工業企業生態效率與科技創新耦合協調及影響因素研究

馮俊華，臧倩文

（陜西科技大學經濟與管理學院，西安710021）

改革開放40年來，工業企業在資源、能源高消耗下，經濟取得飛躍發展，這必然導致生態環境的嚴重惡化。在當今資源與環境約束力不斷增強的情況下，探尋企業對資源與環境低依賴性的綠色經濟發展方式成為學者們的研究熱點，綠色經濟發展關鍵在于提高企業生態效率。《中國制造2025》提出將“綠色發展、創新驅動”作為我國制造業發展方針，走生態文明道路，這也說明了科技創新是實現綠色經濟發展的關鍵手段。通過研究工業企業生態效率與科技創新關系，有助于加深對科技創新與生態經濟認識，對我國工業企業可持續發展具有重要意義。

關于生態效率和科技創新關系研究，從現有文獻來看主要表現在：一是研究研究科技創新對生態效率的單方面影響。例如，謝波等［1］運用DEA模型對我國各地區生態效率進行測算，并根據空間杜賓模型分析科技創新對區域生態效率的影響；楊紅娟和張成浩［2］在測算我國生態效率基礎上，運用Tobit模型分析技術創新對生態效率影響。二是以生態效率與生態創新為基礎，評價分析生態創新效率。例如，張雪梅和葉貝貝［3］以34個工業行業為研究對象，從生態效率和生態創新出發，構建生態創新效率指標體系并進行分析評價；廖麗平等［4］以低碳戰略企業為研究對象，根據兩階段DEA模型分析企業生態技術創新效率。三是以各地區為研究對象，分析科技創新與生態效率之間關系。例如，劉云強等［5］以長江經濟帶城市群為研究對象，利用非期望產出DEA模型和Tobit模型分析生態效率及技術創新對其的影響；羅良文和張萬里［6］以我國30個省份為研究對象，分析區域生態效率以及大中型企業技術創新效率以及兩者之間關系。

由上述可知，對生態效率和科技創新關系研究已有一定成果，但存在一些不足，主要表現：一是對生態效率與科技創新耦合關系以及耦合影響因素研究較少，并且在分析影響因素時很少考慮相關因素滯后性問題；二是大部分研究都是以各省市為研究對象，對各地區工業企業生態效率與技術創新研究不夠深入。因此，本文在前人研究的基礎上，構建生態效率和科技創新評價指標體系，運用耦合協調度模型和PVAR2模型，分析我國29個省份工業企業生態效率與科技創新耦合效應及其影響因素。

一、模型構建、指標選取和數據來源

（一）模型構建

工業企業生態效率與科技創新之間聯系復雜，兩者相互影響、相互促進，存在耦合關系。一方面，科技創新改變工業企業生產方式，提高生產技術水平，從而在提高生產效率、加速經濟增長的同時實現低投入、高產出，減少污染物排放，提高工業企業生態效率；另一方面，生態效率包含經濟和環境兩方面，工業企業經濟增長會帶動社會進步，推動科學技術發展，同時為企業科技創新提供更多資金支持，環境規制激勵企業提高技術水平，增加研發投入，從而促進企業科技創新水平。

通過構建耦合協調度模型，判斷工業企業生態效率與技術創新兩個系統相互作用程度。若耦合協調度越高，系統間相互作用程度越高，企業則具有頑強的生命力；耦合協調度低，兩系統間不相互協調，互相抑制，企業發展可能出現停滯或者倒退。具體耦合協調度模型構建［7］如下：

1.綜合發展水平評價模型

（1）功效函數。原始數據存在量綱、數量級等差異，不能直接計算與分析，因此需先構建功效函數，功效函數也可反映子系統對整個系統的貢獻程度。計算公式如下：

其中：uij為第 i個子系統的第 j項指標的序參量；i=1，2；j=1，2 …，n。

（2）綜合發展水平評價：

其中：E(Ue)為生態效率綜合評價值；wei為生態效率指標層各個指標權重；uei為生態效率各指標數據對系統的功效度；T(Ut)為科技創新綜合評價值；wti為科技創新指標層各個指標權重；Uti為科技創新各指標數據對系統的功效度。其中指標權重通過熵權法計算得出。

2.耦合協調度模型

根據工業企業生態效率與科技創新綜合發展評價值，進一步建立兩者之間耦合度模型：

當出現低水平耦合和高水平耦合時，耦合度無法準確客觀評價生態效率與科技創新之間的協調發展水平，因此，需要構建耦合協調度模型：

其中：耦合度為C；耦合協調度為D；T是工業企業生態效率與科技創新兩者綜合協調指數；a、b為待定系數，反映生態效率和科技創新對工業企業發展影響程度比重。本文認為生態效率和科技創新對工業企業發展同等重要。鑒于此，將a取值為0.5，b取值為0.5。為更直觀反映工業企業生態效率與科技創新兩者耦合協調狀態，將其劃分為7個類型，見表1。

表1 生態效率與技術經濟耦合協調度類型

（二）指標體系構建

在全面性、可行性、系統性等指標體系構建原則的基礎上，結合工業企業特點及發展現狀，構建工業企業生態效率與科技創新綜合評價指標體系［8-9］，見表2。

（三）數據來源

本文以29個省份工業企業為研究對象（表3），定量分析生態效率與科技創新兩者耦合協調效應及其影響因素。指標數據來源于《中國統計年鑒》《中國環境統計年鑒》《中國科技統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》，時間跨度為2004—2017年。

表2 重污染工業企業生態效率與技術創新綜合評價指標體系

二、實證分析

根據上述計算公式（1）～公式（6）得出2004—2017年各地區工業企業生態效率與科技創新綜合評價值及兩者耦合協調度，見表3，由于篇幅有限只列出其中3年的結果。根據工業企業生態效率與科技創新綜合評價值和兩者之間耦合協調度繪制圖1和圖2。

表3 工業企業生態效率與科技創新綜合評價值及兩者耦合協調度

圖1 東中西部地區工業企業生態效率與科技創新綜合評價均值

由表3和圖1可以看出，各地區工業企業生態效率綜合評價值整體明顯大于科技創新綜合評價值，且均處于不斷上升及東部＞中部＞西部趨勢，其中東部地區上升幅度較大，西部地區平穩中略有增長。具體來看，生態效率方面，2004年東部地區各省綜合評價值在0.34～0.44范圍內，中西部地區各省綜合評價值在0.3～0.41范圍內。2017年東部地區江蘇、山東和廣東達到0.6以上，中西部地區除河南和湖南在0.5以上，其余綜合評價值在0.34～0.49范圍內；科技創新方面，2004年各省工業企業綜合評價值均在0.1～0.2范圍內，2017年，東部地區江蘇、浙江和廣東綜合評價值達0.801、0.616和0.998，均大于生態效率綜合評價值，中西部地區各省綜合評價值在0.1～0.3范圍內。

圖2 東中西部地區工業企業生態效率與科技創新耦合協調度均值

由表3和圖2可以看出，2004—2017年工業企業生態效率與科技創新耦合協調度整體呈現上升趨勢，東部地區耦合協調效應及增長幅度較大，中部次之，西部最小。具體來看，2004年東部、中部和西部地區兩者耦合協調度分別為0.498、0.457和0.446，2017年增長至0.647、0.541和0.482，西部地區耦合協調度有所增加，但類型無變化，東部地區、中部地區數值有明顯增加，耦合協調度類型由瀕臨失調變為初級協調和勉強協調。造成這一現象原因：東部地區科技創新能力和生態效率明顯要大于中西部地區，科技創新推動經濟和環境的發展，從而提高生態效率發展水平，生態效率發展進一步激勵企業提高科技創新水平，兩者相互促進，協調發展。但兩者基本處于失調狀態，除2017年江蘇、浙江和山東科技創新綜合評價值大于生態效率綜合評價值，其余均相反，這種失調狀態對兩者耦合協調效應會產生抑制作用。

三、影響因素分析

（一）變量設定及模型構建

根據前文耦合協調度分析及相關文獻，本文選取4個變量作為解釋變量對工業企業生態效率與科技創新耦合協調度影響因素進行研究［10-11］。企業規模（x1）：企業個數與主營業務收入比值，企業規模不同所選戰略不同，大規模企業往往追求高質量、長遠發展；能源結構（x2）：煤炭消費量占能源消費總量的比值，反映各地區工業企業最終用能方式，其中需原煤消費量×0.7143換算成標準煤消耗量；研發資金比例（x3）：工業企業R&D經費內部支出占主營業務收入比重，反映各地區工業企業研發資金投入情況；環境規制（x4）：用工業企業環境污染治理投入資金來衡量，反映各地區工業企業對環境污染治理程度。

本文采用面板向量自回歸模型（PVAR2）來分析能源結構、企業規模、研發資金比例和環境規制對工業企業生態效率和科技創新耦合協調度的影響情況，選取29個省份2004—2017年相關指標面板數據進行研究。PVAR2模型與傳統線性回歸模型相比，將VAR模型與面板數據模型相結合，能更好地分析變量間動態關系，解決變量間內生性問題。具體計量模型［12］為

其中：i代表省份（i=1，2，…，29）；t代表年份（t=1，2，…，29）；j代表滯后期數（j=1，2，…，p）；∝i代表各省份固定效應向量；β0代表截距向量；εi，t代表時間效應向量；δi，t代表隨機擾動項。

（二）平穩性檢驗及模型設定

為排除各指標原始序列非平穩所造成的偽回歸問題，導致分析結果的無效性，原始序列需進行平穩性檢驗。對變量原始數據和一階差分數據進行面板單位根檢驗，結果見表4，各變量原始序列基本為非平穩序列，經過一階差分后均變為平穩序列，說明原始序列存在一階單整。此外，構建PVAR2模型需先由赤池信息準則（AIC）、貝葉斯信息準則（BIC）與最小信息準則（HQIC）判斷各變量之間最優滯后期數，結果見表5，東部地區最優滯后期數為2，中部地區和西部地區最優滯后期數均為1。

表4 面板單位根檢驗結果

表5 PVAR2最優滯后期數

（三）脈沖響應分析及方差分解

圖3～圖5為東中西部地區工業企業生態效率和科技創新耦合協調度自身及各解釋變量的脈沖響應結果，橫坐標是沖擊作用響應期數，縱坐標為變量的影響程度，中間曲線代表脈沖反應函數，兩側曲線為5%和95%分位點的估計值。由圖可以看出：

（1）給企業規模一個正向沖擊，對東中西部地區耦合協調度產生正向效應，其中東部地區在滯后2期達到最大，中西部地區在滯后1期達到最大，隨后效應減弱，逐漸趨于平穩。說明企業規模初期對東中西部地區耦合協調度影響較大，隨著規模不斷擴大，企業戰略發展不斷成熟，對耦合協調度影響不斷減小，最終達到穩定。

（2）給能源結構一個正向沖擊，對東部地區耦合協調度產生負向效應，在滯后3期時達到最大；對中部地區產生小幅負向波動，對西部地區產生小幅度正向波動，但最終均趨于平穩。說明能源結構優化對東中部地區耦合協調度整體產生負向影響，對西部地區耦合協調度整體產生負向影響。

圖3 東部地區各變量脈沖響應曲線

圖4 中部地區各變量脈沖響應曲線

（3）給研發資金比例一個正向沖擊，對東中西部地區耦合協調度在前期某一階段會產生負向效應，整體正向效應。說明研發資金投入會改進企業生產技術，提高企業生產率，減少污染物排放，從而促進工業企業生態效率與科技創新耦合協調度，但同時也會增加企業研發成本，因此在一定階段對工業企業耦合協調度產生負向影響。

（4）給環境規制一個正向沖擊，對東部地區耦合協調度產生負向效應，對中西部地區耦合協調度整體產生正向影響，并都隨著滯后期數增加沖擊效應不斷減弱，后期趨于平穩。說明環境規制對東部地區耦合協調度具有消極負向作用，對中西部地區產生正向作用，后期隨著相關政策不斷完善，企業發展策略與技術不斷成熟，環境規制對企業耦合協調度影響逐漸削弱，逐漸趨于穩定。

（5）給耦合協調度自身一個正向沖擊，對東中西部地區耦合協調度產生正向效應，其中在滯后4期和滯后2期時，對東部地區和中西部地區耦合協調度沖擊效應趨于平穩。說明耦合協調度對自身前期有正向影響，隨著環境政策不斷完善，企業發展不斷成熟，工業企業耦合協調度對其自身影響不斷減弱，最終達到平穩。

圖5 西部地區各變量脈沖響應曲線

從表6各地區工業企業耦合協調度方差分解可以看出：①東中西部地區工業企業耦合協調度均對其自身貢獻率較大，隨著滯后期數增加，貢獻率不斷減少，滯后4期時，東中西部地區貢獻率分別為75%、85%和90.6%，基本達到穩定。企業規模、能源結構、研發資金投入和環境規制對各地區耦合協調度貢獻率在第2期才開始顯現，并隨著滯后期數不斷增加，貢獻率不斷變大，在滯后4期時，均達到穩定。②除耦合協調度自身影響外，研發資金投入比例對東中部地區耦合協調度貢獻率較大，特別是東部地區，從滯后3期開始，研發資金比例對耦合協調度貢獻率達16%左右；企業規模對西部地區耦合協調度貢獻率相對較大，在滯后3期達到平穩，貢獻率為4.8%。能源結構對東中西部地區耦合協調度貢獻率相對較小，特別是中西部地區，滯后3期后，貢獻率僅為0.3%和0.2%。綜上可知，各地區工業企業生態效率與科技創新耦合協調度受自身影響較大，企業規模、能源結構、研發資金比例和環境規制在短時間內無法改變各地區工業企業兩者耦合協調度，即具有一定滯后性。

表6 各地區工業企業耦合協調度方差分解

四、結論與建議

通過構建工業企業生態效率與科技創新評價指標體系，運用耦合協調度模型和PVAR2模型，實證分析2004—2017年我國29個省工業企業生態效率與科技創新兩者耦合協調效應及其影響因素，結果顯示：

（1）工業企業生態效率綜合評價值整體高于科技創新綜合評價值，且生態效率和科技創新整體均呈現不斷增長及東部＞中部＞西部態勢。生態效率方面，2004年東中西部綜合評價值分別為0.402、0.372和0.359，2017年綜合評價值上升至0.501、0.441和0.384。科技創新方面，2004年東中西部綜合評價值分別為0.156、0.117和0.110，2017年綜合評價值上升至0.402、0.201和0.144。

（2）各地區工業企業與科技創新兩者耦合協調度呈不斷增長及東部＞中部＞西部態勢，增長幅度也是東部＞中部＞西部。2004年東中西部地區工業企業生態效率和科技創新兩者耦合協調度分別為0.498、0.457和0.446，2017年增長至0.647、0.541和0.482，東中部地區工業企業耦合協調度類型從瀕臨失調變為初級協調和勉強協調，西部地區類型無變化。

（3）各地區企業規模、能源結構、研發資金投入、環境規制及耦合協調度自身都會對工業企業耦合協調度產生影響，并且隨著滯后期數增加，這些變量對耦合協調度影響均趨于穩定。其中，研發資金比例對東中部地區工業企業耦合協調度貢獻率較大，企業規模對西部地區工業企業耦合協調度貢獻率較大，并且企業規模、能源結構、研發資金投入和環境規制對工業企業耦合協調度影響具有一定滯后性。

基于以上研究提出以下建議：

（1）各地區工業企業應加大研發資金投入，不斷增加科技創新水平。大部分地區工業企業生態效率和科技創新兩者基本一直處于失調狀態，這種失調狀態會抑制兩者耦合協調效應。因此工業企業應加大對生產研發投入，在提高企業科技創新水平的同時提高清潔生產水平、循環利用等，從而增加生態效率和科技創新耦合協調度水平，提高各地區工業企業可持續發展水平。

（2）長期來看，企業規模、能源結構優化、研發資金投入和環境規制對工業企業生態效率與科技創新兩者耦合協調度增加產生影響，各地區工業企業要針對自身特點選擇適合自身的發展模式。其中研發資金投入對東中部地區貢獻度較大，企業規模對西部地區貢獻度較大。

（3）引領各區域工業企業進行轉型發展。在當今，我國資源與環境不斷惡化，工業企業進行轉型升級是必然選擇，因此，工業企業也需構建先進的科技體系和評價體系，大力發展高科技、高效益、低耗能的循環經濟體系。