基于系統動力學模型的區域經濟與物流協同機理研究*

陸 華 司溫科 袁 敏 杜志平

(北京物資學院物流學院 北京 101149)

0 引 言

在經濟發展新常態背景下，轉變經濟發展方式是河南省經濟發展的中心任務, 而優化調整產業結構是轉變經濟發展方式的重要內容和關鍵環節[1].區域物流推動區域經濟增長方式轉變、加快區域產業結構升級、提高區域經濟競爭力和促進區域經濟一體化建設，區域經濟發展又提升區域物流的發展效率和經濟效益[2].因此，如何有效推進經濟轉型與現代物流業的協同發展，解決發展的突出矛盾，具有重要的研究價值.

在物流與經濟發展關系方面，目前國內外有較多研究.Pablo等[3]研究使用了Mankiw提出生產函數，實證分析顯示，在其他指標不變情況下，物流績效指標每增加1%，使區域經濟的產出效率提升0.59%.周凌云等[4]以區域物流系統為研究對象，分析區域物流系統協同發展內涵和評價內容，綜合利用數據包絡分析和復合系統可持續發展評價方法,選取多個區域進行實證分析，得到各區域物流系統協同發展狀況以及主要成因.郭湖斌等[5]分析了區域物流與區域經濟耦合協調發展的作用機理，并以長江經濟帶為例進行實證分析.結果顯示長江經濟帶區域物流與區域經濟的耦合協調水平不斷提升，經歷了由不協調到協調發展的狀態轉換，當前處在耦合協調發展的中級階段；長江經濟帶區域物流發展水平低于區域經濟發展水平，對區域經濟發展存在著一定的制約作用.

綜上所述，國內外學者均認為區域經濟與區域物流具有協同發展關系.查閱歷年文獻可知，關于河南省物流與經濟發展關系的研究較少，且多以定性分析為主，定量分析較少且方法單一，在指標的選擇上也較少，未能全面的展示河南省物流與經濟發展關系[6-8].因此，本文利用灰色關聯分析模型對河南省物流與經濟發展進行關聯度分析，得出影響河南省物流發展的經濟因素排名，選取其中關鍵指標用于構建區域經濟與物流系統動力模型，進一步揭示兩者的互動機理.

1 區域經濟與物流協同發展評價指標選取

1) 指標選取 本文在綜合分析了大量文獻資料的基礎上選取了6項一級指標，11項二級指標，其中衡量經濟發展水平和產業結構二級指標的選取與此類研究文獻一致，考慮到地區因素及經濟發展現狀，增修了一些指標，具體見表1.

2) 數據來源 以河南省歷年貨物周轉量為數據參考序列衡量區域物流水平，以河南省地區生產總值、貨物進出口貿易、固定資產投資、社會消費品零售總額、三次產業增加值、地方財政收入、快遞業務收入、交通運輸倉儲和郵政業固定資產投資作為數據行為比較數列，通過數據建模進行灰色關聯度分析，得出各項經濟指標與物流發展的關聯度，數據來源于2011—2018年《河南統計年鑒》，見表2.

表1 河南省物流業與經濟發展綜合評價指標體系

表2 河南歷年貨物周轉量及各項經濟指標數據

3) 數據處理 通過數據建模進行灰色關聯度分析，得出各項經濟指標與物流發展的關聯度，具體見表3.

河南省經濟指標中與物流業關聯度高的為產業結構、經濟發展水平，關聯度較低的為商品流通、基礎設施投資，具體分類見表4.

表3 關聯系數結果

表4 灰色關聯度分布

綜上所述，本文選取關聯度較高的地區生產總值作為區域經濟子系統指標；選取三次產業增加值作為區域物流需求子系統指標；考慮到固定資產投資具有一定程度的延遲，對物流供給的帶動作用需要一定的過程.因此，選取關聯度較低的交通運輸倉儲和郵政業固定資產投資作為區域物流供給子系統中的指標，選取這四個指標作為系統動力學建模的主要指標進行模擬.

2 區域經濟與物流系統動力模型

2.1 系統邊界確定

本文研究的主題是區域經濟與區域物流.經過灰色關聯模型分析已經確定四個指標.根據本文研究目的最終確定系統范圍，見表5.

表5 系統邊界確定的影響因素

2.2 因果關系圖構建

區域物流推動區域經濟增長方式轉變、加快區域產業結構升級、提高區域經濟競爭力和促進區域經濟一體化建設，區域經濟發展又提升區域物流的發展效率和經濟效益.因此，本文的因果關系圖分為三部分：區域經濟子系統、區域物流供給子系統、區域物流需求子系統.具體的因果關系圖回路見圖1，通過解析研究可分為4個基本反饋回路.

圖1 區域經濟與物流因果關系圖

1) 區域經濟發展與物流費用的負反饋回路 具體表現為區域經濟的發展可以改善地區營商環境，加大財政支出，提高產業的投資額度，推動三大產業的發展，從而進入需求領域的農產品物流總額、工業品物流總額、進口貨物物流總額等都會大幅增長，國民經濟各方面用于社會物流活動的各項費用支出也會增加，需要政府及民間的資本投入.

2) 區域經濟發展與物流投資的正反饋回路 具體表現為區域經濟的發展會加大對物流業的投資，包括物流基礎設施投資、物流教育以及物流技術投入，進一步的強化區域物流的供給能力，更好的滿足區域物流需求，推動區域經濟的增長.

3) 區域經濟發展與物流需求的負反饋回路 區域經濟發展會促使三大產業投資額的增加，從而帶動三大產業產值增加，引起區域物流需求增加，當區域物流供給滿足不了區域物流需求時，引起物流短缺，不利于經濟發展.

4) 第三產業增加值與物流業的正反饋回路 具體表現為第三產業的發展會帶來物流需求，一方面引起社會物流總額的增長，另一方面引起運輸、倉儲、包裝等行業的快速發展，提升物流業增加值.物流業屬于第三產業的重要組成部分，物流業的發展成為第三產業的一個重要經濟增長點.

2.3 模型構建

在系統邊界確定的基礎上，將因果關系圖的定性研究轉變為計算機仿真的定量研究，通過系統動力學軟件Vensim建立區域經濟與物流聯動的系統動力學模型，見圖2.

圖2 區域經濟與物流的SD模型流程圖

2.4 參數確定

2.4.1模型參數選取

本文所使用的系統動力學仿真軟件為Vensim，模型運行時間為2008—2025年，仿真的步長設置為1年.河南省基本數據通過河南省統計局公布的年度數據得到與本文相關的地區統計數據.采用河南省區域國內生產總值GDP代替本地區的經濟發展水平，貨運周轉量來代替區域物流需求量.選取2008年為物流供給與物流需求基本相符的基期，通過仿真物流供給、物流需求以及產業結構的差異率的分析其對經濟、物流業的擾動.

2.4.2模型中主要變量方程、初始值的選取與說明

模型主要方程

XGDP=INTEG(XGI-XGHI,XIV)

(1)

XGI=XGDP×XGIR

(2)

XGHI=XGI×XLVR

(3)

XPIOV=XGDP×XPIR

(4)

XSIOV=XGDP×XSIR

(5)

XTIOV=XGDP×XTIR

(6)

XLDI=EXP(XPILDR×LNXPIOV+XSILDR×

LNXSIOV+XTILDR×LNXTIOV-10.661)×

IFTHENELSE(TIME≤2013,1.5,1.2)

(7)

XLS=INTEG(XLSI,XIV)

(8)

XLSI=XLSSGR×XLS+XID×XICR

(9)

XlII=XTOV×XIR

(10)

(11)

式中：XGDP為GDP；XGI為GDP增長量；XGHI為GDP阻礙量；XGIR為GDP增長系數；XIV為初始值；XLDI為物流需求增長量；XLD為物流需求量；XPILDR為一產物流需求系數；XPIOV為一產業產值；XPIR為一產業比重；XSILDR為二產物流需求系數；XSIOV為二產業產值；XSIR為二產業比重；XTILDR為三產物流需求系數；XTIOV為三產業產值；XTIR為三產業比重；XLS為物流供給量；XLSSGR為物流供給自增長系數；XLSI為物流供給增長量；XID為投資延遲；XICR為投資轉化率；XlII為物流基礎設施投資額；XTOV為三次產業產值；XIR為投資系數；XIE為投資效果；XLIOV為物流業產值；XLVR為物流差異阻礙率.

2.4.3其他各輔助變量及常數的選取

1) 三產物流需求系數 本文用貨物周轉量來界定物流需求水平，三次產業物流需求系數，分別為0.718 7，1.675 9，-0.255 9.三產與貨物周轉量，通過最小二乘估計法，利用Eviews7.0 得到回歸方程.

2) GDP增長系數=表函數([(2 008,0)-(2 025,1)]，投資系數=TABLE ([(2 008,0)-(2 025,0.1)]；投資效果=物流基礎設施投資額×投資效果系數；物流供給自增長系數=0.07；投資延遲=DELAY3(投資效果,3).投資轉化率=0.65，根據物流供給年增長量，結合物流基礎設施投資額進行回歸分析.

3) 物流供需比=物流供給量/物流需求量，物流差異率=IF THEN ELSE(物流供需比≥1,0,1一物流供需比).

2.5 基于河南省數據的模型檢驗

為保證模型的仿真模擬符合現實情況，需要對模型進行誤差檢驗，確保模擬數據與實際歷史數據的相對誤差值控制在一定范圍內.選取兩個主要變量進行誤差檢驗，結果見表6，各項相對誤差最高值為13.86%，由于在2013年后，國家對貨運周轉量的統計口徑發生變化，導致統計數據在前后發生節點性變化，故物流需求量模擬值相比GDP模擬誤差值總體偏高，但仍控制在15%以內，說明該模型描述的行為和系統實際狀態基本相符，模型真實有效.

表6 GDP和物流需求量誤差檢驗結果

3 河南省區域經濟與物流協同發展模擬

3.1 經濟社會發展及物流發展狀況

河南省經濟發展呈現持續走高的態勢，符合河南省近些年經濟發展情況.進入經濟發展新常態以來，河南經濟呈現出由“高速增長”向“結構優化”轉變的明顯特征，見圖3.從經濟總量上看，2008—2012年每年GDP增長率均高于10%，從2013年開始GDP增長率低于10%，但2013—2018年GDP增速仍高出同期全國將近1.3%.從產業結構上來看，河南省二、三產業增加值占生產總值的比重由2008年的85.5%上升到2018年的91.1%.

圖3 經濟發展與物流發展的仿真趨勢圖

從2008—2014年，河南省物流需求量高于物流供給量，2013年兩者差距最大.從2014年后，河南省物流供給量超過物流需求量，且后者增速高于前者，兩者差距逐漸縮短.預計在2023年左右出現新的交叉點，此時物流需求量再次超過物流供給量.

3.2 河南省系統動力學模型優化分析及政策調整模擬

河南省系統動力學模型優化分析及政策調整模擬是指在保持其他常數變量不變情況下對經濟和物流有直接影響的政策常數參數進行調整，模擬區域GDP、物流需求及供給能力輸出結果.本文選取物流自增長系數、產業結構兩個方案進行政策調整模擬.

1) 物流自增長系數調整 物流能力自增長系數是指物流增加的速率，包括企業、物流設施設備、人才等，通過對物流能力自增長系數的變動進行仿真模擬[9].物流能力自增長系數由原來的0.07上調至0.10，下調至0.04，仿真模擬后河南省的區域GDP、物流需求及供給能力見圖4.

圖4 物流自增長系數調整下不同因素仿真趨勢圖

由圖4a)可知，當物流自增長系數調整時，河南省GDP也會隨之變化.分析數據得出：若物流自增長系數減小，期間的GDP以年均0.91%的速度下降，在2018年后以年均1.51%的速度下降；若物流自增長系數同比例增加，期間的GDP以年均1.38%的速度增加，在2018年后以年均2.39%的速度增加.

由圖4b)可知，當物流自增長系數調整時，河南省物流需求量同方向變化.分析數據得出：若物流自增長系數減小，期間的區域物流需求量以年均7.32%的速度下降，在2016年后以年均11.55%的速度下降；若物流自增長系數同比例增加，期間的區域物流需求量以年均8.89%的速度增加，在2016年后以年均14.26%的速度增加.

由圖4c)可知，當物流自增長系數調整時，河南省物流供給量有相應的變化.分析數據得出：若物流自增長系數減小，期間的區域物流供給量以年均14.90%的速度下降，在2016年后以年均20.61%的速度下降；若物流自增長系數增加，期間的區域物流供給量以年均18.95%的速度增加，在2016年后以年均27.22%的速度增加.

2) 產業結構調整.將模型中的三產產業比重進行調整，方案一為第一產業比重上升6%，第二和第三產業比重各下降3%，方案二為第一產業比重下降6%，第二和第三產業比重各上升3%.產業結構調整后的區域物流需求變化及物流供需比情況見圖5.

圖5 產業結構調整下物流需求量和供需比仿真趨勢圖

由圖5可知，當一產比重上升6%，二、三產比重各下降3%，期間河南省物流需求量以年均10.40%的速度下降.當一產比重下降6%，二、三產比重各上升3%，期間河南省物流需求量以年均7.14%的速度上升；從供需比的情況來看，方案一情況下供需比平均降低7.91%，方案二情況下供需比平均上升17.11%.

4 結 論

1) 河南省經濟子系統中與物流業關聯度高的指標為地區GDP、三次產業增加值，關聯度低的指標為交通運輸倉儲和郵政業固定資產投資、快遞業務收入.這體現了經濟發展水平是帶動物流業發展的最主要因素，保證了物流業發展的一個總體水平.但是，物流領域的投資制約了兩者的高水平聯動發展，僅僅依靠經濟單方面不足支撐物流高效發展.

2) 物流投資額能有效推動區域經濟與物流業發展.通過政策模擬，提高物流自增長系數，能有效推動河南省經濟發展、物流需求增加以及物流供給能力的提高.

3) 產業結構優化會刺激物流需求.模擬數據顯示，二、三產比重上升，物流需求及物流供需比增加，產業結構優化是推動河南省經濟與物流協同發展的重要路徑.