基于耗散结构的产业结构演化系统熵变研究-范德成.pdf
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1、第期(年月)中国科技论坛 基金项目:国家自然科学基金项目“基于自组织的产业结构演化机制与模型研究” ()。收稿日期: -作者简介:范德成(-),男,山东平原人,哈尔滨工程大学经济管理学院教授,博士生导师;研究方向:管理系统工程和产业结构与优化。基于耗散结构的产业结构演化系统熵变研究范德成,刘 贇,李 昊(哈尔滨工程大学经济管理学院,黑龙江 哈尔滨 )摘 要:基于耗散结构理论,建立运行熵和关联熵测度模型,对中国 年产业结构演化系统运行熵和关联熵进行实证分析,进而评价系统及其各子系统的运行效率和有序度。实证结果表明: 年,产业结构演化系统及其子系统运行效率逐渐提高,由此而产生的结构效益逐渐增加。产
2、业结构演化系统及其子系统有序度总体趋势逐渐增加,系统趋于稳定。结合中国经济增速持续下滑的现状以及地区产业发展中的突出问题,得出产业结构演化系统正在以微涨落衰减的趋势向产业结构演化系统原有结构靠近,产业政策的实施效果逐步被结构惰性抵消,并针对产业结构演化当前状况基于不同地区发展情况以及区域特征提出相应建议。关键词:产业结构演化;耗散结构;运行熵;关联熵;有序度中图分类号: . 文献标识码: , , ( , , , ): , , . , - , . , . - , . - . : ; ; ; ; 万方数据 中国科技论坛(年月)第期 引言产业结构演化是产业结构本身所固有的从低级到高级的变化趋势。鉴于
3、产业结构对于经济增长的核心作用,在经济发展的不同时期,政府制定一系列的产业政策调整产业结构,结果事与愿违,经常达不到预期目标或以失败告终。造成产业结构政策绩效不理想的根本原因,在于对相应阶段的产业结构演化系统运行过程中遇到的问题认识不够,所制定的产业结构政策缺乏针对性。开放系统通过耗散能量在一定阶段内使熵不增加或减少,即为普利高津的“耗散结构理论”。该理论对于研究复杂系统的运行规律有很强的实用性-。王祥兵等认为货币政策传导系统的演化机制与耗散结构具有同态性,并通过实证分析发现了中国的经济发展和货币政策的实践与货币政策传导系统演化的理论描述是吻合的。李赟等从信息交互角度,结合耗散结构理论将战场态
4、势认为是能够出现“有序”状态的动态开放系统,建立了用于战场目标分群的-模型,并且改进了能够提供更合理的目标分群方案的算法。耗散结构被引入产业结构演化系统,主要是对产业结构演化系统单个子系统进行剖析,如对产业创新子系统研究;对产业系统互动机理的研究以及产业集群演化研究等-。 等基于耗散结构理论模型研究了制造业和服务业之间的互动发展,得出物流、市场营销、维护等传统的生产性服务业将抵消服务业的整体发展水平,但生产性服务业有利于产品如研发增加内在价值,管理咨询和其他能促进服务业发展,发展服务的关键是提高市场效率。乔俊峰引入耗散结构理论,对产业集群的自组织特性作了分析。王志宏等以耗散结构为理论依据,探讨
5、资源产业链的演进机制,认为促进资源产业链发生耗散的动力机制是价值追求和消费需求,并给出在耗散演进机制作用下加速产业链演进、实现资源型产业链更替和升级的途径。产业结构演化的过程是产业结构合理化和高度化的过程,产业结构合理化是产业结构高级化的基础,产业结构高级化促进产业结构合理化,二者相互作用促进产业结构发展的过程就是产业结构演化。关于产业结构合理化,国内外学者主要围绕产业协调发展程度、资源利用水平、生态环境质量、产业技术进步程度、政府产业政策五个方面-。产业结构的高级化,地区推进结构的高级化,是以技术创新为前提,其核心是社会生产技术基础更新所引发的结构性改进,即由于新技术的开发、引进、应用、扩散
6、,促使高新技术产业不断发展。国内外学者主要围绕产业结构推进力、经济全球化适应力、产业发展可持续性三个方面,对产业结构高级化进行研究-。已有文献对于产业结构演化系统耗散结构的研究多偏向于理论和机理分析,本文在上述研究成果的基础上,结合产业结构演化子系统划分,对产业结构演化系统进行研究,基于耗散结构理论,结合信息熵,从产业结构演化系统熵变的角度,分别研究产业结构演化系统及其子系统的运行熵和关联熵,分析中国整体及各地区产业结构演化存在的问题,为有针对性地制定产业政策提供依据。 产业结构演化系统耗散结构形成及熵变机理产业结构演化系统是一个复杂开放系统,其基本单元是产业,由各产业、各参与主体和各经济要素
7、共同组成。产业结构演化系统的功能是保持经济稳定和促进经济增长,根据其功能可以将产业结构演化系统划分为产业结构合理化子系统和产业结构高级化子系统。系统的各要素总是按照一定的顺序和方向发生作用,各要素的结合越有序,系统的功能越强大。根据热力学第二定律即熵增定律,系统的无序度用熵表示,在封闭的系统中熵是增加的,最终走向消亡。而对于远离平衡态的开放系统,通过不断与外界交换信息和能量,在一定阶段内当外界条件达到一定的阈值时,可能从原有的混沌无序的混乱状态,转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。产业结构演化系统运行过程满足耗散结构形成四个条件: 产业结构演化系统是一个开放的系统,其环境是一切与产业
8、结构演化系统有关联的其他因素的集合,主要包括资源环境、经济环境、科技环境、产业环境、国际环境和政策环境等因素。产业结构演化系统必须从资源环境中获取从事生产活动所必需的劳动力、物质和资本资万方数据第期(年月)中国科技论坛 源,从经济环境、产业环境、国际环境和政策环境中获取生产信息,科技环境增加生产能力,否则它就不可能生存下去。任何产业若要组织有效的生产,都离不开环境提供的生产原料和生产手段,要想避免生产的盲目性并使生产持续下去必须从环境中获取信息。同时,产业结构演化过程也是一个不断向外界输出资本、服务、信息甚至需求的过程,这些又会对产业结构演化系统产生影响,因此,产业结构演化系统是一个开放的系统
9、。 不同层面的产业结构演化系统均处于远离平衡的状态中,系统各要素的分布不仅具有差异性,而且还是非平衡的。不同产业部门存在不同的经济技术联系,由于资源的稀缺性和技术不断进步,资源会自发配置到生产效率高的产业,主导产业优先形成带动其他产业发展,产业结构演化的过程是一个不平衡的过程-。 产业结构演化系统内部要素和子系统之间是非线性结构,产业结构不会随着资本、劳动力等生产要素成比例地投入而成比例地产出,短期存在边际效益递减的规律。另外在系统内部各产业部门之间相互竞争和协同过程中,由于条件和环境的不同,产业结构演化系统及其内部各子系统存在非线性的正负反馈机制。 产业结构演化系统不断受到外界的影响而产生无
10、数个“小涨落”,当涨落影响的程度达到一定结果时,系统就会产生“巨涨落”,从当前的状态跃到新的有序状态,形成新的耗散结构,从而不断地推动系统向前发展。所以,产业结构演化过程是一个耗散结构不断形成的过程。在信息论中,熵被用来测量系统运行状态的不确定性程度。产业结构演化系统中内部要素不停地运动产生熵,如果没有外部环境的影响,产业与产业之间,产业部门与政府、投资部门之间关系稳定,削弱了产业发展新关系和结构演化的动力,资源无法在产业部门间合理配置,产业结构合理化系统趋向于无序,同时系统运行效率降低,熵值不断增加,产业结构演化高级化子系统内部越来越无序,阻碍产业结构演化系统良性演化。要形成产业结构演化系统
11、耗散结构,必须从外界环境中获取技术,信息,使系统产生负熵流,结合生产要素产生价值更高的技术,信息等输出系统,这种与外界环境作用引起的就是熵流。它的作用是使产业结构演化系统及其子系统有序化,它的大小代表了系统与外界环境交换量的大小,熵流值越大,表明外界同样的投入时系统的输出就越大,该系统的功能就越强。产业结构演化系统作为一种复杂适应系统,有其自身的运行规律,受内外部环境的影响,系统的运行从有序到无序、再到有序,如此反复,逐步向高级状态演化。从以上分析可知,产业结构演化状态可以用熵值来测量。运行熵是系统不确定性的状态参量,它说明了系统的运行效率及由此产生的结构效益大小。产业结构演化系统是由若干个子
12、系统组成的,这些子系统的运行状态决定了整体系统的运行状态。因此,确定某一时点产业结构演化整体系统的运行状态,首先应该确定各个子系统的状态。运行熵越小,系统的运行效率越高,结构效益越大;反之,运行熵越大,系统的运行效率越低,结构效益越小。关联熵是将灰关联度与熵结合起来反应系统状态的变量,通过分析评价对象与最优目标之间的关联情况,来衡量系统演化的有序度,进一步说明产业结构演化系统的稳定性,关联熵越小,结构就更有序,系统结构越稳定,反之,关联熵越大,结构越无序,系统结构越不稳定。本文将产业结构演化系统分为产业结构合理化和高级化两个子系统,从运行熵和关联熵两个层次测度产业结构演化系统及其子系统的运行效
13、率和有序度。 产业结构演化系统熵变测度模型构建. 产业结构演化系统熵变测度指标的确定研究产业结构演化的目的是使经济更好地发展,而产业结构演化系统的功能是保持经济稳定和促进经济增长。根据产业结构演化系统的功能,将我国产业结构演化系统划分为产业结构合理化子系统、产业结构高级化子系统。同时参照-等、 、刘淑茹等学者关于产业结构演化系统评价指标的设计,本文设计的评价指标体系如表所示。()产业结构合理化子系统评价指标。产业结构合理化子系统的功能是促进经济持续、稳定、协调发展,其本质是资源在产业部门之间得到合理配置,合理化表现为资源产出率的增加以及与环境有良好的协调性,参照范德成、伦蕊选万方数据 中国科技
14、论坛(年月)第期取如下指标: 固定资产投资产出力,即国内生产总值与全社会固定资产投资额之比。该指标越大,说明固定资产投资利用率越高,经济效益越高,产业结构越合理,用表示; 能源产出力,计算公式为/能源消耗总量。该指标越大,说明单位能源消耗产生的越大,能源得到更加有效的利用,产业结构与资源越协调,用表示。第一产业劳动生产率。第一产业是三次产业的基础,第一产业劳动生产率越高,产业结构越合理,用表示。 产业环境污染程度,取单位废气排放量即废气二氧化硫排放量与之比。体现产业结构演化与生态环境的协调程度,该指标越大,越不利于环境保护,越不符合可持续发展观。由于该指标与产业结构合理化趋势相反,为统计方便,
15、用/ 表示。表 产业结构演化系统熵变测度指标子系统测度指标变量符号单位产业结构合理化固定资产投资产出力 %能源产出力万吨标准煤/亿元第一产业劳动生产率元/人产业环境污染程度/ 吨/亿元产业结构高级化投入强度 %单位产值专利申请数单位产值研发项目数件/亿元项/亿元第二产业劳动生产率元/人第三产业劳动生产率元/人()产业结构高级化子系统评价指标体系。产业结构高级化本质是主导产业转换引起的经济发展水平的提升,根本原因是技术进步,反映在各产业部门之间产值、就业、国民收入的比例变动上。 技术进步指标,选取投入强度、单位产值专利申请数和新产品产值比重。其中投入强度即经费支出与之比,是国际上用于衡量一国或一
16、个地区在科技创新方面努力程度的重要指标,用表示;单位产值专利授权数,取专利申请授权量与之比,该指标反应知识产权在产业结构高级化过程中的状况,用表示;单位产值研发项目数,即高新技术企业研究与开发项目数与总产值之比,用表示。三者在产业结构合理的情况下,都是指标越大,说明技术进步水平越高,产业结构越高级。 产业效率指标,以各产业单位时间内生产的产品价值量提高方面反映产业结构高级化。评价指标为二、三次产业社会劳动生产率即各产业增加值与相应产业从业人员数之比,分别用,、 表示。这些指标均与产业结构高级化呈同趋势变化。关于测度数据的来源,根据国家统计局年月号的划分办法,将我国的经济区域划分为东部、中部、西
17、部和东北四大区域。东部地区包括北京、天津、河北、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东和海南;中部地区包括山西、安徽、江西、河南、湖北和湖南;西部包括内蒙古、广西、重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏和新疆;东北部包括辽宁、吉林和黑龙江。基于此,本文以东部、中部、西部、东北地区以及全国范围作为评价对象,在充分考虑数据的时效性及权威性基础上,根据熵变测度指标,从全国个省市各年统计年鉴和经济统计年鉴、中国高技术产业统计年鉴中国统计年鉴中国工业经济统计年鉴获取 年产业结构演化系统的测度数据。. 产业结构演化系统运行熵测度模型研究产业结构演化系统熵变考虑全国、东部、中部、西部和东北部五个研
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