基于C-D生產函數的產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響機制及實證研究

姜明輝，賈曉輝

(哈爾濱工業(yè)大學 管理學院，黑龍江哈爾濱150001)

一、引言

產業(yè)集群日益凸顯的重要作用使其成為區(qū)域經濟學研究的一個重要領域，包括它對企業(yè)績效、FDI等區(qū)域發(fā)展要素的影響，但我國在其對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響研究方面還處于初級階段。實際上，產業(yè)集群與區(qū)域創(chuàng)新能力之間存在密切關系:產業(yè)集群的發(fā)展不僅促進區(qū)域經濟水平的提高，而且集群參與者之間的緊密聯(lián)系使得集群主體的創(chuàng)新行為活躍、創(chuàng)新成果增多，推動區(qū)域創(chuàng)新體系的形成;反之，區(qū)域創(chuàng)新能力的提升必然帶來豐厚的經濟收益，吸引更多的集群外成員不斷向集群中心聚集，促進產業(yè)集群的發(fā)展壯大。

國外關于產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響的研究主要從兩方面進行。一方面是產業(yè)集群空間鄰近對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響:Freeman(1991)主要從技術供給的角度進行了研究［1］;Malmberg(1997)指出利用新經濟地理學中“學習機會”解釋產業(yè)集群發(fā)展現(xiàn)狀［2］;Niosi和 Zhegu(2010)認為產業(yè)集群中的技術創(chuàng)新活動帶來的知識外溢效果促進區(qū)域經濟的發(fā)展，并吸引更多的企業(yè)進入到集群中來［3］。另一方面是產業(yè)集群內部要素對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響:Tim和Hervey(1998)構建了由“環(huán)境-企業(yè)-市場”三要素構成的創(chuàng)新模型［4］;Martin和Charli(2006)提出了產業(yè)集群創(chuàng)新系統(tǒng)的構成要素［5］;Frykfors(2010)發(fā)現(xiàn)適宜的產業(yè)政策和文化環(huán)境能夠促進產業(yè)集群中多級創(chuàng)新體系的構建［6］;Fritsch 和 Slavtchev(2010)從知識創(chuàng)新的角度出發(fā)，就專業(yè)化對區(qū)域創(chuàng)新效率的影響進行了研究［7］。

國內針對產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響研究集中在產業(yè)集群視角下的區(qū)域創(chuàng)新能力構成要素方面。柳御林、胡志堅(2000)發(fā)現(xiàn)區(qū)域創(chuàng)新能力主要由創(chuàng)新的能力、環(huán)境和績效三方面構成［8］;王緝慈(2001)指出區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)的構成包括企業(yè)、高等院校、研發(fā)機構等產業(yè)集群的參與主體［9］;陳玉川、趙喜倉(2008)認為區(qū)域性產業(yè)集群的創(chuàng)新主體應該分為核心層和支持層兩個層面［10］;汪斌、侯茂章(2007)就產業(yè)集群與區(qū)域創(chuàng)新能力之間的關聯(lián)從實證角度進行了分析［11］。

綜上，產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響研究已經取得了階段性成果，本文將在此基礎上從定量角度探究不同生命周期階段的影響效果。和現(xiàn)有成果比較，本文研究主要有以下特點:首先，在產業(yè)集群的識別方面，添加了科技要素構建區(qū)位商綜合指數，擴大了識別方法的適用性;再次，在產業(yè)集群生命周期劃分方面，以定性經濟原理為基礎，利用門限自回歸模型進行精確定量描述;最后，在產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響方面，借助生產函數的基本原理，遵循“產業(yè)集群→技術擴散→區(qū)域創(chuàng)新”的傳導過程進行影響效果定量研究。

二、產業(yè)集群識別及生命周期階段特征分析

(一)產業(yè)集群的識別

產業(yè)集群是一種位于特定地理區(qū)位的中間組織，由眾多的成員(集群內企業(yè))在相互分工的條件下，通過競合關系，建立以投入產出為基礎的經濟技術聯(lián)系。本文從衡量產業(yè)集群的產出效果和空間集聚效果入手，立足于集群自身的人才集中和技術溢出優(yōu)勢，提出區(qū)位商綜合指數，主要包括以下4個指標:

其中，eij為j區(qū)域i產業(yè)的產值;ej為j區(qū)域所有產業(yè)的產值;Ei為全國i產業(yè)的產值;E為全國所有產業(yè)的產值。

其中，eij為j區(qū)域i產業(yè)的企業(yè)數;ej為j區(qū)域所有產業(yè)的企業(yè)數;Ei為全國i產業(yè)的企業(yè)數;E為全國所有產業(yè)的企業(yè)數。

其中，eij為j區(qū)域i產業(yè)的工業(yè)增加值;ei為j區(qū)域i產業(yè)的從業(yè)人員數;Ei為j區(qū)域全部產業(yè)的工業(yè)增加值;Fj為j區(qū)域全部產業(yè)的從業(yè)人員數。

其中，eij為j區(qū)域i產業(yè)的從業(yè)人員數;ej為j區(qū)域所有產業(yè)的從業(yè)人員數;Ei為全國i產業(yè)的從業(yè)人員數;E為全國所有產業(yè)的從業(yè)人員數。

對區(qū)位商綜合指數的四個組成指標的作用進行分析，總結如表1所示。

本文假定四個指標在進行產業(yè)集群識別過程中具有同等重要的地位，可以得到最后的區(qū)位商指數如式(5)所示:

其中，LQ表示區(qū)位商綜合指數，λ1=λ2=λ3=λ4=0.25，表示所占權重相等。

表1 區(qū)位商綜合指數計算表

(二)產業(yè)集群生命周期階段特征分析

產業(yè)集群作為一種產業(yè)的特定組織形式，在技術 演 進［12］、集 聚 經 濟 性 演 變［13］和 外 部 環(huán)境［14-15］三個驅動因素的作用之下，通過區(qū)位指向、集聚經濟、創(chuàng)新網絡和區(qū)域鎖定等不同階段效應的影響，呈現(xiàn)周期性的發(fā)展特點。而生命周期發(fā)展過程中驅動因素的影響程度不同，促使產業(yè)集群并不是沿著單一的方向演進，而是呈現(xiàn)非線性的軌跡特點。在各種因素正向或負向作用效果下，集群在生命周期演化的任意階段都可能發(fā)生逆轉、反復、曲折、波動等現(xiàn)象。本文從研究需要出發(fā)，對產業(yè)集群生命周期階段特征進行描述。

(1)形成期。沒有形成相互配套的產業(yè)鏈，對外圍企業(yè)的吸引力不強，生產要素的聚集效應不明顯;企業(yè)家的創(chuàng)業(yè)意識隨著生產經營活動的發(fā)展得到進一步擴散，區(qū)域創(chuàng)新意識也隨之萌芽。

(2)成長期。企業(yè)的數目大量增加產生叢生效應，企業(yè)為避免被競爭淘汰而進行技術創(chuàng)新，自身不斷發(fā)展壯大并成為集群的核心力量，原料供應方和產品服務方同時發(fā)展完善，產業(yè)鏈逐漸形成;知識生產機構(高等院校、研發(fā)機構)和相關服務的中介機構等關鍵要素出現(xiàn)，企業(yè)的聯(lián)系程度和知識擴散效應增強，技術創(chuàng)新的方式從簡單的線性發(fā)展進入復雜的網絡式發(fā)展過程。

(3)成熟期。從內部看，產業(yè)集群網絡體系的完善，使信息技術交流和配套服務得到長足發(fā)展，研究機構和人才培養(yǎng)機構完成自身布局并為集群創(chuàng)新活動的開展提供人才支持;從外部看，交通運輸、金融服務等配套服務呈現(xiàn)出繁榮發(fā)展的勢頭，企業(yè)開始在全球范圍內尋找更價廉的原料和更廣闊的產品銷售市場。

(4)衰退期。投資停滯，集群企業(yè)的收益負增長直接導致外部投資不斷減少直至停滯，企業(yè)的發(fā)展失去了重要的源動力，導致產業(yè)集群衰退的因素首先作用于實力較弱或經營管理手段落后的企業(yè)，這些企業(yè)被淘汰，而惡性競爭等因素加劇了這一過程的發(fā)展;核心產業(yè)的優(yōu)勢地位喪失，或者被其它發(fā)展更快、規(guī)模更大的產業(yè)集群所取代。

通過以上描述，可以對產業(yè)集群的生命周期階段特征總結如圖1所示。

圖1 產業(yè)集群生命周期階段特征

三、生命周期下產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響的動力機制及模型構建

(一)產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響的動力機制

從區(qū)域創(chuàng)新能力的內涵出發(fā)，結合產業(yè)集群自身的構成要素，可以看出產業(yè)集群與區(qū)域創(chuàng)新能力之間存在地域、結構、功能和目標4個方面的關聯(lián)性。相對于其他生產組織形式，產業(yè)集群產生和發(fā)展伴隨著自我選擇和調節(jié)的過程，促使產業(yè)集群具有獨特的天然優(yōu)勢，即低交易成本和外部性效應，并在產業(yè)集群其它的優(yōu)勢特征基礎上固化、共同作用，為技術創(chuàng)新提供了持續(xù)的內在動力。總之，產業(yè)集群是區(qū)域創(chuàng)新能力提升的重要載體，其內在的創(chuàng)新活動加快了區(qū)域創(chuàng)新能力的提升速度。具體影響過程如圖2所示。

圖2 產業(yè)集群促進區(qū)域創(chuàng)新能力的動力機制

本文深入分析生命周期各階段產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響的“產業(yè)集群→技術擴散→區(qū)域創(chuàng)新”傳導過程，發(fā)現(xiàn)技術創(chuàng)新擴散在生命周期各階段表現(xiàn)出不同的特征和規(guī)律，因而對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響也是不同的。

(1)形成期。形成期的影響主要依賴于觸發(fā)機制。由于產業(yè)集群創(chuàng)新環(huán)境不完善、企業(yè)創(chuàng)新活動的收益和主導地位不明顯、企業(yè)之間聯(lián)系松散等因素制約，集群的核心能力及其對技術創(chuàng)新能力的促進還未形成明顯優(yōu)勢，對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響也非常微弱。

(2)成長期。成長期的影響主要依賴于自增強機制。企業(yè)數量增加、規(guī)模擴大，集群的集聚效應逐漸顯現(xiàn)。伴隨技術擴散環(huán)境的發(fā)展和大量企業(yè)進入，更多企業(yè)參與到技術創(chuàng)新合作中，集群的知識創(chuàng)新網絡形成，知識溢出的速度明顯加快，對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響明顯增強。

(3)成熟期。成熟期的影響主要依賴于專業(yè)化分工協(xié)同機制。產業(yè)集群的技術創(chuàng)新中心成為高校和科研機構等，而企業(yè)利用知識溢出效應分享創(chuàng)新資源，并通過集群網絡實現(xiàn)技術創(chuàng)新的擴散和學習。隨著技術逐步趨同，創(chuàng)新活力不足，集群創(chuàng)新網絡的覆蓋范圍停止增長，此時產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響效果與成長期相比開始減弱。

(4)衰退期。衰退期的影響主要受“鎖定效應”作用。原有技術已經不適應需要并被逐步淘汰，企業(yè)數目減少，而攜帶新技術的進入企業(yè)也不斷減少。伴隨企業(yè)經濟效益的下滑，企業(yè)會裁員或遷出區(qū)域，導致集群網絡萎縮，搜集和傳遞信息的功能減弱，創(chuàng)新學習能力退化，進而對區(qū)域創(chuàng)新能力的促進作用逐步弱化。

綜上所述，產業(yè)集群演化各階段對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響特征可用表2表示。

(二)生命周期下產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響模型的構建

1.生命周期劃分模型

產業(yè)集群的生命周期演化絕不是單純的線性發(fā)展過程，而是涉及多種因素的復雜系統(tǒng)發(fā)展過程。本文在已有研究的基礎上，考慮數據可得性，從規(guī)模效應和經濟效應兩個角度，選取企業(yè)數、全部從業(yè)人員平均數、人均收入、人均工業(yè)產值和人均利潤額作為描述指標;按照系統(tǒng)分析的思路，應用門限自回歸模型對產業(yè)集群生命周期進行判定，主要步驟如下:

表2 產業(yè)集群演化各階段對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響機理

(1)確定滯后階數p。按從大到小順序選取，利用AIC信息量準則判定最終適合的滯后階數p，并得出延遲系數d的取值范圍，一般d≤p。

(2)確定延遲系數d。由于延遲系數d是離散的，因此先估計d，在d已知的前提之下再對其它參數進行估計。

(3)搜索門限值。利用軟件測算門限值的過程主要是使門限值所在區(qū)段內的條件似然函數最大化，進而可以得到適合進行分析的門限值c。

(4)劃分增長區(qū)制。利用步驟3中搜索所得的門限值，進行產業(yè)集群增長區(qū)制的劃分，不同的增長區(qū)制對應不同的生命周期發(fā)展階段。

2.產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響模型

綜合考慮研究對象的實際情況和數據規(guī)律，分別選取了企業(yè)專利申請數和新產品銷售收入作為區(qū)域創(chuàng)新能力的衡量指標。

區(qū)域創(chuàng)新能力實質是區(qū)域的知識創(chuàng)造和擴散能力的培養(yǎng)過程，根據產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響的動力機制可以看出，這一過程需要各種技術創(chuàng)新研發(fā)資源的投入，如人力資源、科研資金等。因此，從技術擴散和知識外溢的角度，將函數設置為:

其中，L代表創(chuàng)新活動所投入的人力，K代表創(chuàng)新活動所投入的資本，AE表示產業(yè)集群的集聚水平。I在后續(xù)計算過程中將分別表示新產品銷售收入和企業(yè)專利申請數。

對式(6)兩邊同時取對數，可得:

四、生命周期下產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響的實證研究

(一)長三角產業(yè)集群的識別

選取長三角的通用設備制造業(yè)作為研究對象，利用區(qū)位商綜合指數得到產業(yè)集群識別結果如表3所示。

可以看出，江蘇、浙江、上海三地的指標都是大于1的，且都在1.2以上。根據區(qū)位商的基本判定原理可知3個地方都存在通用設備制造業(yè)產業(yè)集群，具備研究價值。

表3 長三角通用設備制造業(yè)集群識別結果

(二)長三角產業(yè)集群生命周期階段劃分

1.數據的獲取及因子分析

對2010年中國統(tǒng)計年鑒中全國23個省、4個直轄市和5個自治區(qū)通用設備制造業(yè)的指標數據進行比較，剔除關鍵指標較低的地區(qū)，對剩余省市相關指標數據進一步整理，并對收集的數據在相關性檢驗的基礎上進行因子分析。

目前在數據的相關性檢驗方面比較常用的方法是KMO(Kaiser-Meyer-Oklin)檢驗，具體的判定標準如表4所示。

表4 常用的KMO檢驗標準

對數據進行前期檢驗，經SPSS16.0運算得到的檢驗結果如表5所示。

表5 KMO和Bartlett's Test檢驗結果

檢驗結果中，KMO數值為0.759，大于臨界值0.7，故數據適合進行因子分析，得到的因子載荷系數矩陣如表6所示。

表6 正交旋轉后的因子載荷矩陣

可以看出，需要選取兩個公因子:第一公因子在人均工業(yè)產值、人均收入和人均利潤額上具有較大載荷，可歸納為產業(yè)集群經濟效應影響因子;第二公因子在企業(yè)數、全部從業(yè)人員平均數上有較大載荷，可歸納為產業(yè)集群規(guī)模效應影響因子。至此，長三角通用設備制造業(yè)集群生命周期的主要特征指標得到合理分類。

繼續(xù)計算因子得分系數矩陣(見表7)，利用此系數矩陣可以得到長三角通用設備制造業(yè)集群生命周期劃分指標的各因子得分數。結合因子得分系數矩陣的原理和原始指標數據，就可以得到通用設備制造業(yè)集群發(fā)展綜合指數。

表7 因子得分系數矩陣

2.生命周期各階段的劃分及其特征分析

結合長三角實際的經濟發(fā)展和體制改革階段性特征，選取1993年作為長三角通用設備制造業(yè)產業(yè)集群生命周期的研究起點，得到其經濟發(fā)展的綜合指數和經濟發(fā)展變化率如表8所示。

以江蘇省通用設備制造業(yè)產業(yè)集群為例，按照生命周期劃分模型的主要步驟進行測算可知:滯后階數p為1，延遲系數d為1，門限值c1和c2分別為0.035469和0.191541，因此17個樣本被劃分為三個區(qū)制，其中小于0.035469的樣本有4個，大于0.035469且小于0.191541的樣本有7個，大于0.191541的樣本有6個，作圖得到江蘇省通用設備制造業(yè)產業(yè)集群的經濟增長區(qū)制劃分如圖3(a)所示。

參照江蘇省通用設備制造業(yè)集群的生命周期劃分過程可得浙江省、上海市通用設備制造業(yè)集群綜合指數變化率的門限值分別為-0.00234和0.17804、-0.013488和0.114956，產業(yè)集群的發(fā)展經濟區(qū)制劃分如圖3(b)和圖3(c)所示。

表8 江蘇省1993-2010年通用設備制造業(yè)集群發(fā)展綜合指數及變化率

圖3 長三角通用設備制造業(yè)集群經濟增長區(qū)制

雖然長三角通用設備制造業(yè)產業(yè)集群的發(fā)展速度(即圖中的綜合變化指數)在不同地區(qū)呈現(xiàn)不同的態(tài)勢，但其演化過程具有明顯的相似特征。一方面，產業(yè)集群的生命周期演化過程復雜，三地的綜合變化指數波動過程反映出通用設備制造業(yè)呈現(xiàn)螺旋式增長。另一方面，產業(yè)集群的發(fā)展階段過程大致相同?？傮w來看，受我國經濟體制和國際經濟環(huán)境影響，1998年之前三地的通用設備制造業(yè)集群基本都處在緩慢波動發(fā)展的階段;此后三地均跨入再發(fā)展階段。目前，江蘇省正處于成長期，浙江省和上海市步入成熟期并表現(xiàn)出相應特征。

3.長三角產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響的分析及對策

依據產業(yè)集群周期劃分定量判定結果，結合產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力影響模型，對江蘇、浙江和上海的數據進行分組篩選并進行標準化處理，分別以新產品銷售收入和企業(yè)專利申請數作為因變量構建回歸方程，可得系數結果，如表9所示。

表9 生命周期下產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響

由表9可得出以下結論。首先，不同生命周期階段產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響效果不同。在形成期，產業(yè)集群對新產品銷售收入的影響為負，而對企業(yè)專利申請數的影響為正;在成長期和成熟期，產業(yè)集群對兩者的影響都顯著為正。其次，整個生命周期產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響效果不斷變化。從形成期到成熟期的整個發(fā)展過程來看，lnAE的系數從小變大，說明產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響效果隨時間推移越來越明顯。結合影響機理可知，在成熟期影響效果將達到最大，進入衰退期影響效果將減弱。最后，對所有組合的回歸系數比較可知，在生命周期的任一階段，lnL和lnK的系數顯著性較好;在同一階段，lnL和lnE的系數基本大于lnAE的系數，說明目前科技研發(fā)的人員和經費投入仍然是促進區(qū)域創(chuàng)新能力提高的主要因素，產業(yè)集群的技術擴散效應對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響是隨著時間的推移慢慢體現(xiàn)的。

根據以上模型分析結果，結合產業(yè)集群生命周期演化階段特征，本文提出了提升區(qū)域創(chuàng)新能力的對策。在形成期，加強基礎設施建設，不斷完善集群技術服務中介體系，依靠體系的不斷完善促進集群創(chuàng)新主體合作;在成長期，制定嚴格的技術標準并完善政策體系，尤其注重對技術知識產權的保護;在成熟期，注重集群外部人才引進，在整合產業(yè)鏈的基礎上營造集群的創(chuàng)新精神和文化氛圍;在衰退期，加強集群與外界的信息技術聯(lián)系，不斷引入新技術，最終使產業(yè)集群創(chuàng)新活動融入區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)，并借助要素和資源的充分流動，使產業(yè)集群自身的創(chuàng)新能力得到更大提升。

六、結 論

產業(yè)集群在推動區(qū)域經濟發(fā)展的同時，極大促進了區(qū)域創(chuàng)新能力的提高。傳統(tǒng)的研究多從定性的角度進行影響效果分析，缺乏細致的階段研究和準確的定量測算，且實證分析鮮見。本文從產業(yè)集群的識別入手，在生命周期階段劃分的基礎上研究不同生命周期階段下產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響效果，得到以下結論。第一，技術創(chuàng)新因素應成為集群識別的一個重要因素。本文構建了由工業(yè)產值區(qū)位商、企業(yè)數區(qū)位商、雇員集中度區(qū)位商和技術創(chuàng)新區(qū)位商組成的區(qū)位商綜合指數，其效果適用性得到驗證。第二，以門限自回歸理論為基礎的生命周期劃分模型具有實用價值。利用該模型對長三角通用設備制造業(yè)產業(yè)集群的生命周期階段進行劃分，得到了符合實際發(fā)展情況的結果。第三，產業(yè)集群不同生命周期階段對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響效果不同。通過影響機理探究和定量模型分析表明，產業(yè)集群對區(qū)域創(chuàng)新能力的影響隨著生命周期的演進呈現(xiàn)出先增強再減弱的周期性變化過程。

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