專利視角下陜西省航空航天制造業創新能力分析

王曉琦 萬振塬

摘 要：從專利視角探究陜西省航空航天制造業創新能力。運用Granger因果檢驗，脈沖響應和方差分解等方法，實證檢驗陜西省航空航天設備制造業R&D經費內部支出、科研機構數量對專利申請的影響。Granger檢驗結果表明，R&D經費內部支出和科研機構數量均對專利申請具有正向影響。脈沖圖像顯示，科研機構數量在短期內有明顯的促進作用，R&D經費內部支出的長期促進結果更為持久。方差分解結果顯示，經費投入的解釋能力隨時間推移下降，研發機構的解釋能力隨時間推移上升。R&D經費內部投入和專利申請數之間存在雙向因果關系，且R&D經費內部投入和科研機構數量對于專利申請數量的影響程度隨時間推移發生變化。經費的投入的解釋能力隨時間推移下降，研發機構的解釋能力隨時間推移上升。在此基礎上，需要鼓勵多種渠道資本的介入，著重建立成果追蹤和轉化機制。

關鍵詞：航空航天設備制造業;創新能力;專利;Granger檢驗;VAR模型

中圖分類號：F 427

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2019）04-0433-08

0 引 言

航空航天制造業屬于典型的技術密集型行業，對于產業創新的要求顯著高于其他一般制造業。專利是衡量產業創新活動的重要指標[1]，其不僅可以反映一個國家層面的創新能力，還可以測量企業和產業的創新水平，是產業科技創新活動的效率與成果的體現。英國學者Raymond[2]認為，按照產業內專利申請數大小進行排列，認為航空航天屬于“專利密集型”產業，這凸顯了專利對衡量航空航天設備制造業創新能力的有效性。

陜西省是我國航空航天設備制造業大省，行業主營業務收入從2000年的62.47億元增長到2016年的638.8億元，位列全國第二[3-4]。近年來，陜西省圍繞“中國制造2025”陜西實施意見，積極培育大型龍頭企業，打造產業集群基地。依托西飛、陜飛、慶安等企業打造航空航天制造基地[5];就行業內專利申請增長來看，陜西省航空航天制造業的專利申請數量從2008年的138項躍升至2016年的962項，增長幅度明顯。因此，從專利角度出發研究陜西省航空航天設備制造業的創新能力具有行業代表性和重要的現實意義。

1 文獻綜述與問題提出

目前，針對我國航空航天設備制造業創新能力的研究主要集中在創新能力指標的構建和影響因素上。

郭鴻雁[6]從專利申請數量和發明占比視角，運用突變級數和聚類分析，研究航空航天業的創新能力，認為其呈現出顯著的階梯狀分布特征。陶金國[7]等建立了該產業競爭力的指標評價體系，認為新產品開發經費、銷售利潤率、R&D 機構經費支出、R&D 經費政府資金等可以推動產業創新績效;韓東林等[8]將航空制造業分為環渤海、長三角、珠三角和川陜等4大集群，在此基礎上構建航空制造業集群創新能力評價指標體系，得出R&D資源、創新產出對航空制造業集群創新能力有促進作用的結論。胡紅安[9]等運用復合系統協同度模型，分析了航空航天制造業各年份的創新協同度，認為該產業創新協同度波動較大，創新協同度不高。

洪進等[10]對技術政策、技術戰略和創新績效之間的關系進行了研究，認為我國航空航天產業技術創新績效的提升受國家技術政策和技術戰略的雙重影響;陳偉，周文[11]從投入產出角度出發，運用DEA模型對我國21個地區航空航天制造業進行分析，認為自主創新比較嚴重地依賴于規模擴張，自主創新活動的質量仍有待進一步提高。張近樂[12]等運用結構方程模型研究了中國航空航天制造業，結果顯示中國航空航天制造業的經濟環境、市場環境、人才環境和政策環境對其科技創新能力均有顯著但程度不同的正向影響。劉春暉[13]等運用演化計量經濟學方法分析航空航天裝備制造業創新活動和產業發展的空間演化關系，發現創新過程與航空航天裝備制造業成長間具有顯著的互動共生關系。

關于專利數量與創新能力的研究方面，絕大多數研究者都把專利數量作為衡量產業創新能力的重要指標：Braun[14]在早年的研究中認為，一個產業相關專利文獻的穩健指數增長是判斷產業技術創新活躍程度最常見的方法。劉麗萍等[15]認為專利申請量是衡量一個企業或一個國家科技進步和自主創新能力的重要指標。在具體行業的研究中，楊國鑫[16]等認為2000年后，中國汽車企業獲得專利的數量呈明顯上升趨勢，但技術價值較高的發明專利偏少，說明汽車產業原始創新能力不足，關鍵技術上還受制于國外企業。郭磊[17]等分析了我國電信產業技術創新效率，認為中國電信產業技術創新主要依靠華為、富士康和中興等少數龍頭企業，他們的專利申請量占我國電信業所有申請專利的近72%，說明產業的技術能力分布很不均衡;同時，富士康之外的其余龍頭企業都在潛力型技術上重視不夠，反映出中國電信產業對未來全球電信技術的發展趨勢把握不夠精準。石亮[18]等通過專利申請數量、專利申請類型、專利技術領域分布、專利合作能力等指標來衡量上海高校科技創新能力，在此基礎上總結該區域高校的科技創新總體情況。

通過文獻梳理可以看出，目前很多學者都構建了航空航天設備制造業創新能力評價體系，并從不同角度對該產業的創新能力做出了評價。而專利數量作為衡量產業創新能力的重要指標這一結論得到了學界的廣泛認可。然而目前從專利角度探討航空航天設備制造業創新能力的文獻還較少;因此文中在前人研究的基礎上，將兩者進行有機結合，并選取陜西省作為典型代表，通過實證分析，探究航空航天設備制造業的創新能力。

2 模型構建及數據來源

2.1 模型構建

2.1.1 VAR模型（Vector Autoregressive Model），即自向量回歸模型，是由美國計量經濟學家克里斯托弗·西姆斯（Christopher A.Sims）提出的。VAR模型一般不區分內、外生變量，易于估計，能夠很好地擬合數據，適用于中小規模時間序列中各經濟變量之間的關系研究，因此作為預測或者模型評價的基準模型被廣泛采用[19]。其一般形式為

獻綜述知道，專利申請數量是衡量產業創新能力的重要指標，在研究中，用年R&D經費內部投入和科研機構數量來探究其對于專利申請數量的影響，這是因為，R&D經費支出是專利數量的重要解釋變量[20]，而建立科研機構是促進專利申報和轉化的重要途徑和機制，據此，文中的研究邏輯如圖1所示。

2.2 數據來源

陜西省自“十一五”規劃以來，將航空裝備、航空發動機、民用飛機等行業作為裝備制造業發展的重中之重;正是在這一時期，陜西省航空航天制造業取得了長足的發展;綜合考慮樣本周期，文中選取了2000—2016年陜西省航空航天設備制造業相關數據作為實證研究的樣本數據。文中樣本數據均源于2001—2017年《中國高技術產業統計年鑒》，包括2001—2017年陜西省航空航天設備制造業專利申請數量、年R&D經費內部投入和科研機構數量，為了消除時間序列中異方差的影響，將各數據對數化后結果見表1.

3 實證檢驗

3.1 平穩性檢驗

經典回歸分析暗含一個重要的假設，即樣本數據是平穩的。然而時間序列數據跨度往往較長，會影響樣本數據的穩定性，如果兩列時間序列數據間表現出一致的變化趨勢（非平穩），就會導致模型出現“偽回歸”現象。因此在進行模型回歸之前，有必要對樣本數據進行平穩性檢驗。文中采用ADF，PP等2種方法綜合判斷樣本數據的平穩性。檢驗結果見表2.

從表2可看出，未差分前，在2種檢驗方法下，專利申請數量LnZL，R&D經費內部支出LnRD和科研機構數量LnORG的時間序列數據均不平穩;在進行一階差分后，LnZL在1%的顯著性水平下平穩，LnRD與LnORG在5% 的顯著水平下表現出平穩性。由此可以認為，陜西省航空航天制造業專利申請數量和R&D經費內部支出、科研機構數量之間可能存在某種長期的“均衡”關系，需要進行進一步檢驗。

3.2 因果關系檢驗

Granger因果檢驗可以進一步驗證R&D經費內部支出、科研機構數量和專利申請數之間的相互因果關系及這種關系的方向。檢驗結果見表3.

通過Granger因果檢驗可以看出：①在10%的顯著性水平下，R&D經費內部支出不是專利申請數量的Granger原因的原假設被拒絕，前者的變化（2004—2013年）能夠有效的解釋后者的變化，即R&D內部經費投入可以帶動專利申請數量的增加;另一方面，專利申請數不是R&D經費內部投入的Granger原因的原假設被拒絕，前者的變化（2004—2013年）同樣能夠有效的解釋后者的變化，即專利申請數的增加會導致R&D經費內部支出的增加。因此，兩者之間存在雙向因果關系;②在5%的顯著性水平下，專利申請數不是科研機構數量的的Granger原因的原假設被拒絕，說明專利申請數增加會促進建立更多的航空航天科研機構;而科研機構的建立并不會使專利申請數增加，因此兩者之間存在單向因果關系;③在10%的顯著性水平下，科研機構數量不是R&D經費內部投入的假設被拒絕，表示機構數量的多寡是R&D經費內部投入水平的原因。

4 基于VAR模型的脈沖響應函數與方差分解

上述分析中運用2000—2016年的歷史數據分析了該段時間內R&D經費內部支出、科研機構數量對專利申請數的短期影響，同時對三者之間的因果關系進行了檢驗。然而在實際的經濟環境中，一個產業創新能力水平會收到外部環境變化的沖擊，使其在未來的發展中收到長期影響。而脈沖響應函數描述的是一個內生變量對于殘差沖擊的反應，即給隨機誤差施加一個標準大小的沖擊后得出對內生變量的當期值和未來值所產生的影響;而方差分解是把模型中全部內生變量（K個）的波動按其成因分解為與各個方程信息相關連的K個組成部分。上述方法可以很好地模擬實際經濟環境的運行，從而得出的結果更加準確。

在文中第二節模型建立的基礎上，結合前述研究結果，進行進一步的模型分析。對于滯后期長度為M并且有K個內生變量的VAR模型，其特征根有M*K個[20]。本模型中有3個內生變量，滯后期為2，因此有2*3=6個特征根。當模型中所有特征根的倒數模小于1（即落在圓內）時，表示該VAR模型穩定，否則需要重新設定。

從表4和圖2可以看出，本模型中6個特征根的倒數模均小于1，且均落在單位圓內，表示該模型穩定，可以進行脈沖響應分析。

4.1 脈沖響應分析

利用Eviews軟件可以得到陜西省航空航天設備制造業的脈沖響應，結果如圖2和圖3所示。

圖3中右上方及左下方2個圖分別表示R&D經費內部支出對專利申請數的脈沖響應和專利申請數對R&D經費內部支出的脈沖響應;左上方和右下方則表示R&D經費內部支出、專利申請數對自身的脈沖響應。圖中紅色虛線表示脈沖響應的2倍標準差置信區間，藍色實線表示各個變量序列對于一個標準差沖擊的反應變化路徑。

據此可以分析專利申請數和R&D經費內部支出之間的脈沖響應：右上方圖形中，R&D經費內部支出受到專利申請數變動一個標準差的沖擊，在第一到三期立刻上升，并在第三期達到峰值，在第四期之后緩慢下降;左下方圖形中，專利申請數受到R&D經費內部支出一個正沖擊，在第一到三期同樣立刻呈現快速上升趨勢，并在第三期達到峰值，在第四期之后平穩回落。從圖中可以明顯看出，R&D經費內部支出對專利申請數的沖擊作用要遠大后者對前者的沖擊。

圖4中右上方及左下方二圖分別表示專利申請數對科研機構數量的脈沖響應和科研機構數量對專利申請數的脈沖響應;左上方和右下方則表示專利申請數、科研機構數量對自身的脈沖響應。根據脈沖結果可以看出，在右上方圖形中，專利申請數受到科研機構一個標準差變動的影響，在第一、二期急速上升，并在第三期達到最大，隨后緩慢回落，第五期至后期基本保持平穩;在左下方圖中，科研機構受到專利申請數的一個正沖擊后，在前兩期呈上升趨勢，并在第二期達到峰值，隨后緩慢回落，在第五期末段時達到平穩，隨后緩慢下降，至后期維持在0左右。

4.2 方差分解分析

方差分解能夠揭示一個變量能在多大的程度上解釋另一個變量的變化。陜西省航空航天設備制造業方差分解結果見表5，表6和表7.

根據陜西省航空航天制造業R&D經費內部支出的序列方差分解來看，R&D經費內部支出在前期對自身的解釋能力較強，第2期以后下降較為顯著;與此同時研發機構數量對于R&D經費的解釋能力自第2期起上升非常顯著，至后期達到將近50%。而專利申請數量對于R&D經費內部支出的解釋水平也穩定提升，最終穩定在28%左右。

根據陜西省航空航天制造業科研機構數量的序列方差分解來看，專利申請數量對機構數量的多寡在前期的解釋作用較小，這說明了研發機構不可避免的要進行前期投入，并且不能立刻獲得回報;第二期后，專利申請數量對機構數量的解釋能力增強，至第10期后穩定在22%左右，說明專利申請數量的增長有利于研發機構的建立。另一方面，R&D經費內部支出對于科研機構數量的沖擊十分有限，只維持在1%左右。

從陜西省航空航天制造業專利申請數的序列方差分解來看，R&D經費內部支出和科研機構數量分別在觀測期的前期和后期發揮主要解釋作用。在前3期，專利申請數量受R&D經費內部支出的影響較大，其解釋能力超過50%，但也能看出，其下降趨勢十分明顯，從89%下降至50%;在第3期后逐漸下降至后期的22%.科研機構數量在前2期的解釋能力較弱，只有不到15%，但到第3期快速上升至398%，并最終穩定在48%左右。

5 結論及建議

文中基于陜西省航空航天設備制造業2000—2016年時間序列數據，選取專利申請數、R&D經費內部支出和科研機構數量等3個指標，通過Granger因果檢驗、脈沖響應函數、方差分解等計量方法，對陜西省航空航天設備制造業的創新能力進行分析，得出以下結論。

1）通過Granger檢驗可以看出，首先，R&D經費內部投入和專利申請數之間存在雙向因果關系。這表明，兩者之間具有良好的互動關系，R&D經費的投入會帶來專利申請數的增加，研發活動要想取得成果，也離不開經費支持，因此加大相關經費的支持顯得尤為必要，這一結論也印證了現有的研究結論。其次，專利申請數和科研機構數量存在單向因果關系，專利申請數量的增多會在一定程度上刺激更多研發機構的設立，從而有利于企業、部門和個人投身研發活動;然而從歷史數據看，科研機構數量的增加并不是導致專利申請數攀升的原因，這也提示研發活動是一個長期的過程，短期的投入并不能立刻帶來直接的回報，但這并不能表明兩者長期不具有關聯。

2）從脈沖圖像上看，首先，R&D經費內部支出和科研機構數量均對專利申請數有正向影響。從程度上看，研發機構數量的沖擊作用更加明顯。從圖形的走向上看，機構數量對專利申請數量的沖擊在經過一個滯后時期后，在第二期迅速上升，說明研發機構在建立初期，對于專利申請的促進作用是顯著的，但在后期圖像下降趨勢較為明顯，說明陜西省航空航天設備制造業的研發機構缺乏長久運行的持續力，可能在人才儲備、管理方法上需要進一步提升;而R&D經費內部支出的脈沖圖像更為平緩，可以說明經費的投入需要長期持續保持，對刺激專利申請的增長會產生持久深遠的作用。

其次，專利申請數對R&D經費內部支出也有積極的促進作用。兩者之間存在雙向的促進作用，在資金支持和創新成果之間形成了良性互動，且兩者的脈沖圖像都較為平穩，說明兩者的相互影響都是持久深遠的，但相較而言，R&D經費內部支出對專利申請數的影響更為顯著。這點凸顯了在創新過程中資金持續投入的重要性。

最后，專利申請數量對于科研機構建立的長期促進作用有限。這反映出相關機構的建立并不以成果的產出為唯一導向。一個科研機構的建立還有賴于政策環境，企業經營狀況，組織機構變革等多重因素;同時機構的建立需要一定周期，無法像經費投入一樣立刻出現數字上的變化，具有一定滯后性。

3）從方差分解結果來看，陜西省航空航天設備制造業R&D經費內部投入和科研機構數量對于專利申請數量的影響程度隨時間推移發生變化。經費的投入的解釋能力隨時間推移下降，研發機構的解釋能力隨時間推移上升。這說明經費的投入能夠在短時間內支持產業內專利的發展，但要想長期保持該行業的創新能力，還需要建立完善的機制，創造鼓勵創新的大環境。

反之而言，專利申請數量對于經費內部支出和機構數量變動的解釋力度有限，這與脈沖圖像所反映的趨勢相吻合，專利成果的涌現并不能在短期內立竿見影，因此無法立刻刺激企業或相關部門進行下一輪的投資，對于產業創新的相關投入還有賴于政策、融資渠道等多方面的配合。

根據以上分析結論，對促進陜西省航空航天設備制造業創新能力發展提出以下建議。

1）加大創新投入，鼓勵多種資本進入。航空航天設備制造業屬于典型的大型復雜產品制造業，對于科技創新資金、人才等要素的要求很高。從數據上看，2016年陜西省航空航天設備制造業的R&D經費支出達到了406 498萬元，比2009年的161 340萬元增加了將近3倍，但R&D外部經費支出只有7 598萬元，與北京、上海的45 076萬元和130 595萬元相比相去甚遠。航空航天設備制造業已經是軍民融合制造業的典型代表，因此，應鼓勵民營資本參與研發創新，消除進入壁壘，加大對科研院所、高校的資金投入，促進產學研結合。

2）注重創新機制構建，注重成果追蹤。創新過程是破舊立新的過程，不僅需要大量資金的支持，更需要一個良好的創新環境。這需要在產業內部建立創新機制，宏觀上形成制度創新、技術創新、市場創新、管理創新等多層次的創新機制。從文中的分析結果看來，越到后期，科研機構對于專利申請的促進作用越強;這提示管理者需要提供良好的創新環境，從硬件上給予支持，同時提高管理方法水平，建立長效的成果跟蹤制度，對于效果不明顯的機構需要進行改革或調整。微觀上注重創新人才隊伍建設，構建內部學習和知識流動體系，建立技術信息搜集機構，追蹤國內外最新科研動向等。最終樹立長期發展的戰略目標，實現專利的可持續健康發展。

3）重視科技成果轉化。專利申請數量是衡量產業創新水平的重要指標，但如何使創新成果真正用于生產制造，轉化為推動企業發展的動力引擎才是最終命題。統計數據顯示，近10年來中國國防專利申請量年增長率達到35%[21]，但也形成了“專利沉睡”的狀態，大量專利無法進行成果轉換，同時企業需要投入高昂成本進行維護，造成資源浪費。破除這種局面需要降低交易成本，建立信息共享平臺，這就需要大量的中介機構進入航空航天設備制造業，在專利需求方和提供方之間建立溝通橋梁;對專利二次開發提供資金支持，銀行等融資機構可以提供融資渠道，使企業有能力購買所需的專利技術，進而投入生產。擴大專利適用領域，軍民兩用專利是市場趨勢，航空航天系統的專利要保證先進性和性價比的統一，使更多的專利能夠投入到現實的生產活動中。

參考文獻：

[1] 張 杰，高德步，夏胤磊.專利能夠促進中國經濟增長——基于中國專利資助政策視角的一個解釋[J].中國工業經濟，2016（01）：83-98.

[2]Raymond C.The economic importance of patents[M].Intellectual Property Institute，1996.

[3]國家統計局.中國高技術產業統計年鑒1995—2009[J].北京：中國統計出版社，2010.

[4]國家統計局.中國高技術產業統計年鑒2017[J].北京：中國統計出版社，2017.

[5]國際在線.陜西緊抓“中國制造2025”戰略機遇 借力“一帶一路”走出去[EB/OL].http：//news.ifeng.com/a/20170428/51022709_0.shtml，2017/4/28.

[6]郭鴻雁.航空航天創新能力的動態演進與空間格局——基于突變級數與聚類分析方法[J].鄭州航空工業管理學院學報，2016（06）：1-7.

[7]陶金國，王 雪，樂 萍，等.戰略性新興產業競爭力實證分析—以航空航天器制造業為例[J].財貿研究，2015（05）：26-32.

[8]韓東林，程 琪，葛 磊.中國四大航空制造業集群創新能力實證研究[J].科技進步與對策，2015（08）：64-68.

[9]胡紅安，劉麗娟.我國軍民融合產業創新協同度實證分析——以航空航天制造產業為例[J].科技進步與對策，2015（02）：121-126.

[10]洪 進.技術政策、技術戰略與創新績效研究——以中國航空航天器制造業為例[J].科學學研究，2015（02）：195-204.

[11]陳 偉，周 文.中國航空航天制造業自主創新效率研究[J].哈爾濱工程大學學報，2014（06）：777-783.

[12]張近樂，趙 娟.中國航空航天制造業科技創新能力環境影響因素研究——基于結構方程模型的路徑分析[J].北京理工大學學報（社會科學版），2014（03）：100-106.

[13]劉春暉，趙玉林.創新驅動的航空航天裝備制造業空間演化——基于演化計量經濟學的實證分析[J].宏觀經濟觀察，2016（05）：87-99.

[14]Braun T，Schubert A，Zsindely S.Nanoscience and nanotechnology on the balance[J].Scientometrics，1997，38（02）：321-325.

[15]劉麗萍，王雅林.R&D 投入、專利申請量與中國企業自主創新能力[J].哈爾并工程大學學報，2011（11）：1522-1526.

[16]楊國鑫，穆麗娟.我國汽車行業自主創新能力的思考——通過專利數據予以透視，知識產權，2009（05）：35-39.

[17]郭 磊，蔡 虹.基于專利組合分析的中國電信產業技術創新能力研究[J].科學學與科學技術管理，2013（09）：77-85.

[18]石 亮，張善杰，陳偉炯.從專利角度看上海高?？萍紕撔履芰ΜF狀及提升對策[J].研究與發展管理，2014（03）：115-121.

[19]張延群.自向量回歸模型中的識別問題——分析框架和文獻綜述[J].數理統計與管理，2012（09）：805-812.

[20]陳廣漢，藍寶江.研發支出、競爭程度與我國區域創新能力研——基于1998—2004 年國內專利申請數量與R&D數據的實證分析[J].經濟學家，2007（03）：101-106.

[21]中國新聞網.軍工專家呼吁加快國防科技成果轉化促軍民融合[EB/OL].http：//www.chinanews.com，2013/03/20.

（責任編輯：許建禮）