中國建筑業科技創新水平研究：跨時間和跨行業視角

陳 珂，高梁斐，余宏亮

（1.華中科技大學土木與水利工程學院，湖北武漢 430074）（2.武漢科技大學管理學院，湖北武漢 430081）

建筑業一直是中國社會經濟發展的支柱產業［1］。“十三五”期間，建筑業總產值以10%的增長速率穩步增長，到2019 年已達到24.8 萬億元，對GDP貢獻率為7.6%。建筑業從業人員數量截至2019 年底已達到5 427.08 萬人，占全國勞動力總數的6.7%。但是，建筑業仍面臨生產方式粗放、科技經濟“兩張皮”、知識產權保護意識淡薄等問題［2-3］。根據麥肯錫《數字時代的中國：打造具有全球競爭力的新經濟》報告，中國建筑業數字化程度居于所有行業的末位。與此同時，全球建筑業為加快產業轉型升級，正在開展大量科技創新工作。鑒于此，中國建筑業亟需依靠創新驅動增強內生動力，推動產業高質量發展。

通過科學合理的科技創新水平評價體系，準確評估建筑業科技創新水平現狀與不足，將為持續促進建筑業科技創新提供量化依據。國內外學者對建筑業科技創新水平評價體系已取得了一定的研究成果。例如，Furman 等［4］提出了一套包括創新基礎設施、產業集群的創新環境以及科技與產業部門聯系質量等指標的綜合指標體系；劉愛芳等［5］從建筑業發展環境、規模、經濟效益、社會效益、生態環境效益和資源與能源利用6 個指標層建立了可持續發展評價體系；薛小龍等［6］以國家科學技術獎為指標分析了中國建筑業科技現狀；柯燕燕等［7］分析了建筑業科技投入帶來的經濟效益；黃有亮等［8］對中國建筑業R&D 的投入與產出現狀進行了全面且深入的分析，但是缺少了科技投入對建筑業經濟效益影響的分析；葉貴等［9］建立的建筑業創新評價體系對重慶市進行了創新能力評價。但是，已有研究尚未對中國建筑業科技創新水平形成一個全方位、多維度、綜合性的評價，不僅包含時間序列上的縱向評價，也包含與其他行業的橫向對比。

本文在眾多學者研究的基礎上，構建了建筑業科技創新水平評價體系，并以2009—2018 年的截面數據縱向分析了建筑業的科技發展情況。然后，基于建立的評價體系，橫向分析了中國建筑業與制造業、農業科技創新水平的差異。最后提出了促進建筑業科技創新的建議。

1 建筑業科技創新水平評價體系

首先，在Science Direct 和CNKI 等數據庫中，利用“科技創新水平評價”“創新能力評價”“innovation capability”等關鍵詞，搜集了國內外針對行業或區域科技創新水平評價的相關文獻，梳理各評價體系包含的指標。其次，考慮指標的科學性、實用性、權威性和可比性，以及數據的可獲得性，對初步梳理的指標進行進一步甄選，形成建筑業科技創新水平評價指標。最后，對篩選出的指標進一步分類，建立建筑業科技創新水平評價體系。如表1 所示，該體系包含1 個一級指標層，3 個二級指標層以及16 個三級指標。其中，一級指標即為建筑業科技創新水平；二級指標層分為科技創新投入、科技成果產出、科技經濟效益3 個指標，既包含直接產生的中間成果，也包含間接產生的經濟效益；三級指標層中，屬于科技創新投入的有5 個三級指標，科技成果產出和科技經濟效益則分別包含9 個和2 個三級指標。

表1 建筑業科技創新水平評價體系框架

科技創新投入（B1）和科技成果產出（B2）的三級指標相關解釋可參考《中國科技統計年鑒》，而科技經濟效益（B3）指對建筑業進行科技投入后產生的間接經濟效益，包括創新效率和全要素生產率，具體計算方式如下：

(1)創新效率：指建筑業在生產經營過程中的投入產出關系。本文利用三階段DEA 方法進行測算。DEA 是一種非參數的線性規劃技術，可以用來處理多投入多產出的樣本效率分析，不需要對生產函數的形式進行假設，也不需要事先假設相關參數。但傳統DEA 無法剔除隨機誤差和環境因素的干擾，三階段DEA 則可以有效規避這些影響，能相對準確地測算出純技術效率（SE）、規模效率（PTE）和綜合創新效率（TE）。具體計算方法可參考孟維站等［10］。

(2)全要素生產率：指建筑業技術進步引起建筑業經濟增長的貢獻份額。本文采用基于前饋神經網絡的C-D 生產函數進行測算，該方法將規模帶來的效益變化與科技進步分離，使模型由線性變為非線性，通過前饋神經網絡算法可以使C-D 生產函數更加靈活，更準確地計算規模經濟對整體效益的影響。具體計算方法可參考Xu 等［11］。

2 建筑業科技創新水平縱向分析

2.1 數據來源

表2 展示了本文所構建的科技創新水平評價體系中各指標的數據來源。其中，專利申請（C7）、授權（C8）數量收集過程中，首先利用《國際專利分類與國民經濟行業分類參照關系表（2018）》找出與建筑業對應的所有IPC 分類號，進而在萬方數據庫中通過IPC 分類號檢索得到。重大科技成果（C10）利用《科學技術成果鑒定辦法》將各成果分為國際領先、國際先進、國內領先、國內先進與國內一般五類進行梳理。

表2 三級指標數據來源

表2（續）

表2（續）

測算創新效率（C15）所需31 個省區市（不含港澳臺地區，下同）的產出數據由增加值和總產值構成，投入數據由固定資產存量和從業人員構成，環境變量由人均GDP、市場化程度、政府支持力度、科技化程度四個部分構成。其中，市場化程度采用非國有經濟所占的比重來衡量，政府支持力度由全社會固定資產投資占地區生產總值的比重來衡量，科技化程度由地區科技投入占財政支出的比重來衡量。測算全要素生產率（C16）所需國家層面的產出數據由增加值構成，投入數據由固定資產存量和從業人員組成。

2.2 建筑業科技創新水平現狀

基于本文構建的建筑業科技創新水平評價體系，收集整理了中國建筑業2009—2018 年間的各指標數據。其中，實現創新企業（C14）的統計由2016 年開始統計，故而無法獲取該指標在2016 年前的數據。而在創新效率（C15）測算過程中，由于部分地區統計年鑒僅統計到2017 年，無法測算該指標在2018年的數據。其余數據見表3。

表3 建筑業科技創新水平現狀

表3（續）

（1）科技創新投入（B1）。中國建筑業R&D經費在2009—2018 年間總體呈逐步上升趨勢，在2010 年之后R&D 經費內部支出（C1）有所下降，之后雖然在2017 年有突然的增大之外，其余年份均在穩步增長，說明中國建筑業對科研投入在逐漸重視。此外，中國建筑業R&D 經費投入強度（C2）在2009—2010 年由于R&D 經費內部支出（C1）相對偏高，導致這兩年的R&D 經費投入強度（C2）遠超于其他年份。在2011 年后，R&D 經費投入強度（C2）呈穩步增加趨勢，但增速緩慢，平均增長率僅為4%，在2018年時建筑業R&D投入強度（C2）不到6 000元。

中國建筑業R&D 人員投入（C3）與R&D 內部經費支出（C1）變化趨勢相同，在2009—2018 年間總體呈緩慢增長趨勢。在2010 年到2011 年R&D 人員投入（C3）出現了數量下降的情況，并在2017 年時也出現了人員數量減少。此外，R&D 人員投入強度（C4）的總體增速緩慢，平均增長率僅為2.5%。但在2014 年后，R&D 人員投入強度（C4）增長加快，平均增長率達6.09%，遠高于2009—2013 年的平均增速。

技術裝備率（C5）呈倒U 型變化，在2014 年時以13 457 元/人達到了峰值，隨后開始逐步下滑，直到2018 年才有所回升。總體來講建筑業在2014年后并沒有繼續擴大施工機械設備的投入，使得近十年來的技術裝備率（C5）并沒有明顯的增長。相較于2009 年，2018 年每位建筑業從業人員的技術裝配凈值反而有所減少。

（2）科技成果產出（B2）。中國在2009—2018 年間，除了2010 年、2014 年、2017 年有較大的變動外，出版科技著作（C6）數量總體呈上升趨勢，但是近年來建筑業出版的著作平均增長速度僅為10.9%。單看數量，中國建筑業出版科技著作（C6）數量相對較少，在2017 年出版數量達到峰值時也只有38 項，而在2011 年達到最低值，為10 項。

中國建筑業的專利數量呈逐年遞增的趨勢。其中專利申請（C7）、授權（C8）數量的增速在穩步增長，2009—2018 年間建筑業專利申請的平均增速達到24.02%，其中，2010、2018 年的增速已超過了50%。建筑業專利授權的平均增速為37.75%，其中，2015—2017 年專利授權數量增速稍微放緩，而其余年份的增速均超過了30%。

建筑業國家標準及行業標準的發行數量（C9）并未展現明顯的上升或下降趨勢。在建筑業標準搜集過程中，建筑業出臺的標準主要以國家標準為主，行業標準數量相對較少。在2017 年，建筑業出臺的標準數量達到近十年來峰值，共出臺322 項標準。

中國近十年間的科技成果數量（C10）略微呈下滑的趨勢，行業科技成果產出效果不理想，而在科技成果中先進成果的占比（C11）也從2009 年的15.78%下降到了2018 年的9.27%。這表明中國建筑成果質量并未有所提升，大量建筑業科技成果無法達到國際先進水平。

建筑業國外技術引進合同數量（C12）整體呈下降趨勢，由2011 年峰值2007 個合同降到了2018 年的745 個。在合同總金額（C13）方面，2010—2013年間的合同總金額呈上升趨勢，但在之后的六年時間，總金額隨著合同數量一起呈下降趨勢。

中國建筑業企業實現創新（C14）的數量呈增長趨勢，并且建筑企業實現創新與開展創新的數量比例達到了96%，但在2018 年，中國實現創新的建筑企業占整體建筑企業的比僅為13.47%，仍有大量建筑企業并未開展創新活動。

（3）科技經濟效益

在2009—2017 年間，中國建筑業綜合創新效率（C15）呈“U”型變化，在2013 年后開始轉為上升趨勢，且在測算過程中發現，中國在這9 年間的平均綜合創新效率值為60%，平均純技術效率值為72%，平均規模效率值為83%，規模效率水平要高于純技術效率水平，這說明純技術效率可能是制約中國建筑業綜合創新效率（C15）的主要因素。

總體來說，建筑業在2009—2018 年間不斷發展，總產值不斷增長，由科技創新帶來的經濟效益也逐漸明顯。2009—2018 年中國建筑業全要素生產率（C16）出現6 個正值、4 個負值，10 年間平均全要素生產率為1.57%。在2012、2013、2015、2016 年的全要素生產率（C16）為負效益（分別為-2.29%、-1.40%、-7.71%、-2.19%），在2009年全要素生產率（C16）最高，為11.28%。

3 建筑業與制造業、農業的科技創新水平橫向對比

本文選取制造業與農業作為建筑業的比較對象，原因在于，建筑業、制造業和農業均是占國內生產總值比重較大的支柱產業，且在近年來逐漸意識到科技創新的重要性。制造業作為國民經濟的重要組成部分，在“中國制造2025”戰略背景下一直致力于技術創新和產業轉型［13］。農業作為國民經濟的基礎產業，在“科技興農”戰略背景下也正積極加大科技投入，利用現代農業科技創新體系實現農業經濟增長［14］。因此，本文選取制造業和農業作為建筑業的比較對象是科學合理的。

3.1 對比方法

結合本文構建的科技創新水平評價體系，本文利用雷達圖對這三個行業科技創新水平多項指標進行綜合評價，并且直觀展現橫向評價結果。

一般地,綜合評價指標體系中的基礎指標既有絕對量指標也有相對量指標。絕對量指標是與量綱相關的物理量,通常不同指標有不同的單位,同一指標使用不同的單位數值也不同,往往造成各指標之間數值上存在數量級的差別；相對量指標雖不具有量綱,但各相對量指標由于變化快慢和幅度的不同,也會造成各指標之間數值上差別較大的情況［15］。為此,在進行綜合評價前,需要對指標作標準化處理。

其中n為進入綜合評價的行業數。

對指標經標準化處理后，各指標均變換為均值為0、方差為1 的量，因此消除了各個指標間的數量級差異。

3.2 對比結果

本文選擇數據合理且可依的9 項指標，匯總了建筑業、制造業與農業三個行業在2017 年的各項數據，具體數據見表4。為了使三個行業全要素生產率的對比更為準確合理，引入科技進步系數記其編號為C17，并設初始年則各行業之后各年的科技進步系數計算方式為

表4 三個行業科技創新各項數據

利用雷達繪制方法對數據進行標準化處理和非線性變化，得到三個行業的科技創新水平雷達圖（見圖1）。

圖1 建筑業、制造業、農業科技創新水平雷達

由雷達圖可知，中國建筑業在9 項指標對比中均處于弱勢地位，建筑業僅在科技創新效率指標上超過了平均水平1，其余指標項均小于1，R&D 經費投入強度及出版科技著作數據小于0.5，建筑業在各方面均亟待轉變提升。相較而言，制造業在三個行業中的科技創新水平最高，各項指標均超過了1，在科技投入、成果產出和科技經濟效益三個方面均優于建筑業。另外，農業在出版科技著作方面高于建筑業與制造業，R&D 經費與人員投入強度和標準出臺量均高于建筑業。

4 研究結論與政策建議

本文基于國內外對地區層面以及對其他行業科技創新水平測算的研究成果，提出了建筑業科技創新水平評價體系，研究了建筑業2009—2018 年間的科技創新水平發展情況，并對建筑業與制造業、農業之間的科技創新水平進行橫向對比。本文直觀、全面分析了建筑業科技創新水平現狀，以及建筑業與其他行業間的科技創新水平差異。通過縱向及橫向分析后，發現中國建筑業在2009—2018 年間的科技創新投入、科技成果產出、科技經濟效益三個方面均有所提升，但總體來講增速緩慢；與制造業和農業相比，建筑業科技創新能力仍不足，亟需加強科技創新。結合分析結果，提出中國建筑業科技發展建議如下：

（1）加強建筑業創新投入力度。建筑業的科技創新離不開資金與科研人員的投入，而本文發現，建筑業R&D 經費投入強度和人員投入強度遠不如制造業，孱弱的科研經費投入與科研人員培養嚴重阻礙了建筑業科技創新。因此，須加強建筑業R&D 經費及人員的投入力度。中國政府可以積極營造建筑業科技創新氛圍，提高對建筑業企業開展創新活動的扶持力度。在建筑業R&D 人員培養方面，亟需為科研人員打造廣闊的舞臺，針對中國建筑業卡脖子技術開展針對性研究，切實解決行業痛點問題。

（2）提高建筑業技術裝備率。經實證研究，建筑業勞動人員的技術裝配情況可以引起建筑項目的正向收益［7］。在中國人口紅利逐漸消失，建筑業向技術密集型行業推進過程中，需要提升每位施工人員的技術裝備，提高在建項目中施工機械設備的自動化水平，引進建筑機器人、物聯網等新興技術，促進建筑業向工業化、智能化發展。

（3）完善知識產權引導及保護措施。本文發現，中國建筑業專利授權量占同年申請量比重低，且專利申請量遠低于制造業，因而需要加強引導企業和科研院所專利產出，加強知識產權保護。應推進中國建筑業知識產權保護機制，出臺知識產權引導及保護政策，例如學習制造業出臺《制造業知識產權行動計劃2018—2020 年》、農業出臺《關于進一步加強農業知識產權工作的意見》來完善知識產權引導和保護措施。

（4）打造科技成果中介模式。美國利用該模式，在57 個州中成立了1 000 多家中介組織，并通過這些組織，為科技成果的產生到最后商業化轉化提供信息與技術服務［16］。而中國建筑業科技成果在近十年中數量有所下滑，并且先進成果占比也在減少。因此，需要挖掘吸收國內外各行業培育高價值專利及成果的經驗，針對設計生產、知識產權、人力資源、技術轉移、項目咨詢方面提供全方位服務。

（5）完善建筑業知識體系。相比制造業與農業，中國建筑業在著作出版和標準出臺上有非常大的進步及發展空間，完善的知識體系不僅可以提高建筑業從業人員的專業基礎，更可以引導建筑業的技術創新方向。因此，政府應積極引導在科技創新過程中完善建筑業知識體系，豐富建筑業知識庫，讓從業人員能“學習有所研，工作有所依”。