產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)有序度的測量

張保林，劉小瑜

（1.江西財經(jīng)大學研究生部，南昌330013；2.南陽師范學院經(jīng)濟管理學院，河南南陽473000）

產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)有序度的測量

張保林1,2，劉小瑜1

（1.江西財經(jīng)大學研究生部，南昌330013；2.南陽師范學院經(jīng)濟管理學院，河南南陽473000）

產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)結構是商品流、信息流、貨幣流等相關流的流通路徑，作為多層次結構的復雜自適應系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)構成要素不同質(zhì)、運輸過程存在障礙等問題導致結構熵難以準確描述系統(tǒng)有序度，從相關流的性質(zhì)出發(fā)可以規(guī)避對集群系統(tǒng)本身復雜結構研究而實現(xiàn)對集群有序度的測量，產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)的容流潛力、供需匹配度、邊界通透性是從相關流的性質(zhì)出發(fā)測度系統(tǒng)有序度必須考慮的視角。

產(chǎn)業(yè)集群；有序；測度

起源于馬歇爾經(jīng)典巨著《經(jīng)濟學原理》的產(chǎn)業(yè)集群理論至今已走過一個多世紀的歷程。從集群規(guī)模到集群結構，從集群邊界到集群構型，產(chǎn)業(yè)集群相關問題研究日益豐富，其中產(chǎn)業(yè)集群演化理論一直是整個集群理論體系的核心與靈魂，從區(qū)位理論到社會資本理論，從均衡理論到復雜系統(tǒng)理論，學者們對集群演化的認識越來越深入，也越來越接近經(jīng)濟現(xiàn)實。系統(tǒng)演化不僅需要考慮演化動力及演化機制，也需要研究演化的描述，演化的方向標度、結構標度、性能標度、形態(tài)標度、信息標度等都從不同角度對系統(tǒng)演化進行描述，本文擬就產(chǎn)業(yè)集群演化有序及有序度的測量問題展開探討。

1 產(chǎn)業(yè)集群有序的內(nèi)涵

1.1 流視角的系統(tǒng)有序內(nèi)涵分析

序是一個極其普遍而深刻的概念，不同學科對其有不同理解。在數(shù)學理論中集中體現(xiàn)在序數(shù)、序域、序結構三個概念之中，其含義與日常理解的次序有密切關系。在物理、化學和生物學中序體現(xiàn)了一種非對稱性、非守衡性、非平衡性和非均勻性，序來自一種特定的對稱破缺，序不僅是系統(tǒng)的一種存在狀態(tài)，而且被賦予了變化的含義[1]。系統(tǒng)演化的序既是系統(tǒng)演化的產(chǎn)物又是系統(tǒng)演化的標志，在一定程度上講，系統(tǒng)的屬性取決于其有序程度，沒有狀態(tài)的物質(zhì)是不存在[2]，沒有序的系統(tǒng)也是不存在，有序度只能是一個相對量，只能通過兩個類似系統(tǒng)或同一系統(tǒng)演化中不同時點狀態(tài)對比來分析有序度的大小。那么有序的實質(zhì)是什么呢？李洪濤等（2008）認為有序的實質(zhì)是在耗散結構形成過程中，各因子之間形成的一種相干性、關聯(lián)性，反映了系統(tǒng)內(nèi)部在宏觀上的聯(lián)系程度；系統(tǒng)的無序指的是各因子之間聯(lián)系很弱或沒有聯(lián)系[3]。王季云（2009）認為有序是指系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間具有某種約束性，呈現(xiàn)某種規(guī)律，無序是指系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間混亂、無規(guī)則的狀態(tài)[4]?？梢妼W者們對系統(tǒng)有序的認識基本上集中在結構有序這一層面，筆者認為結構有序只是系統(tǒng)有序研究的一個側(cè)面，系統(tǒng)結構只是系統(tǒng)內(nèi)相關流的流通路徑，結構有序背后隱藏的是物質(zhì)流、信息流、能量流等流的有規(guī)律運動，有序的本質(zhì)是系統(tǒng)形成流的高效流通路徑，調(diào)節(jié)物質(zhì)、能量、信息在系統(tǒng)不同層次間的流動，使系統(tǒng)保持穩(wěn)定和產(chǎn)生進化。

我們不妨以貝納德花紋為例來解釋這一問題。貝納德對流是布魯塞爾學派最早用來說明耗散結構理論的物理實驗。1900年，法國物理學家貝納德設計一個流體實驗，一層流體上下各與一個溫度分別為T1、T2的恒熱源板接觸，板間距離遠小于板的長度和寬度，當兩板溫度相等時，流體處于平衡態(tài)；當兩板溫度不等出現(xiàn)溫差時，如果溫差沒有超過臨界值，液體分子作雜亂的熱運動，通過無規(guī)則碰撞傳遞熱量；當溫差超過臨界值時液體出現(xiàn)對流狀態(tài)，出現(xiàn)無數(shù)的六角形對流元胞，液體分子在六角形對流元胞的中心向上流動，而在六角形元胞的邊沿向下流動，能量通過這種宏觀對流得到更有效的傳遞。從貝納德對流實驗可以看出，在溫差低于臨界值時熱量的流通雖然也是從高溫板傳向低溫板，但熱量流通路徑是不規(guī)律、低效率的，當溫差超過臨界時所形成的貝納德花紋是一種更為有效的熱量流通路徑。哈肯在協(xié)同學中經(jīng)常列舉的激光形成以及B-Z反應等自組織現(xiàn)象也可以做同樣的理解?；诖?，筆者認為系統(tǒng)有序指的是系統(tǒng)能保證相關流通過系統(tǒng)順利流通，系統(tǒng)有序度指的是系統(tǒng)實現(xiàn)相關流在系統(tǒng)中順利流通的能力，系統(tǒng)組織結構是系統(tǒng)保持有序的一種手段，系統(tǒng)演化可以認為是相關流流量和流通效率的演化。

1.2 產(chǎn)業(yè)集群有序的內(nèi)涵分析

經(jīng)濟系統(tǒng)運行的目的是為了滿足人類不斷增長的消費需求，其基本運作模式是將自然資源通過企業(yè)加工轉(zhuǎn)化為滿足消費需要的最終消費品，系統(tǒng)最基本的構成要素是企業(yè)和消費者。經(jīng)濟系統(tǒng)中最重要的流是商品流，商品流有規(guī)律流動是保證經(jīng)濟系統(tǒng)實現(xiàn)其目的的前提；信息流伴隨商品流而出現(xiàn)，是實現(xiàn)物質(zhì)流順利流通的重要影響因素之一，信息流在很大程度上影響著物質(zhì)流的流量和流通方向；貨幣的出現(xiàn)進一步提高了商品流的流通效率，在市場經(jīng)濟條件下，商品流與貨幣流是相輔相成的兩種流，商品流的發(fā)生需要以貨幣流實現(xiàn)為基礎，貨幣流背后隱藏的是商品流或潛在的商品流。經(jīng)濟系統(tǒng)演化過程可以理解為商品流、信息流、貨幣流流通路徑不斷優(yōu)化的過程。在市場經(jīng)濟條件下，商品流、信息流和貨幣流的主要流通路徑包括市場、企業(yè)和各種中間性組織。

經(jīng)濟學除關注商品流、信息流和貨幣流的流通總量和流通速度之外，還要研究各種流的空間分布問題，產(chǎn)業(yè)集群理論更是把流的空間分布研究推向了經(jīng)濟學前沿。產(chǎn)業(yè)集群是一種介于市場和科層組織之間的中間性組織；是在遠離平衡的條件下，借助能量流、質(zhì)量流和信息流而維持的一種空間或時間的有序結構[5]。產(chǎn)業(yè)集群如同貝納德花紋一樣是一種系統(tǒng)空間組織結構，亦即一種相關流的流通路徑。產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)的分工與協(xié)作其本質(zhì)是為提高物質(zhì)流的流通效率而對集群結構所作的改變，企業(yè)間的非貿(mào)易相互依賴提高了信息流的流通效率，因此，筆者認為產(chǎn)業(yè)集群有序指的是產(chǎn)業(yè)集群能保證相關流經(jīng)過產(chǎn)業(yè)集群流通，產(chǎn)業(yè)集群有序度指的是產(chǎn)業(yè)集群實現(xiàn)商品流、信息流和貨幣流順利流通的能力。

2 產(chǎn)業(yè)集群有序度的測量

系統(tǒng)演化的有序程度一直是系統(tǒng)論關注的焦點問題，有序度測量在系統(tǒng)理論中有兩大類標度，其一是序參量標度，其二是類熵標度。

2.1 序參量標度下的集群有序度測量

序參量的概念是前蘇聯(lián)物理學家朗道（L.D.Landau，1937）在研究二類相變時首先提出來的，序參量可以用來刻畫一個系統(tǒng)內(nèi)部對稱程度和有序程度，并且要求它在臨界點具有不確定性，當系統(tǒng)處于低有序度、高對稱度時，其序參量為零；當系統(tǒng)處于高有序度、低對稱性時序參量具有某個非零有限值；而系統(tǒng)處于臨界點或相變點時，序參量會發(fā)生一個從無到有的變化。序參量是系統(tǒng)一個宏觀特征，例如磁場的磁化強度等。序參量在哈肯創(chuàng)立協(xié)同學后得到學者們廣泛的認可，但序參量一詞在協(xié)同學中除了具有上述含義外，哈肯還認為序參量是役使子系統(tǒng)的模（變量）[6]，快變量跟隨著慢變量變化，即慢變量支配快變量，把具有支配地位的慢變量稱為序參量[7]。確定系統(tǒng)演化序參量需要詳細了解系統(tǒng)演化影響變量之間的關系，社會經(jīng)濟系統(tǒng)目前還難以達到如此精度，這也是在利用序參量測度產(chǎn)業(yè)集群有序度時，不同學者有不同見解的原因，張偉（2007）認為產(chǎn)業(yè)集群演化過程中制度和文化是慢變量[8]。唐勇（2005）等認為人的因素及相應的人文環(huán)境是集群系統(tǒng)序參量[9]。孫斌、鄭垂勇（2009）認為知識產(chǎn)權在產(chǎn)業(yè)集群創(chuàng)新系統(tǒng)演化中具有從無到有的變化趨勢，可以將知識產(chǎn)權優(yōu)勢作為集群創(chuàng)新自組織系統(tǒng)的序參量。[10]雖然這些認識都表達序參量的某些含義，但學者們的判斷多基于主觀認識，缺乏定量研究。由于目前產(chǎn)業(yè)集群演化理論對集群演化機制尚無統(tǒng)一定論，筆者認為利用序參量描述產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)的有序度可能還為時尚早。

2.2 類熵標度下集群有序度的測量

熵是序的對偶概念，熵描述系統(tǒng)無序程度。自克勞修斯（R.Clausius 1854）提出熵概念以來，起源于物理學的熵理論不斷與其他學科交叉滲透，模糊熵、灰色熵、信息熵、生物熵、管理熵、經(jīng)濟熵等熵概念層出不窮，熵理論已經(jīng)成為應用范圍非常廣泛的一門科學理論[11]。愛因斯丹（Albert Einstein）稱贊熵是所有科學定律中的第一定律，愛丁頓（Arthur Stanley Eddington）稱熵為整個宇宙至高無上的哲學定律[12]。但哈肯曾講：科學一貫告誡我們，不要輕率地把一些規(guī)律認為是普遍有效的，我們不得不一再承認，一些自然規(guī)律，其有效性雖已在一定領域被認識并得到肯定，但在更大的范圍內(nèi)就只是一種近似[13]。類熵標度是否適合測量產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)有序度，需要對類熵標度的發(fā)展歷史進行簡單梳理。

2.2.1 克勞修斯熵與結構熵

熵概念是克勞修斯在研究卡諾熱機時提出的，假設有兩個物體組成的孤立系統(tǒng)，第一個物體熵的改變△S1=-△Q/T1，第二個物體△S2=△Q/T2，△S=△S1+△S2，其中△Q是物體1傳導給物體2的熱量，T1、T2分別是物體1、2的絕對溫度，△S1、△S2、△S分別是物體1、物體2和系統(tǒng)的熵變。易知：當且僅當T1=T2時△S=0（可逆過程）；如果熱量從高溫物體傳向低溫物體，△S>0（不可逆過程）?？藙谛匏轨厥紫冉o出了系統(tǒng)演化方向的判據(jù)，不可逆過程熵增原理表明不可逆過程伴隨著“可用能”的浪費，亦即能量降退，熵是能量不可用程度的度量，亦即不可逆過程能量雖然守恒，但其可資利用的程度隨著不可逆過程熵增而降低，退化能量的多少與系統(tǒng)熵增成正比，這是目前學者們所理解的克勞修斯熵的宏觀意義。筆者認為克勞修斯熵測度的是系統(tǒng)中熱量的傳遞效率，在系統(tǒng)演化的起始點T1>T2，此時溫差最大，熱量傳遞效率最高，隨著兩物體溫差的逐漸縮小，熱量傳遞效率越來越低，當兩物體溫度相等時，從宏觀上看熱量不發(fā)生傳遞，因此，筆者認為隨著系統(tǒng)熵增大，系統(tǒng)內(nèi)相關流傳遞的效率降低。

克勞修斯熵不能說明不可逆過程的微觀機制，而且其分析過程對熱力學的強烈依賴也限制了克勞修斯熵的推廣。1878年奧地利物理學家玻爾茲曼（Lud wigBoltzmann）給出了熵更一般的定義，即熵決定于系統(tǒng)內(nèi)微觀粒子排列的概率[14]，認為熵是系統(tǒng)內(nèi)微觀粒子熱運動雜亂程度的度量，結構熵定義為S=klnΩ，其中K是玻爾茲曼常數(shù)，Ω為系統(tǒng)的熱力學概率（即微觀狀態(tài)數(shù)），通過統(tǒng)計規(guī)律將系統(tǒng)微觀機制與宏觀性質(zhì)聯(lián)系了起來，也將系統(tǒng)有序同系統(tǒng)結構的對稱破缺聯(lián)系了起來，自玻爾茲曼之后學者們將系統(tǒng)有序從能量可利用率轉(zhuǎn)向了結構有序，引起了熵理論的進一步泛化。信息熵、科爾摩格諾夫熵、測度熵、拓撲熵、混合熵等熵概念層出不窮，雖然含義各不盡相同，但都有著一個相似的數(shù)學結構，而且都與狀態(tài)出現(xiàn)的幾率分布有關[1]。

2.2.2 集群有序度的測量

不論是克勞修斯解釋宏觀熵時所采用的熱傳導過程，還是玻爾茲曼解釋微觀熵時所采用的氣體擴散過程都有三個基本假設，其一是系統(tǒng)構成要素同質(zhì)，其二是運輸過程2無障礙，亦即能量可以順利通過一個元素傳遞向另一個元素，其三是系統(tǒng)是孤立系統(tǒng)。而這三個基本前提在產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)中都難以滿足。我們假設一個只有一次分工的產(chǎn)業(yè)集群，示意圖如圖1。

對于產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)來講，首先系統(tǒng)構成要素是不同質(zhì)的，上下游企業(yè)的性質(zhì)可能會有根本差異，即使同一層次內(nèi)的企業(yè)在規(guī)模、生產(chǎn)能力等方面也會有很大區(qū)別；其次，物質(zhì)流、信息流和貨幣流的集群內(nèi)流動時并不是無障礙的運輸過程，產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)與貝納德花紋和激光等物理系統(tǒng)的最大不同之處在于構成系統(tǒng)的主體具有自適應性，貝納德花紋、激光等物理系統(tǒng)中構成要素無條件傳遞能量，而產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)中各種流的形成是主體自適應選擇的結果。另外，現(xiàn)實中任何一產(chǎn)業(yè)集群都是開放系統(tǒng)，必須與外界進行商品、信息和貨幣交流，因此，僅從結構對稱破缺角度研究產(chǎn)業(yè)集群有序難免存在偏頗之處，既然從產(chǎn)業(yè)集群這一流的通徑本身研究集群有序存在較大難度，筆者認為可以通過流經(jīng)產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)的流的特征來探討產(chǎn)業(yè)集群有序度測量問題。一個有序的組織必然表現(xiàn)為具有較強運輸能力，且具有較高的運輸效率。商品流是產(chǎn)業(yè)集群實現(xiàn)其功能時最主要流，在此我們僅從商品流角度來探討產(chǎn)業(yè)集群有序的測度。

（1）容流潛力

前文認為產(chǎn)業(yè)集群有序度指產(chǎn)業(yè)集群實現(xiàn)相關流順利流通的能力，如果我們將產(chǎn)業(yè)集群視為一個水庫，則閘門面積越大，產(chǎn)業(yè)集群保證商品流順利通過的能力就越強。對于圖1所示的產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)來講，商品流通過產(chǎn)業(yè)集群需要經(jīng)過上游企業(yè)和下游企業(yè)兩道“閘門”，則產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)容流能力r可定義為：r=min{r上，r下}，r上，r下分別表示上、下游企業(yè)生產(chǎn)潛力的和。

（2）供需匹配度

產(chǎn)業(yè)集群中相關流的形成是主體自適應選擇的結果，上游企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品必須能滿足下游企業(yè)需要才能保證流的通暢性，因此，在測度產(chǎn)業(yè)集群有序度時需要測量上下游企業(yè)的供需匹配度。設產(chǎn)品供給與需求分布分別為向量X=（x1,x2,…，xn），Y=(y1,y2,…,yn)可以通過向量X、Y的歐氏距離D(X,測量上下游企業(yè)的供需匹配度。

（3）邊界通透性

根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境的關系，系統(tǒng)理論將將系統(tǒng)劃分為孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)，依據(jù)耗散結構理論，只有開放系統(tǒng)在遠離平衡態(tài)時，系統(tǒng)漲落才有可能導致系統(tǒng)形成耗散結構，系統(tǒng)開放就意味著系統(tǒng)與外界有物質(zhì)能量交流，其實耗散結構就是流通過系統(tǒng)時，系統(tǒng)為保證流通過效率而將個別子系統(tǒng)之間的“短程通信”變成能在整體范圍內(nèi)子系統(tǒng)間的“長程通信”，通過子系統(tǒng)協(xié)同實現(xiàn)提高流運輸和轉(zhuǎn)換效率的目的。無論在貝納德花紋還是激光等物理系統(tǒng)中，系統(tǒng)邊界是明確的，而且在考慮相關流時都沒有考慮流通過邊界的效率。產(chǎn)業(yè)集群作為一個經(jīng)濟系統(tǒng)，邊界能否保證相關流的順利通過對系統(tǒng)發(fā)展至關重要，如果集群系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品不能順利在市場上實現(xiàn)其價值，再循環(huán)過程就不可能發(fā)生，產(chǎn)業(yè)集群也將不復存在，因此，在測度產(chǎn)業(yè)集群有序度時，必須考慮商品流進入和流出系統(tǒng)的通暢性。在產(chǎn)業(yè)集群理論研究過程中，如何確定產(chǎn)業(yè)集群邊界尚存在爭議，主要有行政地理邊界和經(jīng)濟邊界兩個層次[15]，現(xiàn)實中很多企業(yè)跨越多個行政地理邊界，因此，從經(jīng)濟聯(lián)系角度界定產(chǎn)業(yè)集群邊界是比較合理的。

在圖1所示的產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)中，上下游企業(yè)都處于集群邊界，上游企業(yè)把自然資源轉(zhuǎn)化為下游企業(yè)的中間投入，下游企業(yè)將中間投入轉(zhuǎn)化為最終消費品，集群邊界的通透性就表現(xiàn)為上游企業(yè)采購自然資源的能力和下游企業(yè)的銷售能力，可以采用產(chǎn)業(yè)集群資源占有率和產(chǎn)品市場占有率來測度產(chǎn)業(yè)集群邊界的通透性。

3 結語

產(chǎn)業(yè)集群作為一個復雜自適應系統(tǒng)，其多層次結構為集群有序度測量帶來重重困難，在生命及人工生命系統(tǒng)中不同尺度下對稱與對稱破缺是同時存在，僅從結構對稱破缺似乎難以描述系統(tǒng)有序，本文將系統(tǒng)視為相關流流通路徑的思想是否適合所有類型的系統(tǒng)尚需進一步驗證。產(chǎn)業(yè)集群系統(tǒng)演化的主要表現(xiàn)就是能滿足更多消費需求，因此，在邊界通透性中必須考慮系統(tǒng)產(chǎn)出被環(huán)境接受的能力，從容流潛力、供需匹配度和邊界通透性三個角度測量系統(tǒng)有序度也只是針對產(chǎn)業(yè)集群這一特殊系統(tǒng)，其一般性也仍需考究。

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F062.9

A

1002－6487（2011）07－0065-03

劉小瑜（1958-），女，江西南昌人，教授，博士生導師，研究方向：產(chǎn)業(yè)核算，經(jīng)濟統(tǒng)計分析。張保林（1980-），男，河南南陽人，博士研究生，講師，研究方向：經(jīng)濟系統(tǒng)復雜性，產(chǎn)業(yè)集群。

（責任編輯/浩天）