩展技术创新能力。

3)根据包头市仿真结果可知，对创新活动影响最大的因素是企业的R&D经费投入。因此政府在未来一段时间内稳步提高集群的创新能力应当首先考虑的是为企业扫清障碍，减轻企业负担，可以从税收减免，优惠补贴方面着手进行。此外高等人才对于企业科研来说也是紧缺的资源，政府在政策方面依然要大力引进，但最重要的是考虑如何留住人才。包头市近年来人才流失严重，如包头市北大科技园、装备制造园区人才近年来不断流走，使得包头市装备制造产业高端制造方面发展迟缓。另一个重要的方面就是政府、研究机构和企业要做好创新与市场的对接，避免企业的高等人才“只做自己想做的”，而忽视了市场的需求，只有更好地面向市场进行创新，才能使创新生态稳定且良好地发展。