資源枯竭城市新產業集群培育的動力機制研究──基于系統動力學的視角

李方正

一、引言

資源枯竭城市如何實現產業轉型與可持續發展成為當前面臨的重大現實問題，已引起世界各國的普遍關注，同樣也是中國面臨的普遍性的難題。中國目前已經形成了390多座以采礦為主的資源型城市，約有50 多座礦城面臨著資源枯竭的威脅。2001年，國家將阜新市確定為全國唯一的資源型城市經濟轉型試點城市，2005年，又將大慶、伊春和遼源確定為第二批試點城市。2007年和2009年又分別確定了第一批和第二批資源枯竭城市，至此，國家共確定了44座資源枯竭城市。

所謂資源枯竭城市是指礦產資源開發進入后期或末期階段，其礦產累計開采量已到達可開采儲量的70%及以上的城市。越來越多的資源枯竭城市走進公眾視野，轉型成功與否，不僅關系到數十個大小城市的命運，更關涉中國未來幾十年的資源戰略、經濟前景。資源枯竭城市的轉型出路在于培育新產業集群，20 世紀70年代蓬勃發展起來的產業集群挽救了譬如德國魯爾、法國羅林等資源枯竭地區，使其經濟發展的內驅力和國際資源的外生動力機制有效結合起來，提高了區域競爭力，實現了經濟的成功轉型。

然而，中國的資源枯竭城市在產業轉型和新產業集群選擇上可謂費盡心機，但效果并不理想。究其原因在于沒有考慮到資源枯竭城市的特殊背景，不能有效地分析產業集群培育的動力機制，無法為其培育新產業集群提供有效的政策支持。本文基于資源枯竭城市自身的特點，總結分析影響阜新市新產業集群培育的動力要素，分析各要數對新產業集群產值的影響，從而找出關鍵動力因素，為扶持新產業集群發展服務。

系統動力學（簡稱SD）作為一門分析研究信息反饋復雜系統動態行為的學科，有處理非線性、高階復雜、互動反饋和延遲性信息的能力。它基于系統論，吸收了控制論、信息論的精髓，是一門分析研究信息反饋系統、認識系統問題和解決系統問題交叉的、綜合性的新科學。系統動力學解決問題的獨特一環就是從系統內部的微觀結構入手進行建模，借助計算機模擬技術分析研究系統結構功能與動態行為內在關系以及解決問題的對策，系統動力學的系統思考方式適用于分析內外反饋信息、非線性特性和時間延遲影響的復雜系統，它注重系統、辯證、發展，認為系統內部各部分之間，系統和環境之間是相互作用、相互影響、不斷發展的。系統動力學在區域發展方面的應用主要有：

（1）世界模型：1971年羅馬俱樂部采用J.W.Forrester 提出的世界發展未來模型（WORLD I）研究世界未來發展前景問題。其后，WORLD II 和WORLD III模型被用來研究世界范圍內人口、自然資源、工業、農業和污染諸因素的相互制約關系及產生的各種可能后果。

（2）國家模型：1997年，中國科學技術信息研究所借鑒美國千年研究所T21 模型和研究經驗，采用Vensim軟件，開發了具有中國特色的中國可持續發展計算機模型1.0，包含了社會、產業發展、資源、環境和經濟五個方面。

（3）區域或城市經濟發展模型：1968年，J.W.Forrester 構建西方城市SD 模型揭示了西方國家城市發展、衰退、復蘇的內在機制；王其藩建立的中心城市技術開發與經濟增長的SD 模型，研究了上海市科技、教育、經濟三者的協調。

正是因為系統動力學的上述特點和應用，引用系統動力學作為工具分析資源枯竭城市新產業集群培育的動力機制是對區域城市經濟發展模型更深入的研究，是對資源枯竭城市轉型理論的充實，也是系統動力學應用的一次嘗試。

二、產業集群培育的動力要素選擇研究

從產業集群動力機制的組成元素來看，產業集群的動力是指驅動產業集群形成和發展的一切有利因素，在產業集群的形成和發展階段分別表現為生成動力和發展動力。生成動力是指在產業集群的萌芽階段從無到有的過程中促進產業集聚的有利因素；發展動力是指產業集群從小變大的過程中維持產業集群可持續發展壯大的有利因素。在不同的時間段，不同影響因素下，不同類型產業集群的生成動力體系差別很大。嚴格來說（產業集群）生成動力還沒有形成動力機制，事實上大多數文獻所研究的產業集群動力機制也主要是指發展動力機制。因為，產業集群的形成動力機制具有很多偶然和必然的因素在里面，即“隨機因素”起著重要的作用。在生成動力機制的觸發下，形成動力機制開始發揮作用。本文討論的是資源枯竭城市新產業集群培育過程中的動力機制，側重于第二層面的研究。

（一）國外產業集群動力要素選擇研究

Marshall 和Webber 作為產業集群理論研究的鼻祖，第一次涉及推動產業集聚的機制和要素，例如Marshall 的三要素分析框架，認為知識的外溢是產生集群的核心原因。到20 世紀70年代，Scott 倡導“靈活的專業化”，將交易成本經濟學和空間分工結合起來，認為集聚區的主要驅動力是日益增長的市場不確定性和技術變化對于資本主義生產的福特式的挑戰。Porter把產業集群納入競爭優勢理論的分析框架，創立了產業集群的新競爭經濟理論，在此基礎上提出了產業國家競爭優勢的“鉆石體系”。此體系認為四個決定因子（企業戰略、結構和競爭對手；需求條件；要素條件；相關支持產業）和兩個影響因素（機會和政府）的相互作用決定了產業集群的集聚力，構成了產業集群形成的動力體系模型。Best 的主體動力機制認為產業集群存在四種主要動力因素：集中專業化、知識外溢、技術多樣化和水平整合及再整合，它們依次對產業集群的發展產生作用，并形成循環狀的穩定結構。Brenner認為在集群內存在七種作用動力：人力資本積累、非正式交流、企業相互依賴、企業相互合作、當地資本市場、公眾輿論和當地政策。Swann 將產業集群的動力要素描述成包括產業優勢、新企業進入、企業孵化增長以及氣候、基礎設施、文化資本等共同作用的正反饋系統，并分別建立企業進入模型和集群增長模型探討產業集群的動態特征。

（二）國內產業集群動力要素選擇研究

國內對產業集群動力機制的研究工作起步較晚，魏守華分析了產業集群動力機制的四個要素：基于社會資本的地域分工、外部經濟、合作效率、技術創新與擴散，通過整合四種動力要素構建了產業集群動力機制對應競爭優勢的結構關系圖，以嵊州領帶產業集群為例進行了實證研究。關于資源城市產業集群動力研究方面，張連業首次提出資源型產業集群的動力機制的內涵，認為資源型產業集群動力機制是指由企業、企業家、科研院所、中介機構、政府、文化等諸多系統主體構成，在資源稟賦、生態環境等剛性制度制約的框架下，相互耦合涌現成為具有強烈根植性自組織的過程。趙海東分析了資源型產業集群的形成機理：資源型產業集群的形成基礎——資源稟賦，資源型產業集群的形成誘因——市場需求，資源型產業集群的形成路徑——政府培育，資源型產業集群的成長過程——動態優化。王松濤認為資源型產業集群的可持續發展實質上是區域社會系統、資源型產業經濟系統和自然資源與環境系統之間協調發展的問題，資源型產業集群的可持續發展系統是個開放的大系統。史學義，海國治，郭嗣宗等認為煤炭城市轉型與可持續發展系統動力學模型是由城市社會發展子系統、人口子系統、經濟子系統、資源子系統、生態與環境子系統五個子系統構成，為資源型城市可持續發展提供了思路。

以上研究既包括理論研究又包括理論與我國實際結合的應用，但對某種具體實際情況下新產業再造動力機制的研究還是個空白。

（三）資源枯竭型新產業集群動力影響要素選擇

系統動力學強調，系統的行為模式主要根植于系統的內部的信息反饋機制。因此，應用系統動力學來研究問題時一定要先確定系統的邊界。本文已經確定了研究對象為資源枯竭城市，這類城市普遍面臨的現狀是：資源型產業衰竭，產業結構單一，區域經濟落后；基礎設施不完善，人才吸引能力低；政府對經濟發展有強烈訴求，當地經濟亟需新的產業集群支撐。

本文借鑒中國第一個資源型城市經濟轉型試點城市——阜新市培育新產業集群的各種條件及舉措，分析資源枯竭型新產業集群動力系統。

（1）遼寧省委、省政府實施“突破遼西北”戰略，加大對阜新的支持力度。但阜新市卻是遼寧財政收支矛盾最突出的地區，財政緊張而又承擔沉重的支出負擔，投資環境差，資金匱乏。阜新地方財政緊張又缺少吸引投資的優惠條件，導致阜新市大型企業偏少，新產業發展動力不足。阜新上述現狀涉及政府的扶持政策、產業發展和企業現狀等因素，將這些因素組成的系統稱為“主體子系統”。

（2）阜新市經過10年的經濟轉型取得了重要的階段性成果，接續替代產業的框架基本確立，發展空間已經展開，奠定了經濟持續快速發展的良好基礎，但多元化產業格局尚未真正確立，產業轉型過程中，新產業如液壓產業和現代農業等弱小又面臨激烈的市場競爭。上述現狀涉及阜新市發展的機會、市場等因素，將這些因素組成的系統稱為“隨機子系統”。

（3）阜新市轉型中出現了各種社會不穩定因素，城鎮失業率高。由于歷史原因，阜新在轉型中的就業壓力大、社會保障難的障礙一直沒有得到根本解決。下崗失業人員中有近一半來自礦區，年齡大，技能單一，觀念陳舊，實現再就業的難度較大。這些突出的問題，使阜新市的社會不穩定因素日趨增多，較大規模的職工群體性事件時有發生，社會治安也趨于惡化，直接影響城市轉型的進行。上述現狀中，阜新市的軟環境不佳，社會不穩定因素多，將這些因素組成的系統稱之為“環境子系統”。

（4）阜新市的人才現狀與阜新轉型振興的要求相比還有差距。人才面臨著總量不足，專業人才缺乏，人才流失嚴重，人才分布不均的現狀。比如，2010年阜新市液壓產業基地存在近3500個技術人才的缺口。上述描述中，人才因素凸顯，人才總量不足導致知識總量的不足，尤其是技術人才短缺還導致技術的短缺，分別將其組成的系統稱為“人才子系統”、“知識子系統”、“技術子系統”。

依據上述對阜新市現狀的描述，建立基于阜新市的資源枯竭城市新產業集群培育動力子系統：隨機子系統，主體子系統、環境子系統、人才子系統、技術子系統、知識子系統。具體如圖1所示：

三、系統動力學模型的構建

系統動力學模型的構建首先需要建立因果關系模型，在建好的因果關系模型基礎上建立系統流圖。本文因果關系模型和系統流圖模型均不考慮隨機因素的影響，同時剔除了資源因素在新產業集群中的推動作用。

（一）因果關系模型構建

資源枯竭城市新產業集群的培育與資源型產業有著千絲萬縷的聯系，它們之間雖沒有傳承關系，例如，阜新市的煤炭產業集群與新興的皮革集群之間關聯性不大，但是新舊產業集群在地區環境等方面是共享的。如舊產業集群通過地區產值影響本地區的產值來影響當地的基礎設施，人才培養能力。所以，本模型將舊產業集群的影響考慮在了新產業集群的培育過程中。本模型假設有如下的幾條主要因果關系回路：

（1）隨著資源型產業集群不斷消耗資源，地區可用資源慢慢枯竭，資源型產業集群最終走向衰退，形成負反饋回路：資源型產業集群—資源消耗量─可用資源—資源型產業集群。

（2）衰退的資源型產業集群會在地區環境方面影響新產業集群的培育，進而影響本地區人才，知識，技術等一系列因素，負反饋回路為：資源型產業集群—地區產值—硬環境─人才數量—知識積累（技術積累）—區域品牌—新企業衍生—新產業集群—資源型產業集群。

（3）從集群內部動力來看，影響新產業集聚的因素是本地原有的企業數量、人才、技術以及創新機能和區域品牌，區域品牌又可以吸引外部企業進入，促進新產業集群，得到正反饋回路：1）新產業集群—企業數量及質量—地區產值—硬環境—人才數量—（技術積累）知識積累（—創新）—區域品牌—新企業衍生—新產業集群。2）新產業集群—企業數量及質量—地區產值—硬環境—人才數量—創新—區域品牌—新企業衍生—新產業集群。3）新產業集群—企業數量及質量—軟環境—人才數量—（技術積累）知識積累（—創新）—區域品牌—新企業衍生—新產業集群。4）新產業集群—企業數量及質量—軟環境—人才數量—創新—區域品牌—新企業衍生—新產業集群。

（4）從集群外部推動力來看，政府的扶持政策是推動集聚的主要推動力。資源枯竭城市由于偶然因素作用出現新集群萌芽時，政府的扶持政策在萌芽的發展中起到了很大的促進作用。因此本正反饋的起始點為已經處于萌芽階段的產業集群，如下所示：新產業集群—政府政策—新企業衍生—新產業集群。

（二）系統流圖模型構建

根據因果關系模型圖，參考系統流圖的符號，建立如圖2 所示系統流圖，其中主要函數關系如下：

（1）地區產值=流入速度-流出速度=企業數量×k1+資源產業集群產值×k2。我們選取阜新市政府網站公布的2009年阜新市GDP 為355 億元作為地區產值的初始值。同樣，由于資源枯竭產業集群雖已衰退，但其煤矸石處理等產業仍然創造產值，我們假設未來20年此產業將徹底消失，每年可創造不變產值100億元。

（2）新產業集聚=集聚速度-衰退速度。本公式中，決定新產業集群集聚速度的是區域吸引力以及政策導向，政策導向作用通過企業數量和質量傳遞到區域品牌上，所以，本模型將區域品牌作為決定集聚速度的主要因素。

風險影響新產業集聚的衰落，產業集群的不同發展階段面臨著不同的衰退風險。為了便于分析和簡化模型，我們假設風險是固定不變的。

四、仿真模擬分析

本模型以新產業集群產值與本地區產值的比值衡量新產業集群對本地區經濟貢獻率。

且有如下假設：（1）政府在中長期內（20年）實施穩健的支持政策；（2）資源型產業雖已枯竭，但煤矸石處理，煤電等產業在未來20年內每年可創造不變產值100億；（3）新產業集群的培養過程中風險是固定的，無重大突發性風險。

圖3顯示了新產業集群培育過程中各種影響因素量的變化情況，圖4 顯示了新產業集群產值及地區產值的變化情況，如下所示：

本模型分析了中長期（20年）的新產業集群在萌芽到發展壯大階段的發展趨勢，結論如下：

（1）在上述假定條件下，人才、技術、技能、企業等動力系統影響因素推動集群從萌芽階段到發展階段，帶動地區產值呈現指數增長。本模型考慮的是新產業集群在萌芽到成長的過程中，風險因素被設定為固定值，風險因素僅僅被當成集群發展的“減速器”，因此地區產值等呈現指數增長的狀態。

（2）在新產業集群發展的初期，阜新市的硬環境對集群的促進作用最大，比如基礎設施的改善等會吸引大批的人才和投資入駐；在集群發展的后期，阜新市的軟環境對集群的貢獻開始超越硬環境，此時，阜新市由于基礎設施的改善和諸多公司的入駐，新產業集群初具規模，適合人才發展的軟環境優勢開始凸現，人才吸引力大增，逐步形成人才集聚，促進產業集群的發展。

（3）人才的發展趨勢與企業的發展趨勢基本吻合，知識和技術的積累滯后于人才的發展。原因是人才帶來知識，知識積累促進了技術的發展，由于人才的持續積聚，人才之間的協作的加強會促進創新，新知識、新技術得以不斷涌現。

（4）由圖4 可以看出，新集群的產值不斷增加，從 2009年的 152 億元增加至 2029年的 1016 億元，增加了7倍。新集群產值對當地經濟發展的貢獻值也不斷增強，由2009年的10%增加至2029年的90%，對當地經濟帶動作用明顯。

將2010年實際數據與2010年模擬數據對比，我們發現模型模擬數據為340.99億元，而實際數據為361.1 億元；2010年新產業集群模擬產值為178.05 億元，而實際產值為177 億元，故而，本模型與短期的實際規劃擬合度較好，可以用來分析資源枯竭城市新產業集群的動力培育機制。模擬數據如下表1所示。

五、結論與不足

經過上述分析，本文結論如下：

（1）基于國內外理論研究和實踐，阜新市產業培育的動力機制主要包括隨機子系統、主體子系統、環境子系統、人才子系統、技術子系統、知識子系統六部分。其中隨機子系統在更多情況下表征的是產業集群形成動力體系，其余五個子系統構成資源枯竭型城市新產業集群的發展動力體系。也就是說，在面臨各類機會以及市場選擇的背景下，資源枯竭城市形成新的產業萌芽，而后主體子系統、環境子系統、人才子系統、技術子系統、知識子系統構成其發展動力體系，促進新產業發展壯大。

（2）在政府支持政策穩定，風險固定的前提條件下，得到未來20年的新產業集群和地區產值的數據，新產業集群由萌芽期逐步發展壯大，呈現標準的指數增長的態勢。為培育新產業集群，資源枯竭城市需要政府穩健的支持政策，既包括政府部門的支持，也需要政府部門的監督執行；資源枯竭城市政府還需要做好本地區的發展規劃，以此甄別外部企業是否對本地產業集群發展有利，選擇優質企業，重點扶持，促進產業集聚。

（3）在穩定的政策前提下，環境系統產業集聚的推動作用更加明顯。其中在較短的時期內，環境系統中的硬環境起主導作用，在較長的時間內，軟環境的作用開始凸現，成為主導新產業集聚的主導因素。

表1 2010—2030年產業集群產值與地區產值模擬數據 單位：億元

（4）主體因素中企業的發展和人才系統的發展趨勢基本吻合，是推動新產業集聚的重要力量。新產業集群的培育中人才需求與企業的數量有一定的比例關系。

本模型還有許多不足需要完善，主要有以下幾個方面。

（1）模型中集群培育動力子系統的選擇不夠完善。影響產業集群增長的動力因素有很多，本文僅僅選擇六個子系統研究或許過于簡單，并且每一個子系統中，亦可有許多變量可以探究，故而也有深入研究的余地。

（2）本文動力系統的選擇過程一方面是基于阜新市的現狀，另一方面是基于作者的認知，會帶有部分主觀色彩。所以，對于不同城市的動力系統的選擇側重點應該是不同的。本文的后期研究會繼續拓展。

（3）本文系統模型中函數的設定不很理想，短期擬合度高，而對長期而言，與可能實際偏差巨大。這是因為，在產業集群的整個生命周期里，風險因素扮演著動力系統的“負動力”角色，表現為系統動力學中的負反饋機制，為了便于分析和簡化模型，將風險因素設定為一個固定不變值，這與現實情況不符，風險會隨著集群的發展而變化。

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