山東省政府引導(dǎo)企業(yè)科技投入的動態(tài)模擬研究

李新運任 棟李 永

（1山東經(jīng)濟學(xué)院，2山東師范大學(xué)，山東 濟南 250014）

山東省政府引導(dǎo)企業(yè)科技投入的動態(tài)模擬研究

李新運1任 棟1李 永2

（1山東經(jīng)濟學(xué)院，2山東師范大學(xué)，山東 濟南 250014）

人類社會的發(fā)展歷程表明，技術(shù)進步是國家經(jīng)濟增長的主要源泉。隨著市場競爭的日益全球化，研究與發(fā)展對于促進一國的經(jīng)濟增長，提高國家核心競爭力，培養(yǎng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的作用愈加明顯。本文將系統(tǒng)動力學(xué)方法引入到政府引導(dǎo)企業(yè)科技投入的分析中，在分析了政府與企業(yè)科技投入的各個因素后，構(gòu)建了政府-企業(yè)-社會科技投入系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型，以現(xiàn)有數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對未來山東省的經(jīng)濟與科技投入進行了仿真模擬。

R&D 系統(tǒng)動力學(xué) 動態(tài)模擬

1.引言

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)日益成為經(jīng)濟和社會發(fā)展的決定性因素，科技知識已成為人類社會生產(chǎn)和生活中最重要的戰(zhàn)略資源，在國家經(jīng)濟、政治、安全等諸多領(lǐng)域扮演了越來越重要的角色。我國自改革開放以來，政府、企業(yè)及其它方面對R&D投入的力度不斷加大，R&D投入一直呈現(xiàn)增長態(tài)勢。但是，資金投入總量與發(fā)達國家相比仍有較大差距；科技投入體系也不盡完善。在全社會科技投入中，政府科技投入是主導(dǎo)，企業(yè)科技投入是主體。如何發(fā)揮政府科技投入的主導(dǎo)作用，引導(dǎo)企業(yè)進一步加大科技投入，真正變成科技投入的主體，是加快提高自主創(chuàng)新能力、建設(shè)創(chuàng)新型國家的迫切需要，是當(dāng)前經(jīng)濟、科技領(lǐng)域面臨的一個焦點問題。

政府如何引導(dǎo)企業(yè)進行R&D活動近年來一直是經(jīng)濟管理領(lǐng)域的研究熱點。當(dāng)前政府R&D投入對企業(yè)R&D投入的作用主要集中在以下幾個方面：政府R&D投入對企業(yè)R&D投入的誘導(dǎo)時滯、政府R&D投入對企業(yè)R&D投入的作用機制、政府R&D投入與企業(yè)R&D投入的博弈分析等。但是利用系統(tǒng)動力學(xué)對政府引導(dǎo)科技投入進行動態(tài)模擬的研究較少。張玉明等運用系統(tǒng)動力學(xué)的理論和方法，構(gòu)建了含有79個反饋回路的中小型科技企業(yè)成長機制模型[1]。賀德方等利用系統(tǒng)動力學(xué)建立了國家科技基礎(chǔ)條件平臺的仿真模型，并通過所建模型的動態(tài)模擬，討論分析了國家科技基礎(chǔ)條件平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運作機制[2]。賀爭平等運用系統(tǒng)動力學(xué)建立了經(jīng)濟—教育—科技系統(tǒng)動力學(xué)模型，反映了廣西自身的發(fā)展特點以及各子系統(tǒng)之間的動態(tài)制約關(guān)系[3]。本文從科技投入的主體角度出發(fā)，考慮建立政府-企業(yè)-社會的系統(tǒng)模擬模型。

2.政府引導(dǎo)企業(yè)科技投入系統(tǒng)分析

政府—企業(yè)—社會科技投入系統(tǒng)是一個具有多個相互作用的反饋回路耦合而成的復(fù)雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部各因素之間存在著互為因果的關(guān)系。它主要研究科技投入體系的結(jié)構(gòu)及其內(nèi)在作用模式，期望根據(jù)仿真模擬獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)期指標(biāo)對模型做進一步的修正，從而為制定措施或政策提供理論支持。對于一些較為復(fù)雜的模型，往往可以將整個系統(tǒng)劃分為幾個子系統(tǒng)。按照資金來源的不同，可以將這個系統(tǒng)劃分為三個子系統(tǒng)：政府科技投入系統(tǒng)、企業(yè)科技投入系統(tǒng)以及社會科技投入系統(tǒng)。其中，政府科技投入系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中居于主導(dǎo)地位，企業(yè)科技投入系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的主體，而社會科技投入是對兩者的補充。（圖1）

圖1 科技投入系統(tǒng)構(gòu)成

政府科技投入的形式多種多樣，這里主要是指政府以財政撥款的形式直接資助企業(yè)或者資助政府科研部門進行創(chuàng)新研發(fā)。因此，政府科技投入從根本上取決于政府財政收入，而后者由國家或地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平?jīng)Q定。企業(yè)科技投入近些年來已超越政府科技投入成為研發(fā)投入的主體，這是市場經(jīng)濟發(fā)展的必然結(jié)果。企業(yè)與政府投入的領(lǐng)域有所不同，企業(yè)主要面向風(fēng)險小、開發(fā)周期和回報周期短、應(yīng)用范圍窄的科技創(chuàng)新項目，因此可以說兩者互補性要大于替代性。企業(yè)科技投入主要來源于企業(yè)銷售收入所獲取的利潤，是企業(yè)科技活動經(jīng)費的一部分。社會科技投入主要指的是風(fēng)險投資等來源于非企業(yè)非政府的研發(fā)投入，雖然它在量上要遠遠小于前兩者，但是它反映了社會對創(chuàng)新研發(fā)的認識與關(guān)注，也是整個科技投入活動中不可或缺的一環(huán)。三者之間既是相互獨立的，又是相互聯(lián)系的。政府與企業(yè)的研發(fā)活動在很多領(lǐng)域存在聯(lián)系，政府可以選擇性的資助某些企業(yè)的研發(fā)，而企業(yè)也可以將資金注入政府科研部門，與政府科研機構(gòu)和高校開展科研合作。企業(yè)作為研發(fā)活動的最終執(zhí)行者，它采用的高新技術(shù)越多，利潤就會大幅上升，從而增加了整個社會的財富，政府的財政收入與企業(yè)科技活動經(jīng)費也會隨之增加，形成了一個不斷循環(huán)的反饋回路。

3.政府引導(dǎo)企業(yè)科技投入系統(tǒng)構(gòu)建

模型的構(gòu)建，是系統(tǒng)動力學(xué)研究、解決問題的關(guān)鍵性的一個步驟。系統(tǒng)動力學(xué)模型的建造，一般包括分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及建立變量關(guān)系模型兩個環(huán)節(jié)。

3.1 分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 政府—企業(yè)—社會科技投入系統(tǒng)的流程圖

表1 系統(tǒng)中各個變量所代表的含義

在政府-企業(yè)-社會科技投入系統(tǒng)中，可以將GDP視為一個狀態(tài)變量，以某年GDP為初始值，隨著時間的增長而不斷累積。同理，政府科技投入、企業(yè)科技投入、社會科技投入這三個變量也應(yīng)視為狀態(tài)變量。與GDP相關(guān)的速率變量主要有GDP每年的增加量，GDP的增長率可以看作是一個輔助變量。經(jīng)濟發(fā)展水平?jīng)Q定了科技投入力度，GDP通過政府財政收入來影響政府的科技投入。這里可將政府財政收入、政府科技投入占財政支出的比重、政府科技投入增長率視為與政府科技投入相關(guān)的輔助變量。另外，政府科技投入產(chǎn)生的技術(shù)成果也視為是輔助變量，主要有政府專利數(shù)、政府課題數(shù)。企業(yè)科技投入主要取決于企業(yè)的總產(chǎn)值，后者可以用GDP與二三產(chǎn)業(yè)比重相乘獲得。企業(yè)科技成果與政府科技投入大致相同，主要有企業(yè)專利數(shù)、企業(yè)課題數(shù)。企業(yè)是研發(fā)活動的最終執(zhí)行者，直接參與到市場經(jīng)濟活動中，因此還應(yīng)增加新產(chǎn)品銷售收入來衡量企業(yè)所采用的高新技術(shù)產(chǎn)生的價值。對于社會科技投入來說，由于限于相關(guān)數(shù)據(jù)問題，本文只根據(jù)以往數(shù)據(jù)，研究了它隨時間的變化情況。另外，企業(yè)與社會科技投入會通過某種形式對政府財政收入產(chǎn)生反饋，從而影響政府科技投入。

根據(jù)以上分析，本文采用了系統(tǒng)動力學(xué)軟件Stella來構(gòu)建政府-企業(yè)-社會科技投入系統(tǒng)的流程圖，如圖2所示。

該系統(tǒng)涉及到的主要狀態(tài)變量有GDP、政府科技投入（zfrdtr）、企業(yè)科技投入（qyrdtr）、社會科技投入（shrdtr），速率變量有GDP年增加量（GDPzjl）、政府科技投入年增加量（zfrdtrzjl）、企業(yè)科技投入年增加量（qyrdtrzjl）、社會科技投入年增加量（shrdtrzjl）。剩余的變量均為輔助變量。

3.2 建立變量關(guān)系方程

在分析了政府—企業(yè)—社會科技投入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及建立流程圖后，需要建立各個變量之間的關(guān)系方程，把系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)“翻譯”成數(shù)學(xué)語言，從而進行系統(tǒng)仿真模擬。在系統(tǒng)動力學(xué)模型中，主要的參數(shù)類型有初始值、常數(shù)、轉(zhuǎn)換系數(shù)、調(diào)節(jié)時間與參考數(shù)值等，一般根據(jù)搜集整理的數(shù)據(jù)確這些參數(shù)的值，完善模型。本系統(tǒng)所建立的主要方程式如下：

1）政府科技投入子系統(tǒng)

L GDP.K=GDP.J+DT*GDPzjl

R GDPzjl.KL=GDPzzl*GDP.K

A zfczsr.K=GDP.K*zfczsrbz

R zfrdtrzjl.KL= zfczsr.K*zfrdtrbz*zfrdtrzzl

L zfrd tr.K=zfrdtr.J+DT*zfrd trzjl

2）企業(yè)科技投入子系統(tǒng)

A qyk jhd jf.K=qyk jhd jfbz*GDP.K

R qyk jtrzjl.KL=qyk jhd jf.K*qyrdtrbz*qyrdtrzzl

L qy rd tr.K=qy rd tr.J+DT* qy rd trzjl

3）社會科技投入子系統(tǒng)

A shrd trzjl.KL=shrd tr.K*shrd trzzl

L shrd tr.K=shrdtr.J+DT*shrd trzjl

4.模型調(diào)試及系統(tǒng)仿真模擬

4.1 模型模擬調(diào)試

模型模擬調(diào)試就是通過模型的試運行，改進模型中不合理的反饋結(jié)構(gòu)與參數(shù)取值。一般來說，模型的結(jié)構(gòu)是決定模型行為的主要因素。在調(diào)試的過程中，若不改變模型的結(jié)構(gòu)，當(dāng)參數(shù)取值在合理范圍內(nèi)變化時，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的行為模式基本上不變，變化的只是輸入結(jié)果的數(shù)值，就可以認為模型具有較好的穩(wěn)定性，可以用它來對政府—企業(yè)—社會科技投入系統(tǒng)進行仿真研究。在綜合分析山東省1996—2006十一年科技投入資料的基礎(chǔ)上，本著合理選擇參數(shù)的原則進行仿真模擬，通過反復(fù)調(diào)試與合理修改，輸出的結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)基本吻合，變化規(guī)律一致，表明本模型與真實系統(tǒng)具有較好的對應(yīng)性，能夠滿足仿真研究的目的，是可靠而有效的。

4.2 系統(tǒng)仿真實驗

假設(shè)2006—2020年間山東省經(jīng)濟發(fā)展的速度由11%勻速降低為9%，期間政府財政收入占GDP的比重、政府R&D投入占財政收入的比重、政府R&D投入年增長率、企業(yè)R&D投入年增長率、社會R&D投入年增長率等一系列相關(guān)因素均維持現(xiàn)有狀態(tài)。根據(jù)山東省近十年的科技統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并咨詢相關(guān)部門的工作人員和專家，在建立模型的方程及確立主要參數(shù)過程中，以1996—2006年科技投入數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用趨勢外推法，進行仿真研究。預(yù)測的主要內(nèi)容包括：GDP、政府R&D投入、企業(yè)R&D投入及其社會R&D投入。另外，出于數(shù)據(jù)對比明顯及進一步驗證模型準確性的目的，這里將2006年的數(shù)據(jù)也加入預(yù)測行列，做2006—2020年山東科技投入情況的模擬，得到圖表如下。

圖3 山東省2006-2020科技投入發(fā)展曲線預(yù)測

從表2中可以看到，在現(xiàn)有增長模式下，到2020年山東省地區(qū)生產(chǎn)總值約為83745.57億元。按現(xiàn)在的人口自然增長速度，2020年山東人總?cè)丝诩s為9994.46萬人，人均地區(qū)生產(chǎn)總值為8.3792萬元，約合1.0743萬美元，已達到中等發(fā)達國家水平。從科技投入的角度來看，2020年政府R&D投入、企業(yè)R&D投入與社會R&D投入分別達到1363103.96、17906539.14與167440.09萬元，R&D/GDP的比重為2.32%，與發(fā)達國家差距不大。但是，政府R&D投入僅占R&D投入的7.01%，遠遠低于發(fā)達國家1/3的比例，造成科技投入資金來源的不合理，將會損害R&D投入的健康發(fā)展。

表2 山東省2006-2020科技投入預(yù)測 單位（萬元）

較低的政府R&D投入比重，將會導(dǎo)致其不能最大限度的發(fā)揮在科技投入領(lǐng)域中的主導(dǎo)地位，無法很好的引導(dǎo)企業(yè)從事R&D活動。使得企業(yè)要么科技研發(fā)積極性降低，減少R&D投入；要么由于缺乏監(jiān)管，盲目投資，浪費大量的人力、財力、物力進行重復(fù)性研究。另外一些本應(yīng)當(dāng)由政府投資研發(fā)的眾多基礎(chǔ)性項目無法獲得資金保障，不能順利進行。這必然會限制了整個社會的科技進步。以授權(quán)專利數(shù)為例，政府R&D投入與同期的專利數(shù)具有較大的正相關(guān)性，約為0.938。當(dāng)政府R&D投入比重徘徊不前時，授權(quán)專利數(shù)也會以較慢的速度增長，在2020年約為52147件，每百萬人擁有專利數(shù)約為522件。遠遠低于2007年《經(jīng)濟學(xué)人智庫》公布的日本每百萬人口中擁有的1200項專利數(shù)。當(dāng)人均專利數(shù)處于較低水平時，表明地區(qū)創(chuàng)新能力缺乏后勁，不利于提高自主創(chuàng)新。

盡管現(xiàn)在政府不斷增加科技研發(fā)經(jīng)費，但是在無論在總量上還是在增速上均低于企業(yè)的研發(fā)投入。為了盡快改變政府在科技投入領(lǐng)域中的不利地位，必須在保持現(xiàn)有持續(xù)增長的基礎(chǔ)上，通過各種途徑，努力提高政府研發(fā)投入占R&D投入的比重。具體到山東省而言，由于其在國防科研等方面的投入較少，當(dāng)這一比重達到20%左右時，可視為科技投入較為合理。

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，可假設(shè)企業(yè)的R&D投入按照目前的增長模式進行，其他變量保持不變。并根據(jù)系統(tǒng)動力學(xué)的原理，從實際出發(fā)，人為的調(diào)整其中與政府科技投入有關(guān)的幾個變量的數(shù)值，看2020年能否實現(xiàn)預(yù)期效果。基于這一思想，可適當(dāng)增加政府研發(fā)投入占財政收入的比重與其年增長率。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，當(dāng)政府科技研發(fā)占財政收入的比重在目前的基礎(chǔ)上提高一倍、政府研發(fā)投入的年增長率略高于企業(yè)研發(fā)投入的年增長率時，即前者達到2.5%、后者為30%時，此時到2020年山東省政府研發(fā)投入占GDP的比重約為18%（表3）。此時R&D/GDP的比重達到2.6%，符合山東省中長期發(fā)展規(guī)劃的2.5%的目標(biāo)要求。同時，政府R&D/企業(yè)R&D為24.0%，縮短了與發(fā)達國家的差距。

表3 調(diào)整后2006-2020科技投入預(yù)測 單位（萬元）

5.結(jié)束語

通過構(gòu)建科技投入的系統(tǒng)動力學(xué)模型進行仿真模擬，可知若按照現(xiàn)在的固有增長模式，到2020年山東省政府R&D投入僅占R&D投入7.01%，遠低于目前發(fā)達國家水平，不利于發(fā)揮政府在科技研發(fā)中的引導(dǎo)作用。為了改善這種局面，必須大力加強政府科技投入的力度?？蓮脑黾诱斦С鲋杏糜谘邪l(fā)投入的比例，并通過各種渠道力求促進政府R&D投入的年增長率，保證其不低于同期企業(yè)R&D投入的增長率，這樣到2020年可以將政府R&D投入的比重提高到18%左右。

基于系統(tǒng)動力學(xué)的政府——企業(yè)——社會科技投入系統(tǒng)的構(gòu)建較為簡單，諸多因素并未在系統(tǒng)中體現(xiàn)出來，尚需進一步完善，來獲取更加接近實際的仿真模擬。

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The Research of Dynam ic Simulation in Shandong Provincial Government Leading R&D of Enterprises

LI Yin-yun REN Dong LI Yong

The developm ent o f hum an society show s that techno logy p rogress is the country's m ain sou rce o f econom ic g row th. W ith the inc reasing g lobalization o f m arket com petition, research and developm ent p lays a m ore and m ore significant ro le in the p rom otion o f a country's econom ic grow th, the advance of the national core com petitiveness and enterprise's technological innovation ability. In this paper, system dynam ics is in troduced to the analysis o f the governm ent's investm en t in science and techno logy to the enterp rise's investm en t. A fter analyzing every aspec t o f the governm ent's and the enterp rise's investm ent, w e build system dynam ics m odel o f governm ent-enterp rise-society input system in science and technology and sim u late the future Shandong provincial econom ics and science input.

R&D；System Dynam ics；Dynam ic Simulation

book=22,ebook=97

C94 文獻標(biāo)示碼：

山東省科技發(fā)展計劃（軟科學(xué)）項目（2008RKA259）和教育部人文社會科學(xué)研究項目（09YJA630087）。

李新運（1960—），男，漢族，山東菏澤人，博士。山東經(jīng)濟學(xué)院管理學(xué)院教授。研究方向為管理科學(xué)方法與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用。