资源枯竭城市新产业集群培育的动力机制研究──基于系统动力学的视角

2014-01-29李方正

区域经济评论 2014年3期

李方正

一、引言

资源枯竭城市如何实现产业转型与可持续发展成为当前面临的重大现实问题，已引起世界各国的普遍关注，同样也是中国面临的普遍性的难题。中国目前已经形成了390多座以采矿为主的资源型城市，约有50 多座矿城面临着资源枯竭的威胁。2001年，国家将阜新市确定为全国唯一的资源型城市经济转型试点城市，2005年，又将大庆、伊春和辽源确定为第二批试点城市。2007年和2009年又分别确定了第一批和第二批资源枯竭城市，至此，国家共确定了44座资源枯竭城市。

所谓资源枯竭城市是指矿产资源开发进入后期或末期阶段，其矿产累计开采量已到达可开采储量的70%及以上的城市。越来越多的资源枯竭城市走进公众视野，转型成功与否，不仅关系到数十个大小城市的命运，更关涉中国未来几十年的资源战略、经济前景。资源枯竭城市的转型出路在于培育新产业集群，20 世纪70年代蓬勃发展起来的产业集群挽救了譬如德国鲁尔、法国罗林等资源枯竭地区，使其经济发展的内驱力和国际资源的外生动力机制有效结合起来，提高了区域竞争力，实现了经济的成功转型。

然而，中国的资源枯竭城市在产业转型和新产业集群选择上可谓费尽心机，但效果并不理想。究其原因在于没有考虑到资源枯竭城市的特殊背景，不能有效地分析产业集群培育的动力机制，无法为其培育新产业集群提供有效的政策支持。本文基于资源枯竭城市自身的特点，总结分析影响阜新市新产业集群培育的动力要素，分析各要数对新产业集群产值的影响，从而找出关键动力因素，为扶持新产业集群发展服务。

系统动力学（简称SD）作为一门分析研究信息反馈复杂系统动态行为的学科，有处理非线性、高阶复杂、互动反馈和延迟性信息的能力。它基于系统论，吸收了控制论、信息论的精髓，是一门分析研究信息反馈系统、认识系统问题和解决系统问题交叉的、综合性的新科学。系统动力学解决问题的独特一环就是从系统内部的微观结构入手进行建模，借助计算机模拟技术分析研究系统结构功能与动态行为内在关系以及解决问题的对策，系统动力学的系统思考方式适用于分析内外反馈信息、非线性特性和时间延迟影响的复杂系统，它注重系统、辩证、发展，认为系统内部各部分之间，系统和环境之间是相互作用、相互影响、不断发展的。系统动力学在区域发展方面的应用主要有：

（1）世界模型：1971年罗马俱乐部采用J.W.Forrester 提出的世界发展未来模型（WORLD I）研究世界未来发展前景问题。其后，WORLD II 和WORLD III模型被用来研究世界范围内人口、自然资源、工业、农业和污染诸因素的相互制约关系及产生的各种可能后果。

（2）国家模型：1997年，中国科学技术信息研究所借鉴美国千年研究所T21 模型和研究经验，采用Vensim软件，开发了具有中国特色的中国可持续发展计算机模型1.0，包含了社会、产业发展、资源、环境和经济五个方面。

（3）区域或城市经济发展模型：1968年，J.W.Forrester 构建西方城市SD 模型揭示了西方国家城市发展、衰退、复苏的内在机制；王其藩建立的中心城市技术开发与经济增长的SD 模型，研究了上海市科技、教育、经济三者的协调。

正是因为系统动力学的上述特点和应用，引用系统动力学作为工具分析资源枯竭城市新产业集群培育的动力机制是对区域城市经济发展模型更深入的研究，是对资源枯竭城市转型理论的充实，也是系统动力学应用的一次尝试。

二、产业集群培育的动力要素选择研究

从产业集群动力机制的组成元素来看，产业集群的动力是指驱动产业集群形成和发展的一切有利因素，在产业集群的形成和发展阶段分别表现为生成动力和发展动力。生成动力是指在产业集群的萌芽阶段从无到有的过程中促进产业集聚的有利因素；发展动力是指产业集群从小变大的过程中维持产业集群可持续发展壮大的有利因素。在不同的时间段，不同影响因素下，不同类型产业集群的生成动力体系差别很大。严格来说（产业集群）生成动力还没有形成动力机制，事实上大多数文献所研究的产业集群动力机制也主要是指发展动力机制。因为，产业集群的形成动力机制具有很多偶然和必然的因素在里面，即“随机因素”起着重要的作用。在生成动力机制的触发下，形成动力机制开始发挥作用。本文讨论的是资源枯竭城市新产业集群培育过程中的动力机制，侧重于第二层面的研究。

（一）国外产业集群动力要素选择研究

Marshall 和Webber 作为产业集群理论研究的鼻祖，第一次涉及推动产业集聚的机制和要素，例如Marshall 的三要素分析框架，认为知识的外溢是产生集群的核心原因。到20 世纪70年代，Scott 倡导“灵活的专业化”，将交易成本经济学和空间分工结合起来，认为集聚区的主要驱动力是日益增长的市场不确定性和技术变化对于资本主义生产的福特式的挑战。Porter把产业集群纳入竞争优势理论的分析框架，创立了产业集群的新竞争经济理论，在此基础上提出了产业国家竞争优势的“钻石体系”。此体系认为四个决定因子（企业战略、结构和竞争对手；需求条件；要素条件；相关支持产业）和两个影响因素（机会和政府）的相互作用决定了产业集群的集聚力，构成了产业集群形成的动力体系模型。Best 的主体动力机制认为产业集群存在四种主要动力因素：集中专业化、知识外溢、技术多样化和水平整合及再整合，它们依次对产业集群的发展产生作用，并形成循环状的稳定结构。Brenner认为在集群内存在七种作用动力：人力资本积累、非正式交流、企业相互依赖、企业相互合作、当地资本市场、公众舆论和当地政策。Swann 将产业集群的动力要素描述成包括产业优势、新企业进入、企业孵化增长以及气候、基础设施、文化资本等共同作用的正反馈系统，并分别建立企业进入模型和集群增长模型探讨产业集群的动态特征。

（二）国内产业集群动力要素选择研究

国内对产业集群动力机制的研究工作起步较晚，魏守华分析了产业集群动力机制的四个要素：基于社会资本的地域分工、外部经济、合作效率、技术创新与扩散，通过整合四种动力要素构建了产业集群动力机制对应竞争优势的结构关系图，以嵊州领带产业集群为例进行了实证研究。关于资源城市产业集群动力研究方面，张连业首次提出资源型产业集群的动力机制的内涵，认为资源型产业集群动力机制是指由企业、企业家、科研院所、中介机构、政府、文化等诸多系统主体构成，在资源禀赋、生态环境等刚性制度制约的框架下，相互耦合涌现成为具有强烈根植性自组织的过程。赵海东分析了资源型产业集群的形成机理：资源型产业集群的形成基础——资源禀赋，资源型产业集群的形成诱因——市场需求，资源型产业集群的形成路径——政府培育，资源型产业集群的成长过程——动态优化。王松涛认为资源型产业集群的可持续发展实质上是区域社会系统、资源型产业经济系统和自然资源与环境系统之间协调发展的问题，资源型产业集群的可持续发展系统是个开放的大系统。史学义，海国治，郭嗣宗等认为煤炭城市转型与可持续发展系统动力学模型是由城市社会发展子系统、人口子系统、经济子系统、资源子系统、生态与环境子系统五个子系统构成，为资源型城市可持续发展提供了思路。

以上研究既包括理论研究又包括理论与我国实际结合的应用，但对某种具体实际情况下新产业再造动力机制的研究还是个空白。

（三）资源枯竭型新产业集群动力影响要素选择

系统动力学强调，系统的行为模式主要根植于系统的内部的信息反馈机制。因此，应用系统动力学来研究问题时一定要先确定系统的边界。本文已经确定了研究对象为资源枯竭城市，这类城市普遍面临的现状是：资源型产业衰竭，产业结构单一，区域经济落后；基础设施不完善，人才吸引能力低；政府对经济发展有强烈诉求，当地经济亟需新的产业集群支撑。

本文借鉴中国第一个资源型城市经济转型试点城市——阜新市培育新产业集群的各种条件及举措，分析资源枯竭型新产业集群动力系统。

（1）辽宁省委、省政府实施“突破辽西北”战略，加大对阜新的支持力度。但阜新市却是辽宁财政收支矛盾最突出的地区，财政紧张而又承担沉重的支出负担，投资环境差，资金匮乏。阜新地方财政紧张又缺少吸引投资的优惠条件，导致阜新市大型企业偏少，新产业发展动力不足。阜新上述现状涉及政府的扶持政策、产业发展和企业现状等因素，将这些因素组成的系统称为“主体子系统”。

（2）阜新市经过10年的经济转型取得了重要的阶段性成果，接续替代产业的框架基本确立，发展空间已经展开，奠定了经济持续快速发展的良好基础，但多元化产业格局尚未真正确立，产业转型过程中，新产业如液压产业和现代农业等弱小又面临激烈的市场竞争。上述现状涉及阜新市发展的机会、市场等因素，将这些因素组成的系统称为“随机子系统”。

（3）阜新市转型中出现了各种社会不稳定因素，城镇失业率高。由于历史原因，阜新在转型中的就业压力大、社会保障难的障碍一直没有得到根本解决。下岗失业人员中有近一半来自矿区，年龄大，技能单一，观念陈旧，实现再就业的难度较大。这些突出的问题，使阜新市的社会不稳定因素日趋增多，较大规模的职工群体性事件时有发生，社会治安也趋于恶化，直接影响城市转型的进行。上述现状中，阜新市的软环境不佳，社会不稳定因素多，将这些因素组成的系统称之为“环境子系统”。

（4）阜新市的人才现状与阜新转型振兴的要求相比还有差距。人才面临着总量不足，专业人才缺乏，人才流失严重，人才分布不均的现状。比如，2010年阜新市液压产业基地存在近3500个技术人才的缺口。上述描述中，人才因素凸显，人才总量不足导致知识总量的不足，尤其是技术人才短缺还导致技术的短缺，分别将其组成的系统称为“人才子系统”、“知识子系统”、“技术子系统”。

依据上述对阜新市现状的描述，建立基于阜新市的资源枯竭城市新产业集群培育动力子系统：随机子系统，主体子系统、环境子系统、人才子系统、技术子系统、知识子系统。具体如图1所示：

三、系统动力学模型的构建

系统动力学模型的构建首先需要建立因果关系模型，在建好的因果关系模型基础上建立系统流图。本文因果关系模型和系统流图模型均不考虑随机因素的影响，同时剔除了资源因素在新产业集群中的推动作用。

（一）因果关系模型构建

资源枯竭城市新产业集群的培育与资源型产业有着千丝万缕的联系，它们之间虽没有传承关系，例如，阜新市的煤炭产业集群与新兴的皮革集群之间关联性不大，但是新旧产业集群在地区环境等方面是共享的。如旧产业集群通过地区产值影响本地区的产值来影响当地的基础设施，人才培养能力。所以，本模型将旧产业集群的影响考虑在了新产业集群的培育过程中。本模型假设有如下的几条主要因果关系回路：

（1）随着资源型产业集群不断消耗资源，地区可用资源慢慢枯竭，资源型产业集群最终走向衰退，形成负反馈回路：资源型产业集群—资源消耗量─可用资源—资源型产业集群。

（2）衰退的资源型产业集群会在地区环境方面影响新产业集群的培育，进而影响本地区人才，知识，技术等一系列因素，负反馈回路为：资源型产业集群—地区产值—硬环境─人才数量—知识积累（技术积累）—区域品牌—新企业衍生—新产业集群—资源型产业集群。

（3）从集群内部动力来看，影响新产业集聚的因素是本地原有的企业数量、人才、技术以及创新机能和区域品牌，区域品牌又可以吸引外部企业进入，促进新产业集群，得到正反馈回路：1）新产业集群—企业数量及质量—地区产值—硬环境—人才数量—（技术积累）知识积累（—创新）—区域品牌—新企业衍生—新产业集群。2）新产业集群—企业数量及质量—地区产值—硬环境—人才数量—创新—区域品牌—新企业衍生—新产业集群。3）新产业集群—企业数量及质量—软环境—人才数量—（技术积累）知识积累（—创新）—区域品牌—新企业衍生—新产业集群。4）新产业集群—企业数量及质量—软环境—人才数量—创新—区域品牌—新企业衍生—新产业集群。

（4）从集群外部推动力来看，政府的扶持政策是推动集聚的主要推动力。资源枯竭城市由于偶然因素作用出现新集群萌芽时，政府的扶持政策在萌芽的发展中起到了很大的促进作用。因此本正反馈的起始点为已经处于萌芽阶段的产业集群，如下所示：新产业集群—政府政策—新企业衍生—新产业集群。

（二）系统流图模型构建

根据因果关系模型图，参考系统流图的符号，建立如图2 所示系统流图，其中主要函数关系如下：

（1）地区产值=流入速度-流出速度=企业数量×k1+资源产业集群产值×k2。我们选取阜新市政府网站公布的2009年阜新市GDP 为355 亿元作为地区产值的初始值。同样，由于资源枯竭产业集群虽已衰退，但其煤矸石处理等产业仍然创造产值，我们假设未来20年此产业将彻底消失，每年可创造不变产值100亿元。

（2）新产业集聚=集聚速度-衰退速度。本公式中，决定新产业集群集聚速度的是区域吸引力以及政策导向，政策导向作用通过企业数量和质量传递到区域品牌上，所以，本模型将区域品牌作为决定集聚速度的主要因素。

风险影响新产业集聚的衰落，产业集群的不同发展阶段面临着不同的衰退风险。为了便于分析和简化模型，我们假设风险是固定不变的。

四、仿真模拟分析

本模型以新产业集群产值与本地区产值的比值衡量新产业集群对本地区经济贡献率。

且有如下假设：（1）政府在中长期内（20年）实施稳健的支持政策；（2）资源型产业虽已枯竭，但煤矸石处理，煤电等产业在未来20年内每年可创造不变产值100亿；（3）新产业集群的培养过程中风险是固定的，无重大突发性风险。

图3显示了新产业集群培育过程中各种影响因素量的变化情况，图4 显示了新产业集群产值及地区产值的变化情况，如下所示：

本模型分析了中长期（20年）的新产业集群在萌芽到发展壮大阶段的发展趋势，结论如下：

（1）在上述假定条件下，人才、技术、技能、企业等动力系统影响因素推动集群从萌芽阶段到发展阶段，带动地区产值呈现指数增长。本模型考虑的是新产业集群在萌芽到成长的过程中，风险因素被设定为固定值，风险因素仅仅被当成集群发展的“减速器”，因此地区产值等呈现指数增长的状态。

（2）在新产业集群发展的初期，阜新市的硬环境对集群的促进作用最大，比如基础设施的改善等会吸引大批的人才和投资入驻；在集群发展的后期，阜新市的软环境对集群的贡献开始超越硬环境，此时，阜新市由于基础设施的改善和诸多公司的入驻，新产业集群初具规模，适合人才发展的软环境优势开始凸现，人才吸引力大增，逐步形成人才集聚，促进产业集群的发展。

（3）人才的发展趋势与企业的发展趋势基本吻合，知识和技术的积累滞后于人才的发展。原因是人才带来知识，知识积累促进了技术的发展，由于人才的持续积聚，人才之间的协作的加强会促进创新，新知识、新技术得以不断涌现。

（4）由图4 可以看出，新集群的产值不断增加，从 2009年的 152 亿元增加至 2029年的 1016 亿元，增加了7倍。新集群产值对当地经济发展的贡献值也不断增强，由2009年的10%增加至2029年的90%，对当地经济带动作用明显。

将2010年实际数据与2010年模拟数据对比，我们发现模型模拟数据为340.99亿元，而实际数据为361.1 亿元；2010年新产业集群模拟产值为178.05 亿元，而实际产值为177 亿元，故而，本模型与短期的实际规划拟合度较好，可以用来分析资源枯竭城市新产业集群的动力培育机制。模拟数据如下表1所示。

五、结论与不足

经过上述分析，本文结论如下：

（1）基于国内外理论研究和实践，阜新市产业培育的动力机制主要包括随机子系统、主体子系统、环境子系统、人才子系统、技术子系统、知识子系统六部分。其中随机子系统在更多情况下表征的是产业集群形成动力体系，其余五个子系统构成资源枯竭型城市新产业集群的发展动力体系。也就是说，在面临各类机会以及市场选择的背景下，资源枯竭城市形成新的产业萌芽，而后主体子系统、环境子系统、人才子系统、技术子系统、知识子系统构成其发展动力体系，促进新产业发展壮大。

（2）在政府支持政策稳定，风险固定的前提条件下，得到未来20年的新产业集群和地区产值的数据，新产业集群由萌芽期逐步发展壮大，呈现标准的指数增长的态势。为培育新产业集群，资源枯竭城市需要政府稳健的支持政策，既包括政府部门的支持，也需要政府部门的监督执行；资源枯竭城市政府还需要做好本地区的发展规划，以此甄别外部企业是否对本地产业集群发展有利，选择优质企业，重点扶持，促进产业集聚。

（3）在稳定的政策前提下，环境系统产业集聚的推动作用更加明显。其中在较短的时期内，环境系统中的硬环境起主导作用，在较长的时间内，软环境的作用开始凸现，成为主导新产业集聚的主导因素。

表1 2010—2030年产业集群产值与地区产值模拟数据单位：亿元

（4）主体因素中企业的发展和人才系统的发展趋势基本吻合，是推动新产业集聚的重要力量。新产业集群的培育中人才需求与企业的数量有一定的比例关系。

本模型还有许多不足需要完善，主要有以下几个方面。

（1）模型中集群培育动力子系统的选择不够完善。影响产业集群增长的动力因素有很多，本文仅仅选择六个子系统研究或许过于简单，并且每一个子系统中，亦可有许多变量可以探究，故而也有深入研究的余地。

（2）本文动力系统的选择过程一方面是基于阜新市的现状，另一方面是基于作者的认知，会带有部分主观色彩。所以，对于不同城市的动力系统的选择侧重点应该是不同的。本文的后期研究会继续拓展。

（3）本文系统模型中函数的设定不很理想，短期拟合度高，而对长期而言，与可能实际偏差巨大。这是因为，在产业集群的整个生命周期里，风险因素扮演着动力系统的“负动力”角色，表现为系统动力学中的负反馈机制，为了便于分析和简化模型，将风险因素设定为一个固定不变值，这与现实情况不符，风险会随着集群的发展而变化。

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