基于耦合協調模型的我國制造業 與物流業協同度現狀與趨勢研究

楊麗 張世豪

摘? 要：制造業是物流業發展的前提，物流業是制造業發展的保障。我國要向制造強國轉變，物流業協同發展至關重要。國家發展改革委員會聯合交通運輸部等部門聯合發布的《推動物流高質量發展形成強大國內市場若干意見2019》中明確提出：促進現代物流業與制造業深度融合。文章采用耦合協調模型量化分析我國2009～2019年兩業協同發展狀況，發現我國兩業子系統有序度仍處于磨合階段，協調度則處在中級協調階段，兩業子系統有序度與協調度均存在較大的提升空間;采用CRNN網絡模型對2020～2025年兩業協同發展狀態進行預測，發現物流業發展相對平穩，制造業發展波動明顯，“十四五”時期，制造業是兩業協同發展的重點和難點。根據兩業協同的發展現狀和發展趨勢，文章從政府、制造業以及物流業角度提出促進兩業協同發展的政策建議。

關鍵詞：制造業;物流業;耦合協調;發展趨勢

中圖分類號：F250? ? 文獻標識碼：A

Abstract： The manufacturing industry provides conditions for the development of the logistics industry， and the logistics industry provides support for the manufacturing industry. To become a manufacturing power country， coordinated development of the logistics industry is essential. In 2019， the National Development and Reform Commission， the Ministry of Transport and other departments jointly issued“Several Opinions on Promoting the Development of High-quality Logistics and Forming a Strong Domestic Market”， which clearly stated： Promote the deep integration of modern logistics and manufacturing. This paper uses a coupled coordination model to quantitatively analyze the coordinated development status of the two industries in China from 2009 to 2019. There is a large room for improvement， the CRNN network model is used to predict the coordinated development of the two industries from 2020 to 2025. It is found that the development of the logistics industry is relatively stable， and the manufacturing industry fluctuates significantly. During the“Fourteenth Five-Year Plan”period， manufacturing is the focus and difficulty of the coordinated development of the two industries. According to the current status and development trend of the synergy between the two industries， the paper proposes relevant policy recommendations to improve the level of synergy between the two industries from the three levels of government， manufacturing， and logistics.

Key words： manufacturing; logistics; coupling and coordination; development trend

0? 引? 言

制造業是我國提升國力、實現現代化的重要前提和基礎之一。作為物流業務需求方，制造業一定程度上決定著物流業發展容量;而物流業發展水平的提高對于制造業核心競爭力的提升來講也意義重大，因此推動制造業與物流業協同發展至關重要。特別是在經濟全球化日漸成熟的今天，制造業的轉型升級發展更加需要現代物流業做支撐，協同發展。制造業對物流需求具有數量大、種類多、專業化強的特點，涉及采購、生產和銷售等各個環節，與物流業協同發展不僅能夠幫助制造業企業降低自營物流的成本、規避風險，且可以提高產業鏈整合效率、優化產業結構，進而使其專注于核心競爭力的建設;對物流業來講，兩業協同發展能夠幫助其向專業化、規?；藴驶?、一體化邁進，轉變服務理念、管理意識，創造更多的社會價值。制造業與物流業聯動協同發展一直以來都是國家發展戰略規劃的重要內容之一，2009年出臺的《物流業調整和振興計劃》、《全國電子商務物流發展專項規劃2016》、“物流業十三五發展規劃綱要”，再到2019年國家發展改革委、交通運輸部等部門聯合發布的《推動物流高質量發展形成強大國內市場若干意見》等，均明確部署了推動制造業與物流業協同發展的舉措。

1? 文獻綜述

國外對于協同論的研究起步較早，20世紀60年代德國物理學家Hermann Haken在《協同學導論》中闡述了協同理論概念：任何對象都是由元、部分和子系統構成的，系統之間相互作用，從而形成新的系統。美國管理學大師伊戈爾·安索夫（1980）在研究企業發展戰略時將協同作用定義為戰略核心;隨后Norgaard（1985）將協同演化理念延伸到社會與經濟產業領域中，他認為經濟系統中各個部分都是相互影響的、系統之間存在演化關系;日本戰略專家伊丹廣之（1987）提出公司的內部因素與外部環境的互補和協同共同作用。而后協同理論開始從企業內部逐漸擴展到企業與企業甚至產業與產業之間的戰略合作層面：Francois（1990）建立數學模型驗證了制造業與物流業存在協同關系;Ursula Y. Alvarado， Herbert Kotzab（2001）嘗試提出物流業擺脫制造業從而獨立發展，與制造業互相成就。

國內近些年來也有學者研究分析兩業協同機理，李根（2016）在文章中強調制造業需求是我國社會物流需要的核心組成部分，物流業的成長同樣需要制造業的拉動與正反饋作用，物流已然成為制造業高速發展和轉型升級的關鍵保障。吳碧凡（2017）分析制造業與物流業發展現狀時指出目前我國大多數制造業企業均采用自營物流模式，這樣便造成企業內部物流專業性程度差、成本高，物流資源浪費等問題;另一方面，我國物流企業各自為營、缺乏溝通，體制機制不完善等導致發展水平無法進一步提升。王珍珍（2017）運用共生度理論對長江經濟帶九省二市制造業與物流業的共生度、共生關系以及共生壽命做了測算，測算結果表明最終均會向正向對稱互惠共生模式靠攏。朱萌（2019）發現專業化分工是雙方形成共生關系的動因，這就要求制造業釋放其物流需求，從而更為專注地提升自身核心競爭力;物流業提升針對制造業企業的服務水平，實現互惠共贏局面。

政策舉措方面，胡遲（2019）倡導重點扶持發展對物流業服務需求較高的制造業企業，以點帶面，建立健全與物流業服務能力的關聯機制，組建戰略聯盟聯動合作形式，逐步完善制造業物流價值鏈，發展協同物流等;梁紅艷、柳麗華（2020）提議增添物流生產要素，降低物流業服務成本，創新構建物流園區與省級公共信息平臺相結合的模式;跟隨顧客需求主導、物流技術、物流網絡、物流增值服務等方式，實現對制造業的服務創新，從而拉動物流業縱深發展等。

綜上來看，制造業與物流業聯動發展的理論和實證研究方面已經積累了一批豐碩的成果，但是以上關于制造業與物流業協同發展的研究全部基于靜態均衡模式下分析出來，而兩業聯動發展是一個動態變化的過程，由于缺乏系統性、連貫性的研究，便造成針對制造業和物流業存在的問題以及方法策略具有滯后性;另外兩業協同發展趨勢的預測至關重要，它是制定發展計劃的重要依據，同時也可以確保市場調節起到積極作用，而且也可作為企業增強應變能力和競爭能力、改善經營管理模式的重要舉措。而關于兩業協同發展研究預測的文獻卻是屈指可數?；谝陨希恼虏捎脛討B模式對我國制造業與物流業協同發展進行研究，同時對兩業協同發展趨勢做出預測。

2? 研究方法與數據指標構建

本文采用耦合協調模型對制造業與物流業系統相關聯程度和互動協調度進行測算，采用徑向基函數網絡當中的廣義回歸神經網絡（GRNN）模型對兩業耦合協調的發展趨勢進行預測。

2.1? 制造業與物流業耦合協調模型

按照耦合和協調理論的基本思想，制造業和物流業構成的復合系統中，兩業協調發展就是指兩業子系統及其構成要素之間向著一致和諧的方向演進，兩業耦合則指的是兩業子系統及其構成要素之間彼此影響、相互作用的現象。系統內部序參量之間的協同作用主導著系統由無序向有序發展演化的趨勢，決定著系統相變的特征與規律，而耦合度剛好是描述這種協同作用的度量。

2.1.1? 有序度函數。設兩業復合系統演化發展過程中的序參量為ui=1，2， uj=1，2，3，…，n為序參量u的第j個指標，其值為X， 序參量的上下限值分別為a、β，該序參量對系統有序的貢獻可以表示為：

Uu=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：Uu為序參量的有序度，Uu∈0，1，值越大，序參量的有序度越高，對系統有序發展的貢獻也就越大。序參量對復合系統有序發展的總貢獻可采用線性加權和法進行計算，公式為：

Uu=λUu? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中：Uu為子系統有序度，Uu∈0，1;λ≥λ=1。子系統有序度越大，系統有序的程度就越高，反之則越低。

2.1.2? 耦合協調度函數。基于多系統相互作用的耦合度模型cn=u，u，…，u/∏u+u1/n，制造業和物流業復合系統的耦合度函數可表示為：

C=Uu×Uu1/2/Uu+Uu? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

式中：Uu，Uu分別表示制造業和物流業子系統的有序度，耦合度值C∈0，1，其值越大耦合強度越高。

耦合度值可以較好地反映兩業子系統耦合作用的強弱，但是無法反映兩業協調水平的高低，當兩個子系統發展水平都比較低時同樣可以得到兩個系統協調度較高的結果。因此在多個區域對比研究的情況下，建立如下耦合協調度函數便可以綜合反映制造業與物流業耦合發展的協調水平：

（4）

式中：T為綜合協調指數，代表著系統綜合協同效應;a和b代指制造業和物流業地位、貢獻的待定系數，借鑒張沛東（2010）在《區域制造業與生產性服務業耦合協調度分析》文章中方法，取a=0.6，b=0.4;D為耦合協調度，其值越高，系統的耦合協調水平也越高。文中T∈0.0，1.0，這樣可保證D∈0.0，1.0。耦合協調水平策略如表1所示。

2.2? 廣義回歸神經網絡（GRNN）模型

GRNN神經網絡以非線性回歸分析為理論基礎，由輸入層、模式層、加和層以及輸出層四層組成。輸入層神經元數目等于學習樣本中輸入向量的維數，模式層神經元數目等于學習樣本數目，輸出層的神經元數目等于學習樣本中輸出向量的維數，其傳遞函數、求和函數以及輸出函數的算法分別為：

Rix=exp-x-xTx-x/2δ， i=1，…，n

SD=Rix， SNj=yRix， j=1，…，k

y=SNj/SD

其中：x為輸入變量，x為第i個神經元對應的學習樣本，y為模式層與求和層的鏈接權值，y為輸出層第j個神經元對應的輸出結果。

2.3? 數據指標的體系設計

本文在設計制造業和物流業序參量指標體系之前綜合考慮了以下三個原則：兼顧系統性和可行性、兼顧科學性與動態性、兼顧獨立性和相關性。指標體系作為一個整體要能夠全面、系統地反映兩業的本質和特征，因此必需選擇那些有代表性的典型性指標，與此同時，指標內容還應當明確具體、容易獲取測算。基于此，文章從產業投入、產出、發展和成長四個方面構建出制造業和物流業序參量指標體系如表2所示：

3? 協同度測算與分析

3.1? 數據統計

本文原始數據從國家統計局網站《中國統計年鑒》和中國經濟與社會發展統計庫《中國物流年鑒》中獲取。由于數據的可得性，另外制造業產值占工業總產值的90%以上，在產業結構中占據絕對主導地位，因此，制造業缺失的數據用工業數據來代替。另外，根據國家統計局制定的國民經濟行業分類標準，物流業是屬于第三產業，包括了交通運輸、倉儲及郵電業的貨運和倉儲業，文章依據這一標準統計物流業數據。數據獲取后需要進行標準化以消除各序參量量綱及數量級的影響，考慮序參量熵權計算的需要，采用極差標準化方法，運算采用MATLAB完成。

3.2? 序參量指標權重確定

確定子系統指標權重時，本文采用的方法靈感來源于章穗、張梅、遲國泰等人在研究科學技術評價模型時運用的熵值賦權法。熵表示系統的無序程度，熵值賦權法是基于客觀環境的原始信息，通過分析各指標的關聯程度及其提供的信息量來確定指標權重，確保所建立的指標能夠反映絕大部分原始信息，使評價結果更加符合實際。其基本思想是：一個系統有序程度越高，指標包含的信息量就越大，其熵值會越小，權重會越高;反之系統有序度越低，熵值越大。當某一個指標的原始數據變異大、熵值較小、熵權較大時，說明該指標有明顯差異，應重點考察。

其基本步驟為：（1）對統計數據進行標準化處理。針對本文制造業和物流業序參量指標體系，假設有m個年份n項評價指標的觀測值形成的統計數據矩陣X，矩陣中的元素x表示第ii=1，2，…，m個年份當中第jj=1，2，…，n項指標的原始數據值。矩陣X中的原始數據需要通過標準化消除不同量綱和數量級的影響，才能進行熵權法的運算，此處采用極差標準化方法以保證熵權計算的需要。正向指標（越大越優型指標）用r=x-minx/maxx-minx計算;逆向指標（越小越優型指標）用r=maxx-x/maxx-minx計算，形成標準化矩陣R=r。（2）計算指標熵值。按照熵的定義，第j項評價指標的熵為E=-kplnp，其中k=1/lnm。當p=0時，plnp=0;p為第j項指標第i個年份的特征比重，且p=rr。（3）計算指標熵權。第j項指標的熵權定義為λ=1-En-E，其中0≤λ≤1，λ=1。計算結果如表3所示：

3.3? 子系統有序度及復合系統協調度的計算與分析

表4顯示制造業子系統中序參量有序度隨時間演進出現三種趨勢：固定資產投入I、人力資源投入I、企業個數I、資產規模I、產值I、主營收入I等呈現上升態勢，表明了我國制造業進一步加快發展，投入產出成正比;利潤增長率I呈逐年下降趨勢，表明其對子系統有序化發展的貢獻不斷降低，我國制造業優勢隨著勞動成本增高等原因在逐漸減弱，需加快轉型升級腳步;凈資產增長率I呈波動趨勢，變化不定，與我國近年來制造業發展的實際情況較為契合。

表5顯示物流業子系統中序參量有序度隨時間演進亦出現三種趨勢：固定資產投入L、人力資源投入L、產值L、貨物運輸量L、貨物周轉量L、市場流通規模L呈上升態勢，表明我國物流業投入力度持續穩定，規模逐步擴大;產值比L呈逐年下降趨勢，導致物流業子系統無序發展;物流業貢獻率L、投資增長L、業務增長L呈波動發展趨勢，表明物流業產出水平不穩定，需優化物流業結構，進一步增強一體化服務能力，與我國近年來物流業發展的實際情況較為吻合。

從表6、圖1可直觀發現：2009～2013年制造業與物流業有序度交替上升，受全球經濟危機以及國家相關政策影響，兩業協調程度較低，經濟發展較為緩慢;2014、2015兩年間，國家圍繞“穩定增長、調整產業結構、促進轉型升級”的目標，提出產業發展戰略，使得協調度由0.5047上升到0.6021;2016年以來國家制定“十三五”規劃，其中物流業規劃占據較大比重，隨著我國制造業逐漸轉型升級，兩業協調發展，協調度穩步提升。

3.4? 兩業協調發展趨勢預測

按照耦合協調度影響因素計算出10項指標的平均權重為0.1，從制造業與物流業中各選3個權重大于0.1的原始統計數據指標：制造業固定資產投入I、制造業總資產貢獻率I、資產規模I和物流業固定資產投入L、物流業產值L、貨物周轉量L共計六項指標作為指標輸入，將制造業有序度Uu、物流業有序度Uu及兩業耦合協調度D指標作為網絡輸出，建立GRNN網絡。

鑒于數據樣本量較小，為了提高預測效果，采用K-Fold Cross-Validation方法對數據進行交叉驗證，對GRNN網絡進行訓練，循環找到最佳SPREAD。以我國2016～2019年數值作為檢驗樣本進行實驗模擬，結果如表7所示。

由表7觀察得出：當網絡的SPREAD值取0.5時預測效果最為理想，即模擬值與實際值比較吻合，模型可行性較高。利用建立好的GRNN模型對2020～2025年我國制造業與物流業有序度及兩業耦合協調度做預測，得出結果如表8所示。

從表8可以觀察出，制造業有序度在未來幾年延續波動態勢，而物流業有序度是平穩上升狀態;兩業整體耦合協調水平由2020、2021年的初級協調邁向2022～2024年的中級協調，再發展到2025年的良好協調階段。數據上看發展勢頭良好，但是制造業發展不具備穩定性，仍具有較大提升空間，需要通過政府、制造業以及物流業等主體共同努力，推動兩業協同發展。

4? 主要結論和相關建議

4.1? 實證研究的主要結論

實證結果顯示：2009～2019年間，兩業耦合協同發展演化歷經輕度失調—瀕臨失調—勉強協調—初級協調—中級協調五個階段。協同度先是由負到正，再由低到高。佐證了王茂林、劉秉鐮（2009）十年前在文章中預測的兩業發展趨勢。雖然兩業耦合協調發展略顯成效，但是制造業子系統在發展過程中利潤增長率是逐年下降的，一方面是我國勞動力成本逐年增長導致的，另一方面如吳碧凡（2017）所說的，我國絕大多數制造業企業采用自營物流模式，這樣便存在成本高，資源浪費等問題;物流業子系統相比之下算是平穩發展，說明我國對物流業持續穩定投入，規模也逐步擴大，而產值比卻呈逐年下降趨勢，也導致物流業子系統無序發展，我國物流企業各自為營、缺乏溝通，體制機制不完善等問題始終影響著物流業發展水平無法提升。

采用GRNN模型預測未來六年發展趨勢，從預測出的發展趨勢看，兩業整體耦合協調水平由2020、2021年的初級協調邁向2022～2024年的中級協調，再發展到2025年的良好協調階段，總體勢頭良好，物流業有序度是平穩上升狀態。而制造業有序度在未來幾年延續波動態勢，在發展過程當中缺乏穩定性。我國制造業發展時間較歐美國家相比較短，多以缺乏技術含量的低端制造業為主營業務，而關鍵核心領域，如芯片、航空等領域長期處于受制于人的局面;另外我國制造業企業始終“重生產輕流通”，重視生產流程和產品質量，而輕視物流，導致物流活動較為分散，“大而全”理念下的自營物流模式使得制造業企業總體物流效率低下，且加重資金負擔。中美貿易摩擦、以及新冠疫情也對我國制造業造成不同程度的沖擊，致使制造業增長不穩定?！笆奈濉逼陂g，制造業發展波動明顯，制造業發展不穩定，將成為兩業協同發展的重點和難點。

4.2? 主要的政策建議

（1）政府方面。通過宏觀調控加強政策引導、財政支持，構建兩業協同發展的長效機制。①政策引導、財政支持：為兩業聯動發展提供優越的傾斜政策，通過優惠的財政金融以及相應的行政措施，影響兩業協同發展的投資成本、效益回報;發揮極化協調作用，促進我國產業結構轉型升級：一方面鼓勵鋼鐵、汽車、船舶、石化、有色金屬以及裝備制造等產業轉變傳統觀念，助推以上產業加快調整和振興，另一方面幫助芯片、航空航天等產業突破瓶頸，向世界頂尖水平發展。②規劃發展：總結“十三五”發展經驗，為制造業的“十四五規劃”發展戰略奠基，走一條高水平的自力更生的道路，加快構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局。③完善布局：通過打造大型制造業、物流業產業聚集區，來建立有助于兩業協同發展的基礎設施布局;另外引導制造業與物流業標準對接，搭建兩業信息溝通平臺，引領制造業企業轉變自營物流理念，鼓勵制造業將物流業務外包，引導物流企業服務上做好對接;搭建產學研聯盟平臺推動兩業交互對接;最后要加強市場監管力度，嚴格處分破壞市場秩序的企業，以保證兩業市場機制良好運行。

（2）制造業方面。一方面要實現自身穩定長效發展，將中美貿易摩擦等外力影響降到最低，潛心升級產業結構形態，加快以勞動密集型產業為主向以技術密集型產業為主的模式轉變;提高整體發展質量，創新驅動發展，加大科研投入力度，以提高生產效率和產品附加值;打破“縱向一體化”、“大而全”，“重生產輕流通”等傳統觀念，解放思想，將主要精力和資本投入到關鍵核心領域，提升核心競爭力;將物流業務從主營業務當中分離出來，計算退出成本，釋放出包括原材料采購、產品存儲、銷售運輸等環節的物流業務需求，根據自身需求劃分不同的標準收益，供物流企業選擇，以此實現物流業務外包;嚴格控制風險程度，整合制造業集聚區物流功能，堅持集中布局、功能集成、經營集約原則，建立物流業務托管機制;與物流業企業做好信息溝通，標準對接，達成合作協議后共享彼此資源，深度融合，以形成更大的競爭優勢。

（3）物流業方面。物流業企業需做到穩中求進，爭取在制造業物流服務模塊有所發展，整合優勢資源，做好與制造業企業的服務對接，向制造業提供增值、一體化服務，避免產品和服務同質化現象;充分利用電子商務平臺信息資源整合功能，通過物流信息技術的指引，構建公共信息平臺和物流市場服務體系，極力打造高附加值、高技術含量的價值鏈;發展智慧物流、綠色物流，推動第三方物流專業化、高質量發展，合理運用網絡技術、智能服務技術、條碼、EDI和POS技術等，提升物流業服務專業水平和質量。

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