基于DEA方法的中國(guó)能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率研究

李　媛，李　霞,方海玲,張　榮

(西安工程大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710048)

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基于DEA方法的中國(guó)能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率研究

李媛，李霞,方海玲,張榮

(西安工程大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710048)

摘要：中國(guó)對(duì)能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的投入逐年增加，然而技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出增幅較小，提高能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率成為亟待解決的問題。對(duì)此，從能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新投入和產(chǎn)出的角度，構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用DEA模型方法對(duì)能源工業(yè)各子行業(yè)2003-2011年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出能源工業(yè)各子行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率，由此得到能源工業(yè)整體的技術(shù)創(chuàng)新效率。根據(jù)模型松弛變量的計(jì)算，分析能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新投入和產(chǎn)出的改進(jìn)幅度，得出調(diào)整建議：一方面加大技術(shù)獲取和改造費(fèi)用的投入；另一方面提高技術(shù)創(chuàng)新成果的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)化效益。

關(guān)鍵詞：能源工業(yè)；技術(shù)創(chuàng)新效率；DEA模型

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/13.1415.C.20150410.1443.024.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015-04-10 14:43

中國(guó)正處于工業(yè)化進(jìn)程的高速發(fā)展時(shí)期，能源對(duì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的增長(zhǎng)起到關(guān)鍵性的作用，然而能源工業(yè)卻存在供需不平衡、利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重等諸多問題。近年來(lái)，雖然推行了技術(shù)創(chuàng)新，并且技術(shù)創(chuàng)新的投入逐年增加，但技術(shù)創(chuàng)新能力的提高卻有限。因此，構(gòu)建能源工業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，客觀評(píng)價(jià)其技術(shù)創(chuàng)新效率，引導(dǎo)能源工業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新工作，成為亟待解決的問題。

2000年以前，國(guó)外學(xué)者對(duì)能源技術(shù)創(chuàng)新的研究主要集中在能源研發(fā)上，相關(guān)學(xué)者有Dooley和Morgan，他們研究的重點(diǎn)是研發(fā)費(fèi)用，關(guān)注技術(shù)投入而忽略技術(shù)產(chǎn)出。隨著研究的不斷深入，Sagar和Holdre提出能源研發(fā)還應(yīng)當(dāng)關(guān)注獲利水平、風(fēng)險(xiǎn)大小、燃料來(lái)源、固定費(fèi)用下所取得的技術(shù)進(jìn)步以及新技術(shù)的使用和效率[1]。隨后，Sagar定義了能源技術(shù)創(chuàng)新的概念并建立其理論體系，為能源技術(shù)創(chuàng)新的研究提供了新思路和視角[2]。在此基礎(chǔ)上，Kelly從4個(gè)角度豐富了能源技術(shù)創(chuàng)新理論，分別為能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程，能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新投入及產(chǎn)出，能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新組織形式和能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新控制[3]，能源工業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新研究體系逐漸形成。

近年來(lái)，中國(guó)學(xué)者對(duì)能源工業(yè)各子行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新研究不斷拓展。霍慧智運(yùn)用DEA方法對(duì)中國(guó)石油行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，其投入指標(biāo)主要是人力和資金，產(chǎn)出指標(biāo)為石油產(chǎn)量，結(jié)果表明石油行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率較高，達(dá)到了技術(shù)創(chuàng)新有效[4]。薛風(fēng)平利用主成分分析方法對(duì)石化產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行測(cè)評(píng)，并且對(duì)29個(gè)產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力進(jìn)行比較，分析結(jié)果表明石化產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力居中[5]。崔益嘉運(yùn)用DEA方法對(duì)中國(guó)煤炭行業(yè)的相關(guān)投入及產(chǎn)出進(jìn)行分析[6]。張繼磊針對(duì)黑龍江省的煤炭企業(yè)進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)力系統(tǒng)評(píng)價(jià)，研究中采用AHP進(jìn)行分析，并選擇黑龍江的某一煤炭企業(yè)作為案例研究，找出不足之處并為其提供對(duì)策建議[7]。鄒學(xué)將運(yùn)用DEA方法對(duì)13家上市石油化工企業(yè)的時(shí)間序列的效率進(jìn)行分析，選擇職工人數(shù)、固定資產(chǎn)和主營(yíng)業(yè)務(wù)成本為投入指標(biāo)，并將利潤(rùn)總額作為產(chǎn)出指標(biāo)，結(jié)論表明中國(guó)石油化工行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率較低，并認(rèn)為石化行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率研究尚處于探索階段[8]。

學(xué)者們主要研究了能源工業(yè)各子行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，缺少對(duì)中國(guó)能源工業(yè)整體技術(shù)創(chuàng)新的研究，同時(shí)能源工業(yè)整體技術(shù)創(chuàng)新效率又是對(duì)其評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。對(duì)此，應(yīng)梳理相關(guān)文獻(xiàn)，建立能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用DEA模型方法對(duì)能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，再分析能源工業(yè)各子行業(yè)模型中的松弛變量，以找到技術(shù)創(chuàng)新投入產(chǎn)出的調(diào)整方向。研究結(jié)論如下：能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新存在資源浪費(fèi)和比例失衡的問題，同時(shí)技術(shù)創(chuàng)新成果帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益較低。因此，需要提高能源工業(yè)R&D人員和經(jīng)費(fèi)的投入效益，重視低成本的先進(jìn)技術(shù)獲取和改造，加大新技術(shù)成果經(jīng)濟(jì)效益的轉(zhuǎn)化。

一、研究方法及指標(biāo)設(shè)計(jì)

結(jié)合能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的特點(diǎn)，選取DEA模型評(píng)價(jià)法，并在前人研究的基礎(chǔ)上確定能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的投入和產(chǎn)出指標(biāo)。

(一)DEA模型方法

DEA方法即數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，它是一種非參數(shù)方法，可以用來(lái)解決涉及多個(gè)投入及多個(gè)產(chǎn)出的相對(duì)有效性的問題。能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)是復(fù)雜的相對(duì)效率問題，難以用單一的指標(biāo)衡量。因此，采用DEA方法更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。CCR模型是DEA模型中的一種形式，假定規(guī)模報(bào)酬不變，然后運(yùn)用線性規(guī)劃及其對(duì)偶模型求出決策單元的效率前沿面，得到?jīng)Q策單元的相對(duì)效率，再對(duì)松弛變量求解，判斷決策單元的有效性，并在此基礎(chǔ)上對(duì)決策單元進(jìn)行改進(jìn)。

(二)效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.投入指標(biāo)

能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的投入指標(biāo)主要包括人力和資金，而資金投入分為R&D經(jīng)費(fèi)投入與非R&D經(jīng)費(fèi)投入?；艋壑沁x擇R&D總投入、政府R&D總投入等作為投入指標(biāo)[4]。張曉波主要選取了R&D投入、技術(shù)人員作為投入指標(biāo)[9]。創(chuàng)新活動(dòng)中R&D起到基礎(chǔ)作用以及支撐作用，因此選取R&D人員和R&D經(jīng)費(fèi)支出作為投入指標(biāo)。同時(shí)，對(duì)于非R&D經(jīng)費(fèi)投入，由于中國(guó)能源工業(yè)的自主創(chuàng)新能力不足，引進(jìn)技術(shù)成為提高技術(shù)創(chuàng)新能力的重要途徑，選取技術(shù)獲取及技術(shù)改造費(fèi)用作為投入指標(biāo)項(xiàng)。

2.產(chǎn)出指標(biāo)

在技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出指標(biāo)的選取上，一般包含出版科技專著數(shù)、專利數(shù)以及學(xué)術(shù)論文發(fā)表數(shù)。張曦將申請(qǐng)專利數(shù)和新產(chǎn)品產(chǎn)值作為煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率研究的產(chǎn)出指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)分別表示了企業(yè)創(chuàng)新水平和成果轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)效率[10]。代碧波，姚鳳閣將專利申請(qǐng)數(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目數(shù)和新產(chǎn)品銷售收入作為產(chǎn)出指標(biāo)。劉芳也選擇了專利申請(qǐng)數(shù)和新產(chǎn)品銷售收入為產(chǎn)出指標(biāo)[11]。申請(qǐng)專利數(shù)代表了技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程的中間成果，是技術(shù)上質(zhì)的提升；而新產(chǎn)品銷售收入則是新產(chǎn)品銷售后獲得的收入，代表了市場(chǎng)對(duì)能源工業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新為市場(chǎng)接受[12]。據(jù)此，能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出指標(biāo)選擇專利申請(qǐng)數(shù)和新產(chǎn)品銷售收入。

能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新投入指標(biāo)為：R&D人員，R&D經(jīng)費(fèi)支出，技術(shù)獲取及技術(shù)改造費(fèi)用；產(chǎn)出指標(biāo)為專利申請(qǐng)數(shù)，新產(chǎn)品銷售收入。

二、DEA模型在技術(shù)創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)中的運(yùn)用

根據(jù)能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新投入和產(chǎn)出指標(biāo)的選取，構(gòu)建DEA模型，從實(shí)證的角度評(píng)價(jià)能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率。

(一)數(shù)據(jù)來(lái)源

選用能源工業(yè)5個(gè)子行業(yè)作為樣本：煤炭開采與洗選業(yè)(A1)，石油和天然氣開采業(yè)(A2)，石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)(A3)，電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)(A4)，燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)(A5)。運(yùn)用DEA方法對(duì)能源工業(yè)各子行業(yè)2003-2011年的技術(shù)創(chuàng)新效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，并采用Matlab6.5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)均來(lái)源于2004-2012年的《中國(guó)科技統(tǒng)計(jì)年鑒》。

(二)能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)

對(duì)能源工業(yè)的5個(gè)子行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率進(jìn)行分析，使用Matlab 6.5軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果見表1所示：

表1　能源工業(yè)各子行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率

由表1可知，煤炭開采與洗選業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率總體呈上升趨勢(shì)，但技術(shù)創(chuàng)新效率平均值僅為0.444 6，在各子行業(yè)中處于最低水平。石油和天然氣開采業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率平均值為0.964 7，其技術(shù)創(chuàng)新效果最好。石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率較高，均值為0.915 4，但波動(dòng)較大。電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率處于5個(gè)子行業(yè)的中等水平，2003年效率值較為異常，只有0.035 5。燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率值一直在有效和無(wú)效之間變化.

根據(jù)能源工業(yè)5個(gè)子行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率值，得到能源工業(yè)整體的技術(shù)創(chuàng)新效率如下表所示：

表2　能源工業(yè)整體的投入產(chǎn)出與技術(shù)創(chuàng)新效率

從能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新總的投入和產(chǎn)出來(lái)看，2011年R&D人員比2003年增長(zhǎng)了3.25倍，研發(fā)費(fèi)用增長(zhǎng)了7.33倍，中國(guó)對(duì)研發(fā)費(fèi)用的投入大于R&D人員的投入。比較R&D經(jīng)費(fèi)和技術(shù)獲取及技術(shù)改造費(fèi)用可以發(fā)現(xiàn)，能源工業(yè)非常重視技術(shù)的升級(jí)和改造。能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出，專利申請(qǐng)數(shù)逐年快速上升；而新產(chǎn)品的銷售收入增長(zhǎng)緩慢，波動(dòng)較大，可以看出能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)效益方面仍存在不足。2003年能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率處于最低水平0.366 5；2011年達(dá)到最大值0.826 9，上升趨勢(shì)良好。盡管整體效率不高，但仍有很大的上升空間。

(三)松弛變量分析

松弛變量值計(jì)算出能源工業(yè)各子行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)的改進(jìn)幅度，如下表所示：

表3　煤炭開采與洗選業(yè)技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)改進(jìn)幅度

由表3可知，在不改變產(chǎn)出的前提下，2003年、2005年和2007年需要減少R&D人員的投入，2011年需要減少R&D經(jīng)費(fèi)支出。在投入不變的前提下，要想效率達(dá)到最高，需要增加新產(chǎn)品的銷售收入。

表4　石油和天然氣開采業(yè)技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)改進(jìn)幅度

由表4可知，如果產(chǎn)出不變，各年份R&D人員投入需要減少，尤其是2003年和2004年R&D人員投入的增加帶來(lái)的銷售收入增幅較小。2010年技術(shù)創(chuàng)新效率值為1，技術(shù)有效，但從改進(jìn)幅度表可知，其R&D人員、R&D經(jīng)費(fèi)支出和新產(chǎn)品銷售收入都可以改進(jìn)，因而其有效為弱有效。

表5　石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)

表5表明，在產(chǎn)出一定的情況下，主要是R&D經(jīng)費(fèi)支出和技術(shù)獲取及技術(shù)改造費(fèi)用的改進(jìn)。在投入不變的前提下，以新產(chǎn)品銷售收入改進(jìn)為主。2007年和2011年的松弛變量不為0，技術(shù)創(chuàng)新效率為弱有效。

表6　電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)改進(jìn)幅度

由表6可知，要保持新產(chǎn)品銷售收入不變，2010年需減少R&D人員的投入，2008年和2009年需減少R&D經(jīng)費(fèi)支出。在不改變投入的情況下，新產(chǎn)品銷售收入上升空間較大。由此可知，對(duì)電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)來(lái)說(shuō)，新產(chǎn)品銷售收入對(duì)技術(shù)創(chuàng)新效率的影響較大。在2011年電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率值為1，但其松弛變量不為0，因而其技術(shù)創(chuàng)新效率為弱有效。

表7　燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)改進(jìn)幅度

由表6可知，燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)在收入不變的前提下，適當(dāng)?shù)丶哟驲&D人員以及技術(shù)獲取和改造費(fèi)用，新產(chǎn)品的銷售收入會(huì)有一個(gè)巨大的提升空間。

三、結(jié)果分析及對(duì)策建議

分析能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新總的投入及產(chǎn)出、技術(shù)創(chuàng)新效率和各子行業(yè)投入產(chǎn)出的調(diào)整狀況可以看出，R&D人員和R&D經(jīng)費(fèi)支出對(duì)技術(shù)創(chuàng)新效率提高作用較小，技術(shù)獲取及技術(shù)改造費(fèi)用的增加對(duì)其具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用；技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益的效果較差；新產(chǎn)品的銷售收入仍有很大的上升空間。這與中國(guó)的能源工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相符，技術(shù)創(chuàng)新的經(jīng)費(fèi)一般投入到較低水平的技術(shù)研發(fā)，高水平的技術(shù)研究相對(duì)缺乏，對(duì)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)水平依賴較大。人力資本投入對(duì)技術(shù)創(chuàng)新效率是有提高作用的，但是由于人力資本的浪費(fèi)，并未顯現(xiàn)出其應(yīng)有的作用。中國(guó)的能源企業(yè)以國(guó)有控股企業(yè)為主，雖然2003-2011年國(guó)有控股企業(yè)資產(chǎn)的比例在逐漸減少，國(guó)有控股企業(yè)的產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致了對(duì)技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)的激勵(lì)不足，但隨著市場(chǎng)開放度和競(jìng)爭(zhēng)度的提升，能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展前景較好。

綜上所述，提高能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率可以從以下3個(gè)方面進(jìn)行：一是對(duì)R&D人員和R&D經(jīng)費(fèi)的投入須控制在經(jīng)濟(jì)合理水平，保證投入效果和質(zhì)量，增強(qiáng)自身技術(shù)創(chuàng)新能力；二是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)改造中國(guó)落后的技術(shù)，加快技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)程；三是引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，促進(jìn)能源工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新成果的經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]Sagar A D，Holdren J P.Assessing the global energy innovation system:Some key issues[J].Energy Policy,2002,(30):465-469.

[2]Sagar A.Technology Innovation and Energy[Z].Encyclopedia of Energy,(cleveland:Elsevier)2004,27-43.

[3]Gallagher K S.Energy-technology innovation[J].Annu Rev Environ Resour,2006,(31)：193-237.

[4]霍惠智.石油行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新績(jī)效的DEA評(píng)價(jià)研究[J].新經(jīng)濟(jì)，2006,(11):77-80.

[5]薛風(fēng)平.基于PCA的石化產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力測(cè)評(píng)[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,(5):6-9.

[6]崔益嘉.基于DEA模型的煤炭行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新績(jī)效評(píng)價(jià)[J].中國(guó)礦業(yè)，2008,(9):36-35.

[7]張繼磊.黑龍江省煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)力系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究[D].黑龍江：黑龍江科技學(xué)院，2007.

[8]鄒學(xué)將.中國(guó)石油化工行業(yè)效率研究[J].產(chǎn)經(jīng)評(píng)論，2012,(1):53-67.

[9]張曉波.陜西能源化工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2010.

[10]張曦.中國(guó)大中型煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率實(shí)證研究[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2012,(12):26-32.

[11]劉芳.河南高技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率分析[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011,(12)：5-9.

[12]馮纓，滕家佳.江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)[J].科學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2010,(8)：107-112.

(責(zé)任編輯治丹丹)

Research on Technology Innovation Efficiency of Energy

Industries in China Based on DEA Method

LI Yuan,LI Xia,FANG Hai-ling,ZHANG Rong

(School of Management Science,Xi’an Polytechnic University,Xi’an,Shaanxi 710048,China)

Abstract:The inputs into technology innovation of energy industries in China have been increasing year by year,but less outputs.Therefore,the first problem is to improve the efficiency of technology innovation.From the perspective of inputs and outputs,the evaluation index system of technological innovation efficiency of energy industry has been established.And then,DEA method is used to analyze the data of sub-sectors in energy industry from 2003 to 2011 with the results that both technology innovation efficiency of sub-sectors and the overall technology innovation efficiency in energy industry can be realized.Finally,based on the analysis of slack variable,some suggestions are offered for improving the technology innovation efficiency in energy industry.

Key words:energy industry;technology innovation efficiency;DEA

中圖分類號(hào)：F 416.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-462X(2015)02-0049-04

作者簡(jiǎn)介：李媛(1989-)，女，河南洛陽(yáng)人，西安工程大學(xué)管理學(xué)院管理學(xué)在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)榉?wù)創(chuàng)新。

收稿日期：20141122