基于三階段DEA模型的中國高端裝備制造業(yè)創(chuàng)新能力評價(jià)

摘要：隨著高端裝備制造產(chǎn)業(yè)被國務(wù)院列入我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，學(xué)界更加重視行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展水平和可持續(xù)發(fā)展前景。文章通過產(chǎn)出、投入、外部環(huán)境三方面的指標(biāo)建立綜合的創(chuàng)新能力評價(jià)體系，按照不同的省份劃分決策單元，以2017～2021年五年間的面板數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)，基于三階段DEA實(shí)證結(jié)果對我國高端裝備制造行業(yè)現(xiàn)階段的創(chuàng)新效率做出簡單評價(jià)。研究結(jié)果表明，無論是純技術(shù)效率、規(guī)模效率還是綜合效率，中西部以及東北地區(qū)都顯著落后于東部沿海各省市，規(guī)模效率的差異尤為顯著，說明掣肘我國高端裝備制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的瓶頸主要在于資源配置效率低下，大部分區(qū)域仍需進(jìn)一步加大創(chuàng)新資源投入，以實(shí)現(xiàn)長足發(fā)展。文章最后針對我國高端裝備制造業(yè)的區(qū)域發(fā)展現(xiàn)狀及瓶頸，提出幾點(diǎn)產(chǎn)業(yè)升級建議，旨在為地方政府后續(xù)的產(chǎn)業(yè)政策改進(jìn)提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高端裝備制造業(yè)；創(chuàng)新能力；三階段DEA；區(qū)域差異

DOI：10.12433/zgkjtz.20241609

“十四五”規(guī)劃明確提出，我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)工作，要著眼于搶占未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機(jī)，培育先導(dǎo)性和支柱性產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合化、集群化、生態(tài)化發(fā)展。而高端裝備制造業(yè)是重點(diǎn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是發(fā)展大國重器的基礎(chǔ)，在一定程度上代表著我國先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展方向，因此必須注重裝備制造業(yè)的提質(zhì)增效，培育核心競爭力，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，在各個(gè)環(huán)節(jié)上不斷進(jìn)行革新。

不少學(xué)者已經(jīng)關(guān)注到高端裝備制造業(yè)的創(chuàng)新水平測算研究領(lǐng)域。劉蘭劍、張?zhí)锏葟恼畡?chuàng)新政策角度出發(fā)，提取政府文件關(guān)鍵詞，量化分析不同創(chuàng)新政策對行業(yè)創(chuàng)新績效的影響。范德成、杜明月在價(jià)值鏈理論的基礎(chǔ)上，構(gòu)建兩階段StoNED模型，測度高端裝備制造業(yè)細(xì)分行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新資源配置效率并甄別影響因素。唐孝文、孫悅等同樣從行業(yè)差異入手，結(jié)合“VHSD-EM”動(dòng)態(tài)評價(jià)模型分析了七個(gè)代表性細(xì)分行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新效率。王成東、焦慧等實(shí)證研究了不同細(xì)分行業(yè)的自主技術(shù)創(chuàng)新效率曲線和技術(shù)引進(jìn)創(chuàng)新效率曲線，為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級路徑的選擇提供重要的理論基礎(chǔ)。趙子博、傅佳屏對全國各省份裝備制造業(yè)的全要素生產(chǎn)率進(jìn)行測度，并據(jù)此進(jìn)一步聚類分析，對裝備制造業(yè)高端化路徑作出針對性探討。

總的來說，目前在對高端裝備制造業(yè)創(chuàng)新能力的分類研究中，學(xué)者基本按照行業(yè)和地區(qū)來劃分評價(jià)單元，關(guān)于不同細(xì)分行業(yè)的指標(biāo)體系的完善優(yōu)化及創(chuàng)新績效驅(qū)動(dòng)因素研究逐漸完善，但針對本產(chǎn)業(yè)全國范圍內(nèi)各省份創(chuàng)新水平的詳細(xì)對比分析研究稍顯不足。本文將采用三階段DEA模型，排除環(huán)境因素和隨機(jī)干擾，分地區(qū)評估我國高端裝備制造行業(yè)創(chuàng)新效率，最后依據(jù)實(shí)證結(jié)果對該產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力進(jìn)行深入分析，給出創(chuàng)新能力提高和高端裝備制造業(yè)升級發(fā)展建議。

一、評價(jià)方法介紹

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，DEA）方法的原理是利用線性規(guī)劃方法，對具有相似性的決策單元進(jìn)行相對有效性評價(jià)，主要用于分析多個(gè)投入和多個(gè)產(chǎn)出的問題。傳統(tǒng)的DEA模型并沒有考慮環(huán)境和隨機(jī)干擾對決策單元的綜合效率評價(jià)的影響，不能準(zhǔn)確評價(jià)高端裝備制造行業(yè)創(chuàng)新效率，因此，本文采用三階段的DEA模型，剝離外部干擾因素后再對創(chuàng)新效率進(jìn)行測度，以求更加真實(shí)地反映行業(yè)水平。

第一階段采用傳統(tǒng)的DEA模型，測算高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新效率。本文假定規(guī)模報(bào)酬可變，而高端裝備制造業(yè)作為生產(chǎn)主體，一般會(huì)選擇在既定的產(chǎn)出目標(biāo)下，靈活調(diào)整投入量，即假定產(chǎn)出一定，力求投入最小，選用的是投入導(dǎo)向的BCC模型。

第二階段需要排除環(huán)境與隨機(jī)干擾對效率估測的擾亂，將研究對象置于一致的環(huán)境中，在SFA回歸中，將第一階段的松弛變量分解成環(huán)境因素、管理無效率和隨機(jī)干擾因素三種效應(yīng)。構(gòu)造回歸函數(shù)如下所示：

其中，Cmi是第i個(gè)決策單元的第m項(xiàng)投入的松弛量；ai是研究過程中想要剔除的環(huán)境量，Bm是前面環(huán)境量的影響系數(shù)；Vmi表示隨機(jī)干擾因素對投入松弛值的影響；Kmi是管理因素對投入松弛值的影響。而后需要通過調(diào)整公式對投入值進(jìn)行調(diào)整，剔除回歸函數(shù)中計(jì)算得出的外部干擾項(xiàng)，把所有決策單元的外部條件統(tǒng)一化。

最后，第三階段只需將調(diào)整后的投入變量再次代入傳統(tǒng)模型中，重復(fù)第一階段的操作，計(jì)算出新的效率，得到的這一效率值就是排除了其他影響的準(zhǔn)確效率值。

二、我國高端裝備制造業(yè)原始創(chuàng)新能力評價(jià)與分析

（一）指標(biāo)選取及數(shù)據(jù)來源

投入指標(biāo)參考吳敬茹的文章，基于創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)視角審視各影響因素，最終確定將研發(fā)人員全時(shí)當(dāng)量和研發(fā)經(jīng)費(fèi)內(nèi)部支出這兩個(gè)對企業(yè)創(chuàng)新能力影響較大的要素納入指標(biāo)體系，涵蓋人力投入和財(cái)力投入兩個(gè)主要方面。借鑒馮纓、滕家佳的做法，綜合考慮數(shù)據(jù)可得性和地區(qū)可比較性，以體現(xiàn)研發(fā)創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)效益的新產(chǎn)品銷售收入和體現(xiàn)科技產(chǎn)出能力的專利申請數(shù)作為產(chǎn)出指標(biāo)。環(huán)境變量選用能代表當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的人均GDP，反映各省市政府對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)支持力度的政府Ramp;D經(jīng)費(fèi)投入，以及一定程度上體現(xiàn)當(dāng)?shù)厥袌鲆?guī)模的常住人口數(shù)量。

本文的產(chǎn)業(yè)投入產(chǎn)出及環(huán)境指標(biāo)具體數(shù)據(jù)來源于《中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒》《全國科技經(jīng)費(fèi)投入統(tǒng)計(jì)公報(bào)》以及《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》。選用全國各省市高端裝備制造業(yè)2017～2021年的創(chuàng)新研發(fā)面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析，在全國34個(gè)省市中，港澳臺(tái)及西藏自治區(qū)的部分Ramp;D數(shù)據(jù)缺失，因此，文中只保留30個(gè)省市作為決策單元。

（二）第一階段：傳統(tǒng)DEA模型分析

在第一階段里，用DEAP2.1軟件計(jì)算出30個(gè)省市的三種效率，同時(shí)對規(guī)模收益的狀態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，在調(diào)查期內(nèi)，我國各省市高端裝備制造業(yè)的技術(shù)效率平均為0.655，純技術(shù)效率均值為0.686，規(guī)模效率均值為0.961。前述三個(gè)數(shù)值表明，我國高端裝備制造業(yè)總體規(guī)模效率是大于純技術(shù)效率的，即資源配置效率優(yōu)于研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展水平。在未排除外部干擾的情況下，只有河南和廣東兩個(gè)省份位于技術(shù)效率前沿面上，實(shí)現(xiàn)了資源配置和生產(chǎn)管理的有效性。

（三）第二階段：隨機(jī)前沿分析

這一階段先是將上階段得到的投入變量的松弛變量作為回歸函數(shù)的被闡釋變量，三個(gè)環(huán)境量作為解釋變量，進(jìn)行SFA回歸分析。采用計(jì)算軟件Frontier4.1，結(jié)果見表1。另外，兩個(gè)廣義單邊似然比檢驗(yàn)結(jié)果分別為79.11和47.19，而在95%置信度情況下的臨界值是5.14，顯然不能接受沒有無效率項(xiàng)的原假設(shè)，這驗(yàn)證了采用SFA模型分離外部干擾的必要性。

回歸系數(shù)大于零表示該解釋變量的上升將會(huì)使松弛值也越來越大，導(dǎo)致資源配置不合理的加??；回歸系數(shù)小于零時(shí)反之。從本階段的回歸結(jié)果可以得到信息，政府研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入的增加可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研發(fā)效率的提高，近幾年我國多地政府已經(jīng)意識到高技術(shù)產(chǎn)業(yè)對地區(qū)經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)作用，以積極的政策引導(dǎo)和財(cái)政支持幫助行業(yè)解決內(nèi)部資源配置等問題，將政府補(bǔ)貼最大限度轉(zhuǎn)換為研發(fā)產(chǎn)出。各地GDP的回歸情況說明研究期內(nèi)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高對研發(fā)人員和資金的冗余程度影響不大，高端裝備制造產(chǎn)業(yè)與所在地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的耦合程度不高。各地區(qū)常住人口數(shù)的回歸系數(shù)說明市場規(guī)模越大，對行業(yè)產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益提升有一定的正向作用，能夠消化更多的新產(chǎn)品，從而激勵(lì)企業(yè)不斷研發(fā)創(chuàng)新，形成商業(yè)生態(tài)良性循環(huán)。

（四）第三階段：調(diào)整后分析結(jié)果

調(diào)整后的技術(shù)效率平均為0.403，純技術(shù)效率平均為0.882，規(guī)模效率平均為0.474，與第一階段結(jié)論相反，純技術(shù)效率占據(jù)優(yōu)勢地位。相較于第一階段計(jì)算的效率值，新增北京綜合效率為1，河南、廣東兩省份仍處于前沿面上，調(diào)整前技術(shù)效率達(dá)到生產(chǎn)前沿面的新疆綜合效率則顯著降低。需要重點(diǎn)關(guān)注的是甘肅、青海、寧夏、新疆四個(gè)省份，由于規(guī)模效率顯著低下，綜合效率已經(jīng)低于0.1，說明資源配置情況極度制約該地區(qū)高端裝備制造業(yè)發(fā)展，規(guī)模收益遞增則說明優(yōu)化方向是加大投入力度，迎合西部地區(qū)產(chǎn)業(yè)升級資金及科技人員需求量。

三、結(jié)語

（一）結(jié)論

剔除其他干擾后，平均純技術(shù)效率由0.686提高為0.882，各省市也是普遍提高，說明外部因素的干擾會(huì)使人們低估行業(yè)科研技術(shù)發(fā)展水平，錯(cuò)誤判斷加快裝備制造業(yè)創(chuàng)新水平提升速度的工作重點(diǎn)。平均規(guī)模效率從調(diào)整前的0.961降低到0.474，甘肅、青海、寧夏等中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)規(guī)模效率的降低尤為嚴(yán)重，說明一些環(huán)境條件差的省份規(guī)模效率虛高，而浙江、山東、福建等經(jīng)濟(jì)體量大且近幾年發(fā)展勢頭好的省份，調(diào)整外部因素后規(guī)模效率則明顯上升。

按東、西、中、東北四個(gè)地區(qū)大致劃分我國各省份，不難看出，東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境好，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級開始時(shí)間較早，形成了較為溫和舒適的產(chǎn)業(yè)生存環(huán)境，純技術(shù)效率和規(guī)模效率往往更接近生產(chǎn)前沿面，可以適當(dāng)放緩創(chuàng)新相關(guān)的人力、物力投入速度，轉(zhuǎn)而提高資源配置效率。而甘肅、青海等中西部省市科技發(fā)展水平受限，重點(diǎn)發(fā)展的工業(yè)類型也大多是原料開采等產(chǎn)業(yè)鏈上低附加值環(huán)節(jié)，純技術(shù)效率不高，規(guī)模效率更是顯著低于東部地區(qū)，需要國家加大科技創(chuàng)新相關(guān)資源的幫扶力度，幫助其解決管理過程中的問題。東北地區(qū)有多年工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，但受限于老舊的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，近幾年發(fā)展勁頭不足，高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效率仍有很大的進(jìn)步空間，與中西部省份相似。

（二）建議

1.重視人才的價(jià)值，普遍教育與重點(diǎn)培養(yǎng)相結(jié)合

長期以來，我國高端裝備制造業(yè)基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)在總研發(fā)經(jīng)費(fèi)中占比極小，產(chǎn)品的核心尖端技術(shù)以及關(guān)鍵零部件仍大量依賴外部引進(jìn)，嚴(yán)重阻礙了我國本產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展。這需要我國政府繼續(xù)在信貸政策、財(cái)稅政策、科研政策等諸多方面給予重點(diǎn)扶持，同時(shí)連同國內(nèi)高校及研究院，完善高端裝備制造相關(guān)課程體系，普遍教育與重點(diǎn)培養(yǎng)相結(jié)合。行業(yè)發(fā)展必定需要大量優(yōu)秀的專業(yè)人才，用以提供原始創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，由此增強(qiáng)整個(gè)行業(yè)的核心技術(shù)研發(fā)能力，但普遍教育有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)力度不足等問題，因此應(yīng)當(dāng)依照冪定律制定特殊人才培養(yǎng)計(jì)劃，有針對性地培養(yǎng)行業(yè)頂尖人才。

2.利用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行價(jià)值驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品導(dǎo)向轉(zhuǎn)型

我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)形態(tài)正在經(jīng)歷從工業(yè)經(jīng)濟(jì)到服務(wù)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變，但高端裝備制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的市場導(dǎo)向性仍然處于一個(gè)較低水平，探索出一種適合我國經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀的服務(wù)型制造業(yè)的發(fā)展模式尤為重要。隨著當(dāng)前通信、傳感以及物聯(lián)技術(shù)的不斷發(fā)展，制造設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測以及數(shù)據(jù)采集逐漸變得容易，高端裝備制造企業(yè)若能將數(shù)字技術(shù)高效融入生產(chǎn)系統(tǒng)中，便能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)線和服務(wù)平臺(tái)的有效連接，產(chǎn)品的數(shù)字化服務(wù)水平將會(huì)得到極大提升，購買者的個(gè)性化需求也能夠得到最大限度的實(shí)現(xiàn)。從整個(gè)供應(yīng)鏈的角度來看，數(shù)字技術(shù)能有效跨區(qū)域集合資源，推動(dòng)上下游企業(yè)間的信息流通和技術(shù)聯(lián)動(dòng)，最終達(dá)到提高創(chuàng)新效率、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境的目的，符合地方經(jīng)濟(jì)長足發(fā)展的要求。政府也應(yīng)適當(dāng)運(yùn)用宏觀調(diào)控手段，對數(shù)字技術(shù)資源適度再分配，通過政策傾斜或財(cái)政補(bǔ)貼的形式縮小區(qū)域間數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距，著力建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展平臺(tái)，推動(dòng)數(shù)字技術(shù)與高端裝備制造產(chǎn)業(yè)深度融合。

3.利用原有地域優(yōu)勢，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集群機(jī)制完善

大范圍的產(chǎn)業(yè)分工雖然能夠整合不同區(qū)域的優(yōu)質(zhì)資源，但在當(dāng)前的國際形勢下逐漸暴露短板：產(chǎn)業(yè)鏈的不穩(wěn)定性凸顯，缺乏抵抗突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的韌性。而在一定區(qū)域內(nèi)形成垂直整合的產(chǎn)業(yè)鏈集群可以有效協(xié)調(diào)資源整合效率與產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定性之間的關(guān)系，下游企業(yè)的供給也會(huì)更加精準(zhǔn)有效。我國高端設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，已在原有制造業(yè)基礎(chǔ)上形成了集群態(tài)勢。但很多地區(qū)仍然存在著集而不群的傳統(tǒng)問題，地方政府應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌考慮，利用積極的政策引導(dǎo)改變現(xiàn)狀，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)園區(qū)，促進(jìn)不同環(huán)節(jié)的企業(yè)互聯(lián)生產(chǎn)，形成更加完善的產(chǎn)業(yè)集群，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)性。此外，供應(yīng)鏈企業(yè)還可以跨區(qū)域聯(lián)動(dòng)，利用中西部地區(qū)低價(jià)的原材料和勞動(dòng)力，結(jié)合東部沿海各省的區(qū)位優(yōu)勢，整合多方力量完成產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售，形成集約型跨區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈。

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作者簡介：李永琪（2000），女，山東濟(jì)南人，碩士，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)。