資源型城市創新系統動力模型研究：以攀枝花市為例

馬光霞，何 征

(1.攀枝花學院，四川 攀枝花 617000；2.西南交通大學，四川 成都 610031)

資源型城市是一種具有專業性職能的城市，主要指依托礦產、森林等自然資源開采和加工為支柱產業的城市。國務院2013年發布的《全國資源型城市可持續發展規劃》(以下簡稱“《規劃》”)將全國262個資源型城市劃分為成長型、成熟型、衰退型和再生型四類，并提出了促進資源型城市發展的指導性意見。《規劃》中攀枝花市被列為成熟型資源型城市，面臨煤礦鐵礦枯竭、市場需求不足、產業剛性嚴重、要素創新低下等發展困境，近五年攀枝花市經濟增長已然趨緩，發展動力不足，逐漸向衰退型城市靠近。轉型發展是資源型城市的當務之急，然而資源型城市轉型不僅面臨著傳統“城市病”的威脅，還面臨著“資源詛咒”的困境[1]，改革創新作為一種生產要素是資源型城市轉型的主要驅動力量[2]。對于創新的研究，20世紀80年代中期已經不斷深入，視野也逐步擴大。弗里曼[3]在1987年首次提出國家創新系統(NIS)的概念及理論，隨后NELSON[4]、倫德瓦爾等[5]陸續對NIS進行深入研究。學者們認為，初始的資源稟賦不能成為國家或區域的經濟競爭力的源泉，更多是技術的創新，知識的生產、儲存、轉移和應用過程的結果。NIS研究揭示了影響這一過程的因素和政府、企業、學校和研究機構在這一過程中發揮的作用，以及如何通過學習、借鑒相關政策和經驗達到技術與經濟追趕的目的。對于各項政策的有效性分析，當前通用的方法是在系統動力學模型基礎上，分析多種政策的系統響應特征[6]。鑒于此，本文結合資源型城市的發展特點，從微觀的企業創新到宏觀的城市發展，建立了資源型城市創新動力模型，并模擬政府的服務水平、創新意識、教育重視程度、城市法律環境、創新主體對外交流程度及各創新主體間的合作程度等因素對城市創新動力的影響效用，為資源型城市轉型決策提供理論支撐和實踐依據。

1 創新引致的資源型城市產業轉型升級的動力機制分析

在資源型城市的創新系統中，資源吸引粗放型產業地理聚集，協調創新引導機制會產生技術或者管理創新，這些創新成果在市場集中的過程中流動，形成知識共享，知識系統內部的充分交流與外部交流的過程中產生知識涌現，形成新的創新，新的創新在市場需求變化的刺激下逐漸引導產業升級。圖1為創新引領產業轉型升級進而獲得經濟持續增長的過程。

圖1 創新引致資源型城市產業轉型升級的動力機制模型Fig.1 Dynamic mechanism model of resource-based cities caused by innovation

1.1 創新動力生成機制

初始的資源稟賦。國家的政策鼓勵促使了第一批產業在地理上集聚，就攀枝花市而言，豐富的煤、鐵礦資源吸引了大批開礦者。在改革開放的大經濟背景下，鋼鐵需求迅猛增長，鋼鐵生產企業數量激增，因而大量的重工業企業在攀西地區集聚。盡管這一階段初級產品的生產極具便利性，且需求量大，企業技術創新的動力不足，然而在市場、偶然因素、政策導向等刺激下，技術創新仍在緩慢地聚集。一般來說，相關產業的地理集聚不僅可促進技術創新聚集，加速知識的傳播和擴散速度，更有利于專業化外部性的產生，從而使得市場集中加劇。市場集中度越高，企業支配度越高，越能吸引更多的企業向產業地理集聚，進而加速技術創新市場的實現過程。地理集聚、市場集聚和技術創新集聚三者的互動使得創新主體(企業、大學、科研機構、政府、中介機構)在這一階段逐漸成熟，并試圖進行合作，最終創新集群產生。

1.2 創新動力發展機制

城市創新系統動力產生后，創新活動將在相關創新主體之間穩定地錨定，形成低層次的創新體系。張省等[7]認為要打破這一障礙就需要“物資流”“技術流”“金融流”“人才流”等技術創新要素全面分流。知識流是復雜要素網絡中創新要素流動的本質，從某種層面上來說，作為網絡中各節點間的關系鏈，創新系統是知識傳遞和增值的渠道，因此可被視為知識流網絡系統。企業間技術合作創新是城市創新系統中最重要的知識流動，因為合作創新可產生規模經濟，消除重復投資，并使社會回報率遠超過企業自身的回報率。 經濟合作與發展組織研究發現，企業間技術合作及其非正式的相互作用是創新系統中最重要的知識流動，對創新主體合作具有重要影響。

知識溢出效應揭示了知識溢出對經濟增長的帶動作用，創新主體之間不斷分享溢出的知識并進行創新，使得知識在創新系統中不斷擴散，推動著創新機制的發展。FELDMAN等[8]研究了知識溢出和創新之間的關聯機制，認為具有較高水平知識基礎設施的區域能夠產生更多的創新成果。

1.3 創新演進推動產業持續發展

在知識溢出效應的驅動下，創新系統具有了知識搜尋和反復試驗的能力。經過創新主體對知識不斷的分享，最終成功開發創新產品。目前已經形成的是現有技術的改進，是一種遺傳創新，還有一種如無線通訊技術、計算機和互聯網技術的發明等重大技術變革。然而發生系統涌現一般要經歷混沌狀態，如組織渙散、目標模糊等，在這個過程中，與外界的互通是必不可少的催化劑，大大提升了創新效率。市場需求的瞬息萬變要求企業從管理制度上、技術上進行變革，而創新成果則是企業順利完成轉型升級的藥方。因而在市場的要求下，創新演進會推動產業轉型升級、持續發展。

2 資源型城市創新系統動力模型構建

基于創新動力機制，詳細分析資源型城市創新動力模型中應包含的創新主體及其相互影響關系，進而構建了系統動力模型。

2.1 模型構建

根據國內外學者的研究成果，城市創新系統的基本內涵表現為：①城市創新系統是一個有動態行為特征的復雜的開放性系統；②創新的本質是知識的流動和新知識的產生，創新系統運作的必要條件還應包括物流、資金流、人才等要素的流動；③城市創新系統包含企業、大學、政府、科研機構和中間服務機構五個創新主體，其中，最重要的創新主體是企業；④創新主體和要素之間相互作用，形成網絡結構(圖2)。

圖2描述了城市創新系統中五大創新主體間人才流、知識流和資金流的流向關系。政府的財政收入主要來源于企業稅收，又以教育經費、R&D經費、企業扶持經費、基礎設施建設經費等形成主要財政支出；教育培訓機構向政府、企業、中介機構、科研機構輸出人才；知識流由科研機構流向企業，為企業創造價值，并從企業獲得知識反饋，中介機構加速了科研機構與企業之間的知識互通，當然知識流也會在企業之間流動，成熟的市場會加速各主體間的知識流動，產生知識溢出效益。圖3進一步描繪了城市創新系統中各要素之間的因果關系。

圖2 城市創新主體間的關系圖Fig.2 The diagrams of the urban innovation subjects

圖3 資源型城市創新系統動力學模型Fig.3 Dynamic model of innovation system in resource-based cities

2.2 模型主體解釋

2.2.1 政府是創新系統的驅動者

政府對創新系統的影響方式主要有三個方面，即政務服務、基礎設施建設和資金支持。在政務服務方面，首先推動簡政放權，構建服務政府，如簡化和下放創業的相關審批事項，降低市場準入門檻，促使投資創業便利化，改善創業環境；其次，保護知識產權，強化過程監管，嚴懲違法行為，建立誠信經營、公平競爭的市場體系；最后，改革財稅、投融資體制，進一步加快信息業等新興產業發展。在基礎設施建設方面，建設、扶持創業孵化實訓基地和服務平臺建設，鼓勵高校開展創業教育，支持培訓機構進行創業培訓，加強扶持政策，提高創業創新成功率。創業資金補貼方面，主要表現在政府R&D經費支出，教育培訓支出以及對企業進行減免稅費、免息貸款、補貼資金。

政府的這些行為有助于提升城市教育水平、提升市場機制健全程度、提升技術市場成熟度、提升科研部門的科研動力、企業科技創新動力等，為創新創業營造良好的氛圍。

2.2.2 企業在創新系統中起到核心作用

企業通過R&D投入、與科研機構的充分合作來提升企業的創新成果，又通過與其他企業間的充分合作，與外界的充分溝通來提升創新成果的共享性以降低成本，獲得更高的創新產出[9]。企業的創新產出將產生直接的經濟效益，從而推動產業轉型，促進經濟持續增長。

2.2.3 科研機構是創新系統的實踐者

模型中的科研機構包括企業的科研組織、專門的科研機構、大學的科研部門等。在市場經濟下，經濟效益將越來越成為科研機構的最強動力，與企業的充分合作也更有助于企業創新成果的實現，但是一些基礎科學的研究則需要政府的大力支持才能得以實現。

2.2.4 大學是創新系統中不可缺少的重要角色

教書育人、科學研究、服務地方是大學的三項基本職責，這三項職責也正是城市創新系統的核心元素。教書育人為其他各部門提供人才資源，提升城市人口素質；科學研究是孕育技術或者制度創新成果的胚胎，提升城市的科研創新能力；服務地方則是要求大學與地方企業更多地合作，服務于地方產業發展，使得創新成果更多地結合地方產業發展，并轉化為經濟效益。模型中將大學直接分解為人才培養和科研能力兩個元素來描述大學在系統中的職能。

2.2.5 中介機構是創新系統的潤滑劑

很多大學、科研機構及政府部門或許并不擅長與企業打交道，使得科研機構與企業之間的橋梁并不通暢，中介部門的出現，更好將企業的科研需求、人才需求反應到大學和科研機構，也能使科研成果找到更好的受益者[10]。

2.2.6 環境對創新產生重要影響

幾大主體共同作用相互影響形成的環境包括政策環境、法律環境、人文環境、市場競爭機制、經濟發展程度、人口素質、消費習慣、創新氛圍等，這些都對城市創新以及經濟發展產生著巨大影響。LANDRY[11]認為創新型城市的組成要素包括富有創新的人、開放的組織文化、釋放個性的空間、完善的社會空間與設施。城市創新的軟件和硬件設施為創新提供了最適宜的發展環境。

2.3 主要因果回路分析

用企業創新產出和城市經濟發展水平作為衡量資源型城市創新能力及其對城市經濟的影響的主要指標。在模型中，圍繞企業創新產出形成的回路共有20條，直接影響的因果樹如圖4所示。影響企業創新產出的直接因素包括企業的創新能力、企業創新投入以及投資風險三個因素，其中投資風險是逆向影響，其他因素均為正向影響。企業創新產出直接影響企業產值增加值，創新產出增加，企業產值增加值也增加。

圖4 企業創新產出因果樹Fig.4 Carsal tree models in enterprise innovation

圍繞城市經濟發展水平形成的回路共有19條，其直接影響的因果樹如圖5所示。影響城市經濟發展水平的直接因素包括企業產值增加值和自然條件依存度，企業產值增加值增加，城市經濟發展水平提升，自然條件依存度顯示了資源型城市經濟發展對于自然資源的依賴情況。城市經濟發展水平直接正向影響城市經濟發展水平影響力、市場需求、政府財政收入、政府R&D經費投入等因素。

圖5 城市經濟發展水平因果樹Fig.5 Carsal tree models in urban economic development level

系統的邊界要素除了諸如城市人口、企業產值增加值等存量的初始賦值外，還包括政府的服務水平、創新意識、對教育的重視程度、城市的法律環境、創新主體對外交流程度、各創新主體間的合作程度等變量，正是對這些變量的研究，才能夠對制定系統發展策略提供價值。

2.4 參數設置

模型涉及的變量、回路和公式眾多，受制于篇幅無法一一列出，表1列出了一些具有代表性變量的屬性和dynamo方程。

表1 變量屬性及其dynamo方程Table 1 Variable properties and its dynamo equation

續表1

2.4.1 變量屬性

系統流圖中的變量一般包括水準變量、速率變量、常量、輔助變量等類型，由于輔助變量在仿真軟件中具有速率變量的數據特征，因此在參數設置時，將速率變量和輔助變量統一設置為輔助變量，將不影響模型運行。

2.4.2 模糊變量量綱處理

模型運行過程中，所有變量都需要抽象成某個數值才能運行，而模型中存在類似于法律成熟度、政府服務水平這類模糊的變量。這類模糊變量無法測量或計算出精確數值，因此采用模糊評價的原理進行量綱處理。例如政府服務水平表示企業或個人獲取政務服務的便捷程度以及政府對市場干預的有效程度，沒有直接的量度值，可采用評分形式(表2)，其中1、3、5、7、9表示位于兩個等級之間的分值。

表2 模糊變量量綱設計Table 2 Dimensional design of fuzzy factor

2.4.3 dynamo方程解釋

部分參數的dynamo方程設置說明如下所述。

1) 科研創新能力=城市人口素質×0.3+對外交流程度×0.2+科研動力×0.3+科研機構數量×0.2。根據文獻[12]～文獻[14]和本文研究目的，選取城市人口素質、科研動力、對外交流程度和科研機構數量四個因素對城市研究能力進行探討。因量化需要，每個因素的取值范圍都是0～10，各因素前面的系數代表該因素對科研能力的影響權重，該值通過專家調查法確定。

2) 政府R&D經費投入=(政府創新意識/10)×(城市經濟發展水平×0.02)。式中，政府創新意識是一個影響力度，取值范圍是1～10，城市經濟發展水平(GDP)后面的系數0.02是根據我國目前R&D經費投入的比例值確定的。

3) 企業R&D經費投入=(企業創新激勵機制/10)×(企業產值增加值×0.4)。 與政府的R&D經費投入指標的計算模式類似，企業的R&D經費投入指標的計算方式也表現出其很大程度上受企業對創新重視程度的影響。

4) 城市經濟發展水平影響力是輔助變量，是表征城市經濟發展水平對市場機制健全程度的影響，對其公式處理時采用了表函數的方式。該處理方式一是由于經濟發展水平是絕對數值，需要進行量綱處理才能與市場機制健全程度建立dynamo方程；二是由于城市經濟發展水平的影響力是有上限的，市場機制健全程度隨著經濟發展水平的提升增加，但是當經濟發展到一定程度之后，其影響力增長速度會變慢。

3 模型擬合

運用已構建的模型模擬攀枝花市過去十年的經濟發展情況，再用實際發展數據與之對比，對模型進行有效性檢測。為盡量準確有效地模擬攀枝花市經濟發展環境，初始變量采用隨時間變化的表函數，表3 給出了模型的模擬參數初始值變化范圍。

表3 模型初始輸入值Table 3 Initial input value of model

圖6是攀枝花市2008—2017年國內生產總值的仿真值與實際值的比較。從圖6可以看出，誤差基本控制在3%以內，表示該模型可在較大程度上反映出攀枝花市現實創新系統的鏡像。由此可見，此模型可用于分析攀枝花市現實城市創新系統的結構特征，評價現實系統政策，為制定新政策提供理論依據，可系統預測未來發展的狀況和趨勢。

圖6 2008—2017年攀枝花市仿真與實際國內生產總值曲線Fig.6 Simulation and real GDP curve of Panzhihua city from 2008 to 2017

為了進一步討論攀枝花市經濟增長對城市自然條件的依賴程度，本模型還加入了自然條件依存度這一元素，模擬結果見表4。由此討論在創新驅動下，城市經濟發展對城市自然稟賦的依賴，以證明創新是否能夠促進產業轉型升級、降低對自然的依賴、促使經濟持續發展。討論方式為驗證型，建立表函數衡量隨著時間的發展GDP與自然資源依存度的關系，然后通過模型的運行結果與實際數據的吻合性反推表函數的合理性。

從表4可以看出，2008—2017年攀枝花市對自然條件的依存度較高，說明近十年攀枝花市的經濟發展較為依賴自然條件。但隨著時間的推移，依存度逐漸降低，根據模擬結果顯示，7～8年后攀枝花市基本已經脫離了對自然資源的依賴。邵帥等[15]在對已有文獻進行回顧分析和對經驗性事實進行統計觀察的基礎上，提出了資源產業依賴與經濟發展效率之間呈現倒U型曲線關系的有條件資源詛咒論。表4數據反映出攀枝花市經濟發展對自然資源的依賴關系與邵帥提出的倒U型線性關系基本吻合。在這種情況下，資源型城市經濟的持續增長主要依賴創新驅動的產業轉型發展成果。

表4 攀枝花市經濟發展對自然條件的依賴程度Table 4 Dependence of economic development on natural conditions in Panzhihua city

4 靈敏度分析

在資源型城市創新動力模型中，政府的創新意識、服務水平、教育重視程度、法律法規成熟度以及對外交流程度是影響城市創新動力的主要外部因素，也是可以采取措施的主要方面，考察這些因素的靈敏度有助于將資源集中到最靈敏的因素上來制定政策，提高政策的有效性。

通過改變模型中各參數變動后的模擬結果和初始環境的模擬結果，考察政府各因素對企業創新產出和城市經濟發展的影響。初始環境參數設定為：法律法規成熟度4、服務水平5、創新意識4、教育重視程度6、對外交流程度4，基本代表攀枝花市目前的狀態。靈敏度分析時，將需要分析的因素分別增加2個值考察企業創新產出和城市經濟發展水平，之后比較各項因素變動后，模擬結果變優的程度，以考察其靈敏程度，模擬結果如圖7所示。

圖7 靈敏度分析Fig.7 Sensitivity analysis

政府的創新意識、服務水平、教育重視程度、法律法規成熟度以及對外交流程度對城市創新動力的影響均是正向的，但影響程度不一樣。

政府創新意識對資源型城市創新動力的影響最為突出，政府創新意識是指資源型城市在依賴資源優勢進行原始積累時，便具有長遠的意識，積極引導和鼓勵企業創新，培育接續替代產業。

對外交流程度的靈敏度居第二位，對外交流程度是指城市的創新主體與外界的合作交流情況，除了受到創新主體的對外交流意識影響之外，還受到城市的地理位置、交通條件、通信網絡、商務平臺等因素影響。若要提升城市對外交流便利性，需要在基礎設施建設方面加大投入。

法律法規成熟度和政府服務水平的靈敏度次于對外交流程度，但影響力度很接近，二者很大程度上體現了資源型城市的營商環境。優良的營商環境應該平等保護各類市場主體，具有良好的市場準入、救治和退出機制，具有良好的社會信用體系，保障市場交易公平公正。

政府對教育重視程度主要體現在對教育的投入上。該項指標對城市創新動力具有正向影響，但影響程度緩慢。主要原因在于人才培育具有較長的時間滯后性，短時間內難以表現出明顯的效果。但隨著時間的推移，效果會逐漸加強。白雪潔等[16]在研究政府科教支持對衰退型資源型城市轉型發展的影響時提出，在政府科教支持下，基礎設施水平較高的資源衰退型城市的轉型效率可顯著提高，但對基礎設施水平較低的資源衰退型城市的轉型效率的作用較小。這一結論也說明了攀枝花市教育投入沒有對城市創新動力產生較大影響的原因，反映出攀枝花市基礎設施建設有待提升。

5 結論與建議

5.1 研究結論

1) 創新可緩解資源詛咒，促進資源型城市經濟可持續發展。創新始于資源型產業的原始地理聚集，知識的共享、積累和交流產生涌現，促使創新發展。政府的引導鼓勵、各主體間的交流以及對外交流、市場需求的刺激是促進創新的外部力量。

2) 基于系統動力學的創新模型不僅可以分析資源型城市創新的動力機制，還可以對創新主體的行為進行情景模擬和靈敏度分析。靈敏度的分析有助于決策制定者將資源首先用于靈敏度較高的影響因素方面，使得政策更加有效。

3) 在對攀枝花市創新動力系統敏感度分析中，政府的創新意識、服務水平、教育重視程度、法律成熟度和對外交流程度對城市創新動力的影響都是正向，而靈敏度最強的是政府的創新意識，其次是對外交流程度，再次是法律成熟度和政府服務水平，教育投資的影響相對緩慢。對于攀枝花市來講，扶持釩鈦、康養等接續替代產業，引導和鼓勵各類生產要素向釩鈦和康養產業集聚，優化內外交流渠道，提升對外交流便利性，加大知識產權保護力度，推動城市信用體系建設，拓寬居民就業面，緩解居民失業壓力，簡政放權，著力降低制度性交易成本等措施是目前刺激城市創新動力的有效手段。

5.2 政策建議

1) 提升政府創新意識，加強對接續替代產業、企業創新的扶持力度。目前煤、鐵礦等開采產業對于攀枝花市經濟的支持力度快速下滑，在城市創新驅動力尚未增強的情況下，城市經濟放緩是正常現象。政府必須有長遠意識和創新意識，關閉一些高耗能、生態破壞力強的工廠，扶持釩鈦和康養產業發展，在項目審核、土地利用、貸款融資、技術開發、人才引進等方面給予支持，引導和鼓勵各類生產要素向釩鈦和康養產業集聚。

2) 加強基礎設施建設，提升對外交流便利性。綜合敏感性分析顯示，攀枝花市創新動力對對外交流程度的敏感性遠高于其他幾項。城市交流便利性極大地影響創新主體對外交流強度。攀枝花市提出做好釩鈦和康養的發展策略，顯示出政府引導城市經濟轉型的意識。然而攀枝花市地理位置、交通條件及數據通信能力成為攀枝花市對外交流的短板。交通限制使得攀枝花市的物流成本居高不下，不利于攀枝花市第一產業的發展，招商引資困難，人才引進困難，一些科技、學術交流會議的舉辦也頗受限制，也成為攀枝花市發展釩鈦、康養產業的一大阻力。改善城際交通能力，接入全國高鐵網絡，縮短到達周邊省市的通行時間，提高鐵路運力，改善網絡通信能力，特別是非中心城區的信號質量，應成為攀枝花市政府在基建方面的主要著力點。

3) 健全法律法規，優化營商環境。一是依法保護各類市場主體，建立良好的市場準入標準和破產機制，鼓勵新的產業形式和合法外資入駐，難以持續經營的落后產能能夠順利破產退出；二是保障市場交易公平公正，加大產權保護力度，保護創新主體的權益，促進創新發展，保證各類合同案件、金融案件、知識產權案件得到公正高效審理；三是推動社會信用體系建設，為持續優化營商環境提供信用保障。

4) 提升政務服務水平，降低制度成本。轉型期間政府服務面臨較大壓力，一方面需要健全社會保障機制，拓寬居民就業渠道，提高居民再就業能力，緩解居民就業壓力，降低資源型城市轉型的顯性成本；另一方面需要降低制度性交易成本，簡政放權，放管結合，降低資源型城市轉型的隱性成本。