基于DEA-Malmquist指數(shù)的裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率分析

和晨陽

(太原學院 財經(jīng)系， 太原 030032)

發(fā)展實體經(jīng)濟是提高國家經(jīng)濟實力的關鍵，其核心就是發(fā)展裝備制造業(yè)。中國實體經(jīng)濟企業(yè)要想站穩(wěn)腳跟就要進行轉(zhuǎn)型，而轉(zhuǎn)型的根本就是創(chuàng)新，從而不斷提高核心競爭力。裝備制造業(yè)創(chuàng)新的源泉就是提高技術創(chuàng)新效率，促進產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

DEA方法在測算技術創(chuàng)新效率方面的應用已經(jīng)十分成熟，但傳統(tǒng)DEA方法只能測算靜態(tài)效率，不能很好地代表中國裝備制造業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)現(xiàn)狀。DEA-Malmquist指數(shù)分析是在DEA模型基礎上發(fā)展起來的，是一種可以衡量效率的非參數(shù)方法，并能測算動態(tài)效率。因此，本文采用DEA-Malmquist指數(shù)法測算我國裝備制造業(yè)動態(tài)技術創(chuàng)新效率，并通過全要素生產(chǎn)率予以分析。

我國裝備制造業(yè)七大產(chǎn)業(yè)的全要素生產(chǎn)率存在明顯差異。人工智能和大數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展帶動了相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，計算機等電子設備制造業(yè)和機械類制造業(yè)因技術含量較高、科技創(chuàng)新能力較強，其全要素生產(chǎn)率比其他產(chǎn)業(yè)高。傳統(tǒng)制造業(yè)因為與大數(shù)據(jù)時代接軌不夠，導致其全要素生產(chǎn)率較低。除此之外，還有很多其他因素影響裝備制造業(yè)全要素生產(chǎn)率。因此，本文通過聚類分析研究產(chǎn)業(yè)之間的差異，借助逐步回歸對我國裝備制造業(yè)的技術創(chuàng)新效率進行分析，并提出相關政策建議。

一、理論分析及模型建立

DEA-Malmquist指數(shù)模型的本質(zhì)是利用距離函數(shù)(Distance Function)的比率來計算生產(chǎn)率指數(shù)[1]。模型的基本步驟列示如下。

(1) 從t到t+1期，公式為

M0(xt+1，yt+1，xt，yt)=

(1)

(2) 以t期為參照時，可得

(2)

(3) 根據(jù)以上分析過程，若以t+1期為參照，可得

(3)

(4) 根據(jù)以上兩個Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)的幾何平均值，可以衡量出從t到t+1期生產(chǎn)率的變化為

M0(xt+1，yt+1，xt，yt)=

EC·TC

(4)

式中，技術效率變化指數(shù)(EC)可分解為純技術效率指數(shù)(PC)和規(guī)模效率指數(shù)(SC)，如表1所示。

表1 Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)各指標的具體含義

二、數(shù)據(jù)來源及處理

1. 技術創(chuàng)新效率的投入產(chǎn)出指標

產(chǎn)出指標和投入指標的選取，均從能有效代表裝備制造業(yè)創(chuàng)新效率的角度出發(fā)。產(chǎn)出指標選取專利申請數(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)項目數(shù)以及新產(chǎn)品銷售收入，投入指標選取R&D經(jīng)費內(nèi)部支出、R&D人員折合全時當量、R&D人員合計、新產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)費以及技術改造經(jīng)費[2]。利用2005—2019年面板數(shù)據(jù)進行研究，所有指標數(shù)據(jù)來源于《中國科技統(tǒng)計年鑒》。具體變量如表2所示。

表2 裝備制造業(yè)創(chuàng)新效率的測度變量

我國裝備制造業(yè)七大產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)投入產(chǎn)出情況如表3所示，限于篇幅只列出2017—2019年數(shù)據(jù)。

投入情況為：七大產(chǎn)業(yè)R&D經(jīng)費內(nèi)部支出、R&D人員折合全時當量、R&D人員合計以及新產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)費的變化趨勢基本一致。但近幾年，對于通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)和交通運輸設備制造業(yè)來說，R&D經(jīng)費內(nèi)部支出和新產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)費的增長速度越來越快，而R&D人員折合全時當量和R&D人員合計的增長趨勢逐漸放緩。技術改造經(jīng)費的投入情況比較特殊：交通運輸設備制造業(yè)一直保持領先，金屬制品業(yè)和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)的上升幅度較小，基本維持在同一水平。通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)一直呈現(xiàn)曲折上升狀態(tài)，其余三大產(chǎn)業(yè)則表現(xiàn)出“倒U型”的走勢，即先上升后下降。

產(chǎn)出情況為：在專利申請數(shù)方面，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)和電氣機械及器材制造業(yè)的上升幅度最大，金屬制品業(yè)和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)的上升幅度最小。在新產(chǎn)品開發(fā)項目數(shù)方面，金屬制品業(yè)和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)的上升幅度較小，其余五大產(chǎn)業(yè)基本保持同一上升趨勢。在新產(chǎn)品銷售收入方面，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)和交通運輸設備制造業(yè)增長幅度較大，電氣機械及器材制造業(yè)居中，其余四大產(chǎn)業(yè)相對緩慢。

總體而言，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)、交通運輸設備制造業(yè)和電氣機械及器材制造業(yè)的科技創(chuàng)新發(fā)展較快，金屬制品業(yè)和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展較為緩慢。

2. 技術創(chuàng)新效率的影響因素

影響我國裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率的主要因素[3]如表4所示。

三、實證分析

1. 裝備制造業(yè)的技術創(chuàng)新效率分析

通過DEA-Malmquist指數(shù)對中國裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率進行整體分析，將2005—2018年作為投入階段，2006—2019年作為產(chǎn)出階段，結(jié)果如表5所示。

表5 我國裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率整體分析

從表5可以看出，大部分產(chǎn)業(yè)的全要素生產(chǎn)率指數(shù)都大于1，只有金屬制品業(yè)和通用設備制造業(yè)小于1，增長率為負。金屬制品業(yè)全要素生產(chǎn)率指數(shù)小于1的原因在于技術進步指數(shù)為0.998，是技術退步造成全要素生產(chǎn)率增長率為負。而通用設備制造業(yè)是技術退步和純技術效率下降的雙重原因，導致規(guī)模效率增長0.4%。專用設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，電氣機械及器材制造業(yè)，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)，儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)的年均增長率分別為0.4%、0.4%、0.1%、0.6%、1.2%。僅從技術進步指數(shù)來看，金屬制品業(yè)、通用設備制造業(yè)和電氣機械及器材制造業(yè)小于1，專用設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)，儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)的技術增長率分別為0.5%、0.4%、0.6%、1.4%，這說明技術退步是導致增長率為負的重要原因。其余產(chǎn)業(yè)均處于技術進步中，儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)的技術進步增長率最高，達到1.4%，其年均增長率也最高，進一步說明了技術進步的重要性?？梢?，我國儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)在技術創(chuàng)新背景下發(fā)展得更好。

從時間角度分析我國裝備制造業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)活動的Malmquist逐年增長率指數(shù)，如表6所示。

表6 我國裝備制造業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)活動的Malmquist逐年增長率指數(shù)

由表6可知，近十幾年來我國裝備制造業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)年均全要素生產(chǎn)率均值為1.03，說明其整體上處于正增長狀態(tài)；有4年的全要素生產(chǎn)率為負，均是技術退步導致的。但從2018—2019年來看，增長率上升了很多，已經(jīng)達到7.0%，說明我國裝備制造業(yè)近年來發(fā)展得較為迅速。技術進步指數(shù)的均值為1.027，雖然其中有5年為負，但是其他年份的較高增長有效提升了均值，且2018—2019年技術進步增長率達到7%，說明我國裝備制造業(yè)在技術創(chuàng)新方面有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

為了更加清晰地展示每年的增長情況，通過R軟件中的matplot函數(shù)[4]制作出圖1。

圖1 我國裝備制造業(yè)Malmquist逐年增長率指數(shù)

從圖1可以更加直觀地看出，技術進步指數(shù)和全要素生產(chǎn)率的變化趨勢是基本同步的，說明技術進步指數(shù)是影響我國裝備制造業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)全要素生產(chǎn)率的關鍵因素。技術效率指數(shù)、純技術效率指數(shù)以及規(guī)模效率指數(shù)均圍繞效率指數(shù)1上下波動，而且近年來逐漸趨于平穩(wěn)，說明技術進步指數(shù)對我國裝備制造業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)全要素生產(chǎn)率的影響越來越大，其變化曲線基本是重合的。

2. 裝備制造業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)投入產(chǎn)出聚類分析

通過對我國裝備制造業(yè)七大產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)活動的投入產(chǎn)出情況進行聚類分析[5]，得到圖2。

從圖2可以看出，七大產(chǎn)業(yè)可分為三類：金屬制品業(yè)和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)為一類，通用設備制造業(yè)和專用設備制造業(yè)為一類，其余三大產(chǎn)業(yè)為一類。每一類的聚類中心如表7所示。

圖2 裝備制造業(yè)聚類分析結(jié)果

表7 裝備制造業(yè)分類別的聚類中心

從表7可以看出，第一類屬于低投入低產(chǎn)出型，第二類屬于中投入中產(chǎn)出型，第三類屬于高投入高產(chǎn)出型。把裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率分析和創(chuàng)新生產(chǎn)投入產(chǎn)出情況聚類分析結(jié)合起來進行綜合研究[6-8]，結(jié)果如表8所示。

表8 我國裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率和投入產(chǎn)出綜合分析

結(jié)合裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率分析和創(chuàng)新生產(chǎn)投入產(chǎn)出聚類分析可知：我國儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)全要素生產(chǎn)率最高，而且屬于低投入低產(chǎn)出，說明該產(chǎn)業(yè)不僅發(fā)展好，而且技術先進，引領著我國裝備制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。金屬制品業(yè)雖然屬于低投入低產(chǎn)出類型，但是效率較低，應該給予更多的重視和鼓勵。通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)和電氣機械及器材制造業(yè)雖然屬于高投入高產(chǎn)出類型，但是效率處于中等水平，面臨技術退步的風險，急需進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級才能實現(xiàn)更好的發(fā)展。通用設備制造業(yè)屬于中投入中產(chǎn)出，效率最低，技術退步嚴重，在發(fā)展過程中應予以重視。

3. 裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率影響因素分析

分別將全要素生產(chǎn)率、技術效率、技術進步效率、純技術效率指數(shù)以及規(guī)模效率指數(shù)作為因變量，將產(chǎn)權結(jié)構(gòu)、市場結(jié)構(gòu)、企業(yè)規(guī)模、研發(fā)活動支出、政府支持度和外商投資力度作為自變量進行分析[9-12]。因為自變量之間可能存在線性相關的問題，需要先檢驗自變量之間的多重共線性。常用于度量多重共線性的指標為條件數(shù)和方差膨脹因子。檢驗得到的條件數(shù)為57.055，方差膨脹因子檢驗結(jié)果如表9所示。

表9 多重共線性檢驗結(jié)果

從條件數(shù)和方差膨脹因子來看，數(shù)據(jù)很可能存在多重共線性問題，因此采用逐步回歸方法。利用R軟件的step()函數(shù)，用雙向逐步回歸及AIC準則選擇模型，如表10所示。

表10 我國裝備制造業(yè)技術創(chuàng)新效率影響因素的逐步回歸分析

從表10可以看出，6個變量均影響規(guī)模效率指數(shù)，但只有企業(yè)規(guī)模、政府支持度和外商投資力度是顯著的，且系數(shù)均為正數(shù)。影響純技術效率指數(shù)的有5個變量，只有研發(fā)活動支出沒有起到影響作用，其中外商投資力度顯著抑制純技術效率指數(shù)，即外商投資占比越大該指數(shù)越低。影響技術效率指數(shù)的只有企業(yè)規(guī)模、研發(fā)活動支出和政府支持度，企業(yè)規(guī)模和政府支持度均顯著正向影響該指數(shù)。為提高技術效率指數(shù)，可以擴大企業(yè)規(guī)模或由政府給予企業(yè)更多的支持和鼓勵。影響技術進步指數(shù)的有4個變量，即產(chǎn)權結(jié)構(gòu)、市場結(jié)構(gòu)、研發(fā)活動支出和政府支持度，而且全部是顯著的。不同的是產(chǎn)權結(jié)構(gòu)的影響是正向的，其余3個變量的影響均是負向的，抑制作用最強是市場結(jié)構(gòu)，說明中國工業(yè)企業(yè)的市場結(jié)構(gòu)還不成熟，亟待完善[13-14]。

從全要素生產(chǎn)率角度來看，產(chǎn)權結(jié)構(gòu)對其有促進作用。但是根據(jù)我國現(xiàn)狀，國有企業(yè)的發(fā)展模式和管理模式缺乏創(chuàng)新，形成了相對固化的模式，不利于核心技術的創(chuàng)新研發(fā)；在私營企業(yè)和外資企業(yè)競爭力不斷提高的條件下，國有企業(yè)的技術創(chuàng)新相對更加艱難[15]。因此，應對國有企業(yè)發(fā)展模式進行改革，加強其技術創(chuàng)新能力。市場結(jié)構(gòu)對其有抑制作用，一般情況下，相對小型企業(yè)來說大型企業(yè)更可能掌握核心技術，但是中小型企業(yè)占大多數(shù)，大型企業(yè)的優(yōu)勢在逐漸減小。因此，大型企業(yè)應對員工管理及報酬分配進行合理統(tǒng)籌，使掌握核心技術的員工享有更好的待遇，同時也給予一定壓力，對員工進行經(jīng)常性激勵和考核。研發(fā)活動支出對其有抑制作用。研發(fā)活動支出主要有技術引進經(jīng)費支出和消化吸收經(jīng)費支出，兩者比值越大(即技術引進經(jīng)費多，但用于消化吸收的經(jīng)費卻很少)，越不利于科技研發(fā)活動創(chuàng)新。政府支持度對其有抑制作用，說明政府對科研活動投入資金越多，反而越不會促進科研創(chuàng)新[16-17]。因此，政府應該采取措施使科研經(jīng)費適當均勻分布，避免有些科研活動投入太多導致經(jīng)費浪費，而有些科研活動卻得不到政府支持，導致科研活動總體全要素生產(chǎn)率變低[18]。

四、結(jié)論與政策建議

通過DEA-Malmquis指數(shù)，分別從產(chǎn)業(yè)和時間角度研究裝備制造業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)活動的全要素生產(chǎn)率及其分解。從產(chǎn)業(yè)角度來看：只有金屬制品業(yè)和通用設備制造業(yè)的全要素生產(chǎn)率指數(shù)小于1，技術退步是其主要原因。電氣機械及器材制造業(yè)的技術進步指數(shù)也小于1，對其全要素生產(chǎn)率的增長率產(chǎn)生了較大的影響，但并沒有導致全要素生產(chǎn)率的增長率為負，這是因為規(guī)模效率指數(shù)較大，彌補了技術退步的負向影響。說明技術退步是導致增長率為負的重要原因，但不是全部原因。從時間角度來看：技術進步指數(shù)和全要素生產(chǎn)率的變化趨勢基本是同步的，說明技術進步指數(shù)是影響我國裝備制造業(yè)全要素生產(chǎn)率的重要因素。技術效率指數(shù)、純技術效率指數(shù)以及規(guī)模效率指數(shù)均圍繞效率指數(shù)1上下波動，且近年來逐漸趨于平穩(wěn)，說明技術進步指數(shù)對我國裝備制造業(yè)全要素生產(chǎn)率的影響越來越大。

根據(jù)裝備制造業(yè)的技術創(chuàng)新效率分析、創(chuàng)新生產(chǎn)投入產(chǎn)出情況聚類分析以及創(chuàng)新效率影響因素分析，本文提出以下建議：

(1) 對專用設備制造業(yè)，金屬制品業(yè)和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)，從科技活動經(jīng)費投入、人員投入以及設備投入方面給予支持和鼓勵。

(2) 努力提高通用設備制造業(yè)，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)和電氣機械及器材制造業(yè)的技術創(chuàng)新水平，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

(3) 改善中國工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)權結(jié)構(gòu)，尤其是對國有企業(yè)的發(fā)展模式進行創(chuàng)新。在當前私營企業(yè)和外資企業(yè)競爭力不斷提高的背景下，國有企業(yè)不能再墨守成規(guī)，必須盡快實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，推動我國裝備制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

(4) 合理完善我國工業(yè)企業(yè)市場結(jié)構(gòu)，尤其是要發(fā)揮大型企業(yè)的優(yōu)勢。現(xiàn)在市場上中小企業(yè)越來越多，競爭也越來越激烈，大型企業(yè)在吸引人才的同時也要注意技術創(chuàng)新，將規(guī)模優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢。

(5) 不能只注重科研活動的技術引進，對技術的消化吸收及創(chuàng)新更為重要。在投入巨大經(jīng)費引進先進科技后，不加大研究力度仍難以實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，因而對引進技術的消化吸收及再研究(再創(chuàng)新)是非常重要的。