產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型研究

[摘要]以系統(tǒng)動力學(xué)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的正反饋特征，對人才流、技術(shù)流、資金流和市場流的因果關(guān)系進行了探討。通過產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)衡量方法的比較，構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型，分析制約產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)發(fā)揮的主要因素，提出加強政府投資力度、發(fā)揮市場機制作用和提高企業(yè)整體能力的建議。

[關(guān)鍵詞]產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)；系統(tǒng)動力學(xué)；因果回路圖

[中圖分類號]F062.9

[文獻標(biāo)識碼]A

[文章編號1003—3890(2007)05—0010—04

一、引言

產(chǎn)業(yè)集群是與某一產(chǎn)業(yè)鏈相聯(lián)系的大批企業(yè)和相關(guān)機構(gòu)在特定地域內(nèi)集中形成的集聚體。作為一種獨特的產(chǎn)業(yè)組織形式，產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)企業(yè)與機構(gòu)依靠供求關(guān)系、共性技術(shù)、共同的市場導(dǎo)向、勞動力市場和地方性文化等因素聚集在一起，通過各種社會、經(jīng)濟關(guān)系支撐著參與方之間的合作與交流，彼此共享資源、技術(shù)、信息等要素，享受空間集聚帶來的效益增加或成本降低，獲得產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)。在某種程度上，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)是集群競爭優(yōu)勢的重要體現(xiàn)，也是產(chǎn)業(yè)集群持續(xù)發(fā)展的基本保證。

在產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)研究方面，代表性的觀點是波特(1998)提出的“鉆石模型”，他通過闡述具有國家競爭優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的形成解釋產(chǎn)業(yè)集聚現(xiàn)象，從產(chǎn)業(yè)空間布局、外部經(jīng)濟、區(qū)域創(chuàng)新等方面對產(chǎn)業(yè)集聚進行研究，認為“鉆石結(jié)構(gòu)”受要素條件、需求條件、相關(guān)或支撐型產(chǎn)業(yè)、企業(yè)戰(zhàn)略、結(jié)構(gòu)和競爭等四個決定因素支配。另外，布賴寧(2000)和希爾(2000)認為產(chǎn)業(yè)集群受主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、科技力量、人力資源和上下游產(chǎn)業(yè)的推動，奧爾森(1998)和巴米(1995)則證明了大學(xué)、研發(fā)機構(gòu)和企業(yè)家精神的重要性。現(xiàn)有文獻普遍從規(guī)模經(jīng)濟、范圍經(jīng)濟等角度解釋產(chǎn)業(yè)集聚的動因，得到集群規(guī)模、競合關(guān)系、知識溢出、根植性等因素影響集聚效應(yīng)的結(jié)論。這些研究多利用區(qū)域經(jīng)濟學(xué)和經(jīng)濟地理學(xué)相關(guān)理論闡述產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)問題，拘泥于對產(chǎn)業(yè)集群某些特征的直觀描述，忽視了產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)形成的基本過程，并沒有按照更加嚴謹?shù)囊蚬P(guān)系考察產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的影響因素與約束條件。筆者將借鑒系統(tǒng)動力學(xué)原理對產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)進行分析，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型，并從政府投資、市場機制和企業(yè)能力的角度提出有助于集聚效應(yīng)發(fā)揮的政策建議。

二、產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的因果關(guān)系分析

產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)是指某一區(qū)域內(nèi)由于產(chǎn)業(yè)集聚而為特定產(chǎn)業(yè)和相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動帶來的與其他區(qū)域相比的優(yōu)勢。從直觀上看，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)是大批企業(yè)不斷地向產(chǎn)業(yè)集群聚集的結(jié)果，而作為一個由生產(chǎn)者、消費者、供應(yīng)商、政府部門和中介機構(gòu)組成的經(jīng)濟系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)集群的競爭優(yōu)勢體現(xiàn)在諸多方面，集聚效應(yīng)的發(fā)揮也就需要依賴于多種條件。

(一)系統(tǒng)動力學(xué)的特征

系統(tǒng)動力學(xué)(system dynamics)屬于經(jīng)濟數(shù)學(xué)的一個分支，是研究復(fù)雜系統(tǒng)中信息反饋行為有效的計算機仿真方法。由于經(jīng)濟社會系統(tǒng)絕大部分屬于非穩(wěn)定、非平衡的動態(tài)變化過程系統(tǒng)，在解決此類問題時不宜用解決穩(wěn)定系統(tǒng)的方法，20世紀50年代中期首創(chuàng)系統(tǒng)動力學(xué)的MIT教授福雷斯特(Forrester，J．w．)建立美國國家經(jīng)濟模型的基本假定即是社會經(jīng)濟系統(tǒng)為非平衡系統(tǒng)。系統(tǒng)動力學(xué)從系統(tǒng)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)人手，以系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、參數(shù)及總體功能為基礎(chǔ)，注重系統(tǒng)的動態(tài)變化與因果影響，分析并把握系統(tǒng)特性與行為。

與傳統(tǒng)分析方法將研究對象分成獨立的部分不同，系統(tǒng)思維著重考察作為系統(tǒng)一個組成部分的研究對象如何與系統(tǒng)其他組成部分的相互作用。羅伯茨(Roberts，1978)提出系統(tǒng)動力學(xué)的兩個重要思想：一是組織行為源于組織結(jié)構(gòu)，這里的組織結(jié)構(gòu)既包括與生產(chǎn)過程有關(guān)的物理結(jié)構(gòu)，更重要的是那些決定著組織決策的政策和慣例；二是分析組織時應(yīng)主要依據(jù)各種潛在的“流”，即人員、資金、物質(zhì)資料、設(shè)備和信息流等，而不應(yīng)把重點放在相互割裂的獨立功能上。這種思想有助于跨越組織內(nèi)機構(gòu)間的界限，通過流程路徑尋找變量之間的非線性因果關(guān)系，特別是當(dāng)研究對象具有動態(tài)復(fù)雜性，或者與內(nèi)部和外部存在反饋時，會產(chǎn)生與傳統(tǒng)方法截然不同的結(jié)論。

產(chǎn)業(yè)集群與外界時刻進行著物質(zhì)、能量和信息交換，其功能不僅受外界環(huán)境的影響，而且在很大程度上取決于過去的行為和決策，具有典型的信息反饋結(jié)構(gòu)。按照系統(tǒng)動力學(xué)的核心思想，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的發(fā)揮依靠集群系統(tǒng)內(nèi)部“流”的循環(huán)作用，形成連接關(guān)鍵變量(決策的杠桿作用點)與其他變量的反饋回路，進而呈現(xiàn)出相互聯(lián)系、相互制約的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(二)人才、技術(shù)、資金和市場“流”的因果分析

在產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)形成過程中，人才、技術(shù)、資金和市場“流”起著決定性作用。人才流是產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的前提，主要指高素質(zhì)企業(yè)管理者、專業(yè)技術(shù)人才和職業(yè)技能人員等人力資源的積累與利用；技術(shù)流是集聚效應(yīng)發(fā)揮的關(guān)鍵，包括技術(shù)創(chuàng)新能力、技術(shù)擴散速度和知識資源狀況；資金流是集聚效應(yīng)的基礎(chǔ)，如基礎(chǔ)設(shè)施的投資資金、金融機構(gòu)貸款、風(fēng)險投資資金等；市場流則是集聚效應(yīng)的保證，包括市場范圍、供求關(guān)系、相關(guān)支撐產(chǎn)業(yè)的完備性、市場的潛在容量和產(chǎn)業(yè)規(guī)模，等等。通過人才、技術(shù)、資金和市場“流”的因果反饋作用，為產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展提供支持。

從人才流的因果關(guān)系(如圖1)來看，企業(yè)對專業(yè)人才的需求巨大，大學(xué)和科研院所等研究機構(gòu)則為人員培訓(xùn)提供了多種渠道，能夠滿足專業(yè)培訓(xùn)、教育、信息和技術(shù)支持的需要，提高了人力資源素質(zhì)和企業(yè)創(chuàng)新能力，進而有利于提升產(chǎn)業(yè)集群的競爭優(yōu)勢和吸引力。不過，人才的持續(xù)增加要受到專業(yè)人員需求和研發(fā)機構(gòu)數(shù)量的制約，兩者又取決于政府資源限制。

在技術(shù)流方面，技術(shù)溢出和科研機構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)生豐富的知識資源，不僅能夠提升企業(yè)技術(shù)水平，而且通過降低成本增加收益進而增強企業(yè)競爭力和盈利能力，有助于增加企業(yè)合作機會從而擴大生產(chǎn)范圍，帶來集聚效應(yīng)(如圖2)。從圖2可知，企業(yè)技術(shù)進步受研究機構(gòu)數(shù)量的制約，而外部環(huán)境與政府資源限制嚴重阻礙了研究機構(gòu)數(shù)量的增加。

在產(chǎn)業(yè)集群的資金流循環(huán)過程中，健全的基礎(chǔ)設(shè)施、完備的制度和法律所形成的投資環(huán)境將增加投資吸引力，這不僅有利于提高企業(yè)的生產(chǎn)能力，而且增強了企業(yè)信用等級和償還能力，使其能夠更加容易地獲得銀行貸款。越來越多的可利用資金為企業(yè)創(chuàng)新能力和競爭優(yōu)勢的提升提供了條件(如圖3)，但投資成本限制著投資欲望，過高的負債率帶來財務(wù)風(fēng)險，物質(zhì)資源的短缺也制約著生產(chǎn)能力，影響著企業(yè)的再投資。工資彈性和勞動力收入彈性。由于產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)不單是規(guī)模經(jīng)濟的結(jié)果，還與范圍經(jīng)濟、社會資本和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)等因素有關(guān)，因此規(guī)模系數(shù)方法顯然不夠全面。

產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)是一個多變量共同作用的、螺旋式上升的動態(tài)過程。筆者借鑒索洛(R．M．Solow．1957)的總量生產(chǎn)函數(shù)，納入產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)轉(zhuǎn)換因子，通過地區(qū)總產(chǎn)出的變動來衡量產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)：

Q=μA(t)K^αL^β (2)

在式(2)中，Q為總產(chǎn)出，μ表示產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)轉(zhuǎn)換因子，K為資本投入，L為勞動投入，A(t)表示一段時間內(nèi)技術(shù)變化的累計效應(yīng)，相當(dāng)于時期t的技術(shù)水平。α、β是資本和勞動的產(chǎn)出彈性，即在其他條件不變的情況下，資本或勞動每增加1％產(chǎn)出增加的百分比。運和式(2)來衡量產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)，一方面體現(xiàn)了規(guī)模報酬遞增的特點(令α+β≥1)，另一方面通過集聚效應(yīng)轉(zhuǎn)換因子(μ)反映除規(guī)模收益外的集聚經(jīng)濟對地區(qū)整體生產(chǎn)效率的作用。

(二)系統(tǒng)動力模型的構(gòu)建

以因果回路圖對人才、技術(shù)、資金和市場“流”反饋機制的定性描述為基礎(chǔ)，需進一步構(gòu)建產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型。人才、資本和技術(shù)為影響產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的最直接因素，描述了系統(tǒng)中要素的狀態(tài)，將其設(shè)為狀態(tài)變量，并把產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的系統(tǒng)模型分為人才(L)、資金(K)和技術(shù)(A)三大子模塊加以考察。

人才總量受幾種因素交叉作用，研究機構(gòu)數(shù)量(RI)和人員培訓(xùn)速度(rt)決定著人力資源新增數(shù)量，機構(gòu)越多且培訓(xùn)速度越快，新增人才越多。同時，政府政策限制(GP)和市場狀況(MC)影響著人員流入流出數(shù)量，政策限制越少、市場效率越高對人才的吸引力越強，凈流入量就會隨之增加，這種關(guān)系可表示為：

L_t=L_t-1+RI_xrt-D_t(GP+MC) (3)

企業(yè)技術(shù)水平主要由研究機構(gòu)數(shù)量(RI)和技術(shù)溢出(MN)所決定，同時受政府政策限制(GP)和資金總量(K)的影響。企業(yè)技術(shù)水平可表示為：

A_t=A_t-1+D_t(RI+K+MN-GP) (4)

良好的基礎(chǔ)設(shè)施(FE)將吸引更多外部企業(yè)進入投資，貸款利率(r1)的提升會產(chǎn)生反作用，增加投資成本，市場條件和政府政策限制也會降低投資者的積極性。資金積累可表示為：

K^t=K^t-1+D^t(FE-rI-MC-GP) (5)

產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型本質(zhì)上是帶

地理接近性是產(chǎn)業(yè)集群的基本特征之一，而相關(guān)支撐產(chǎn)業(yè)無疑會提高產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的勞動分工程度。為贏得消費者，供應(yīng)商必須生產(chǎn)出更具獨特性和競爭力的產(chǎn)品，并進一步了解更加詳盡的產(chǎn)品信息，從而開發(fā)出廣闊的潛在市場，吸引包括國外資本在內(nèi)的更多投資，使得產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸擴大。由市場流的因果關(guān)系(如圖4)可知，進入該地區(qū)的機會成本將削弱區(qū)域吸引力，與其他機構(gòu)討價還價或訂立合同過程產(chǎn)生的交易成本也會降低產(chǎn)業(yè)分工程度，限制產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的發(fā)揮。

三、產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型

(一)產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的衡量

對于產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的衡量，傳統(tǒng)方法把重點放在規(guī)模經(jīng)濟的測算中。德瑞米斯(Dhrymes，1965)認為產(chǎn)業(yè)集群可通過規(guī)模經(jīng)濟提高勞動生產(chǎn)率和降低長期平均成本，根據(jù)不變替代彈性生產(chǎn)函數(shù)(CES)推導(dǎo)出規(guī)模系數(shù)(h)：

在式(1)中，h為規(guī)模報酬參數(shù)，通過不變替代彈性生產(chǎn)函數(shù)W=AQ^βL解得，用以衡量集聚效應(yīng)的大小，W為工資，Q為產(chǎn)量，L為勞動力，β、r分別為產(chǎn)出的時滯的一階微分方程組，D^t是模型迭代的時間間隔，一般假設(shè)為1，針對個別問題可進行適當(dāng)調(diào)整。從模型中，能夠更加清楚地了解各個變量對人才、技術(shù)和資金積累的作用，進而明確其影響產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的具體途徑。

四、結(jié)論與政策建議

根據(jù)產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型可知，人才流、技術(shù)流、資金流和市場流的良性循環(huán)是產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)形成與放大的基本條件，它們類似一種正反饋回路，同時受到一些干擾因素的影響。

為了提高產(chǎn)業(yè)集群競爭優(yōu)勢，強化產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)，必須采取一定措施和手段突破干擾因素的限制。首先，政府應(yīng)增加投資力度，加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和研發(fā)機構(gòu)投入，制定相應(yīng)的優(yōu)惠政策、制度和法規(guī)，為產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展?fàn)I造一個良好的支撐環(huán)境；其次，充分發(fā)揮市場機制在資源配置中的基礎(chǔ)性作用，加強企業(yè)合作網(wǎng)絡(luò)和中介機構(gòu)建設(shè)，降低產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)部的交易成本和投資風(fēng)險，吸引更多企業(yè)加入產(chǎn)業(yè)集群；最后，作為集群個體單元的企業(yè)應(yīng)致力于整體能力的提升，包括創(chuàng)新能力、盈利能力和抗風(fēng)險能力，建立更加完善的創(chuàng)新激勵機制和風(fēng)險管理機制，同時避免企業(yè)能力趨同，提倡產(chǎn)品或服務(wù)的差異化，為產(chǎn)業(yè)集群持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。

責(zé)任編輯：學(xué) 詩

責(zé)任校對：孫 飛