創新驅動的裝備制造產業集群高質量發展研究

孫 斌，田植良，王亮文，徐 渭

(內蒙古科技大學經濟與管理學院，內蒙古 包頭 014010)

1 引言

2017年中國共產黨第十九次代表大會上習近平總書記做出表述，我國已由高速增長階段轉向高質量增長階段。在高質量增長階段，我國將制造業的高質量發展提到了戰略性地位。習近平總書記指出，裝備制造業是國之重器，是制造業的脊梁，更是實體經濟的重要組成部分，必須把握優勢，乘勢而為，做強做優做大。裝備制造業的轉型升級，對于我國整個工業體系的優化提升具有基礎性、決定性作用，是國民經濟效率提升、供給側結構優化的關鍵性行業。并且《中國制造2025中》也提出要在集成電路及專用設備、信息通信設備、航空航天設備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、電力裝備和農機裝備等重點領域取得突破發展。為進一步更好地推動制造業高質量發展，必須將裝備制造業擺在更加突出的地位。

自2012年至今，我國GDP增速已經下降至8%以下，以穩定的姿態向前發展。標志著我國經濟發展已經進入了中高速增長階段。隨著中共十九大中提出“高質量”一詞，便迅速地被學術界用來描述當前我國經濟發展新常態的階段特征和目標特征，高質量發展已經成為解決我國現行經濟壓力和突破發展困境的必由之路。

高質量發展一詞提出時間尚短，社會上對于高質量發展也沒有相關成熟的實踐經驗，加上學術界對高質量發展的研究也尚不充足，使得高質量發展還未形成一個明確的定義。但是國內一些學者已經圍繞高質量發展的理論內涵、作用機制以及實現路徑進行了深入的探討。呂守軍(2019)等人從馬克思主義理論出發，認為高質量發展遵循了馬克思辯證唯物主義和歷史唯物主義，是追求更高的使用價值、實現人民美好生活的必由之路。其重要實現路徑主要分為三方面，分別是深化供給側結構性改革和“放管服”改革、完善創新體系、大力弘揚勞模精神和工匠精神[1]。金碚(2018)指出當經濟發展由高速增長轉向高質量發展階段的過程中，不能僅僅依靠無限追求交換價值的工具理性所主導的“單發”性動力機制，而是必須具有能夠體現人民向往目標和經濟發展的最根本戰略目標的新動力機制。這種新動力機制的供給側和需求側分別是創新引領和人民向往[2]。”史丹(2018)等人認為高質量發展就是以供給側結構性改革為主線的推動經濟發展在企業、產業、宏觀三個層面的質量變革，提升全要素生產率、產業發展效益、生態質量水平的效率變革以及從舊的資本或勞動投入驅動模式轉變為創新驅動的動力變革三大變革齊頭并進的全面變革[3]。胡鞍鋼(2019)等人從邏輯演進視角分析了我國經濟發展從數量到質量的三重邏輯后認為，“從數量型增長到質量型發展的歷史性變遷， 是馬克思主義唯物辯證法質量互變規律和矛盾對立統一規律作用于我國特定發展時期的動態反映，符合質量并重的古典經濟學邏輯和先量后質的后發國追趕邏輯”，并且提出推動高質量發展必須把人民幸福作為價值引領[4]。賀曉宇(2018)等人從創新、市場、供給、開放四個方面分析了現代化經濟體系的理論內涵，并且以此構建了現代化經濟體系的評價體系，并將全要素生產率作為經濟發展質量的替代指標，證明完善現代化經濟體系對高質量發展有著積極地的促進作用[5]。洪銀興(2019)從優化經濟結構、轉換增長動力和建設新的經濟治理體系三個方面描述了現代化經濟體系的重要特征，并且認為促進經濟高質量發展對現代化經濟體系的建立起著重要的支撐作用，提出了建立現代化經濟體系需要各個方面一體建設、整體推進的政策建議[6]。

經過文獻梳理發現，盡管高質量發展尚未形成一致的定義，但政策報告和學術研究已經在以下3個方面已經達成了共識：

一是，高質量發展是創新成為第一驅動力的發展。中共十九大報告中明確指出創新是發展的第一驅動力。劉志彪(2018)指出高質量發展是創新成為第一動力的發展[7]。任保平(2018)認為技術創新是推動高質量發展的首要動力，對高質量發展有著重要的影響[8]。陳詩一(2017)等人認為創新是包括經濟、社會、科技、文化等各個領域的創新，不單單指科技創新[9]。

二是，創新驅動的內涵是包括技術、制度和文化在內的全面創新。十九大報告中重點提出要對科技體制進行深層次改革，創建企業、市場、產學研三位一體的技術創新體系，推進文化創新不斷進步，促進文化繁榮發展，強化對知識產權的保護。任保平(2018)指出，創新是包含技術、產業、產品等各方面在內的協同創新[10]。儲節旺(2018)等人認為企業與國家的創新驅動戰略殊途同歸，二者俱是重點利用技術、管理、市場三方面的共同創新來推動企業的發展[11]。

三是，高質量發展最根本的目標是實現經濟社會的全面進步與發展。十九大報告中指出高質量發展的目標就是要推動我國經濟持續健康地向前推進，更好地滿足人民群眾對美好生活多層次、多樣化、多方面的需求。張軍擴(2019)等人認為，高質量發展，是以滿足人民日益增長的美好生活需要為目標的高效率、公平和綠色可持續的發展[12]。

從研究現狀來看，對高質量發展的研究尚處于理論構建時期，且未形成一致認可的含義。在文獻梳理過程中總結發現，現有的對高質量發展的研究熱點問題主要集中于幾個方面，分別是高質量發展的內涵研究、構建評價體系、高質量發展的影響因素和實現路徑等方面，以具體行業為例并且從中觀視角和微觀視角對產業高質量發展的文獻研究較少，同時以量化的方式對高質量的研究尚為空缺。而更多的是從宏觀視角出發，集中于從經濟學角度對高質量發展開展研究。

綜上，本文在梳理以往相關研究的基礎上，試圖從中觀視角出發，建立一個科學合理的裝備制造業產業集群高質量發展系統動力學模型，以定量方法和定性方法相結合的方式對裝備制造業產業集群進行研究，從應用層面為高質量發展添磚加瓦。

2 系統動力學模型構建

裝備制造業產業集群創新系統包含了高校、科研機構和企業等創新主體，是一個復雜社會經濟系統。地方財政科研支出和企業科研投入作為調節創新主體行為的手段，將社會資金分配給不同的創新主體，并通過各主體之間的相互影響關系對集群創新能力的提高產生非線性影響。系統動力學作為一門邏輯性和數學性很強的科學，它通過明確系統結構并且結合內部各變量之間的因果關系，來研究其系統內部結構和系統內部的運作規律，是一個多重非線性信息反饋系統。其特征符合裝備制造業產業集群創新系統的特點，并且且系統動力學可以對復雜社會經濟系統進行模擬仿真，因此可以對裝備制造業產業集群構建系統動力學模型，分析其內部聯系，從而研究其創新內涵。

2.1 系統邊界確定

任何系統都有明確的邊界用于區分系統內部和系統外部，并且系統動力學認為只有內部因素才能決定系統的主要行為，系統外部因素往往不能產生顯著的影響，在區分系統內外部變量時，一旦發現某外部變量對系統先生顯著的影響，那么該變量就應該轉變為內部變量。因此，合理規劃系統界限對構建系統動力學模型至關重要。裝備制造業產業集群創新系統中的創新主體主要由高校、研發機構和企業主體構成，創新活動也在三者之間展開。裝備制造業集群產業的科研資金一部分來自于政府支持，另一部分則來自于企業利潤所得，高校和研發機構的資金則主要來源于政府財政支出。因此，該系統包括集群、高校和研發機構三個子系統。三個子系統都要從事研發活動。

2.2 基本假設

模型基本假設如下

假設一：裝備制造業產業集群創新系統是一個封閉的系統，只考慮內部因素的影響，不受外部因素的干擾。假設二：裝備制造業產業集群創新系統是一個通過不斷循環的方式來達到相互影響、相互聯系的系統。假設三：外部經濟與社會環境的變化對該系統的影響不加以考慮。

2.3 因果關系模型

通過對裝備制造業產業集群創新系統的分析可知，通過創新資源在三個子系統之間的交換、轉移和共享，最終實現了整個系統的目標。因此，篩選并區分影響裝備制造業產業集群創新系統的內部因素和外部因素因素，明確各內部變量之間的相互影響關系，從而構建高質量裝備制造業產業集群創新系統的因果關系圖，對于提高系統的創新水平和能力有重要影響。根據裝備制造業產業集群創新系統內部各變量之間的相互影響關系，描繪了裝備制造業產業集群創新系統因果關系圖，如圖1所示。

由圖1可知，裝備制造業產業集群創新系統因果關系圖主要包括以下幾條反饋回路。

圖1 因果關系圖

1)地方GDP→地方財政→地方R&D經費→地方R&D人員→新專利→市場份額→新產品銷售收入→主營業務收入→裝備制造業利潤→所得稅→地方GDP

這條回路是正反饋回路，反映了地方財政支出不斷對裝備制造業產業集群提供資金支持，而裝備制造業集群產業通過成果轉化為集群創造利潤。

2)裝備制造業利潤→企業R&D經費→企業R&D人員→新專利→市場份額→新產品銷售收入→主營業務收入→裝備制造業利潤

這條回路是正反饋回路，反映了裝備制造業集群產業投入資金支持自主科研創新從而為集群產業帶來的良好效益。

3)產業集群發展→產學研強度→新專利→市場份額→新產品銷售收入→主營業務收入→裝備制造業利潤→產業集群發展

這條回路是正反饋回路，反映了裝備制造業集群發展為集群產業提供良好的創新環境，使集群內信息流通，物質流通順暢，并且降低成本。

4)產學研強度→新專利→新產品產值→新產品銷售收入→主營業務收入→裝備制造業利潤→產業集群發展→產學研強度

這條回路是正反饋回路，反映了科研機構、高校和企業三者之間的合作驅動裝備制造業集群創新發展，體現了政府大力保護知識產權和集群科研成果，保護集群的創新積極性，從而影響整個集群創新的過程。

5)企業R&D人員→新專利→市場份額→新產品銷售收入→主營業務收入→裝備制造業利潤→企業R&D經費→企業R&D人員

這條回路是正反饋回路，反映了企業R&D人員對集群創新發展貢獻了巨大的力量，體現了企業R&D人員的重要地位。

6)市場需求→市場份額→新產品銷售收入→主營業務收入→裝備制造業利潤→產業集群發展→產學研強度→市場需求

該回路是正反饋回路，反映了集群的創新必須以市場為導向，沒有利潤就不會有創新動力，只有很好的把握市場需求才能夠更積極地進行創新。

2.4 系統流圖

本文根據圖1的因果關系圖，構建了裝備制造業產業集群創新系統流圖，在充分考慮和考察了變量的可獲得性后選取和設置了模型中的變量。經過對大量的文獻分析論證之后，本文選取累積專利申請量和裝備制造業產業集群銷售收入這兩個主要衡量變量作為輸出變量。模型中的狀態變量為地方財政支出、累積專利申請量、市場銷售額、職工工資和裝備制造業產業集群R&D經費，其余變量皆為輔助變量。系統動力學流圖能夠通過量化的方式刻畫性質各異的變量，更好地描述各變量之間的關系，本文通過修改流圖的參數值，力圖找出影響裝備制造集群產業創新的重要因素，為包頭市裝備制造業集群產業創新驅動發展提出一些對策建議，流圖如圖2所示。

圖2 裝備制造業產業集群創新系統流圖

2.5 模型數據選取

包頭市是2018年《呼包鄂榆城市群規劃》中的重要節點城市，同時也是內蒙古地區最重要的工業城市。裝備制造業產業集群作為包頭市六大產業集群之一，實現其創新驅動發展，不僅對于包頭市制造業高質量發展有著重要意義，而且對于整個內蒙古自治區有著重要的影響。中共十九大之際，習近平總書記提出中國經濟高質量發展，在此際遇之時，包頭市要抓住機會，實現轉型發展。因此，本文選取包頭市作為研究對象，對幫助包頭市政府和企業優化科技資源，提高包頭市裝備制造業產業集群創新能力有著重要的意義。

本文模型數據主要來自于2005—2017年的《內蒙古統計年鑒》《包頭市統計年鑒》《中國城市統計年鑒》《中國教育年鑒》《高等學校科技統計資料匯編》。其中涉及的金額的單位為萬元，人員的單位為個，專利申請數的單位為件。本文借助SPSS24.0軟件分析得到了部分變量的線性以及非線性回歸方程。

3 模型仿真模擬

3.1 模型檢驗

由于現實情況是比較復雜的，在構建系統的時候會有很多理想性的假設，從而將系統從現實中模擬和抽象出來，模型不一定能夠真實地反映現實情況，但是必須要反映真實的現實規律和一般原理，否則仿真模型是不正確的。對模型進行檢驗有助于發現問題，進而改進模型，使之更符合現實情況，使人們對未來的預測更加準確。本文選用Vensim軟件進行模擬仿真，起始時間設置為2005年，終止時間為2025年，仿真步長為1年，本文的檢驗年為2005年—2017年。檢驗結果如表1和表2和所示。

表1 專利數量

表2 集群銷售收入

從模型的檢驗結果可以得知，2005年到2017年的仿真數據和實際數據的誤差的絕對值都小于等于10%，由此可說明該模型所運行達到的結果與實際相比誤差較小，符合系統動力學對模型有效性檢驗精度的要求，由此可得該模型具有一定的可信度，因此可根據該模型對包頭市裝備制造業產業集群進行預測分析。

3.2 模型仿真結果

通過改變模型中的參數進行模擬，并且將改變參數運行后得出的模擬值與系統實際運行值進行比較，從而確定該參數對系統的影響程度。這一過程主要研究在參數的允許變化范圍內對模型運行結果的影響，一般來說，如果參數改變后輸出變量的變化范圍越大，則該系統越靈敏。提升越大，則區域創新能力提高幅度越大。

3.2.1 地方R&D經費變動效應

裝備制造業是技術密集型產業，技術進步是裝備制造業發展壯大的重要力量，而創新投入為推動其創新驅動發展提供了最根本的前提條件。地方政府對R&D經費的投入，保障了地方科研活動，對地方R&D人員進行科研活動起到了基礎性作用。從相關統計數據來看，地方R&D經費投入的比例在逐年增加，在此取平均值為0.061。在仿真過程中發現當在基礎情境下將地方R&D經費提高1%時，對于專利累積和集群銷售收入的影響不顯著，為此將在基礎情況下把地方R&D經費投入提高5%運行，分析地方R&D經費投入的變化對集群的創新影響。

從仿真的結果來看，在地方R&D經費提高5%的情況下，在2005年到2017年期間，包頭市地方R&D經費的投入提高對累積專利申請量并沒有太大的影響，甚至還有略微下降，但是在2017年以后，地方R&D經費的提高對累積專利申請量的正向作用越來越大，到2025年時達到了86167件，比基礎情境下的79538件多出8.3%，這充分說明包頭市裝備制造業集群的技術創新、科研創新即將迎來蓬勃發展，政府應該積極地增加對集群產業的R&D經費投入，為包頭市未來幾年的發展準備充足的資金保障。同時，為了保障科研活動對人才的需求，也需要政府提供充足的資金來吸引和引進人才。

圖3 地方R&D經費對累積專利申請量的影響

企業作為市場的主體，企業銷售收入的增長與否反映了企業是否能做大做強，包頭市裝備制造業集群作為包頭市六大產業集群之一，在包頭市工業發展中的地位舉足輕重，因此需要有一批發育良好，發展勢頭高漲的企業來帶動整個集群的發展，為此在這里用裝備制造業集群的銷售收入來反映集群在地方科研創新驅動下的發展情況，并且衡量地方科研創新給集群帶來的效益影響。在此同樣在地方R&D經費提高5%的基礎上，分析地方R&D經費對集群銷售收入的影響。

在地方R&D經費提高5%的情況下，如圖4所示，在2018年之前地方R&D經費對集群銷售收入的提高幾乎可以忽略，在2018年之后集群的銷售收入開始有了一定的增長，到2025年達到了752953百萬元，比基礎情境下的719809百萬元提高了4.6%。這反映了地方R&D經費投入對集群銷售收入起到了正向的積極作用，并且在地方R&D經費的持續穩定投入下能夠給集群銷售收入帶來持續的增長。

圖4 地方R&D經費對集群銷售收入的影響

3.2.2 企業R&D經費變動效應

根據2005-2017的數據統計可以很清晰地看出包頭市裝備制造業集群的整體收入不斷提高，并且根據13年來的統計數據顯示，裝備制造企業對R&D經費的投入秉持了較快的增長速度，平均年增長達到了12%。企業對R&D經費的投入資金越多，就越能夠提高企業的科研效率，這對于帶來更多的科研成果有著正向的積極作用，從而最終能夠促進包頭市裝備制造業集群的快速發展。因此，在企業R&D經費支出比例提高1%的情況下，分析企業R&D經費對累積專利申請量的影響，如圖5所示。

圖5 企業R&D經費對累積專利量的影響

從仿真結果可以看出，在2005-2012年期間，企業R&D經費投入提高1%對于專利累積量的影響不是很大。從2012年開始，企業R&D經費比例的變化對專利累積量的影響逐漸變大。根據仿真結果，到2025年時裝備制造業產業集群的累積專利申請量為117821件，比基礎情境下的79538件要高出32.4%。隨著企業R&D經費的不斷增多，研發人員積極創新，發明專利數增加。說明技術進步對于裝備制造業集群的發展至關重要，新專利的增加需要增加R&D經費作為保障。

由圖6可以看出，當裝備制造業企業R&D經費投入提高1%的前提下，對集群銷售收入產生了正向的積極作用，而且隨著時間的推進，企業R&D經費的投入增加對于集群銷售收入的提升效應越來越強。根據仿真結果可以看出，當企業R&D經費投入提高1%的時候，到2025年時集群的銷售收入達提高到了911225百萬元，比同時期基礎情境下的719809百萬元要高出26.6%。這說明包頭市裝備制造業產品有著極為可觀和廣闊的市場機遇，不僅僅在國內市場，更是在國外市場。包頭市裝備制造業企業應該積極地走出去，學習國外先進的技術和經驗，不斷地提升自己。

圖6 企業R&D經費對集群銷售收入的影響

綜上，包頭市裝備制造業集群在未來的一段時間內將是發展的黃金時期，不僅僅在新專利的申請方面將有長足的發展，而且在技術創新的驅動下市場也將有著極大的擴展。包頭市裝備制造業企業和地方政府應該繼續保持對R&D資金的大力投入，積極創新，不斷創造新產品以占領市場，在國家西部大開發深入推進的歷史機遇下，迅速以地理優勢搶占西部市場加強與周邊城市在基礎設施、重點產業、科技創新、市場開發等方面的協作，并且憑借著 “一帶一路”規劃中的樞紐地位，深層次融入“一帶一路”建設，強化國際次區域合作和國內地區交流協作，在中蒙俄經濟走廊不斷推進的際遇下，積極開拓國外市場，尋求境外長期合作。

4 結論

本文通過構建系統動力學模型研究了裝備制造業集群高質量創新驅動發展機理，并以包頭市2005—2025年的相關數據進行了仿真模擬，得出了以下結論：

1)地方R&D經費投入變化和集群R&D經費投入變化對集群專利申請和集群銷售收入影響相差甚異。企業R&D經費在1%的變化情況下產生的收益遠遠超過了地方R&D經費在5%經費提升變化下產生的收益，并且 2017年包頭市裝備制造業企業的科研經費占到了全市裝備制造業產業研發經費的一半以上，這充分說明了裝備制造業企業已經成為了包頭市裝備制造業產業集群的創新主體。但是從側面也體現了包頭市裝備制造業集群的自出創新主要依靠有研發活動的核心企業帶動，這與國內發展較好的長三角、珠三角城市群也有一定的差距。現階段包頭市裝備制造業集群只有通過大量和持續的R&D經費投入才能使集群內的企業積累起一定的技術創新能力。

2)通過調節不同變量的參數，集群創新能力改變程度差別明顯，由此可知集群創新系統還不夠完善，各創新主體之間的聯系不夠緊密，因此，政府應當注意加強各創新主體之間的聯系，打造基于全方面協作的企業、高校、政府和研發機構在內的技術研發體系，探索在裝備制造、新材料、電子信息、循環經濟等領域打造區域分工協作產業鏈條搭建集群創新效應下的產業技術創新支撐平臺。充分利用包頭市高校和研發機構的科研創新能力，加強合作，積極擴展技術創新能力。

3)根據包頭市仿真結果可知，對創新活動影響最大的因素是企業的R&D經費投入。因此政府在未來一段時間內穩步提高集群的創新能力應當首先考慮的是為企業掃清障礙，減輕企業負擔，可以從稅收減免，優惠補貼方面著手進行。此外高等人才對于企業科研來說也是緊缺的資源，政府在政策方面依然要大力引進，但最重要的是考慮如何留住人才。包頭市近年來人才流失嚴重，如包頭市北大科技園、裝備制造園區人才近年來不斷流走，使得包頭市裝備制造產業高端制造方面發展遲緩。另一個重要的方面就是政府、研究機構和企業要做好創新與市場的對接，避免企業的高等人才“只做自己想做的”，而忽視了市場的需求，只有更好地面向市場進行創新，才能使創新生態穩定且良好地發展。