技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級關(guān)系實證研究
——基于耦合協(xié)調(diào)度模型

張立華 趙 奇

(華北理工大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院，河北 唐山 063210)

0 引言

制造業(yè)是實體經(jīng)濟的主體，制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展關(guān)系到經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的全局?？v觀我國制造業(yè)發(fā)展的進程，改革開放40年，傳統(tǒng)制造業(yè)得益于龐大的人口紅利和勞動力成本優(yōu)勢進入國際市場，能夠以相對較低的成本獲取利潤，但如今隨著我國社會的老齡化和勞動力成本的提升，在國際市場上的競爭優(yōu)勢減弱，傳統(tǒng)制造業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級的問題。

本文通過實證研究分析我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級兩個系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，以此為基礎(chǔ)探討系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)展機制，及技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級協(xié)調(diào)發(fā)展。

學(xué)者們研究技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級之間的相互關(guān)系采用了不同的方法,韓悅[1]從制造業(yè)轉(zhuǎn)型的角度出發(fā),運用SYS-GMM方法對中國制造業(yè)近幾十年的數(shù)據(jù)進行研究,分析技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級之間的關(guān)系。黃東云[2]采用面板VAR模型從而得到技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型均可促進經(jīng)濟發(fā)展，并發(fā)現(xiàn)二者的協(xié)同作用對未來技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展有較大較長遠的正向影響，且這種影響程度仍有很大的提升空間。吳愛東[3]在耦合協(xié)調(diào)模型的基礎(chǔ)上得到技術(shù)創(chuàng)新可以促進制造業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級,同時對制造業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級可以帶動技術(shù)的革新，推動科技的創(chuàng)新發(fā)展,因此技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)應(yīng)該相輔相成共同發(fā)展。

根據(jù)上述技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級之間的關(guān)系以及前人的研究方法，本文通過對技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的耦合協(xié)調(diào)度進行研究，進而分析兩者在經(jīng)濟發(fā)展過程中的關(guān)系。其中，耦合度指兩個或兩個以上系統(tǒng)之間的相互作用影響，實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展的動態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以反映系統(tǒng)之間的相互依賴、相互制約程度。協(xié)調(diào)度指耦合相互作用關(guān)系中良性耦合程度的大小，可體現(xiàn)協(xié)調(diào)狀況。

1 實證分析

1.1 制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和技術(shù)創(chuàng)新的指標(biāo)選取

由于制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和技術(shù)創(chuàng)新屬于兩個不同的方面，因此要分別對制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級以及技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)建綜合評價指標(biāo)體系。

1.1.1 技術(shù)創(chuàng)新的指標(biāo)

技術(shù)創(chuàng)新投入指標(biāo)。謝靖、黃婷玉[4，5]等衡量技術(shù)創(chuàng)新的投入指標(biāo)采用研發(fā)經(jīng)費支出，技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出指標(biāo)采用申請專利數(shù)。而萬勇[6]在此基礎(chǔ)上增加研發(fā)人員全時當(dāng)量作為技術(shù)創(chuàng)新的投入指標(biāo)，張祥[7]則是在此基礎(chǔ)上通過增加研發(fā)內(nèi)部投入與GDP總量的比值來衡量技術(shù)創(chuàng)新水平。

技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出指標(biāo)。對技術(shù)進行創(chuàng)新的成果一部分表現(xiàn)為能夠得到專利授權(quán)，故專利申請授權(quán)數(shù)可以衡量對技術(shù)進行創(chuàng)新的產(chǎn)出。絕大多數(shù)的企業(yè)對技術(shù)進行創(chuàng)新就是為了盈利，而且企業(yè)的主營收入極大程度上依靠著技術(shù)創(chuàng)新而產(chǎn)生的效益，故表示對技術(shù)進行創(chuàng)新也可采用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)主營業(yè)務(wù)收入。因此本文借助于前人研究制定了包含研發(fā)經(jīng)費支出(X11)、研發(fā)人員投入(X12)、專利申請授權(quán)數(shù)(X13)、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)主營業(yè)務(wù)收入(X14)在內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)體系。

1.1.2 制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指標(biāo)

衡量制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指標(biāo)也有很多，其中最常用的指標(biāo)是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化，鄭漢、吳娜[8，9]等均采用這兩個指標(biāo)來衡量制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。還有一些研究者采用其他指標(biāo)，如季良玉[10]采用產(chǎn)業(yè)發(fā)展集約化來衡量制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，馬洪福[11]則采用制造業(yè)增加值作為衡量制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級的一個指標(biāo)。經(jīng)過綜合分析選取以下指標(biāo)從三個方面來衡量制造業(yè)的結(jié)構(gòu)升級。

(1)制造業(yè)升級高度化指標(biāo)[12]。制造業(yè)升級高度化用工業(yè)利潤率作為指標(biāo)來表示，其中工業(yè)利潤率是工業(yè)的利潤總額與工業(yè)的主營業(yè)務(wù)收入之比。

(2)制造業(yè)升級合理化指標(biāo)[13]。制造業(yè)升級合理化指的是制造業(yè)之間的聯(lián)系程度，即表示制造業(yè)的投入與產(chǎn)出之間的關(guān)聯(lián)程度，用結(jié)構(gòu)偏離度來表示，其公式為：

(1)

其中，E表示結(jié)構(gòu)偏離度，Y表示產(chǎn)值，L表示就業(yè)人數(shù)，i表示第幾產(chǎn)業(yè)，n表示產(chǎn)業(yè)部門數(shù)。此時，結(jié)構(gòu)偏離度的數(shù)值越大，則制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)越不合理。結(jié)構(gòu)偏離度是將各制造業(yè)取相同權(quán)重這樣就顯示不出各制造業(yè)之間的差異，即不同制造業(yè)對整體經(jīng)濟結(jié)構(gòu)有著不同的重要程度。為此，本文引入了泰爾指數(shù)[14]。泰爾指數(shù)被絕大多數(shù)學(xué)者用于研究地區(qū)收入差距問題，但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的合理性也可以通過使用泰爾指數(shù)得到很好的表達。在此研究基礎(chǔ)上，借鑒了鄭若谷、余典范的方法對泰爾指數(shù)重新進行了定義，其計算公式如下：

(2)

因此采用結(jié)構(gòu)偏離度和泰爾指數(shù)兩個指標(biāo)來衡量制造業(yè)升級合理化程度[15]。

(3)制造業(yè)升級高效化指標(biāo)[16]。經(jīng)查閱大量文獻，許多學(xué)者采用技術(shù)密集型與資本密集型產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的比值作為衡量制造業(yè)升級高度化的指標(biāo)。但是為了數(shù)據(jù)的方便查詢，其中資本密集型產(chǎn)業(yè)多存在于第二產(chǎn)業(yè)，故采用第二產(chǎn)業(yè)增加值來代替資本密集型產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值；而第三產(chǎn)業(yè)多含技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，故用第三產(chǎn)業(yè)增加值來代替技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值。因而，采用第三產(chǎn)業(yè)增加值比第二產(chǎn)業(yè)增加值來衡量制造業(yè)升級高效化，將其記為TS。

1.1.3 指標(biāo)權(quán)重的確定

由于整個體系中各指標(biāo)度量單位不一樣，為了消除量綱的影響，采用熵值法來衡量各指標(biāo)對整體的重要程度。

第一步，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，即數(shù)據(jù)進行有序功效函數(shù)計算。

第二步，對標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進行比重變換。

(3)

其中，Xij表示第i個樣本第j個指標(biāo)的值。

第三步，計算各指標(biāo)的熵值。

(4)

第四步，計算各指標(biāo)熵值的效用值。

dj=1-Ej

(5)

第五步，確定各指標(biāo)的熵權(quán)。

(6)

1.2 模型的構(gòu)建

在“技術(shù)創(chuàng)新—制造業(yè)升級”復(fù)合系統(tǒng)評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上進行構(gòu)建模型和確定指標(biāo)權(quán)重。分別構(gòu)建了功效函數(shù)、貢獻函數(shù)、耦合度和耦合協(xié)調(diào)度來分析各種指標(biāo)之間的各種數(shù)量關(guān)系。

表1 “技術(shù)創(chuàng)新—制造業(yè)升級”復(fù)合系統(tǒng)評價指標(biāo)體系

1.2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

由于1999年以前的數(shù)據(jù)有些在當(dāng)時并不被統(tǒng)計，而2018年的某些個別數(shù)據(jù)也只有季度數(shù)據(jù)而沒有年度數(shù)據(jù)，因此分析選取的各指標(biāo)數(shù)據(jù)均來源于1999-2017年的《國家統(tǒng)計年鑒》。由于2002年以前的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)主營業(yè)務(wù)收入還未存檔，故取自產(chǎn)品銷售收入。

表2 1999-2017年技術(shù)創(chuàng)新數(shù)據(jù)

表3 1999-2017年制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級數(shù)據(jù)

采用功效函數(shù)對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。同時，功效函數(shù)也用于衡量該指標(biāo)所對應(yīng)系統(tǒng)的功效貢獻程度[17]。

模型中包括兩個子系統(tǒng)，即技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級系統(tǒng)，在構(gòu)建模型時，首先，確定子系統(tǒng)中的功效函數(shù)Uij才可進行其他模型的構(gòu)造。

如果是正向指標(biāo)，則子系統(tǒng)中的有序功效函數(shù)為：

(7)

如果是逆向指標(biāo)，則子系統(tǒng)中的有序功效函數(shù)為：

(8)

其中Uij介于0～1之間，代表Xij對其子系統(tǒng)的功效貢獻值，數(shù)值大小說明對其子系統(tǒng)的貢獻大小。

1.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型

(1)建立總體貢獻函數(shù)。技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級是兩個獨立的子系統(tǒng)，有各自衡量的指標(biāo)，但兩者之間又存在有某種聯(lián)系。因此在計算各子系統(tǒng)的貢獻函數(shù)時采用的是線性加權(quán)法[5，18]。則各子系統(tǒng)的貢獻函數(shù)為：

(9)

(10)

其中λij表示子系統(tǒng)各指標(biāo)的權(quán)重，由于子系統(tǒng)中各指標(biāo)同等重要，故λij取均等。U1代表技術(shù)創(chuàng)新對復(fù)合系統(tǒng)的綜合序參量；U2代表制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級對復(fù)合系統(tǒng)的綜合序參量。Ui數(shù)值越大說明技術(shù)創(chuàng)新子系統(tǒng)或制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級子系統(tǒng)對復(fù)合系統(tǒng)的貢獻越大。

(2)耦合度模型。系統(tǒng)耦合公式與標(biāo)準(zhǔn)如下：

(11)

表4 耦合階段的判斷標(biāo)準(zhǔn)與耦合階段

(3)耦合協(xié)調(diào)度模型。一般來說,耦合度反映的只是兩個子系統(tǒng)之間的耦合協(xié)同情況，并不能反映出整體的耦合效應(yīng)。因此，通過建立耦合協(xié)調(diào)度模型，用來表示兩個子系統(tǒng)之間在動態(tài)耦合過程中的協(xié)調(diào)程度[19,20]。其公式為：

(12)

其中，D表示協(xié)調(diào)度，C表示耦合度，T代表技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級協(xié)同效應(yīng)的綜合指數(shù)，α和β為待定系數(shù)，分別表示技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級在整個系統(tǒng)運行中的重要程度。對這兩個子系統(tǒng)同等重視，因此，取α=β=0.5。根據(jù)協(xié)調(diào)度D的數(shù)值大小可以將其分為以下幾個階段：

1.3 綜合結(jié)果分析

本節(jié)通過耦合協(xié)調(diào)度所得結(jié)果對技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的耦合協(xié)調(diào)度進行分析。

表5 耦合協(xié)調(diào)度的判斷標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)調(diào)階段

1.3.1 權(quán)重結(jié)果

根據(jù)技術(shù)創(chuàng)新的兩個指標(biāo)即：資金投入指標(biāo)和科技產(chǎn)出指標(biāo)及其各自的子系統(tǒng)而計算出的權(quán)重結(jié)果進行分析；根據(jù)制造業(yè)的三個指標(biāo)即：制造業(yè)升級高度化指標(biāo)、制造業(yè)升級合理化指標(biāo)和制造業(yè)升級高效化指標(biāo)及其各自的子系統(tǒng)而計算出的權(quán)重結(jié)果進行分析。

表6即為根據(jù)數(shù)據(jù)而得到的以上兩項系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的各指標(biāo)權(quán)重的結(jié)果。

表6 技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)和制造業(yè)系統(tǒng)的各指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)上表可以得到，技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出指標(biāo)的權(quán)重是0.171，高于投入指標(biāo)的權(quán)重0.038，故產(chǎn)出指標(biāo)更可以直接反映技術(shù)創(chuàng)新的能力。在制造業(yè)指標(biāo)中，合理化指標(biāo)權(quán)重>高效化指標(biāo)權(quán)重>高度化指標(biāo)權(quán)重，說明我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)趨向合理化，但就高效化而言我國制造業(yè)仍需要繼續(xù)提高生產(chǎn)效率，就高度化而言，我國工業(yè)企業(yè)利潤總額在工業(yè)企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入的占比比較低，還需進一步提高企業(yè)利潤。

1.3.2 耦合協(xié)調(diào)度

表7為1999-2017年技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的耦合度、協(xié)調(diào)度以及耦合協(xié)調(diào)度的結(jié)果。

表7 技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的耦合度和協(xié)調(diào)度結(jié)果

表8 技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的整體結(jié)果

綜合表7和8可以得到，1999年我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級處于低度耦合階段—失調(diào)—技術(shù)創(chuàng)新受阻的狀態(tài)，此時的技術(shù)嚴重落后。2000-2001年我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級處于頡頏階段—瀕臨失調(diào)—技術(shù)創(chuàng)新滯后的狀態(tài)，這階段的失調(diào)主要是由于技術(shù)創(chuàng)新的滯后產(chǎn)生的。2002-2006年我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級處于勉強協(xié)調(diào)—技術(shù)創(chuàng)新滯后的狀態(tài)，雖然此時仍是由于技術(shù)創(chuàng)新的滯后導(dǎo)致的兩者不協(xié)調(diào)但從中可以發(fā)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新在不斷提高。2007-2010年我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級處于高度耦合—中度協(xié)調(diào)—技術(shù)創(chuàng)新滯后的狀態(tài)，說明技術(shù)創(chuàng)新有極大提高，兩者協(xié)調(diào)指日可待。2011年我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級處于高度耦合—中度協(xié)調(diào)的狀態(tài)，此時技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級兩者的發(fā)展速度基本持衡。2012-2014年我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)升級處于中度協(xié)調(diào)—制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級滯后的狀態(tài)，說明技術(shù)創(chuàng)新水平已經(jīng)超過制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，即存在著制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級滯后，此時需要加快制造業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級。2015-2017年，我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級處于良好協(xié)調(diào)—后者滯后的狀態(tài)，還需要繼續(xù)推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級來協(xié)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展。

1999-2017年內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新體系和制造業(yè)轉(zhuǎn)型體系存在強烈的相關(guān)關(guān)系，技術(shù)創(chuàng)新水平的提高可以促進制造業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級，同時制造業(yè)進行升級也可以激勵新的技術(shù)進行革新，從而使得兩者更好地協(xié)調(diào)發(fā)展。從兩者的耦合協(xié)調(diào)度來看，我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級整體呈上升趨勢，但仍舊存在有很大的上升空間。

2 結(jié)論及政策建議

2.1 結(jié)論

通過研究兩個系統(tǒng)內(nèi)部各自的發(fā)展機制發(fā)現(xiàn)：在技術(shù)創(chuàng)新中，產(chǎn)出指標(biāo)的重要性遠高于投入指標(biāo)，說明產(chǎn)出指標(biāo)更可以直接反映技術(shù)創(chuàng)新的能力。在制造業(yè)指標(biāo)中，合理化指標(biāo)權(quán)重>高效化指標(biāo)權(quán)重>高度化指標(biāo)權(quán)重，說明我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)趨向合理化，但就高效化而言，我國制造業(yè)仍需要繼續(xù)提高生產(chǎn)效率，就高度化而言，說明我國工業(yè)企業(yè)利潤總額在工業(yè)企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入的占比比較低而且我國制造業(yè)的生產(chǎn)效率還有待提高，創(chuàng)新能力一般，還不能適應(yīng)新常態(tài)的制造業(yè)升級動力機制。

通過研究兩者的耦合度和協(xié)調(diào)度發(fā)現(xiàn)，1999-2017年，我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的耦合程度呈上升趨勢，二者之間的相互聯(lián)系不斷加深。從兩者的協(xié)調(diào)度來看，我國的技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級之間的協(xié)調(diào)度一直都有所上升。盡管期間經(jīng)歷了技術(shù)創(chuàng)新滯后和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級滯后等階段，但我國的技術(shù)創(chuàng)新水平一直處于穩(wěn)定上升的狀態(tài)。與此同時我國的制造業(yè)發(fā)展整體呈先上升后下降的趨勢，且中間有微小的波動調(diào)整，技術(shù)創(chuàng)新水平的提高可以促進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，同時制造業(yè)升級也可以激勵技術(shù)進一步創(chuàng)新，從而使得技術(shù)創(chuàng)新可以更好地配合制造業(yè)的發(fā)展。

2.2 政策建議

根據(jù)以上研究可以得知，我國目前的制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級仍處于滯后狀態(tài)，技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級兩者間協(xié)調(diào)度不高，為了使兩者能夠協(xié)同發(fā)展共同為企業(yè)發(fā)展助力，應(yīng)采用科學(xué)合理的方法使企業(yè)既要完成轉(zhuǎn)型又要技術(shù)創(chuàng)新，達到高創(chuàng)新高產(chǎn)量，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級之間的協(xié)調(diào)長久發(fā)展。

2.2.1 政府的政策

(1)健全激勵機制和完善相關(guān)政策，對在科研開發(fā)方面有巨大成就的企業(yè)做出獎勵，激勵技術(shù)創(chuàng)新。對不斷進行內(nèi)部轉(zhuǎn)型升級的企業(yè)給予幫助和支持，從而推動我國技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展。

(2)加大對小微企業(yè)提供幫扶，有些小微企業(yè)十分注重技術(shù)創(chuàng)新，但融資困難，缺乏足夠的資金轉(zhuǎn)型創(chuàng)新，加大對這些企業(yè)幫扶力度，來促進他們的技術(shù)創(chuàng)新。

2.2.2 企業(yè)的政策

(1)提高對自身技術(shù)進行創(chuàng)新的積極性。現(xiàn)在技術(shù)創(chuàng)新對于企業(yè)越來越重要，企業(yè)應(yīng)通過技術(shù)創(chuàng)新來提高自身產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)生水平，才可使得該企業(yè)產(chǎn)品緊跟市場不斷發(fā)展、不斷迎合大眾，也有利于提高企業(yè)自身產(chǎn)出效率。

(2)更加注重技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的協(xié)調(diào)發(fā)展。要重視技術(shù)創(chuàng)新，最重要的還是要兩者協(xié)調(diào)配合，讓技術(shù)創(chuàng)新協(xié)助制造業(yè)完成轉(zhuǎn)型升級,促使兩者共同發(fā)展。