基于哈肯模型的中國錫產業演化機制實證分析

徐 爽,劉春學,彭 凡b,蔣 睿c,李 敏

(云南財經大學 a.城市與環境學院;b.統計與數學學院;c.經濟學院,云南 昆明650221)

錫是用途廣泛且綠色環保的金屬,在眾多領域具有重要作用。近年來隨著宏觀經濟的強勁發展,錫消費需求持續上升,導致我國由錫最大生產國轉變為最大消費國。隨著我國經濟社會發展進入新時期,我國錫產業發展面臨著諸如資源保障年限下降、環保約束加大、市場需求亮點不足、企業效益下降等嚴重挑戰,急需研究錫產業發展的動態過程,探索錫產業系統的不斷優化途徑,為我國經濟發展提供穩定的原料保障。

1 文獻綜述

近年來,產業發展研究主要集中在產業結構、產業政策、產業組織、產業演化等領域,其中產業演化研究包括了演化動因、演化模型、演化過程等研究。在產業演化動因研究方面,一般認為技術和制度是產業演化的外生動力因素,創新和學習是產業演化的內生動力源泉,微觀層面的企業異質性和中觀層面的結構演化能驅動產業演化過程[1],而技術進步、制度等外生動力因素需要通過內生動力因素發揮作用[2,3]。隨著對產業演化研究的深入,產業被看成是一個開放的復雜適應系統,競爭與協同的自組織機制和他組織機制的共同作用是產業演化的基礎[4],差異、選擇、維持是產業演化的驅動機制[5]。在產業演化模型研究方面,基于不同的側重點構建了多種產業演化模型,如強調市場用戶動態回報的動態隨機系統模型[6],分析產業演化過程中企業投資決策、策略、技術創新等相互作用的“新熊彼特”式模型[7],劃分產業演化動力因素貢獻度的圈層布陣模型[8],闡述微觀多樣性和個體異質性的數理模型。也有學者以企業為要素進行計算機仿真模擬,測度企業技術創新在產業演化過程中的作用[9]。在產業演化過程研究方面,一般認為產業演化過程遵循Logistic曲線[10,11],可用Logistic曲線判別產業演化的階段和速度[12]。此外,產業演化過程也可用岡伯茨曲線、限制性指數曲線、對數拋物線等進行刻畫[13]。具體到錫產業演化的研究則很少,僅見有關錫產業的研究主要集中在可持續發展[14]、產業鏈條的延伸和產業信息系統的建立[15]。總體看,錫產業的研究主要側重于發展戰略方面,缺乏對錫產業發展的動態研究,尤其是缺乏從產業演化角度開展的動態的、系統的錫產業發展研究。

本文首先從產業演化角度出發,對錫產業演化的構成要素和機制進行了理論分析,然后對我國錫產業的演化機制進行了實證分析,并運用哈肯模型解析錫產業演化的序參量,探討了錫產業演化的構成要素以及要素所對應的狀態變量之間的驅動機制,分析了錫產業的演化規律,并提出了相應的對策建議,以期為我國錫產業優化過程中的政策設計提供參考。

2 錫產業演化機制分析

錫產業內部的企業演化是產業演化的決定因素,在演化的過程中表現出明顯的自組織特點,如開放性、非平衡性、非線性、漲落等[16],可參考自組織理論分析產業構成要素及其對應狀態變量之間的相互作用,揭示錫產業的演化機制。

2.1 錫產業構成要素

通過對錫產業發展的文獻系統分析和實地調研,將錫產業的構成要素確定為資源、能力、技術、知識、管理、資產、經濟、制度、環境九個方面,歸結為基礎要素、行為要素和約束要素三類,三類要素之間的相互作用決定了錫產業的演化路徑。即:①基礎要素。錫資源是不可再生資源,制約著錫產業的發展,錫資源水平變化會影響產業內主導企業的生產方式。錫產業成長的速度由產業內主導企業的能力決定,主導企業為追求規模經濟和超額利潤的動態擴張過程實質上就是錫產業的演化過程。②行為要素。錫產業的技術進步包括科學理論創新、技術和裝備水平提高、生產工藝改進等。錫產業集體知識和社會知識決定了對產業資源的利用和配置,影響產業演化路徑和速度。錫產業管理是產業活動的執行環節,維持著產業的生存與發展。錫產業的資本實力是產業發展的重要保障,在產業演化的過程中起到重要的驅動作用。錫產業的經濟活動過程實質上就是產業的演化過程,是創造經濟價值的經濟行為。③約束要素。錫產業的相關制度約束著產業演化的路徑,制度通過社會經濟活動中產業演化的參與主體的行為而形成、維持,主體行為又受到制度的控制。錫產業的生態環境通過稀缺和競爭來選擇產業發展路徑和速度,對錫產業的發展具有決定性作用。

2.2 錫產業演化機制分析

錫產業演化變遷具有路徑依賴特性,即通過慣例、搜尋和創新應對制度和環境變化,并把與產業成長有關的資源和能力積累于組織中,形成一定的慣例。為探討錫產業構成要素對錫產業演化過程的作用機制,可將演化作用過程劃分為四個階段。首先是約束要素中的制度和環境變化對錫產業的影響。與之相伴生的是整個產業范式和規則的改變,導致基礎要素不能適應新的環境,發生產業演化。其次是錫產業的內部整合。主要表現在錫產業的行為模式變化上,可能產生三種行為:維持產業現狀、實施產業擴張、實施產業整合或業務外包,以此應對新的環境。第三是環境選擇階段。錫產業整合行為的變化是否能提升產業實力和可持續發展能力,取決于環境選擇,適者生存,不適者衰亡。第四是保留遺傳階段。有效的產業整合行為將被保留下來,通過傳衍的方式,成為產業的新慣例,而錫產業的變化又會導致新的環境變化,周而復始。錫產業的演化過程,實質上是錫產業不斷采取新對策來主動適應環境變化的一個產業與環境間的動態博弈過程。

3 錫產業演化序參量識別

錫產業的演化對應著產業系統從無序走向有序,產業系統臨界過程中的不同參數衰減快慢不同,按照衰減程度劃分,可將參數區別為快變量和慢變量兩類。根據對錫產業系統構成要素的分析,可將錫產業系統劃分成九個子系統(要素),每個子系統中對應著一個或多個狀態變量。

表1 狀態參量指標體系

3.1 指標選取及數據來源

本文根據錫產業演化的驅動因素,共選取了九個方面15個狀態變量作為序參量的備選集,從時間維度、空間維度、領域維度綜合考慮,甄別出狀態參量體系，見表1。

本文搜集了1996—2017年《中國礦業年鑒》、《中國有色金屬工業年鑒》的錫產業數據,以及《云南錫業股份有限公司年報》、《云錫年鑒》的數據。云錫公司作為我國錫產業的代表,具有勘探、開采、加工、銷售等一套完整的產業鏈,分析得到的結論對我國錫產業的演化具有重要的現實意義。由于所選指標量綱不同,為避免因指標量綱不同影響研究結果,本文利用SPSS 20.0對所選15個狀態變量進行了無量綱化處理。

3.2 序參量識別

根據處理后的數據,一般可采用哈肯模型分析錫產業演化的主導序參量,確定變量之間的關系網絡圖譜,分析錫產業的演化規律。哈肯模型描述是在一定外部條件下由系統內部不同變量相互作用而使系統發生的協同演化過程,考慮到系統中的變量分為快變量和慢變量兩類,需要通過計算得出系統慢變量,找到系統演化臨界點,得到系統的序參量和演化方程組[17,18]。

(1)

(2)

式中，q1、q2為狀態變量;a、b、λ1、λ2為控制變量,λ1、λ2為阻尼系數；a、b反映q1與q2的相互作用強度。

哈肯模型的計算步驟為:①提出模型假設;②構造運動方程并判斷方程是否成立;③求解參數并判斷所求參數值是否滿足假設條件，判斷假設條件是否成立,進而得到系統序參量。針對所選取的15個變量,利用Matlab軟件對變量兩兩進行分析,共有210組計算結果。限于篇幅,將求解的具體步驟和回歸結果的篩選過程從略,僅列出滿足模型假設成立、運動方程成立、滿足絕熱近似假設成立的14種結果(表2)。而不滿足條件的狀態變量,即不能與其他狀態變量建立支配或被支配關系的狀態變量不做分析。從表2可見,資源保障、資金實力、議價能力、行業政策為主導序參量,錫產業演化以這4個序參量為先導,通過序參量與狀態變量之間的支配作用層層傳遞,最終作用于整個錫產業系統,主宰產業系統整體的演化過程。

表2 滿足條件的變量分析結果

3.3 勢函數求解

哈肯模型可有效研究復雜系統的自組織協同演化,同時可根據勢函數判斷整個系統是否處在穩定狀態,分析系統的演化趨勢[19]。勢函數v的數學表達式為:

(3)

勢函數能映射錫產業系統的演化狀態,狀態變量(q1,q2)的改變會使系統的穩定狀態發生變化。利用Matlab軟件來生成勢函數圖像,從勢函數圖像(圖1)中可見,在適當的控制參量下,序參量組合和技術進步這兩個變量會發生非零作用,形成新的穩定態解q1=±0.2038。即在穩定態解處系統產生了新的有序結構,其中三角號代表不同年度(1996—2017年)的狀態點(序參量組合)取值,2016年的狀態點取值在穩定點右側,2017年又回落到穩定點左側,可見目前錫產業的演化正是狀態點不斷向穩定點靠近的過程,狀態點與系統穩定點的距離代表系統的協同程度,距離越大,表明系統越不協同;反之,距離越小,系統協同度越高,說明錫產業的演化實質上是產業系統協同度的上升過程[20]。此外,在錫產業系統中,序參量組合的值均大于0,因此勢函數圖像僅考慮q>0的部分。

圖1 錫產業演化的勢函數曲線

控制參量a=-0.7025,說明技術進步對序參量的組合起到了推動作用;控制參量b=-9.5030,其值為負,表明序參量組合在某種程度上會抑制錫產業的技術進步。可見,技術進步與錫產業演化的序參量組合之間并沒有形成協同。控制參量λ=-0.1254,表明錫產業系統內部已經建立起了序參量組合的正反饋機制,但此時λ1的絕對值并不大,說明錫產業系統的有序度并不是很高;控制參量λ2=0.2285,說明錫產業系統內部已建立起技術進步子系統的負反饋機制,表明技術進步在錫產業系統演化中的作用和地位下降。

4 錫產業演化規律分析

4.1 錫產業演化狀態變量支配關系分析

根據哈肯模型結果可得到錫產業演化的狀態變量關系圖(圖2)。圖2中箭頭指向代表一個狀態變量對另一個狀態變量的支配作用,其中支配變量即為兩個狀態變量中的主導序參量,“+”號表示一個狀態變量與另一個狀態變量之間存在正協同關系,“-”號表示負協同,沒有“+、-”符號的則表示協同關系不明顯。

從圖2可見,錫產業演化的狀態變量呈四級階梯關系。行業政策、資金實力、資源保障、議價能力處于支配作用的第一階梯,是錫產業系統演化的序參量,決定錫產業系統發展演進的主導力量來自行業政策、資產、資源保障、議價能力。究其原因,一方面是錫資源的不可再生性制約了錫產業的發展,而錫資源的所有權屬性使錫資源在勘探、開采、加工過程中受產業政策的影響較大;另一方面是錫產業的成長速度、方式和界限是由產業內的主導企業決定,即產業內主導企業資金實力、議價能力在錫產業演化過程中起到了引領作用。

圖2 錫產業演化的狀態變量作用關系

從業人員的受教育程度、營運能力處于支配作用的第二階梯。其中,從業人員的受教育程度受資源保障、資金實力、行業政策和營運能力的支配,營運能力與資源保障和議價能力均存在正協同關系,說明錫產業保持良好的資源保障和市場占有率會帶來產業營運能力的提升,而營運能力本身又受資源保障和議價能力的支配。錫產業系統演化的序參量第二階段作用點均為從業人員的受教育程度,說明在錫產業的演化過程中,從業人員的受教育程度這一狀態變量起到了一定的過渡作用,原因是錫產業系統演化的序參量發生變化,必定會帶來知識變化,知識推動錫產業的演化,影響產業演化的路徑和速度。

主要產品收入處于支配作用的第三階梯。主要產品收入受到資源保障、議價能力、從業人員受教育程度、營運能力的支配,主要產品收入與從業人員受教育程度和議價能力分別存在正、負協同關系,說明從業人員受教育程度與主要產品收入存在正向聯動關系,而議價能力與主要產品收入之間則未形成良好的互動機制,這是錫產業演化過程中面臨的問題之一。錫產業系統演化的序參量第三階段作用點均為主要產品收入,說明錫產業演化在經過序參量的引領、中間狀態變量的傳遞之后到達主要產品收入這一狀態變量,主要產品收入是產業內主導企業能力的體現。即錫產業的演化在經歷過狀態變量間的層層傳遞之后,其作用點就落到了產業內的主導企業。主導企業成長是在產業演化的背景下開展的,產業演化進程隨著主導企業的成長而動態變化,兩者或互為促進關系,或互為制約關系。

技術進步處于支配作用的第四階梯。技術進步受資源保障、議價能力、從業人員受教育程度、主要產品收入的支配。技術進步與資源保障、主要產品收入、議價能力之間存在正協同關系,與從業人員受教育程度存在負協同關系,說明技術進步是錫產業演化過程中的關鍵狀態變量,是產業結構走向合理化和高級化的關鍵,受到來自支配作用第一階梯、第三階梯的正協同影響,但也受到來自支配作用第二階梯的負協同影響。產業系統演化第四階段的作用點為技術進步,說明技術進步在產業演化過程中的重要作用,但是技術進步在產業演化的過程中并沒有起到主導作用,這與其他產業的演化規律相悖,原因是錫產業自身產業性質的特殊性,在演化過程中受資源和制度層面的掣肘過多,這些制約因素的存在關系到產業內的主導企業是否能夠取得高額利潤,而技術進步需要產業內的主導企業在研發上投入大量資金,主導企業的性質又是國有,因此從主導企業的角度看,只有在自身獲得高額利潤的情況下,才有可能增加研發投入,即錫產業的技術進步受影響產業演化的其他狀態變量支配。

4.2 錫產業構成要素作用關系分析

錫產業的演化是系統構成要素之間交互作用的結果,根據錫產業演化的狀態變量關系,可以推導出錫產業演化的構成要素關系(圖3)。

圖3 錫產業演化的構成要素作用關系

從圖3可知,制度、資本、資源三個要素處于支配作用的最頂端,是錫產業演化的主導力量;知識和能力兩個要素處于支配作用的第二階梯,且這兩個要素本身存在著交互作用,同時也起到了過渡作用;經濟要素處于支配作用的第三階梯,是要素之間作用關系傳遞的紐帶;技術要素處于支配作用的最末端,是要素間交互作用的結果,也是要素間傳導作用的落腳點。

資源、能力、知識、經濟、技術這五個產業構成要素之間存在著正協同關系,且資源處于支配作用的第一階梯,這說明資源是錫產業發展的核心力量,是產業演化的基礎,主導著產業演化的路徑,不僅能對其他構成要素起到支配作用,還可充分發揮自身的正協同效應,帶動其他產業構成要素的優化升級;能力與經濟這兩個產業構成要素之間有著負協同關系,即產業內主導企業能力的提升并沒有帶來產業經濟實力的增強,甚至在一定程度上起到了抑制作用,這說明隨著產業內主導企業能力的不斷提升,產業內部的市場競爭結構改變(由寡頭走向壟斷),產業內部格局變化帶來的消極作用會對產業整體經濟實力的提升起到制約,甚至會造成產業整體經濟實力的下降;知識與技術這兩個產業構成要素之間同樣也存在著明顯的負協同關系,即產業內部從業人員知識水平的上升并沒有帶來產業的技術進步,甚至發揮了負向作用,這說明錫產業內部缺乏技術進步的激勵機制,未能實現知識水平和技術進步之間的良性轉化。

5 結論與建議

5.1 結論

通過對錫產業自組織系統特征和演化驅動機制的分析,在此基礎上利用哈肯模型求解出錫產業演化的序參量,并對產業演化規律進行分析,得到以下結論:①序參量的變化不受錫產業本身的影響和控制。根據哈肯模型計算結果,資金實力、資源保障、行業政策、議價能力為錫產業演化的序參量,是錫產業演化的主控因素。在錫產業演化過程中起支配作用,通過與其他狀態變量的交互作用,共同役使錫產業從低級到高級、從無序到有序演化,從業人員受教育程度、技術進步、管理水平這三個狀態變量受產業本身的影響和控制,卻并沒有在錫產業演化過程中發揮主控作用,而是處于被動局面,對錫產業的演化不利。產業要實現向更高階段的演化,就需要產業內主導企業作為引領者帶動整個錫產業的發展,而資源保障、行業政策這兩個序參量并不受產業本身的影響和控制。②技術進步是錫產業演化的最終作用點。根據錫產業演化的構成要素作用關系分析發現,產業構成要素之間呈四級階梯關系,錫產業演化受到資源和制度兩個要素的制約、資本要素的支配,知識和能力、經濟這三個要素之間存在互動關系與傳導關系,產業的技術進步依托于制度、資源、資本、知識、能力、經濟這六個要素的交互作用,是要素作用的最末端,即錫產業任何構成要素的改變歸結到最后都是產業的技術進步。③產業構成要素之間的協同關系有待加強。根據錫產業構成要素之間的支配關系,可發現在12組支配關系中,僅存在7組協同關系,且有兩組負協同關系存在,這說明錫產業系統的協同度不高,產業構成要素之間的聯動性不強,各個要素之間沒有形成具有正向聯動作用的協同機制。④產業演化實質是產業系統協同度的上升過程。根據錫產業演化的勢函數圖像,錫產業演化的狀態點從最初離穩定點的距離較遠到超過穩定點并逐漸回落到穩定點附近,可見目前錫產業的演化正是狀態點不斷向穩定點靠近的過程,說明錫產業從最初的不穩定態逐步走向穩定態,狀態點與系統穩定點的距離代表系統的協同程度,即錫產業的演化實質上是產業系統協同度的上升過程。目前,錫產業的演化已逐漸趨于產業系統穩定點,產業系統協同度上升,系統內各要素的作用關系不斷增強,錫產業在達到產業系統穩定點之后,若有重大技術進步,則錫產業進入新的周期,若不斷有技術進步,則產業不斷發展。

5.2 政策建議

本文在分析我國錫產業演化狀態和趨勢的基礎上,為了使錫產業的發展進入新的周期,根據錫產業的演化規律,提出以下建議:①提高技術在產業演化中的作用層級。本著“科技先行”的原則,促進產業內的主導企業重視研發投入,提高技術在產業演化中的作用層級,讓技術成為產業演化的主導序參量,改造傳統的資源利用方式,提高產業內主導企業的生產效率,加快推進產業轉型升級,并利用技術進步來推動相關產業技術的升級,通過技術進步使產品的附加值得到提升,實現整個產業的價值增值,從而為我國經濟發展做出更多的貢獻。②發揮政府政策的先導性作用。錫產業內的企業大多集聚在經濟不成熟的欠發達地區,市場機制作用有限,客觀上要求政府及相關部門發揮職能,運用政策手段來改變各類要素的配比情況,使資源配置效率向帕累托最優靠近,強化產業之間的聯動效應,帶動錫產業的發展。這就需要政府部門充分發揮政策的先導性作用,利用稅收、補貼等政策手段,鼓勵錫產業的技術創新,加快錫產業生產方式的轉變,實現錫產業向更高層次的演化升級。③加強主導企業的關聯帶動效應。錫產業是由開發利用錫資源的企業組成,在眾多的企業中,主導企業是核心,主導企業的經營行為變化必然導致整個錫產業的演化。要發揮主導企業在錫產業演化過程中的重要作用就需要主導企業及時調整發展戰略,提升自身應變與可持續發展能力,利用合作交流的方式,在引入外資的同時學習先進技術,增強軟實力,使錫產業在全球資源型產業中占據應有的位置,日益向高端發展。④降低資源稟賦對產業演化的制約。受制于知識層面和技術手段,錫資源不合理開發和利用情況嚴重,導致資源浪費和環境污染,使錫產業在發展的過程飽受資源稟賦的制約。這就需要錫產業在發展過程中要注重資源的節約與保護,使錫產業為經濟的長遠發展作出更大貢獻,帶動產業結構的優化升級。此外,由于錫產業的自身性質,與其他的上游企業一樣受制于下游產業發展情況的制約,因此錫產業還要與相關產業加強合作,建立錫產業與外界的互動,不能局限于產業經濟體系的內部再生產,要加強與其他相關產業的聯動效應,實現產業間的協同發展。