建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展的互動(dòng)機(jī)理及效應(yīng)仿真研究

祁神軍， 張?jiān)撇ǎ?丁烈云

(1.華僑大學(xué) 土木工程學(xué)院， 福建 廈門 361021；2.華中科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430074)

建筑業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)生產(chǎn)部門，也是支柱產(chǎn)業(yè)之一。自1995年以來，我國建筑業(yè)總產(chǎn)值以118.22%的發(fā)展速度增長，建筑業(yè)增加值以114.70%的發(fā)展速度增長，與農(nóng)業(yè)、非建材工業(yè)、商業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)共同帶動(dòng)了我國建材業(yè)的發(fā)展，使其總產(chǎn)值以110.25%的發(fā)展速度發(fā)展，增加值以107.68%的發(fā)展速度發(fā)展，從而帶動(dòng)了其他關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，最終促使我國GDP以112.02%的發(fā)展速度增長。2008年11月5日,國務(wù)院確定了進(jìn)一步擴(kuò)大內(nèi)需、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的10項(xiàng)措施，其中有五項(xiàng)直接與建筑業(yè)息息相關(guān)，如加快建設(shè)保障性安居工程，加快農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快鐵路、公路和機(jī)場等重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快地震災(zāi)區(qū)災(zāi)后重建各項(xiàng)工作等，都將帶動(dòng)建筑業(yè)新一輪的發(fā)展，與此同時(shí)將極大的帶動(dòng)建材業(yè)的發(fā)展。

針對建筑業(yè)對GDP的拉動(dòng)作用、建筑業(yè)與其他關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的相互作用，國內(nèi)外學(xué)者和專家展開了深入的研究，主要包括建筑業(yè)投入產(chǎn)出分析[1～3]、建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響因素[4～6]、建筑業(yè)總產(chǎn)值的增長貢獻(xiàn)[7]、建筑業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)的互動(dòng)機(jī)理[8～10]以及區(qū)域建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)競爭力[11]。上述研究，主要集中在建筑業(yè)對GDP的拉動(dòng)作用和建筑業(yè)對關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)作用兩方面，而關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)對建筑業(yè)的推動(dòng)作用的文獻(xiàn)較少，尤其是系統(tǒng)的考慮建筑業(yè)對GDP的拉動(dòng)作用以及與其他關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)相互作用的文獻(xiàn)更少，而關(guān)于建筑業(yè)與建材業(yè)的互動(dòng)機(jī)理及互動(dòng)效應(yīng)就更少。鑒于此，本文提出了“建筑業(yè)與建材業(yè)的互動(dòng)機(jī)理”，剖析建筑業(yè)與建材業(yè)的投入與產(chǎn)出，采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法及原理(System Dynamics，SD)，構(gòu)建了建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展的互動(dòng)機(jī)理，并采用Vensim PLE 仿真和預(yù)測建筑業(yè)與建材業(yè)的互動(dòng)效應(yīng)，尤其是我國對建筑業(yè)加大投入3萬多億對建材業(yè)的影響程度。

1 建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展的互動(dòng)機(jī)理

1.1 建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展的因果反饋機(jī)制

建材業(yè)作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，為建筑業(yè)提供必要的中間產(chǎn)品，促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展；建筑業(yè)生產(chǎn)建造形成社會(huì)固定資產(chǎn)，為建材業(yè)的擴(kuò)大再生產(chǎn)以及中間消耗奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)了建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展，其互動(dòng)機(jī)理如圖1所示。該機(jī)制存在兩個(gè)主要反饋回路：

回路1：建材業(yè)產(chǎn)值→+建筑業(yè)中間投入→+建筑業(yè)總成本→+建筑業(yè)產(chǎn)值→+建筑業(yè)中間使用→+建材業(yè)中間投入→+建材業(yè)產(chǎn)值(正反饋)；

回路2：建材業(yè)產(chǎn)值→+建筑業(yè)中間投入→+建筑業(yè)總成本→+建筑業(yè)產(chǎn)值→+建筑業(yè)形成的固定資產(chǎn)→+社會(huì)固定資產(chǎn)總額→+建材業(yè)固定資產(chǎn)折舊→+建材業(yè)資金投入→+建材業(yè)產(chǎn)值(正反饋)。

圖1 建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展的因果反饋機(jī)制

1.2 建筑業(yè)及建材業(yè)發(fā)展與GDP的因果反饋機(jī)制

建材業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了建筑業(yè)的發(fā)展，建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展也拉動(dòng)了建材業(yè)的發(fā)展，因建筑業(yè)、建材業(yè)等產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)了GDP的持續(xù)快速增長，其因果反饋機(jī)制如圖2所示。該機(jī)制存在三個(gè)主要回路：

回路1：GDP→+建材業(yè)投入→+建材業(yè)對建筑業(yè)的占用及中間消耗→+建材業(yè)產(chǎn)值→+建材業(yè)增加值→+GDP(正反饋)；

回路2：GDP→+建筑業(yè)投入→+建筑業(yè)對建材業(yè)的中間消耗→+建筑業(yè)產(chǎn)值→+建筑業(yè)增加值→+GDP(正反饋)；

回路3：建筑業(yè)產(chǎn)值→+建材業(yè)對建筑業(yè)的占用及中間消耗→+建材業(yè)產(chǎn)值→+建筑業(yè)對建材業(yè)的中間消耗→+建筑業(yè)產(chǎn)值(正反饋)。

圖2 建筑業(yè)及建材業(yè)發(fā)展與GDP的因果反饋機(jī)制

2 建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展的動(dòng)力模型

2.1 動(dòng)力模型

基于建筑業(yè)與建材業(yè)的因果反饋機(jī)制和建筑業(yè)及建材業(yè)與GDP的因果反饋機(jī)制的分析基礎(chǔ)，建立如圖3所示的建筑業(yè)動(dòng)力機(jī)制模型。

圖3 建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展動(dòng)力模型

2.2 動(dòng)力模型參數(shù)初始化

2.2.1建筑業(yè)中間投入

建筑業(yè)中間投入指建筑企業(yè)在工程項(xiàng)目建造中消耗建材業(yè)、非建材工業(yè)、建筑業(yè)、運(yùn)輸郵電業(yè)、商業(yè)及房地產(chǎn)業(yè)等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品的總量，為了便于計(jì)算，采用建材業(yè)產(chǎn)值(BP)、建材業(yè)分配系數(shù)(BH)、建材業(yè)分配給建筑業(yè)的中間投入占建筑業(yè)中間投入的比例(BP_BH_R)計(jì)算，則建筑業(yè)中間投入(M_C_I)可通過公式(1)計(jì)算：

(1)

2.2.2建材業(yè)中間投入

建材業(yè)中間投入(M_B_I)指建材企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中消耗建筑業(yè)、非建材工業(yè)、建材業(yè)、運(yùn)輸郵電業(yè)、商業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品的總量，可通過建材業(yè)中間使用建筑業(yè)量(M_B_C)和建材業(yè)中間使用建筑業(yè)量占建材業(yè)中間投入的比例(M_B_C_I_R)計(jì)算，如(2)式所示：

(2)

其中M_B_C可通過(3)式計(jì)算：

M_B_C=C_P·MBC_CP_R

(3)

式中，C_P表示建筑業(yè)的產(chǎn)值，MBC_CP_R表示建材業(yè)中間使用建筑業(yè)量占建筑業(yè)產(chǎn)值的比重。

2.2.3建材業(yè)及建筑業(yè)固定資產(chǎn)折舊

固定資產(chǎn)折舊即建材業(yè)或建筑業(yè)等產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過程中因使用固定資產(chǎn)而彌補(bǔ)固定資產(chǎn)損耗按照核定的固定資產(chǎn)折舊率提取的固定資產(chǎn)折舊，設(shè)全社會(huì)每年的固定資產(chǎn)折舊總額為S_PA，建材業(yè)和建筑業(yè)的固定資產(chǎn)折舊分配系數(shù)分別為BD_H及CD_H，則建材業(yè)固定資產(chǎn)折舊(BD)和建筑業(yè)固定資產(chǎn)折舊(CD)分別可通過(4)式和(5)式計(jì)算：

BD=S_PA·BD_H

(4)

CD=S_PA·CD_H

(5)

3 建筑業(yè)發(fā)展動(dòng)力模擬與仿真

3.1 模型主要參數(shù)估計(jì)及檢驗(yàn)

模型涉及的主要參數(shù)通過對我國1992年至2005年的投入產(chǎn)出表統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出，但因我國投入產(chǎn)出分析表是每隔幾年才做一次統(tǒng)計(jì)，因此間斷的年份的各參數(shù)假定在兩相鄰統(tǒng)計(jì)期間等速增長或等速減少，且假定2005年以后各參數(shù)仍然保持2005年的水平。根據(jù)我國建筑業(yè)與關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)自1992年至2005年的產(chǎn)業(yè)發(fā)展的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出建筑業(yè)產(chǎn)值、關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的回歸方程分別如公式(6)、(7)和(8)所示：

ADD_CO=2.6202×107+0.3695×CK-

1.6518×CL

(6)

COt=COt-1+ADD_COt

(7)

BO=e1.6267×DK0.8705×DL0.0602

(8)

(6)、(7)、(8)式中，ADD_CO表示建筑業(yè)的增加值，CK、CL分別表示建筑業(yè)的資金投入和勞動(dòng)力投入，CO表示建筑業(yè)的產(chǎn)值；BO表示建材業(yè)的產(chǎn)值，BK、BL分別表示建材業(yè)資金和勞動(dòng)的投入。

表1 建材業(yè)產(chǎn)值及建筑業(yè)產(chǎn)值實(shí)際值與預(yù)測值對比分析

采用本模型進(jìn)行仿真模擬，并將模型模擬輸出與1992年至2005年建筑業(yè)產(chǎn)值、建材業(yè)產(chǎn)值與真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，如表1所示，所有偏差小于±7%，僅有1995的偏差較大，其他年份偏差都較小，因此該模型可行。

建筑業(yè)和建材業(yè)的產(chǎn)值增長趨勢如圖4所示，很明顯建筑業(yè)和建材業(yè)仍然呈增長的趨勢，分別以117.55%、111.94%的發(fā)展速度發(fā)展。

圖4 建筑業(yè)與建材業(yè)產(chǎn)值發(fā)展趨勢模擬與仿真

3.2 仿真實(shí)驗(yàn)與分析

3.2.1建筑業(yè)對建材業(yè)的拉動(dòng)效應(yīng)仿真

在研究建筑業(yè)對建材業(yè)的拉動(dòng)效應(yīng)時(shí)，假定在2003年至2005年增加建筑業(yè)資金投資20%，即1.36萬億，將長期拉動(dòng)建筑業(yè)及建材業(yè)的發(fā)展：2003年至2020年，建筑業(yè)累計(jì)增加9.991萬億產(chǎn)值，建材業(yè)累計(jì)增加2.875萬億產(chǎn)值。若在2003年至2005年減少建筑業(yè)資金投資20%，即1.36萬億，將抑制拉動(dòng)建筑業(yè)及建材業(yè)的發(fā)展：2003年至2020年，建筑業(yè)累計(jì)減少7.275萬億產(chǎn)值，建材業(yè)累計(jì)減少2.005萬億產(chǎn)值。

建筑業(yè)對建筑業(yè)及建材業(yè)的拉動(dòng)效應(yīng)如圖5 和圖6所示。

圖5 2003年至2005年增加或減少建筑業(yè)投資規(guī)模20%對建筑業(yè)產(chǎn)值的影響

圖6 2003年至2005年增加或減少建筑業(yè)投資規(guī)模20%對建材業(yè)產(chǎn)值的影響

3.2.22008年金融危機(jī)對建筑業(yè)及建材業(yè)的影響

僅受2008年金融危機(jī)的影響，假定建筑業(yè)和建材業(yè)自2008年、2009年資金分別在原有的基礎(chǔ)上減少20%、10%，即建筑業(yè)減少1.278萬億資金、0.156萬億的勞動(dòng)投入，建材業(yè)減少0.368萬億資金、0.027萬億勞動(dòng)投入。應(yīng)對金融危機(jī)，2008年11月5日，國務(wù)院確定了進(jìn)一步擴(kuò)大內(nèi)需、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的10項(xiàng)措施，將有近4萬億投資，其中災(zāi)后的恢復(fù)重建、農(nóng)村民生工程農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施、鐵路、公路、機(jī)場、城鄉(xiāng)電網(wǎng)、保障性安居工程、生態(tài)環(huán)境等都直接或間接與建筑業(yè)相關(guān)，累計(jì)比例達(dá)到了80%，假定3萬多億投向了建筑業(yè)，其中資金投入與勞動(dòng)投入按照7∶1，并按照5:4:1的比例分三年完成投資[12]，即分2008、2009、2010三年投入到建筑業(yè)中。

金融危機(jī)及加大建筑投資3萬多億對建筑業(yè)和建材業(yè)的影響如圖7和圖8所示。

圖7 金融危機(jī)及增加建筑業(yè)3萬多億投資對建筑業(yè)的影響

圖8 金融危機(jī)及增加建筑業(yè)3萬多億投資對運(yùn)輸郵電業(yè)的影響

從圖7、圖8分析得出，按照上述假定的金融危機(jī)情形及宏觀刺激政策，受2008年金融危機(jī)的影響，2008年至2020年建筑業(yè)和建材業(yè)的產(chǎn)值都受到較大程度的下滑：建筑業(yè)產(chǎn)值將平均下滑2.760%，即8.345萬億產(chǎn)值；建材業(yè)產(chǎn)值將平均下滑2.872%，即2.610萬億；加大建筑業(yè)的投資能有效抑制金融危機(jī)對建筑業(yè)和關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的影響，能夠加大內(nèi)需、擴(kuò)大再生產(chǎn)，且使建筑業(yè)、建材業(yè)分別在2014、2016年左右大大的超過了它們自然增長產(chǎn)值。相對于金融危機(jī)的影響，建筑業(yè)產(chǎn)值平均增長了近5.100%，近14.994萬億；建材業(yè)產(chǎn)值平均增長了4.176萬億，近4.731%。

4 結(jié) 論

本文采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理及方法，深入的剖析了建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展的互動(dòng)機(jī)理，構(gòu)建了建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展的互動(dòng)機(jī)制和動(dòng)力模型，以1992年至2005年我國投入產(chǎn)出為基礎(chǔ)，模擬和預(yù)測了我國自2006年至2020年建筑業(yè)及建材業(yè)的發(fā)展趨勢；假定在2003年至2005年增加和減少建筑業(yè)投資20%，模擬和仿真了其對建筑業(yè)和建材業(yè)產(chǎn)值的影響程度；預(yù)測了金融危機(jī)對建筑業(yè)和建材業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到的影響；在此基礎(chǔ)上，假定建筑業(yè)分三年增加投資3萬多億，預(yù)測了在金融危機(jī)影響下該措施對建筑業(yè)和建材業(yè)的拉動(dòng)效應(yīng)。研究結(jié)果表明，建筑業(yè)與建材業(yè)發(fā)展關(guān)聯(lián)效應(yīng)明顯；在金融危機(jī)的情形下，加大建筑業(yè)投資，能夠拉動(dòng)內(nèi)需，促進(jìn)建筑業(yè)及建材業(yè)等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)增長，促進(jìn)GDP的持續(xù)上漲。相對于投入產(chǎn)出分析，基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的多產(chǎn)業(yè)之間的互動(dòng)機(jī)理更能刻畫產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)，能為產(chǎn)業(yè)宏觀政策的制定及宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控提供更有效地定量決策依據(jù)。

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