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产业集聚效应的系统动力学模型研究
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□ 孙晓华 原毅军
　　[摘要]以系统动力学理论为基础，结合产业集聚效应的正反馈特征，对人才流、技术流、资金流和市场流的因果关系进行了探讨。通过产业集聚效应衡量方法的比较，构建系统动力学模型，分析制约产业集聚效应发挥的主要因素，提出加强政府投资力度、发挥市场机制作用和提高企业整体能力的建议。
　　[关键词]产业集聚效应；系统动力学；因果回路图
　　[中图分类号]F062.9
　　[文献标识码]A
　　[文章编号1003—3890(2007)05—0010—04
　　一、引言
　　产业集群是与某一产业链相联系的大批企业和相关机构在特定地域内集中形成的集聚体。作为一种独特的产业组织形式，产业集群内企业与机构依靠供求关系、共性技术、共同的市场导向、劳动力市场和地方性文化等因素聚集在一起，通过各种社会、经济关系支撑着参与方之间的合作与交流，彼此共享资源、技术、信息等要素，享受空间集聚带来的效益增加或成本降低，获得产业集聚效应。在某种程度上，产业集聚效应是集群竞争优势的重要体现，也是产业集群持续发展的基本保证。
　　在产业集聚效应研究方面，代表性的观点是波特(1998)提出的“钻石模型”，他通过阐述具有国家竞争优势产业的形成解释产业集聚现象，从产业空间布局、外部经济、区域创新等方面对产业集聚进行研究，认为“钻石结构”受要素条件、需求条件、相关或支撑型产业、企业战略、结构和竞争等四个决定因素支配。另外，布赖宁(2000)和希尔(2000)认为产业集群受主导产业、科技力量、人力资源和上下游产业的推动，奥尔森(1998)和巴米(1995)则证明了大学、研发机构和企业家精神的重要性。现有文献普遍从规模经济、范围经济等角度解释产业集聚的动因，得到集群规模、竞合关系、知识溢出、根植性等因素影响集聚效应的结论。这些研究多利用区域经济学和经济地理学相关理论阐述产业集聚效应问题，拘泥于对产业集群某些特征的直观描述，忽视了产业集聚效应形成的基本过程，并没有按照更加严谨的因果关系考察产业集聚效应的影响因素与约束条件。笔者将借鉴系统动力学原理对产业集聚效应进行分析，构建产业集聚效应的系统动力学模型，并从政府投资、市场机制和企业能力的角度提出有助于集聚效应发挥的政策建议。
　　二、产业集聚效应的因果关系分析
　　产业集聚效应是指某一区域内由于产业集聚而为特定产业和相关企业的生产经营活动带来的与其他区域相比的优势。从直观上看，产业集聚效应是大批企业不断地向产业集群聚集的结果，而作为一个由生产者、消费者、供应商、政府部门和中介机构组成的经济系统，产业集群的竞争优势体现在诸多方面，集聚效应的发挥也就需要依赖于多种条件。
　　(一)系统动力学的特征
　　系统动力学(system dynamics)属于经济数学的一个分支，是研究复杂系统中信息反馈行为有效的计算机仿真方法。由于经济社会系统绝大部分属于非稳定、非平衡的动态变化过程系统，在解决此类问题时不宜用解决稳定系统的方法，20世纪50年代中期首创系统动力学的MIT教授福雷斯特(Forrester，J．w．)建立美国国家经济模型的基本假定即是社会经济系统为非平衡系统。系统动力学从系统内部的微观结构人手，以系统内部结构、参数及总体功能为基础，注重系统的动态变化与因果影响，分析并把握系统特性与行为。
　　与传统分析方法将研究对象分成独立的部分不同，系统思维着重考察作为系统一个组成部分的研究对象如何与系统其他组成部分的相互作用。罗伯茨(Roberts，1978)提出系统动力学的两个重要思想：一是组织行为源于组织结构，这里的组织结构既包括与生产过程有关的物理结构，更重要的是那些决定着组织决策的政策和惯例；二是分析组织时应主要依据各种潜在的“流”，即人员、资金、物质资料、设备和信息流等，而不应把重点放在相互割裂的独立功能上。这种思想有助于跨越组织内机构间的界限，通过流程路径寻找变量之间的非线性因果关系，特别是当研究对象具有动态复杂性，或者与内部和外部存在反馈时，会产生与传统方法截然不同的结论。
　　产业集群与外界时刻进行着物质、能量和信息交换，其功能不仅受外界环境的影响，而且在很大程度上取决于过去的行为和决策，具有典型的信息反馈结构。按照系统动力学的核心思想，产业集聚效应的发挥依靠集群系统内部“流”的循环作用，形成连接关键变量(决策的杠杆作用点)与其他变量的反馈回路，进而呈现出相互联系、相互制约的系统结构。
　　(二)人才、技术、资金和市场“流”的因果分析
在产业集聚效应形成过程中，人才、技术、资金和市场“流”起着决定性作用。人才流是产业集群发展的前提，主要指高素质企业管理者、专业技术人才和职业技能人员等人力资源的积累与利用；技术流是集聚效应发挥的关键，包括技术创新能力、技术扩散速度和知识资源状况；资金流是集聚效应的基础，如基础设施的投资资金、金融机构贷款、风险投资资金等；市场流则是集聚效应的保证，包括市场范围、供求关系、相关支撑产业的完备性、市场的潜在容量和产业规模，等等。通过人才、技术、资金和市场“流”的因果反馈作用，为产业集群的发展提供支持。

从人才流的因果关系(如图1)来看，企业对专业人才的需求巨大，大学和科研院所等研究机构则为人员培训提供了多种渠道，能够满足专业培训、教育、信息和技术支持的需要，提高了人力资源素质和企业创新能力，进而有利于提升产业集群的竞争优势和吸引力。不过，人才的持续增加要受到专业人员需求和研发机构数量的制约，两者又取决于政府资源限制。
　　在技术流方面，技术溢出和科研机构的技术创新产生丰富的知识资源，不仅能够提升企业技术水平，而且通过降低成本增加收益进而增强企业竞争力和盈利能力，有助于增加企业合作机会从而扩大生产范围，带来集聚效应(如图2)。从图2可知，企业技术进步受研究机构数量的制约，而外部环境与政府资源限制严重阻碍了研究机构数量的增加。
　　在产业集群的资金流循环过程中，健全的基础设施、完备的制度和法律所形成的投资环境将增加投资吸引力，这不仅有利于提高企业的生产能力，而且增强了企业信用等级和偿还能力，使其能够更加容易地获得银行贷款。越来越多的可利用资金为企业创新能力和竞争优势的提升提供了条件(如图3)，但投资成本限制着投资欲望，过高的负债率带来财务风险，物质资源的短缺也制约着生产能力，影响着企业的再投资。工资弹性和劳动力收入弹性。由于产业集聚效应不单是规模经济的结果，还与范围经济、社会资本和企业网络等因素有关，因此规模系数方法显然不够全面。
　　产业集聚效应是一个多变量共同作用的、螺旋式上升的动态过程。笔者借鉴索洛(R．M．Solow．1957)的总量生产函数，纳入产业集聚效应转换因子，通过地区总产出的变动来衡量产业集聚效应：
　　Q=μA(t)KαLβ　(2)
　　在式(2)中，Q为总产出，μ表示产业集聚效应转换因子，K为资本投入，L为劳动投入，A(t)表示一段时间内技术变化的累计效应，相当于时期t的技术水平。α、β是资本和劳动的产出弹性，即在其他条件不变的情况下，资本或劳动每增加1％产出增加的百分比。运和式(2)来衡量产业集聚效应，一方面体现了规模报酬递增的特点(令α+β≥1)，另一方面通过集聚效应转换因子(μ)反映除规模收益外的集聚经济对地区整体生产效率的作用。

　　(二)系统动力模型的构建
　　以因果回路图对人才、技术、资金和市场“流”反馈机制的定性描述为基础，需进一步构建产业集聚效应的系统动力学模型。人才、资本和技术为影响产业集聚效应的最直接因素，描述了系统中要素的状态，将其设为状态变量，并把产业集聚效应的系统模型分为人才(L)、资金(K)和技术(A)三大子模块加以考察。
　　人才总量受几种因素交叉作用，研究机构数量(RI)和人员培训速度(rt)决定着人力资源新增数量，机构越多且培训速度越快，新增人才越多。同时，政府政策限制(GP)和市场状况(MC)影响着人员流入流出数量，政策限制越少、市场效率越高对人才的吸引力越强，净流入量就会随之增加，这种关系可表示为：
　　Lt=Lt-1+RIxrt-Dt(GP+MC)　(3)
　　企业技术水平主要由研究机构数量(RI)和技术溢出(MN)所决定，同时受政府政策限制(GP)和资金总量(K)的影响。企业技术水平可表示为：
　　At=At-1+Dt(RI+K+MN-GP)　(4)
　　良好的基础设施(FE)将吸引更多外部企业进入投资，贷款利率(r1)的提升会产生反作用，增加投资成本，市场条件和政府政策限制也会降低投资者的积极性。资金积累可表示为：
　　Kt=Kt-1+Dt(FE-rI-MC-GP)　(5)
　　产业集聚效应的系统动力学模型本质上是带
　　地理接近性是产业集群的基本特征之一，而相关支撑产业无疑会提高产业内部的劳动分工程度。为赢得消费者，供应商必须生产出更具独特性和竞争力的产品，并进一步了解更加详尽的产品信息，从而开发出广阔的潜在市场，吸引包括国外资本在内的更多投资，使得产业规模逐渐扩大。由市场流的因果关系(如图4)可知，进入该地区的机会成本将削弱区域吸引力，与其他机构讨价还价或订立合同过程产生的交易成本也会降低产业分工程度，限制产业集聚效应的发挥。

　　三、产业集聚效应的系统动力学模型

　　(一)产业集聚效应的衡量
　　对于产业集聚效应的衡量，传统方法把重点放在规模经济的测算中。德瑞米斯(Dhrymes，1965)认为产业集群可通过规模经济提高劳动生产率和降低长期平均成本，根据不变替代弹性生产函数(CES)推导出规模系数(h)：
在式(1)中，h为规模报酬参数，通过不变替代弹性生产函数W=AQβL解得，用以衡量集聚效应的大小，W为工资，Q为产量，L为劳动力，β、r分别为产出的时滞的一阶微分方程组，Dt是模型迭代的时间间隔，一般假设为1，针对个别问题可进行适当调整。从模型中，能够更加清楚地了解各个变量对人才、技术和资金积累的作用，进而明确其影响产业集聚效应的具体途径。

　　四、结论与政策建议

　　根据产业集聚效应的系统动力学模型可知，人才流、技术流、资金流和市场流的良性循环是产业集聚效应形成与放大的基本条件，它们类似一种正反馈回路，同时受到一些干扰因素的影响。
　　为了提高产业集群竞争优势，强化产业集聚效应，必须采取一定措施和手段突破干扰因素的限制。首先，政府应增加投资力度，加强基础设施建设和研发机构投入，制定相应的优惠政策、制度和法规，为产业集群发展营造一个良好的支撑环境；其次，充分发挥市场机制在资源配置中的基础性作用，加强企业合作网络和中介机构建设，降低产业集群内部的交易成本和投资风险，吸引更多企业加入产业集群；最后，作为集群个体单元的企业应致力于整体能力的提升，包括创新能力、盈利能力和抗风险能力，建立更加完善的创新激励机制和风险管理机制，同时避免企业能力趋同，提倡产品或服务的差异化，为产业集群持续发展创造条件。