基于系統動力學的“智慧+共享”背景下物流產業升級路徑研究

錢慧敏，楊代君

（上海工程技術大學管理學院，上海201620）

0 引言

近年來，在“互聯網+”浪潮推動下，以“互聯網+物流”為重點的智慧物流，為新形勢下物流業的發展指明了方向［1］。菜鳥驛站和順豐等新一代物流企業，利用先進的數據分析、云計算等信息技術，有效地應對由電子商務的崛起而涌現的巨大物流需求，如“雙十一”日處理包裹量過億件便是物流產業有效利用現代信息技術［2］的最有效戰果。智慧物流不僅提高了勞動生產率，緩解了日益增加的人工成本壓力［3］，而且有利于滿足消費者的個性化需求，通過節能減排創造綠色生態［4］；而共享物流則從利用閑置資源的角度，有效降低社會物流總成本［5］。在“智慧+共享”背景下，物流產業不斷實現從低附加值向高附加值的演進。但是目前，我國物流車型雜亂，運輸標準化未得到統一，物流監管體系、誠信體系以及社會保障體系等都有待建立［1，6］，因此，實現“智慧+共享”背景下的物流產業升級仍然任重而道遠。

Humphrey&Schmitz［7］從價值鏈的角度論述了產業內部由低級到高級的升級模式；Poont［8］認為產業升級是從勞動密集型到資本、技術密集型的過程；劉冰、王發明等［9］認為產業升級主要通過獲取技術優勢，突破價值鏈低端陷阱；李丫丫等［10］強調隨著信息產業與物流產業的融合，對產業績效有影響，其中信息服務業對物流產業績效有正影響；劉海波、邵飛飛等［11］認為應通過調整要素稟賦，激發內生性技術創新來促進產業結構升級；丁明磊、劉秉鐮［12］利用復雜進化系統對區域物流協同進化進行動態描述，解決系統內部各單元之間既沖突又依賴的關系，認為物流是區域經濟發展的關鍵，理順產業結構有利于推動經濟發展；國世旭［13］以南京市為例，實證研究了區域物流與區域經濟的互動發展關系；王健［14］從跨國公司嵌入的視角，分析知識溢出與產業創新對物流產業的重要影響；汪鳴［15］認為基于互聯網、大數據、云計算等技術，提高供應鏈管理技術有利于物流產業規模化發展，促進資金流向明確，與物流產業聯動增加物流需求，促進物流產業的規模化發展。共享經濟使經濟社會中的每個個體同時成為“擁有者”和“消費者”，實現需求端和供給端的有效整合，具有極強的產業爆發力［16］。何中兵、譚力文［17］認為共享經濟資源、共享公共服務、共享市場機制有利于物流產業共創價值，提高物流產業競爭力；欒萌萌［18］采用灰色關聯度分析法測算了上海市物流產業與各個產業之間的灰色關聯度，研究結論認為物流產業與其他產業發展有較強關聯度；李潘［19］認為資源稟賦、基礎設施、企業結構戰略、競爭模式和相關輔助產業是影響物流產業發展的五大因素，結合指標評價體系，對甘肅物流產業進行評價；劉暢、張曉燕［20］以動態演進的自組織視角，將物流產業作為一個自我發展、自我演進的系統，從空間屬性、組織結構屬性和功能屬性三個層面分析物流產業協同的自組織特征和演化機理。劉凱等[21]研究了中國“五化”協同發展過程，認為工業化、信息化、城鎮化、農業現代化呈現上升趨勢，綠色化呈現先下降后上升的趨勢，“五化”協同程度在明顯提高之后，近年來趨于平穩。

綜上所述，現有的文獻研究中，關于產業升級的研究主要從價值鏈和產品結構兩個角度進行剖析，具體到物流產業，學者們主要通過分析政策、基礎設施、市場等具體要素，對物流產業升級提供具體對策或建議，但缺少通過定量分析，來實證研究物流產業的升級路徑。經濟發展新常態背景下，智慧和共享物流技術為物流行業提供了先進的技術裝備，提高了行業的技術水平。由于“智慧+共享”背景下物流行業發展歷史較短，本文將采用系統動力學的研究方法，通過構建“智慧+共享”背景下物流產業升級的系統動力學模型，研究參數變化對行業產出的影響，進而有針對性地對我國物流產業升級提出對策和建議。

1 系統動力學模型的建立

在“智慧+共享”背景下，物流產業升級系統的內部各要素相互影響、相互制約，構成一個統一的整體。

1.1 系統邊界的確定

系統動力學具有整體性、開放性、預測性、動態性等特征，自被提出以來廣泛應用于社會、經濟、環境等復雜耦合系統的研究之中[21-22]。物流產業涉及生產等多個因素，本身是一個復雜的經濟系統，同時又與外部其他經濟系統進行交流，因此劃定系統邊界的目的在于幫助研究者抓住研究問題的重點，不會在紛繁復雜的要素關系中忽視與研究目標有關的重要信息。完整的“智慧+共享”背景下我國物流行業產業升級的系統動力學模型應包括促進和阻礙兩個方面的因素，其中起促進作用的因素分為物流行業內部、物流行業外部因素，起阻礙作用的因素為物流行業外部阻礙因素，共三個方面，如圖1所示。

圖1 “智慧+共享”背景下我國物流行業產業升級系統模型的建模流程

在確定系統邊界之后，需要找出影響系統運行的關鍵變量，以構建模型并進行分析與評價。“智慧”主要從行業的創新能力、技術水平方面來促進物流產業降本增效；“共享”主要從共享度的角度來增強物流企業之間的關聯度，增加資源在整個社會的匹配度；“智慧+共享”是從協同能力的角度，提高物流行業的技術水平和創新能力，并使行業內物流企業之間進行互聯互通，提高信息獲取的敏捷度，最終達到物流產業升級的目的。此外，影響產業升級的消極因素包括惡性競爭、經營風險、區域發展不平衡等關鍵變量。

1.2 因果關系分析

物流業生產總值增加，收入增加，物流企業傾向于增加研發投入、基礎設施投入，吸引高素質的物流人才的加入，從而提高科技潛力和新技術應用能力，增加行業的創新能力和技術水平，更加促進物流業生產總值的增加。其次，物流業生產總值增加，有利于激發物流行業內部以及物流行業之間信息、設備共享的積極性，促進行業共享意愿的增加，提高物流業共享能力。隨著共享物流技術的進步，利用社會閑置資源，降低社會物流運行成本，提高物流效率，從而增加物流業生產總值。在我國物流行業創新能力、技術水平、共享能力發展的基礎上，促進行業內外的協同發展，提高行業的協同能力，達到智慧物流與共享物流結合，形成整體大于局部的效果，增加物流業生產總值，形成良性循環。但是如果行業門檻低，容易形成惡性競爭的局面，惡性競爭越嚴重，物流企業越傾向于打價格戰，降低物流服務價格，使得行業總體收入降低，而成本逐年增加，因此不利于物流行業生產總值的增加。市場經營風險是任何行業無法避免的，但是市場經營風險越高，物流企業出于資金流動性的考慮，可能會降低物流行業的研發投入、基礎建設支出等，出于利益博弈，降低了共享意愿，從而不利于行業創新能力、技術水平、共享能力的提高，最終將影響物流行業生產總值的增加。由于區域間經濟發展不平衡，導致設施、設備和市場需求不同，東部的物流需求顯著高于中西部，因此影響物流企業的共享意愿，不利于發揮整體物流行業的協同能力，影響物流效率和物流業生產總值的提高。綜上所述，“智慧+共享”背景下我國物流行業產業升級路徑研究的系統動力學模型的因果反饋關系圖（圖2）。

圖2 “智慧+共享”背景下我國物流產業升級路徑研究的系統動力學模型因果反饋關系

（1）物流業生產總值→研發投入→科技應用能力→創新能力→物流效率→物流業生產總值（正反饋）；

（2）物流業生產總值→基礎設施投入→技術水平→物流效率→物流業生產總值（正反饋）；

（3）物流業生產總值→共享意愿→共享能力→物流效率→物流業生產總值（正反饋）；

（4）創新能力→技術水平→共享能力→協同能力→物流業生產總值→研發投入→創新能力（正反饋）；

（5）惡性競爭→物流服務價格→物流業生產總值→惡性競爭（負反饋）；

（6）經營風險→研發投入→基礎設施投入→創新能力→技術水平→物流效率→物流業生產總值→經營風險（負反饋）；

（7）區域發展不平衡→共享意愿→共享能力→協同能力→物流業生產總值→區域發展不平衡（負反饋）。

當各種反饋回路聯系在一起，將構成更復雜的反饋系統，即“智慧+共享”背景下我國物流產業升級路徑研究的系統動力學模型。

1.3 存量流量圖分析

在“智慧+共享”背景下我國物流產業升級系統的因果分析的基礎上，本文分別分析了不同模塊的影響因素及作用關系，將不同模塊影響因素進行整合，從而構建“智慧+共享”背景下我國物流產業升級系統的存量流量圖，如圖3所示。

2 系統動力學方程建立及參數確定

通過收集相關數據，對模型的常量進行初始變量賦值，同時采用文獻參考法、回歸分析、相關預測等多種方法，對模型參數進行設定。本文模擬的時間段為2013—2033年，根據《中國統計年鑒》《中國物流統計年鑒》《中國科技統計年鑒》以及巨潮資訊等獲得相關數據，具體的模型變量、涵義及公式見表1。

表1 “智慧+共享”背景下我國物流產業升級路徑研究的系統動力學模型參變量

續表

續表

3 模型檢驗

為保證“智慧+共享”背景下我國物流業產業升級路徑研究的系統動力學模型的準確性與可靠性，本文采用模型的物流業生產總值增長率與我國物流業生產總值年均增長率實際值的比較來驗證模型的有效性。

我國智慧物流的發展階段在2003—2013年，因此可以借鑒歷史數據，分析模型的準確性。由表2數據可知，在1999—2018年期間，我國物流業生產總值的年均增長率為0.084。根據表中數據可以看出，并沒有在智慧物流發展后呈現跳躍式的增長率上升并一直居高不下，而是我國物流業生產總值增長率呈現大約每4年或每6年的周期變化趨勢。

通過運行模型得到模擬數據（表3），可以看出模型模擬的我國物流產業增長率變化大致呈每6年、每3年、每5年、每6年的變化趨勢，四個周期的物流業增長率的均值為0.102，與真實值相比差距為0.018，屬于可接受的誤差范圍，因此認為模型有效。

表2 物流業生產總值增長率近20年變化趨勢

圖3 “智慧+共享”背景下我國物流產業升級系統存量流量

表3 模擬物流業生產總值增長率未來變化趨勢

4 模型模擬

根據前文建立的“智慧+共享”背景下物流產業升級的系統動力學模型，利用Vensim軟件，進行模擬，得到物流業生產總值發展趨勢如圖4所示。

我國物流業生產總值在未來20年間總體將呈現上升趨勢，其中2013—2027年增速平緩，2013—2021年物流業生產總值基本保持不變，2021年以后，尤其是2027年以后生產總值增速較快。

圖4 物流業生產總值變化趨勢

圖5 行業綜合能力變化量模擬變化趨勢

物流行業綜合能力變化量及行業綜合能力的變化趨勢如圖5所示。模型模擬的行業綜合能力變化量總體穩中前進，其中2013—2018年行業綜合能力變化量有明顯變動，但均值基本不變。2013—2018年是我國物流行業轉型升級發生巨變的時期，2013年以后，智慧物流技術發展受到行業的普遍重視，條形碼、掃描槍、RFID等技術的應用大大提高了物流生產環節的作業效率，物流行業開始加緊對物流基礎設備的投資建設。同時，部分先進物流企業已經意識到需要投入研發和人力等資源，研究無人倉、無人機、無人車等更為尖端和先進的物流先進技術。在這一期間，整個物流行業對智慧物流的投入較多，由于知識投入的滯后性和固有風險，對投入的物流技術并不確定相關的回收日期和相應的投資者投資回報率，而收益在當年并不體現，因此整個物流行業生產總值增長率在2013—2018年期間波動幅度較大。模型模擬結果顯示前期增長率有所下降，但是隨后緩慢上升，至2018年又出現增長率下降的情形與物流行業生產總值實際發展趨勢的變化相一致。

5 情景分析

本文研究的重點是“智慧+共享”背景下，我國物流產業升級的路徑研究。因此，應該考慮智慧物流和共享物流綜合利用情景下，我國物流業生產總值的模擬變化趨勢及對物流業發展的啟示。本文假設相應參數變動不同方向均為0.019。

未來創新能力+未來技術水平+未來共享能力情景設計是假設研發投入、基礎設施投入以及制度因子按0.019個點進行相應變化，技術水平和共享能力的提高，物流企業傾向于相應提高企業的外部協同能力，既能夠維持并開發客戶，又能夠改善生產經營管理。參數調整參照相應情景設計，詳見表4。物流行業如果增加研發投入和基礎設施投入，除了要從未分配利潤籌集資金外，還需要從市場中籌集資金，假設籌資渠道難易程度和比例不變，在籌資金額增加的情形下，融資渠道降低。此外，由于技術門檻高，行業小而散的局面被改變，但是一定程度上降低了市場化程度因子。行業協同能力的提高增加了產業聯動影響因子，降低了區域發展不平衡制約因子。但是由于人力成本增加，因此行業總成本增加，價格上升。

表4 未來創新能力+未來技術水平+未來共享能力情景設計

將上述不同的情景設計下的參數代入模型中模擬運行得到物流業生產總值及其變化趨勢，如圖6所示，從左至右分別為基準情景、投入情景和削減情景。

由圖6在增加研發投入、基礎設施投入和增加行業共享與協同能力以后，投入情景下物流業生產總值要遠遠高于基準情景，尤其是2025年以后，增長速度猛然增加。基準情景2030年以后增速趨緩，呈對數型增長趨勢，但投入情景下，物流業生產總值呈直線增長趨勢。削減情景物流業生產總值要小于基準情景，主要由于生產總值減少量與基準情景相比大致相同，但生產總值增加量小于基準情景，因此總得生產總值小于基準情景。說明物流行業如果削減相應的智慧物流技術與共享物流技術的支出，面臨的行業風險不變，但產業生產總值會大大降低，不利于物流績效的提高。

圖6 不同情景“智慧+共享”背景下物流業生產總值比較

圖7 中同一情景下的生產總值降低率基本一致且都呈現周期性的發展趨勢，而投入情景增加率遠遠高于基準情景，削減情景增加率最低，但略高于生產總值降低率，因此削減情景下，盡管生產總值增速緩慢，但始終大于0。即使削減相應的成本投入也會維持原有的物流業生產總值發展水平，不會出現負增長。綜合利用“智慧+共享”條件下的各種智慧物流與共享物流技術，將實現投入情景增長率高于基準情景。

綜上所述，削減行業投入的相關支出，不會在短期內造成物流業生產總值的影響，但是將在很長一段時間內，使得物流業生產總值逐漸下降，并且下降速度越來越快，因此物流行業不能放棄對研發投入、基礎設施投入、行業標準制定和協同能力提高的努力。物流企業可以結合每年發展的實際情況，在效益好的年度多增加相關投入，效益不好的年度可以將相關投入延期或者籌資，在以后年度進行償還，使得年度研發投入、基礎設施投入等指數趨于穩定。

根據模型模擬結果發現，未來技術水平、未來創新能力、未來協同能力、未來共享能力情景帶來的增長率變化遞減，因此，物流企業應重點提高基礎設施投入指數即技術水平能力，然后維持研發投入指數的同水平增長，同時注重改善企業經營管理，綜合利用智慧物流的先進技術設備到企業日常經營中，提高物流行業的運營效率。

圖7 不同情景“智慧+共享”背景下物流業生產總值增長率與降低率

物流企業在經營管理上，企業內部生產管理能夠實現協同對行業生產總值增長具有重大意義。物流企業內部協同是指，當企業增加研發投入時，取得的專利效應等成果要能轉化為生產力，促進經濟效益的提高；在提高基礎設施指數時，要確保生產勞動人員在數量上具有充分性，質量上能夠熟練使用相應的基礎設施。因此要求物流企業要轉變生產經營管理方式，利用先進的技術裝備，使得行業生產經營環節能夠被企業實施控制，改善生產經營管理中存在的缺陷。