先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)共生狀態(tài)分析
——基于改進的Logistic模型對長江經濟帶的實證研究

于世海,張玲瑜,李曉慶,黃定軒,2

(1.桂林理工大學 商學院, 廣西 桂林 541004; 2.重慶理工大學 管理學院，重慶 400054)

0 引 言

先進制造業(yè)和生產性服務業(yè)協(xié)調發(fā)展,是促進區(qū)域經濟提質增效的重要途徑,是推動制造業(yè)轉型升級的新動力,已成為世界工業(yè)發(fā)展的新趨勢。國家“十三五”規(guī)劃和《中國制造2025》都提出要積極發(fā)展先進制造業(yè),帶動與之相關聯(lián)的生產性服務業(yè)健康、快速發(fā)展,使先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)在更高水平上實現(xiàn)共生融合發(fā)展,為制造業(yè)轉型升級、經濟發(fā)展質量和效益的提升提供基本的動力與更有力的保障。從制造業(yè)內部生產部門獨立發(fā)展起來,而又貫穿于生產的上中下游諸多環(huán)節(jié)的生產性服務業(yè),與制造業(yè)的關系并不是只呈現(xiàn)一種簡單的分工關系,兩者之間更多地表現(xiàn)為相互依存、相互作用的雙向互動關系。因此,有必要進一步研究我國不同地區(qū)(區(qū)域)先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)之間的互動共生關系,從而更深入地認識產業(yè)之間的相互關系,利用產業(yè)之間的發(fā)展規(guī)律,推動先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的共同發(fā)展,對于制造業(yè)的技術進步、產業(yè)升級和生產效率的提升有很大的促進作用,對加快發(fā)展生產性服務業(yè)、促進產業(yè)結構優(yōu)化具有重要的理論與現(xiàn)實意義。

目前, 學術界關于生產性服務業(yè)與制造業(yè)互動關系的研究主要集中在以下六方面: 1)基于分工角度： 亞當·斯密認為分工通過專業(yè)化提高了生產率[1]； 文獻[2-6]從社會分工角度分析,認為專業(yè)化分工逐步細化和市場化水平不斷提高促進了生產性服務業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展,從而促進了社會經濟的增長和勞動效率的不斷提高。2)基于價值鏈的角度：文獻[7-12]從價值鏈的角度進行分析,提出企業(yè)的價值活動是由企業(yè)價值生產鏈上所發(fā)生的一系列活動構成的,企業(yè)的外部活動通常會為企業(yè)帶來更多更大的價值。3)基于競爭力角度：文獻[13-14]從競爭戰(zhàn)略的角度分析, 認為在面對不確定性時, 企業(yè)為了降低風險、增強自身的靈活性和效率,通常會將一些非核心業(yè)務通過外包或分包的形式交給專門的企業(yè),從而將自身有限的資源集中在最具競爭優(yōu)勢的環(huán)節(jié),提高企業(yè)的核心競爭力。4)基于創(chuàng)新的角度：獻[15-19]從創(chuàng)新的角度,深入分析了知識密集型服務業(yè)與制造業(yè)兩者之間交互創(chuàng)新的機理和進一步的發(fā)展趨勢。5)基于共生的角度：獻[20-25]從共生的角度進行分析,分別運用不同的研究方法,對制造業(yè)與生產性服務業(yè)共生關系進行理論與實證研究。6)基于融合的角度：著經濟全球化的發(fā)展,生產性服務業(yè)向制造業(yè)的各個部門與環(huán)節(jié)滲透,兩者的區(qū)別越來越小,關系越來越密切,在互動關系上出現(xiàn)了融合發(fā)展的狀態(tài)，獻[26-30]基于融合的視角,對兩個產業(yè)之間的互動融合關系進行研究。

現(xiàn)有的國內外文獻從不同的角度分析生產性服務業(yè)與制造業(yè)兩者之間的互動發(fā)展關系,通過理論與實證、靜態(tài)與動態(tài)等多方面研究二者之間協(xié)同發(fā)展的內在規(guī)律。基于現(xiàn)代經濟的全球化發(fā)展和信息技術的突飛猛進,很多學者開始從共生與融合的角度來研究兩者之間的關系,共生反映的是現(xiàn)有產業(yè)發(fā)展形態(tài),融合則反映的是未來的產業(yè)演變趨勢。但總的來說研究還處于起步階段,相關研究論文還比較少,因此本文擬從共生角度，運用改進的Logistic共生演化模型對長江經濟帶的先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的共生狀態(tài)進行實證分析。本文的主要工作在以下兩方面:1)對于傳統(tǒng)的共生演化模型進行了更符合實際的改進,改進之后通過Matlab編程進行了實證分析;2)大多數學者都針對整個制造業(yè)產業(yè)進行研究,而制造業(yè)各個部門特征差異很大,本文則選擇制造業(yè)中的先進制造業(yè)(國家參與國際競爭的先導力量)來進行研究。

1 先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的共生模式

共生關系源于生物學,是指兩種不同生物之間所形成的緊密的互利關系。在本文研究的兩個產業(yè)形成的共生系統(tǒng)中,兩種不同的生物相當于先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)兩個產業(yè),所形成的緊密的互利關系一般有寄生、偏利共生、互惠共生(對稱性和非對稱性)3種,并與形成互利關系的各種影響因素(社會、 經濟、 自然、 政策等)組成了共生環(huán)境。總體而言,在提高先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的利益分配對稱性的過程中,兩者共生系統(tǒng)互利關系的轉變主要表現(xiàn)為:寄生—偏利共生—非對稱性互惠共生—對稱性互惠共生。

先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)兩者之間的互利關系、利益分配、共生穩(wěn)定性以及共生能量具有一一對應的關系?；ダP系表現(xiàn)為從寄生直到對稱性互惠共生的轉變,也就是從低級的共生模式到高級的共生模式的演化發(fā)展過程,利益分配也相應地從不對等分配到最后的平等分配,進而使得共生系統(tǒng)的穩(wěn)定性不斷增強,所帶來的共生能量也不斷增大。對稱性互惠共生系統(tǒng)具有穩(wěn)定、高效的特點,可以均等分配利益,并且此系統(tǒng)也具有最大共生能量的互利關系。因此,對稱性互惠共生是先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)兩個產業(yè)共生行為關系發(fā)展的必然方向[24]。

2 共生演化模型

隨著先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)所形成的共生系統(tǒng)內部共生單元種群類別的不斷增加, 企業(yè)資源、 技術等軟實力, 政府制定的制度和實施的政策以及外部環(huán)境等其他因素,都會制約其數量的增長。 兩者的共生演化需要經歷從不穩(wěn)定共生到穩(wěn)定共生這樣一個持續(xù)的過程。 已有的關于共生模型的研究大都認為Logistic模型在描述兩個產業(yè)之間的共生演化特征的過程中起到較好的作用。因此, 本文在Logistic函數的基礎上, 對傳統(tǒng)的Logistic共生演化模型進行更符合實際情況的改進, 從而構建二者新的共生演化發(fā)展模型。

2.1 模型假設條件

假設1:將處于特定區(qū)域(城市)的先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)兩個產業(yè)所經歷的所有因素的影響而產生的變化簡化為兩個產業(yè)的增加值大小。此時,產業(yè)增加值的變化反映了該區(qū)域(城市)兩個產業(yè)的共生演化過程,且先進制造業(yè)或生產性服務業(yè)的產業(yè)增加值與其所處的環(huán)境之間的關系可以用改進的Logistic方程表示為

(1)

式中:Q(t)—先進制造業(yè)或生產性服務業(yè)產業(yè)增加值隨時間t變化的函數,t包括了技術、 信息、 資金、 政策、 交易成本、 專業(yè)化和分工等影響產出或服務水平的所有外部因素;r—先進制造業(yè)或生產性服務業(yè)產業(yè)增加值的內生增長率;K—在特定區(qū)域(城市)與資源條件下,先進制造業(yè)或生產性服務業(yè)的最大產業(yè)增加值;m—密度制約參數, 01時, 是模擬過Logistic增長模型; 當m→∞時, 產業(yè)規(guī)模的增長趨向于指數增長; 當m→0時, 產業(yè)規(guī)模的增長趨向于維持初始值不變, 本文所修正的模型具有自適應非線性制約的特征。rQ體現(xiàn)了產業(yè)增加值的增長趨勢, 而非線性制約條件f(Q)=1-(Q/K)m代表了資源和環(huán)境等各種外部條件對先進制造業(yè)或生產性服務業(yè)產業(yè)增加值的阻滯作用[31-32]。

假設2:先進制造業(yè)或生產性服務業(yè)產業(yè)增加值的變化受產業(yè)的內生增長率r的影響,r與Q(t)之間呈正向相關, 且r是一個大于0的常數, 兩個產業(yè)自身的發(fā)展情況決定了各自r值的大小。

假設3:先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)之間存在的競爭與合作關系,反映了先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的共生模式從寄生直到對稱性互惠共生的變化趨勢。

2.2 模型構建

Q1(t)和Q2(t)分別表示t時先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的產業(yè)增加值；K1和K2分別表示先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)在既定的技術水平和資源稟賦條件下的最大產業(yè)增加值；r1和r2分別表示先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)產業(yè)增加值的內生增長率；m1和m2分別表示先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)產業(yè)增加值增長的密度制約參數， 則先進制造業(yè)和生產性服務業(yè)的共生動態(tài)演化模型可表示為

(2)

(3)

式中:α和β表示先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)之間競爭與合作程度的大小, 即α—生產性服務業(yè)對先進制造業(yè)共生作用系數,β—先進制造業(yè)對生產性服務業(yè)共生作用系數。α和β的取值范圍界定了先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)兩者之間的共生模式, 見表1。

表1 α和β取值與對應共生模式

2.3 模型變換

為了研究兩個產業(yè)之間的共生演化關系,需要先對式(2)和式(3)進行整理變換,令

(4)

則式(2) 和式(3) 可變?yōu)?/p>

(5)

式(5) 的形式與式(1) 一致, 但其所表示的內容與符號的含義有著本質的區(qū)別: 式(1) 中的兩個產業(yè)種群相互獨立, 而且可以認為自然增長率與最大環(huán)境容量是不發(fā)生變化的, 作常數處理; 而式(5)中的先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)兩個種群之間相互影響, 存在著共生關系, 因而兩個產業(yè)的自然增長率和最大環(huán)境容量不再是常數, 而是受對方的種群發(fā)展階段影響, 是隨著時間不斷變化的。

在式(5) 中,λ1和λ2分別為兩者共生動態(tài)演化發(fā)展時各自對應的共生自然增長率,M1和M2分別為兩者共生動態(tài)演化發(fā)展時各自對應的最大共生環(huán)境容量。 隨時間的推移, 兩個產業(yè)的種群密度Q1和Q2不斷發(fā)生變化。 因此在共生相互作用的情況下, 其中的共生自然增長率λ1和λ2、 最大共生環(huán)境容量M1和M2也會隨著時間的變化而變化。 這也進一步證明了兩個產業(yè)種群共生演化發(fā)展是動態(tài)發(fā)展趨勢。 先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)兩個種群相互作用共生的結果是兩個種群發(fā)展的基本參數(自然增長率和最大環(huán)境容量)都隨著時間的演變不斷發(fā)生變化。

2.4 分時段疊加改進的Logistic模型

由上述假設可知,在較小的區(qū)間[ti,ti+1]內,式(5) 的解為

(6)

在較小的區(qū)間[ti,ti+1]內, 由于先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)種群密度曲線的曲率變動不大, 因此可以用區(qū)間[ti,ti+1]上兩端點直線的斜率表示各點的斜率;先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的種群密度可近似用區(qū)間[ti,ti+1]內種群密度的平均值代替，則本文提出的分時間段Logistic共生動態(tài)演化模型可表示為

(7)

2.5 模型參數識別

整理式(7)可以得到最大共生環(huán)境容量的迭代公式如下:

(8)

(9)

同理可得

(10)

(11)

先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)在考察年度產業(yè)增加值的第k次估計值與實際值差的平方的累積和為

(12)

3 模型檢驗與結果分析

3.1 數據來源及方法

為檢驗上述改進的Logistic共生動態(tài)演化模型是否更具合理性,選取長江經濟帶9省2市先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)2005—2015年間的基礎數據進行實證分析。基礎數據來自2006—2016年的《中國統(tǒng)計年鑒》《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》《中國第三產業(yè)統(tǒng)計年鑒》以及各相關省(直轄市)的統(tǒng)計年鑒。

考慮到數據的可獲得性, 對先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)作以下界定: 一是利用先進技術對傳統(tǒng)制造業(yè)改造提升轉型而成的先進制造業(yè); 二是新技術催生的新興先進制造業(yè); 三是制造業(yè)服務化而出現(xiàn)的新業(yè)態(tài)、 新模式。 根據國家“十二五”、 “十三五”規(guī)劃以及《中國制造2025》重點發(fā)展的產業(yè), 本文選用規(guī)模以上主要先進制造業(yè)行業(yè)。 關于生產性服務業(yè)的界定, 根據國家《生產性服務業(yè)分類(2015)》公布的生產性服務業(yè)分類標準, 結合中國2012年42部門投入產出表的分類情況來界定, 具體界定如表2所示。

3.2 模型檢驗

共生作用系數的取值范圍界定兩個產業(yè)的共生動態(tài)演化過程的發(fā)展。

表2 先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)界定

① 先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)各自獨立發(fā)展的演化過程, 即α=0且β=0。 應用Matlab 2016a軟件進行模型的參數辨識, 可以得到先進制造業(yè)和生產性服務業(yè)自然增長率分別為0.662 4和0.199 1；最大環(huán)境容量分別為42 546.336 1和153 790.249 3億元。 對先進制造業(yè)和生產性服務業(yè)在各自單獨發(fā)展時動態(tài)演化作Logistic曲線, 如圖1、 圖2所示。

圖1 先進制造業(yè)獨立發(fā)展動態(tài)演化曲線Fig.1 Dynamic evolution curves of independent development of advanced manufacturing industry

圖2 生產性服務業(yè)獨立發(fā)展動態(tài)演化曲線Fig.2 Dynamic evolution curves of independent development of producer services

由圖1可見, 兩條曲線只是趨勢大體一致,說明獨立發(fā)展時的先進制造業(yè)的產業(yè)曲線擬合并不是很好。 2015年先進制造業(yè)的增加值為41 349.43億元,通過實證分析得到的最大環(huán)境容量為42 546.336 1億元, 此時的產業(yè)增加值達到最大環(huán)境容量的97%(即種群密度為97%), 可知先進制造業(yè)已經進入成熟期的后期。 但從先進制造業(yè)增加值的增長率來看, 2011—2015年分別為24%、 -17%、 13%、 10%、 0.5%, 增長率極不穩(wěn)定, 所以可以認為目前先進制造業(yè)處于種群成長期的初期, 獨立發(fā)展的動態(tài)演化模型并不能很好地刻畫先進制造業(yè)增加值的增長。

由圖2可見,實際曲線與模擬曲線具有比較好的一致性,說明獨立發(fā)展的生產性服務業(yè)曲線的擬合度較好。2015年生產性服務業(yè)的增加值為80 242.46億元,通過實證分析得到的最大環(huán)境容量為153 790.249 3億元,此時的產業(yè)增加值達到最大環(huán)境容量的52%。由此可知，生產性服務業(yè)已經進入成熟期,并且處于成熟期的初期。然而,從生產性服務業(yè)增加值的增長率來看,2011—2015年分別為18%、13%、14%、15%、13%,增長速度很快,可以認為目前生產性服務業(yè)處于成長期的中期,獨立發(fā)展的動態(tài)演化模型并不能很好地刻畫生產性服務業(yè)的增加值的增長。

通過以上分析可以看出,兩個產業(yè)獨立發(fā)展的動態(tài)演化Logistic模型所畫出的曲線比較好地擬合了生產性服務業(yè)增加值的動態(tài)變化過程,但對于先進制造業(yè)增加值的動態(tài)變化過程的擬合存在較大的偏差,而且對于兩個產業(yè)生長階段的判斷與運用產業(yè)增加值的增長率判斷的結果存在較大的差異。為了更加精確地描述和分析先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)兩個產業(yè)之間的動態(tài)演化過程,需要對兩者的共生演化發(fā)展的狀況進行考慮。下面將對此進行討論。

② 先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)共生相互作用,相互影響的演化過程,即α≠0或β≠0。應用Matlab 2016a軟件進行模型的參數辨識,得到先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)共生演化的共生自然增長率和最大共生環(huán)境容量,進而得到兩者共生演化時各自的動態(tài)演化曲線,見圖3和圖4。

兩圖的模擬曲線與實際曲線均完全重合,說明在先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)共生相互作用、相互影響下,所建立的共生演化模型很好地模擬了長江經濟帶的先進制造業(yè)增加值與生產性服務業(yè)增加值歷年的變化情況。

圖3 先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)共生演化過程中先進制造業(yè)的動態(tài)演化曲線Fig.3 Dynamic evolution curves of advanced manufacturing industry in the symbiotic evolution of advanced manufacturing and producer services

圖4 先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)共生演化過程中生產性服務業(yè)的動態(tài)演化曲線Fig.4 Dynamic evolution curves of productive service industry in the evolution of advanced manufacturing and producer services

由于兩個產業(yè)存在共生相互作用,隨著時間的演變,先進制造業(yè)最大共生環(huán)境容量基本上是不斷增加的,在2015年已達764 479億元,大大超過各自獨立發(fā)展模式分析時所得出的結果。此外,每一段Logistic曲線的共生自然增長率也是不同的。從圖3可以看出,先進制造業(yè)在2012年出現(xiàn)拐點,在2012年之后又開始保持高速增長,2015年的產業(yè)增加值(41 470億元)達到最大共生環(huán)境容量的5.4%,說明先進制造業(yè)目前正處于成長期的初期,并未進入成熟期的后期。

由于兩個產業(yè)存在共生相互作用,隨著時間的演變,生產性服務業(yè)的最大共生環(huán)境容量基本上不斷增加,在2015年達到522 384億元,也遠遠大于各自獨立發(fā)展模式分析時所得出的結果。此外,每一段Logistic曲線的共生自然增長率也是不同的。從圖4可以看出,生產性服務業(yè)的增加值增長迅速,2015年的產業(yè)增加值達到最大共生環(huán)境容量的15.4%,說明生產性服務業(yè)目前正處于成長期的中期,并不是處于成熟期的初期。

根據先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的共生自然增長率迭代公式,計算出兩者的共生相互作用系數,進而可以根據兩者的共生相互作用系數的大小來判斷二者之間屬于何種共生行為模式。本文運用非線性最小二乘法的牛頓迭代運算,獲取兩者相互作用的共生作用系數分別為α=14.536 8和β=9.703 3×10-6,兩者均大于零,且α>β,由此可以判斷出兩者的共生行為模式屬于非對稱性互惠共生行為模式,生產性服務業(yè)對先進制造業(yè)的共生促進作用大于先進制造業(yè)對生產性服務業(yè)的共生拉動作用。

4 結論與政策建議

本文以先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的共生效應理論框架為基礎,構建了兩者的共生動態(tài)演化模型,并且對長江經濟帶的先進制造業(yè)和生產性服務業(yè)的共生狀態(tài)進行了實證分析,可以得出以下主要結論:1)先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的共生演化態(tài)勢呈現(xiàn)出復雜的軌跡,在共生情況下,兩個產業(yè)的共生自然增長率和最大共生環(huán)境容量都處于不斷變化的狀態(tài),采用改進的Logistic模型可以精確地描述兩者之間的共生演化關系。2)通過應用共生演化的改進Logistic模型對長江經濟帶兩個產業(yè)的共生關系進行實證分析,得出兩者之間為非對稱性互惠共生行為模式,且生產性服務業(yè)對先進制造業(yè)的共生促進作用大于后者對前者的共生拉動作用。

由于對稱性互惠共生模式具有高穩(wěn)定、高效率的特征,而且也是具有最大共生能量的共生行為模式,這種模式代表產業(yè)共生演化的一致方向,因而需要進一步對長江經濟帶先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)之間的共生演化狀態(tài)進行一定的政策干預,以保證兩者之間的共生演化朝著產業(yè)演化的一致方向,即稱性互惠共生模式演化。

上述結論隱含的政策含義有:1)長江經濟帶沿線9省2市應采取創(chuàng)建互動發(fā)展環(huán)境、完善互動發(fā)展機制、強化互動發(fā)展的政策支持等措施促進先進制造業(yè)與生產性服務業(yè)的互動發(fā)展,以保證兩者之間的共生演化朝著對稱性互惠共生模式演化。2)長江經濟帶沿線政府應根據各地不同的經濟與產業(yè)發(fā)展水平,加強區(qū)域之間的分工與合作,推動經濟發(fā)展水平較高地區(qū)的先進制造企業(yè)將一些非核心業(yè)務剝離給獨立的生產性服務企業(yè),經濟發(fā)展水平較低地區(qū)的政府應該積極發(fā)展相應的生產性服務業(yè),以承接經濟發(fā)展水平較高地區(qū)的服務外包業(yè)務,以此來帶動本地經濟發(fā)展水平的提高。