基于聚類分析的北京市科技資源配置與優(yōu)化研究

仵鳳清，盛 肖，何 健

（燕山大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

基于聚類分析的北京市科技資源配置與優(yōu)化研究

仵鳳清，盛 肖，何 健

（燕山大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

本文運用聚類分析方法對北京市19個國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)領(lǐng)域的科技工作投入與產(chǎn)出進(jìn)行聚類研究，研究結(jié)果顯示各個行業(yè)領(lǐng)域科技資源配置工作中存在著不同程度的資源“過?！被颉安蛔恪?。為此本文設(shè)計出3×3投入產(chǎn)出矩陣,結(jié)合分布在矩陣各個區(qū)間內(nèi)行業(yè)領(lǐng)域的數(shù)量與性質(zhì),剖析北京市科技資源配置不均衡的表現(xiàn)與原因,進(jìn)而提出科技資源配置優(yōu)化的建議。

科技管理；科技資源配置；聚類分析；投入產(chǎn)出矩陣；北京市

1 引言

不少專家學(xué)者分別從多個視角對科技資源配置進(jìn)行研究，如張曉瑞（2009）采用DEA方法對全國不同省市自治區(qū)科技資源配置效率進(jìn)行綜合評價，秦浩源、王寶成等學(xué)者也分別運用不同評價方法對國家科技資源在各省間的配置現(xiàn)狀及利用效率進(jìn)行分析，然而，上述研究都是行政區(qū)域間的科技資源配置宏觀比較，未能具體研究區(qū)域內(nèi)各個國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)領(lǐng)域的科技資源配置問題。只有一些政府報告式文獻(xiàn)涉及科技資源在各行業(yè)間分配，如天津市科技統(tǒng)計與發(fā)展研究中心吳達(dá)對天津市“十五”期間部分行業(yè)領(lǐng)域科技投入產(chǎn)出進(jìn)行統(tǒng)計分析。不過此類研究關(guān)注更多的是表層數(shù)據(jù)，忽視了不同行業(yè)間科技工作的性質(zhì)差異。事實上，充分了解與把握各行業(yè)領(lǐng)域科技工作的現(xiàn)狀與特點，才是合理有效配置科技資源的關(guān)鍵所在。因此，本文依據(jù)北京科技年鑒數(shù)據(jù)對北京市19個國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)領(lǐng)域2007年的科技投入產(chǎn)出進(jìn)行聚類分析，并構(gòu)建投入產(chǎn)出矩陣，根據(jù)各行業(yè)領(lǐng)域在矩陣區(qū)間的分布情況，深入分析北京科技資源配置現(xiàn)狀，提出配置優(yōu)化的方向與方法。

2 聚類分析步驟

2.1 建立評價指標(biāo)體系

本文從科技資源投入與產(chǎn)出角度進(jìn)行資源配置研究，因此參考北京科技年鑒數(shù)據(jù)統(tǒng)計的內(nèi)容，建立了有2項一級指標(biāo)、4項二級指標(biāo)、13項三級指標(biāo)的指標(biāo)體系，具體見表1。

2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

本文采用Z-SCORE對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。第i個樣本的第j個指標(biāo)變量標(biāo)準(zhǔn)化之后為：

2.3 聚類方法

本文采用能較好地利用所有樣本之間信息的類平均法進(jìn)行聚類，將類與類之間的距離定義為所有樣本對之間的平均距離，即定義GA和GB之間的距離為：

其中nA和nB分別為類 GA和GB得樣品個數(shù)，dij為類GA中樣品i與GB中樣品j的歐氏距離。聚類計算通過R統(tǒng)計軟件實現(xiàn)，將聚類結(jié)果分為高、中、低 3 類［1］。

3 北京市科技投入與產(chǎn)出聚類

采用上述方法，本文選取2007年北京市在19個國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)領(lǐng)域的科技投入與產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。所有數(shù)據(jù)來源于北京科技年鑒2008年度。通過R軟件計算得出的投入聚類樹形圖見圖1，產(chǎn)出聚類樹形圖見圖2。

圖中聚類距離是經(jīng)正規(guī)化之后的距離，即合并的兩類之間的距離除以變量之間的平均距離。根據(jù)本文研究目的采用給定閾值T法將投入與產(chǎn)出分別劃為高、中、低三類，具體聚類結(jié)果如下。

高投入：科學(xué)研究技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查、制造業(yè)、信息傳輸計算機服務(wù)和軟件；

中投入：教育、農(nóng)林牧漁、采礦、建筑、衛(wèi)生社會保障和社會福利；

低投入：電力燃?xì)饧八a(chǎn)供應(yīng)、交通運輸倉儲和郵政、批發(fā)零售住宿餐飲、金融、房地產(chǎn)、租賃及商務(wù)服務(wù)、水利環(huán)境和公共設(shè)施管理、居民服務(wù)和其他服務(wù)、文化體育和娛樂、公共管理和社會組織、國際組織；

高產(chǎn)出：制造業(yè)、科學(xué)研究技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查、教育；

中產(chǎn)出：信息傳輸計算機服務(wù)和軟件、采礦、建筑、電力燃?xì)饧八a(chǎn)和供應(yīng)、衛(wèi)生社會保障和社會福利；

低產(chǎn)出：農(nóng)林牧漁、交通運輸倉儲和郵政、批發(fā)零售住宿餐飲、金融、房地產(chǎn)、租賃和商務(wù)服務(wù)、水利環(huán)境和公共設(shè)施管理、居民服務(wù)和其他服務(wù)、文化體育和娛樂、公共管理和社會組織、國際組織。

4 北京市科技資源配置及優(yōu)化

4.1 投入產(chǎn)出矩陣與總體情況分析

本文構(gòu)建3×3投入產(chǎn)出矩陣作為分析工具，對北京市科技資源配置現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析，并提出具體的優(yōu)化方案。如圖3所示，橫坐標(biāo)為科技投入，縱坐標(biāo)為科技產(chǎn)出，整個矩陣根據(jù)科技投入產(chǎn)出水平劃分為9個區(qū)間，區(qū)間內(nèi)用括號標(biāo)注的數(shù)字表示處于該區(qū)間的行業(yè)個數(shù)。區(qū)間1、5、9位于矩陣的主對角線上，代表了投入產(chǎn)出率的平均水平，分別表現(xiàn)為低投入低產(chǎn)出、中投入中產(chǎn)出、高投高產(chǎn)出。這條主對角線將矩陣劃分為兩部分，區(qū)間4、7、8位于主對角線的左上側(cè)，是投入產(chǎn)出率高于平均水平的一部分。其中分布于區(qū)間7的行業(yè)領(lǐng)域科技投入產(chǎn)出水平表現(xiàn)為低投入高產(chǎn)出，資源利用率最高，是資源配置最為理想的結(jié)果。區(qū)間4與8則分別是低投入中產(chǎn)出、中投入高產(chǎn)出，科技資源利用率也較為理想，等量科技投入水平下科研成果較其他行業(yè)領(lǐng)域要多。位于矩陣主對角線右下方的是區(qū)間2（中投入低產(chǎn)出）、3（高投入低產(chǎn)出）、6（高投入中產(chǎn)出），分布在這三個區(qū)間的行業(yè)領(lǐng)域科技投入產(chǎn)出率低于平均水平，是科技資源配置的重點優(yōu)化領(lǐng)域，尤其是分布在區(qū)間3的行業(yè)領(lǐng)域。

從圖3可見，19個行業(yè)領(lǐng)域中有15個分布在主對角線區(qū)間內(nèi)，其余4個行業(yè)均勻地分布在主對角線兩側(cè)，沒有出現(xiàn)極端不合理現(xiàn)象。所以總體上看，北京市科技投入與產(chǎn)出比基本均衡。但是，根據(jù)表2與圖3具體數(shù)據(jù)來看，問題非常嚴(yán)重。首先，科技資源投入嚴(yán)重不足，多達(dá)10個行業(yè)領(lǐng)域處于低投入低產(chǎn)出區(qū)間。其次，科技資源投入嚴(yán)重失衡，區(qū)間9內(nèi)2個高投入高產(chǎn)出行業(yè)領(lǐng)域獲得的資金投入是區(qū)間1內(nèi)10個行業(yè)領(lǐng)域的73倍多。第三，個別行業(yè)領(lǐng)域資源利用效果差，有2個行業(yè)（近1/10）分別處于高投入中產(chǎn)出、中投入低產(chǎn)出區(qū)間。第四，僅有少數(shù)行業(yè)領(lǐng)域能有效利用資源，有2個行業(yè)領(lǐng)域分別處于低投入中產(chǎn)出、中投入高產(chǎn)出區(qū)間。

4.2 各行業(yè)領(lǐng)域資源配置情況及優(yōu)化

（1）區(qū)間9行業(yè)領(lǐng)域資源配置及優(yōu)化。

區(qū)間9屬于高投入高產(chǎn)出區(qū)間，有兩個行業(yè)分布在區(qū)間9內(nèi)，分別是制造業(yè)與科學(xué)研究技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查領(lǐng)域。其中制造業(yè)領(lǐng)域多是應(yīng)用型研究，科技成果有助于企業(yè)提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益明顯，實用性較強，容易吸收社會企業(yè)資金投入。2007年，北京市在制造行業(yè)領(lǐng)域政府投入科技資金282774萬元，而帶動社會投入得資金是2169228萬元，是政府籌集資金的7倍多，占整體社會投入資金的42%?？茖W(xué)研究技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查領(lǐng)域則由于涉及地質(zhì)、能源、國家安全等關(guān)鍵領(lǐng)域，國家和地方政府都十分重視，2007年北京市在該領(lǐng)域的投入為3696733萬元，占科技資金總額的77.9%，科技人員的數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它行業(yè)領(lǐng)域，可以說該領(lǐng)域的高產(chǎn)出很大程度上是建立在高投入的前提上的。

這兩個行業(yè)領(lǐng)域科技資金充足，人才資源豐富，占用了北京市的絕大部分科技投入，因此優(yōu)化配置資源十分必要。首先，地方政府應(yīng)注重提升科技資源的利用效率，在保證科技成果的數(shù)量及質(zhì)量的前提下，將投入成本降下來。其次，應(yīng)重視成果轉(zhuǎn)化和技術(shù)推廣環(huán)節(jié)的投入，盡量將基礎(chǔ)型研究成果轉(zhuǎn)化為應(yīng)用成果，使產(chǎn)出效益最大化。另外，這兩個行業(yè)領(lǐng)域科技成果較為豐富，地方政府應(yīng)對科技立項嚴(yán)格把關(guān)，避免功利化單位或個人為獲得科技資源或為了完成某些定量指標(biāo)而盲目申請科研項目，重復(fù)性研究，造成科技資源的浪費［2］。

（2）區(qū)間1行業(yè)領(lǐng)域資源配置及優(yōu)化。

區(qū)間1屬于低投入低產(chǎn)出區(qū)間，共有10個行業(yè)領(lǐng)域處于此區(qū)間：水利環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)、居民服務(wù)和其他服務(wù)業(yè)、文化體育和娛樂業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)、批發(fā)零售住宿餐飲業(yè)、金融業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)、租賃和商務(wù)服務(wù)業(yè)、公共管理和社會組織、國際組織。這些行業(yè)多屬于社會公共管理和服務(wù)領(lǐng)域，科技工作能帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益不明顯，國家政府尤其是地方政府對這些領(lǐng)域關(guān)注度不夠，投入資源極少。由表2可知，政府科技資金在這10個領(lǐng)域投入的總和為282774萬元，只占總額的7.1%。低的關(guān)注度與投入限制了科技產(chǎn)出水平，同時也是造成這些行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展進(jìn)程中一系列問題的主要原因，如水利環(huán)境問題、文化體育問題、交通運輸問題、公共設(shè)施問題等。

分布在區(qū)間1內(nèi)的行業(yè)領(lǐng)域，關(guān)乎民生民意，關(guān)系到國家及地方的長遠(yuǎn)利益，是影響社會和諧、全面發(fā)展的主要因素。因此，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，政府應(yīng)重視這些行業(yè)領(lǐng)域的科技研究與發(fā)展，尤其要重視水利、環(huán)境、文化、體育、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。政府應(yīng)大力加強這些領(lǐng)域的科技資源配置，同時實施各種優(yōu)惠政策，吸引更多的社會及企業(yè)資金投入，鼓勵公益性、非營利性研究，獎勵高質(zhì)量高水平的科技成果及其推廣應(yīng)用，以提升社會公共服務(wù)和管理水平。

（3）區(qū)間4和8行業(yè)領(lǐng)域資源配置及優(yōu)化。

區(qū)間4與8屬于低投入中產(chǎn)出和中投入高產(chǎn)出區(qū)間。處在區(qū)間4的行業(yè)領(lǐng)域為電力燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)，處在區(qū)間8的行業(yè)領(lǐng)域為教育業(yè)。電力燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)的科技投入產(chǎn)出率較高，主要原因是北京城市的特殊需要。北京是我國政治、經(jīng)濟(jì)、文化的中心，人口最為密集，對電力燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)要求較高，因此科技發(fā)展動力性強，容易吸引社會及企業(yè)研究資源的投入，社會效益最為明顯。北京市2007年在該行業(yè)的科技活動經(jīng)費籌集額為198473萬元，其中社會籌集資金為194839萬元，占總籌集資金的98.1%，只有不到2%的資金為政府資金。處在區(qū)間8內(nèi)的教育業(yè)行業(yè)2007科技資金投入不及科學(xué)研究技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查領(lǐng)域的1/6，而擁有的專利、科技論文、著作等科技成果卻都超過科學(xué)研究技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查領(lǐng)域。其主要原因是當(dāng)今高校的功能正由教育向教育、科研、社會服務(wù)轉(zhuǎn)變，高校不僅是人才培養(yǎng)的中心，亦是知識生產(chǎn)的中心。而北京市著名高校林立，集聚了大量高水平科技人才，進(jìn)而投資風(fēng)險小，研發(fā)成本低，容易吸引社會資金投入［3］。

電力燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)直接影響社會生活、生產(chǎn)的安全穩(wěn)定，而且技術(shù)更新快，帶動增長壓力大，因此政府應(yīng)繼續(xù)加強對該行業(yè)的科技資源投入，持續(xù)提升科技產(chǎn)出水平和質(zhì)量。教育是一個國家科技人才的搖籃，政府首先應(yīng)進(jìn)一步加大該行業(yè)投入力度，尤其是加強基礎(chǔ)研究的科技資源配置。其次應(yīng)加強知識更新工作的資源配置，教育行業(yè)的知識老化會造成整個社會的落后，因此應(yīng)注重對教育工作者的培訓(xùn)，更新老化知識［4］。最后，應(yīng)注重資源共享建設(shè)，打破高校間條塊界限，避免資源重復(fù)配置，更有效地利用高校豐富的人才資源。

（4）區(qū)間2和6行業(yè)領(lǐng)域資源配置及優(yōu)化。

區(qū)間2和6屬于中投入低產(chǎn)出和高投入中產(chǎn)出區(qū)間。處在區(qū)間2的行業(yè)是農(nóng)林牧漁業(yè)，處在區(qū)間6的是信息傳輸計算機服務(wù)和軟件行業(yè)。我國歷來重視農(nóng)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展問題，近年來地方政府和企業(yè)組織都加大了這方面的投入，但是從投入產(chǎn)出角度來看，效果并不明顯。主要原因是這兩個行業(yè)科技工作的性質(zhì)影響了科技投入和產(chǎn)出。農(nóng)林牧漁領(lǐng)域科技項目研發(fā)過程復(fù)雜，研發(fā)周期較長，短期內(nèi)科技成果不明顯，而且成本回收期長，回報率低。如兩系雜交水稻歷經(jīng)9年的育種過程才得到大面積推廣。信息傳輸計算機服務(wù)和軟件行業(yè)的科技工作表現(xiàn)為首創(chuàng)性研發(fā)成本高成功率低，跟隨者卻模仿容易、復(fù)制成本極低，而且產(chǎn)品更新速度快，生命周期短，再加上知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度的不完善，為該行業(yè)科研工作帶來了極大的投資風(fēng)險與研發(fā)風(fēng)險。

對于這兩個行業(yè)，地方政府一方面要進(jìn)一步加強科技投入，尤其是加大對重點攻關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)費支持，促進(jìn)農(nóng)林牧漁業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展；另一方面要加大知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作的資源配置，完善知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度，制定和維護(hù)市場交易規(guī)則，切實降低高科技領(lǐng)域研發(fā)風(fēng)險，保護(hù)科研單位的研究成果［5］。

5 結(jié)語

通過本文的分析可以看出，北京市在科技資源配置工作仍存在一些不足，國內(nèi)其他各省市也應(yīng)從多方面努力以優(yōu)化科技資源配置。首先是先進(jìn)知識的學(xué)習(xí)，借鑒發(fā)達(dá)國家的科技資源配置經(jīng)驗，結(jié)合我國國情，相互之間取長補短。其次是提倡創(chuàng)新。創(chuàng)新是科技進(jìn)步的重要推動力量，要求地方政府在科技資源配置工作中重點支持企業(yè)自主創(chuàng)新，增加高校創(chuàng)新能力與科技園區(qū)的孵化作用力。最后，在科技資源配置工作中應(yīng)注重社會與生態(tài)效益，貫徹科學(xué)發(fā)展觀，構(gòu)建和諧社會，讓科技工作更好的服務(wù)于人類社會文明。

［1］王學(xué)民.應(yīng)用多元分析（第三版）［M］.上海:上海財經(jīng)出版社，2009.

［2］陳韞春.基于論文和專利的我國科研現(xiàn)狀分析［J］.科技管理研究，2010，（10）：14-15.

［3］李榮華.我國研發(fā)經(jīng)費配置與優(yōu)化［J］.科技管理研究，2010，（6）：42-44.

［4］劉玲利.提升科技資源配置績效的對策研究［J］.科技管理研究，2008，（612）：63-65.

［5］沈赤.現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)理論視角下的科技資源優(yōu)化配置分析［J］.學(xué)術(shù)交流，2009，（5）:78-82.

（責(zé)任編輯 張九慶）

Optimization of Beijing Science and Technology Resources Allocation

Wu Fengqing，Sheng Xiao，He Jian
（School of Economics and Management,Yanshan University，Qinhuangdao 066004，China）

The article studies the input and output of science and technology projects of 19 branches of national economic industries in Beijing with cluster analysis.The research reveals that there exists varied degrees surplus or insufficiency of resources in various science and technology industries.The resource utilization capability is low.Thus,this article designs a 3×3 input-output matrix to analyze the fact and reason of the imbalance of Beijing science and technology resources allocation,and gives proposals in the field of science and technology resources allocation.

science and technology management； science and technology resource allocation； cluster analysis； input-output matrix；Beijing

G311

A

河北省企業(yè)科技創(chuàng)新自組織動力機制與生態(tài)學(xué)培育路徑研究（HB10XG L175）。

2010-11-10

仵鳳清（1964-），男，黑龍江泰來人，管理學(xué)博士研究生，副教授，現(xiàn)任燕山大學(xué)文法學(xué)院黨委書記；研究方向：科技管理，知識管理等。