物流基礎設施投資與經濟增長關系研究——基于系統動力學與誤差修正模型

劉俊華，李瑤琴，長 青

（內蒙古工業大學 管理學院，內蒙古 呼和浩特 010051）

一、引 言

自2001年國家6部委出臺“推進現代物流業發展若干意見”10多年來，我國現代物流業快速發展，國家及各地政府紛紛出臺相關政策法規支持與鼓勵現代物流基礎設施建設。2008年國務院出臺了關于加快鐵路、公路和機場等重大基礎設施建設政策，2009年交通運輸倉儲及郵政業固定資產投資同比增加了20.28%，2009-2011年3年間交通運輸倉儲及郵政業固定資產投資占GDP比重均值為6.93%，比2008年的5.42%增加了1.5%，2011年出臺的促進物流業發展的“國8條”第7條明確指出要要加大對物流業的投入，各級政府要加大對物流基礎設施的投資扶持。大力投資物流基礎設施建設，推動物流業發展以促進經濟增長，仍然是目前我國各個地區的普遍現狀。

隨著物流基礎建設投資的增加，其對經濟的具體作用及影響程度成為政府和學術界關注的熱點問題。物流基礎建設對經濟的影響一方面表現為建設本身拉動了對其他行業的需求，體現了投資對經濟的拉動效應，另一方面體現在日趨完善的物流基礎設施對經濟活動的支撐和促進作用。國內外學者對各類基礎建設與經濟增長的關系進行了廣泛探討。Hesse,Markus（2004）研究了柏林1990年以來在郊區建立物流中心作用，結果表明在運輸轉變及效益方面的具體效果相當有限[1]。ALAN C MCKINNON（2007）探討了英國公路交通運輸與經濟增長的分離趨勢，指出英國在1997-2004年間國民生產總值增長了1/5，而公路貨運量保持基本不變[2]。JAMES M W WONG等（2008）分析了香港經濟發展與建設的關系，Granger因果關系檢驗結果顯示建設推動了香港經濟的發展而反之不然，同時指出，建設的作用隨著經濟的成熟而向設施維護角色轉變，建設與經濟之間符合Bon提出的倒U形關系[3]。Zhaofang Chu（2012） 利用中國30個省市1998-2007年十年的面板數據，分析了物流投資與經濟增長的長期關系，得出了顯著的正向關系結論，同時基于中國地區經濟發展的不平衡，分別對內陸地區和沿海地區進行了研究，結果表明在內陸地區物流投資對經濟增長的影響作用明顯大于沿海地區[4]。Ping Deng等（2013）利用結構方程模型研究了中國大連港口與當地經濟間的關系，實證結果顯示港口的供給與需求之間、港口的增值業務與當地經濟之間均存在顯著正向關系，而港口的供給、需求與當地經濟之間并不存在顯著的正向關系[5]。國內，錢曉英等（2007）運用協整檢驗對我國1980-2005年物流發展水平、固定資產投資和國內生產總值的年度經濟數據進行分析，指出三者之間存在長期穩定關系[6]。楊志梁、張雷等（2009）利用1991-2007年GDP和貨運周轉量數據，運用協整檢驗和Granger因果關系檢驗等方法,對中國東、中、西部地區的物流和經濟增長的關系研究表明，三個區域的物流與經濟增長均存在協整關系,東部地區兩個變量存在雙向Granger因果關系,而中、西部地區僅存在物流對經濟增長單向的關系[7]。文志濱（2011）考察了1978-2008年廣東省交通基礎設施與經濟增長之間的長期均衡關系和Granger因果關系，指出公路通車里程與和總收入之間的協整關系不穩定，貨物周轉量、旅客周轉量與總收入之間存在正相關關系，貨物周轉量、旅客周轉量是總收入的格蘭杰原因[8]。張建升、胡秀忠（2012）構建了區域物流與經濟綜合評價指標體系，并利用2008年面板數據定量評價了我國東中西部地區物流與經濟的耦合協調度。指出東部地區耦合協調度較高，而中西部地區基本處于失調狀態[9]。王新宇（2013）應用協整理論和誤差修正模型分析了1978-2008年間我國基礎設施建設（交通、電力、衛生機構、郵路）與經濟增長之間的相互關系，得出了基礎設施建設與經濟增長之間存在著長期穩定的關系，且長期內交通運輸、電力供應等基礎設施對經濟增長的影響作用較為突出[10]。

由以上文獻可以發現，國內文獻多數證明（物流）基礎設施建設水平、物流發展水平與經濟之間具有長期穩定關系[6-10]，而國外研究則表明物流基礎設施對經濟增長的作用有限[1]、存在一定分離趨勢[2]或可能存在倒U型關系[3]，其中Zhao?fang Chu（2012）和Ping Deng等（2013）研究了中國的情況，Zhaofang Chu同樣證明了兩者間的正向穩定關系，并指出內陸地區物流投資作用明顯大于沿海地區[4]，Ping Deng等的研究表明港口建設與經濟不存在正向關系，而港口的物流增值服務與當地經濟存在顯著正向關系[5]。國內外文獻研究結論看似矛盾，實則不然，究其原因是國外文獻多研究發達經濟體，物流投資作用不明顯，對經濟的顯著影響不是基礎設施而是物流增值服務。國內文獻研究的均是國內情況，經濟發展相對欠成熟，故固定資產投資、物流基礎設施、物流水平對經濟正向作用顯著。

文獻研究表明，物流基礎設施投資對經濟增長的作用在不同發展階段有所區別，發達經濟體該類投資對經濟增長的作用已由物流增值業務取代，而我國物流發展水平及物流設施與經濟增長關系密切。物流基礎設施是現代物流發展的基礎平臺，我國經過10多年的物流發展，已經進行了大量的物流基礎設施建設投資。但是，目前我國物流基礎設施投資究竟處于什么階段，什么程度，其與經濟增長之間到底存在怎樣的關系，國家應采用何種政策取向面對物流基礎設施投資，這些問題是在我國繼續大力促進物流業發展的背景下需要迫切回答的。本文通過系統動力學模型和誤差修正模型對以上問題進行研究，以期給出探索性結論。

二、基于現代物流與經濟體系的系統動力學模型

（一）系統動力學介紹

系統動力學研究起源于美國麻省理工學院Jay W Forrester教授的名著《工業動力學》，隨著學科的發展和應用范圍的擴大，改名為系統動力學。系統動力學模型本質上是帶時滯的一階微分方程組，該方法在利用計算機建模時借助于系統流圖（stock and flow diagram），其中流位變量（level/stock）、流率變量（rate/flow）、輔助變量（auxiliary）等均具有明確的物理（或經濟）意義，是一種面向實際的結構型建模方法，主要特點在于能方便地處理非線性和時變現象，能作長期的、動態的、戰略性的仿真分析與研究[11]。系統動力學模型的優勢是其結構，而非數據。本文根據我國目前物流與經濟兩個系統之間的因果反饋關系構造了二者之間相互作用的系統動力學模型，進行分析模擬仿真，定性了解我國現階段下二者之間的相互關系。

（二）物流與經濟的系統動力學因果圖與系統流圖

系統因果圖是系統動力學模型的基礎與關鍵，本文結合物流與經濟體系的諸多要素構造了如圖1所示的因果關系反饋圖。

圖1的因果反饋圖中包含11條因果鏈,“→+”表示正因果鏈，即箭頭指向的變量會隨著箭頭前段變量值的增加而增加。“→-”表示負因果鏈，箭頭指向的變量會隨著箭頭前段變量值的增加而減少。因果鏈構成了反饋環，圖1中的11條因果鏈共形成3個主要反饋環：

（1）經濟發展水平→+實際貨運需求量→+物流短缺缺口→-經濟發展水平（負反饋環）。

（2）物流供給能力→-物流短缺缺口→-貨運完成量→+企業收入→+企業自投資→+物流供給能力（正反饋環）。

（3）經濟發展水平→+全社會固定資產投資→+物流業固定資產投資→+物流供給能力→-物流短缺缺口→+經濟發展水平（負反饋環）。

因果反饋圖設定了模型的主體結構，通過3個主要反饋環我們可以看出模型的基本內在作用機理，在此基礎上進一步細化可得詳細系統流程圖（圖2），即為現代物流與經濟的系統動力學模型。該模型共有變量29個，其中流位變量2個，流率變量4個、輔助變量10個、參數11個、函數2個，具體變量分類與含義等見表1，關鍵變量、方程等見表2。

表1 變量名稱及含義

表2 模型主要變量、方程及說明

（三）模型有效型檢驗與模擬結果分析

運行模型（圖2），可得各變量的模擬值。將GDP作為檢驗變量，以2005-2012年的數據進行擬合檢驗。檢驗結果見表3所列。

表3 模型擬合檢驗（以GDP為檢驗值）

由表3可見2005-2012年GDP模擬值與真實值誤差較小，絕對誤差均不大于0.88%，遠小于5%[12]，證明模型擬合較好，通過有效性檢驗，合理可用。

根據研究目的，使用該模型主要考查增加物流固定資產投資比例將引起GDP怎樣的變化。現將物流固定資產投資比例在11%的基礎上增加5%達到16%，運行該模型，結果見圖3。

圖3 增加物流固定資產投資比例對應的GDP

由圖3我們可以得出兩個結論，第一，增加物流固定資產投資對經濟發展具有平穩地拉動作用；第二，增加物流業固定資產投資比例短期內對經濟的影響作用不太明顯，投資比例增加的作用更多地體現在未來，即物流業固定資產投資對經濟增長存在累積效應，具有長期的促進作用。

三、協整與誤差修正模型

以上系統動力學模型證明物流基礎建設投資與經濟增長存在正相關關系，且其作用具有一定的時滯，長期作用明顯，但由于系統動力學的預測精度較差，不能反映出二者之間的確切關系，為此需使用其他相對確定的模型和方法。本文運用經濟計量方法[13]，采用《中國統計年鑒》（1982-2012年）中1982-2011年的數據[14]，選取GDP作為經濟增長指標，交通運輸倉儲和郵電業固定資產投資作為物流基礎建設投資指標（INVESTMENT），對二者之間的關系進行計量分析。

（一）單位根檢驗——ADF檢驗

由于物流基礎建設投資與GDP的時間序列并不是穩定的，直接回歸估計容易產生虛假回歸現象，所以需要檢驗變量的平穩性。為消除數據中存在的異方差，對原始數據進行了對數處理之后，進行ADF單位根檢驗，檢驗結果如表4。

檢驗結果表明，在顯著性水平為5%的情形下，原始序列LNGDP和LNI的ADF值均大于臨界值，均為非平穩時間序列。經過一階差分后，LNGDP和LNI的ADF值均小于臨界值，是一階單整序列，可用于協整分析。

表4 變量的單位根檢驗

（二）協整檢驗

本文采用E-G兩步法對LNGDP和LNI進行協整檢驗。首先運用最小二乘法對lnGDP和lnI序列進行回歸擬合，得到如下方程：R2=0.9900,Rˉ2=0.9897,D.W.=0.6377,F=2881.225

由擬合結果的D.W.值為0.6377可知方程（1）存在自相關現象（D.W.值越接近2越好），因此需加入滯后項消除自相關，方程如下:

方程（2）中除了常數項的T值沒有通過檢驗，其他各項均通過顯著性檢驗。現對方程殘差項resid進行平穩性檢驗（見表5）。

表5 殘差序列的平穩性檢驗

由檢驗結果可知，residI～（0），lnGDP和lnI～I（1），因此可以判斷時間序列lnGDP和lnI是（1，1）階協整的。根據方程（2）可得兩者的長期均衡模型：

（三）誤差修正模型

方程（3）反映兩者之間的長期均衡關系，而長期均衡是由短期波動的不斷調整實現的，長期均衡的協整方程將短期的非均衡狀態拉回均衡狀態。這種長短期的調整力度可由誤差修正模型反映，為此，將長期均衡模型所產生的殘差resid序列作為解釋變量引入，回歸擬合得出誤差修正模型如下：

模型（4）中的誤差修正項系數為-0.9131，反映了長期均衡對短期波動的調整力度為91.31%，調整力度較大，收斂性較好。為檢驗模型的合理性，對誤差修正模型進行白噪聲檢驗，檢驗結果見表6。

表6 殘差序列的單位根檢驗

由表6可以看出，殘差項水平序列的ADF值小于1%顯著水平下的臨界值，說明殘差序列屬于白噪聲過程，模型設定較為合理。此外，模型（4）中的誤差修正項系數為-0.9131，符合反向修正機制，反映了長期均衡關系對短期波動以91.31%的調整力度向長期均衡狀態收斂。若lnGDP＞6.3744+0.6973lnI，那么在t-1時刻，ECM為正，調整項-0.9131ECMt-1為負，使得△lnGDP減少，lnGDP增長放緩，從而t時刻，lnGDP增長放緩；當lnGDP＜6.3744+0.6973lnI時則反之，lnGDP增長加速。兩變量通過誤差修正因子的調整，從短期動態波動向長期均衡水平收斂。

（四）均衡關系檢驗

考查我國近年來物流基礎建設投資與經濟之間的均衡關系，將2005-2011年的GDP與物流基礎設施建設投資代入長期均衡模型（3）的左右兩端，見表7。

表7 物流基礎建設投資與經濟均衡關系比較

由表7可見，在2005-2011年間，我國物流基礎設施投資與經濟增長未達到長期的均衡狀態，存在短期波動，在-0.70至-0.46之間變化，且均處于lnGDP＜6.3744+0.6973lnI的情況，表明我國近年來物流基礎設施投資的增加，均使得經濟加速增長，說明了我國現階段物流基礎設施不足，對經濟產生了一定制約，目前物流基礎設施對經濟增長仍具有乘數效應。

四、結論與建議

通過對中國經濟增長與物流業固定資產投資的實證研究,可得現階段我國物流業固定資產投資與經濟增長之間的關系。

（1）系統動力學模型仿真結果表明了二者之間的定性關系，當物流基礎設施建設投資增加5%時，GDP體現了同向增長趨勢，說明我國目前物流基礎設施建設投資對GDP有正向促進作用。同時，我們看到隨著時間的推移，GDP增長速度增加，表明了物流基礎設施投資作用的滯后性，即物流基礎設施投資具有累積效應，對經濟的促進作用更多地體現在未來。

（2）物流基礎設施投資與經濟增長之間存在長期均衡關系，即lnGDP=6.3744+0.6973lnI。現階段，我國物流基礎設施投資與經濟增長尚未達到長期均衡狀態，物流基礎設施投資對經濟增長仍具有加速作用。誤差修正模型（ECM）進一步解釋了物流業固定資產投資與經濟增長之間的短期動態關系,誤差項ECM（-1）估計系數為-0.9131，體現了對短期偏離的修正，且該修正力度較大，說明物流固定資產投資的長期波動和短期波動同時影響GDP的變化,但長期均衡的控制作用相對大些,表明中國物流固定資產投資已經達到了一定的規模，物流基礎設施存量與增量已經開始同時發揮作用。

根據研究結論，在目前我國物流基礎設施投資比例占固定資產投資比例11%的基礎上，繼續增加5%，GDP隨著時間加速增長，具有正向作用和未來的長期作用；同時，我國現階段物流基礎設施投資與經濟增長未達到長期均衡狀態，前者對后者仍具有加速作用。因此，建議政府繼續增加物流基礎設施投資，實現對經濟的加速促進作用。然而，91.31%的誤差修正絕對系數表明了我國現階段物流固定資產投資的產出-物流基礎設施存量已經發揮作用，即前幾年物流投資的長期作用已經顯現，政府在增加物流基礎設施投資時不宜過多過快，需要考慮存量的長期作用。此外，發達經濟體的發展經驗告訴我們，成熟經濟中對經濟增長產生顯著作用的是物流增值業務而非物流設施投資，而我國目前多年的物流基礎設施投資積累已經開始發揮作用，因此，在繼續增加物流基礎設施投資的同時，需依托已有設施，引導、開發各類物流增值業務，提高物流基礎設施使用效率，實現物流產業對經濟增長的可持續拉動作用。

由于沒有得到我國目前物流基礎建設投資比例與GDP之間的定量關系，因此無法估計合理的物流基礎設施投資比例，該問題將作為下一步的研究方向。同時，物流基礎設施投資在經濟的整個發展階段與經濟增長的一般關系也是一個研究的方向。

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