基于序關系分析-物元可拓的建筑業上市企業科技水平評價研究

金 媛，余宏亮，2，陳 珂

（1.武漢科技大學管理學院，湖北武漢 430081；2.華中科技大學BIM 工程中心，湖北武漢 430074；3.華中科技大學土木與水利工程學院，湖北武漢 430074）

1 研究背景

先進國家的經濟實踐證明：科學技術是一個國家先進生產力的集中體現和重要標志［1］。科技革命驅動國際經濟競爭，長期以來我國經濟快速發展，科技研發投入比例卻落后于先進發達國家［2］。查閱OECD 最新統計，各國社會科研開發投入占GDP 的比重如下：日本3.26%，韓國4.53%，德國3.13%，美國2.83%，而我國僅為2.18%。以企業作為科技創新的主體是市場經濟和科技發展的內在客觀規律［3］。為實現2019 年國務院提出的“到2030 年躋身創新型國家前列”的目標，加快企業創新科研的步伐勢在必行，以落實國家創新驅動發展戰略。

據科學技術部發布的2016 年全國技術市場統計，先進制造、城市建設與社會發展技術領域以及電子信息的技術合同成交數目和金額超全國技術交易總項數和總金額的50%。“十五”至“十二五期間”制造業整體科技水平顯著提升至38.69%［4］，發展趨向呈上升趨勢，同期建筑業科技水平下降至11.03%，曲線呈下降趨勢，其國內、國際先進/領先水平均低于制造業。最新統計最新修訂的《施工總承包企業特級資質標準》著重強調了建筑企業申請特級資質必須滿足科技進步水平相應要求。據統計，“七五”至“九五”期起，科技進步對建筑業經濟增長的貢獻率開始反超勞動力的貢獻率。科研技術水平是企業技術競爭力的核心，建筑行業也不例外。

建筑行業乃國民經濟支柱產業，同時也是勞動密集型產業，具備投入大、能耗高的特點。現階段工程建設領域發展如火如荼，為了在行業內保持核心競爭力，同時避免高能耗、低效益的問題，建筑企業發展方式亟需從開拓式增長轉變為內容提升式增長。基于此前提，對建筑企業的科技水平進行定量測定和評價，從而科學地識別建筑企業科技水平，提高經濟效益，增強建筑企業競爭力，具有十分重要的理論意義和工程價值。

綜合研究國內外的科技水平文獻，目前多用于模型評價的有指標體系法、投入產出法和數學函數法等［5］。數學函數法常用的有Cobb-Douglas 生產函數、固定替代彈性生產函數法和索洛余值法。Hossain M M［6］指出，除了勞動力和資本等生產要素外，其他因素也有助于增長總產值。索洛余值法可定量分離科技進步對經濟發展的影響［7］，李存斌等［8］對比了C-D 生產函數，索洛余值法和CES 生產函數法的優缺點；薛國華等人［9］基于Cobb-Douglas 生產函數與索洛增長速度方程組合的模型計算了建筑行業科技進步對經濟效益的貢獻率；Guo 等人［10］也對此做了深入研究。生產函數的使用前提是基于一些實際經濟問題的假設前提，多數從經濟效益的角度來評定企業科技水平，該角度具有高度概括性，鮮少有建筑企業間的科技水平評價比較用到此法［11］。由于建筑產品具有長期復雜性特點，其經營結構具有特殊性，屬于“多輸入，多輸出”系統［12］，本文擬采用多指標體系法對建筑業上市企業的科技水平做出綜合評價，且用序關系-物元可拓方法計算企業的科技發展水平綜合關聯度，以判定企業科技發展水平。

指標體系法是從能夠影響建筑業企業科技水平的各方面特性及相互聯系的多個指標的角度出發去描述，定性的對企業科技水平形成全面整體的認識。其確定多指標相應權重的原則有主觀與客觀賦權法兩種，前者包括網絡層次分析法、Delphi 法和專家打分等，后者涵蓋主成分分析法、神經網絡、灰色關聯評價法、熵權法等等。王雪等［13］基于序關系分析-模糊物元法對昆山市的節水型社會等級進行了評價；陳俊華等［14］提出如何通過Excel 實現物元法復雜計算的函數；在物元可拓學中關聯度函數的選擇至關重要，王永林［15］繪制了多種可拓評價函數曲線并討論了它們的特點及應用情形；齊向坤［16］詳細描述了經典域和節域的劃分問題并基于物元可拓學對建筑企業負擔進行了評價研究；針對物元量值的量綱不統一和遠超節域的問題，聶興新等［17］介紹了對物元、經典域和節域規格化的辦法，物元可拓方法可以避免主觀因素偏差［18］，基于客觀的面板數據，本文使用序關系分析法確定各指標權重，利用物元可拓法對各指標數據劃分經典域和節域，據此對各個企業定性定量評價，提出改善建議，進一步增強企業提高科研水平的積極性。

2 建筑業上市企業概況

本文中關于建筑業企業的科學水平評價，相關研究數據應公開準確，且應作為建筑企業中的領頭兵和佼佼者代表，建筑業上市企業滿足要求，因此本文采用建筑業A 股上市企業作為研究對象。

檢索財經類網站，我國A 股市場擁有141 家建筑業上市公司，涉及房建、裝飾、園林、基建等八大細分行業。據證券交易委員會要求，上市公司每年應公開公布年報。本文一共調研45 家上市企業，其經營范圍橫跨各大主營業務。上市企業名單如下，基于數據可得性，最終篩選出26 家上市企業（見表1）。

表1 調研2019 年建筑業上市企業名單

3 基于序關系分析-物元可拓法則的建筑業科技水平評價模型

3.1 研究方法

本文進行建筑業上市企業科技發展水平評價的思路如圖1 所示。考慮建筑行業發展特點，綜合行業報告等指標，并結合專家打分法、序關系分析法和物元可拓模型完成綜合評估，并給出企業科技發展建議。

圖1 研究思路

3.2 序關系分析

序關系法依據專家意愿對集合內不同元素進行主觀賦權，建立無需一致性檢驗的判斷矩陣，該方法克服了AHP 層次分析法的在確定指標間權重時計算量大、需一致性檢驗等缺點。序關系法步驟如下：

（1）按照指標間的相對重要性程度對指標排序。整理專家問卷，根據打分結果和相應的評分標準將指標按照重要程度由大到小的順序排列起來，在指標集V中首先選定最重要的指標標記為V1，在剩余指標集中選出次級重要的指標標記為V2，照此原則逐個排列完整余下指標，即按照V1>V2>…>V3的順序確定元素的序關系。

（2）給出相對重要性標度的判斷準則。重要性標度即相鄰指標Vk-1和Vk的重要程度之比，記為rk。則有：

其中，Wk代表第k個指標的權重；n代表評價集v=v1,v2,…,vn里其中，wk代表第k個指標的權重；n代表評價集v=v1,v2,…,vn的指標數量；。

由公式（1）可以看出，若指標Vk-1相對于Vk越重要，則rk值越大。

（3）計算各指標的權重。各指標權重的計算公式如下：

由公式（2）和（3）可以求出各個指標的權重w=(w1,w2,…,wn)。

3.3 物元可拓理論

物元可拓法基于可拓理論，利用模糊數學對能反映事件特征的指標量值劃分區間范圍，通過關聯函數進行物元分析得到綜合關聯度，從而對多指標進行定性、定量的綜合水平評價。

對于事件M，其某個評價指標C的實測值為h，三者共同構建物元R，即R=(M,c,h)。事件M、事件特征C和特征實測值v構成物元R的三要素。如果事件M具有n個特征，則用n 維模糊物元矩陣表示：

公式（4）中，Ci為事件M的第i項特征指標（i=1,2,3,…,n），hi表示第i項特征關于Ci的實測值。

3.3.1 經典域和節域

經典域即關于某一指標的量值所屬相應等級的取值范圍［13］。關于事件M，假設評價指標分為m個等級，共有n個指標，經典域矩陣可以表示為：

其中：Mj(j=1,2,…,m)為事件M的第j個評價等級；為Mj關于Ci實測值的取值范圍，即經典域，aji為下限，bji為上限。

同理，節域即評估事件對象的全體指標量值的取值范圍［17］。節域矩陣可以表示為：

其中：Mp為整體指標的評價等級，為事件Mp關于Ci實測值的取值范圍，即節域。

3.3.2 物元量值的規格化

針對指標中部分物元量值遠低于或超過其他物元值造成關聯函數失效的問題，擬引入變量z 代入以處理節域之外的數據。見式（7）。

其中，z為中間變量，為規格化的物元量值，hj為待評物元的實際測量值，為指標節域。

公式（8）同時避免了數據量綱差異問題，不用再次進行歸一化處理。

3.3.3 關聯度函數

3.3.4 綜合評價等級判定

事件M偏向于某一等級j的程度KjM(x)稱為綜合關聯度，結合各個指標的權重和關聯度，科技得出綜合關聯度。表示為：

4 建筑企業科技水平指標體系構建和數據采集

4.1 指標體系構建

多指標綜合評價方法多用于系統工程和經濟學范疇［18］，其難點之一在于指標體系的建立是否具備科學性、全面性、可測性、可比性和層次性。

查OECD 經合組織發布的《主要科學技術指標》（MSTI 數據庫），主要有從每千名勞動力中研發人員數量、分商業、政府、高等教育部門的研發人員數量、高等教育研究人員的比重和數量；按行業分類的研發支出表現、商業、政府資助的GERD 在GDP 中的占比；按行業分類專利數量；各行業進出口貿易總額；勞動力、人口、總就業等指數指標。2018 年國家統計局發布的《中國企業自主創新評價報告》提出了中國企業科技創新能力四個一級指標評估［19］：潛在技術創新資源指標，活動評價指標，產出能力指標，技術環境指標，同時參考國家統計年鑒R&D 科技活動指標、企業科技創新能力評價體系，結合建筑業實際情況和數據可得性，關于建筑企業的科技水平評價可以從科技基礎、科技投入、科技產出三個方面來評價。其中指標層主要參考了以下文獻的指標體系（見表2）。

表2 建筑業上市企業科技水平影響因素指標體系

4.2 科技水平指標的解釋及數據采集

科技基礎是建筑企業主體進行科學研究活動的重要前提，可以體現在技術人員資質和公司本科及以上學歷員工人數比重等具體指標上。技術人員資質即企業中具備相應職稱、精通專業技術、懂得相關理論法規的技術人員。據原建設部1992 年發布《建筑業大中型施工企業總工程師職責暫行規定》中提到，大中型建筑企業應設置總工程師，其應具備相應高級工程師職稱，能負責企業科技進步和施工生產關鍵技術等工作。本文統計的具有相關技術人員資質有：一、二級注冊建造/建筑/結構/造價/監理/土木工程師等數量。本科及以上學歷員工人數比重即建筑企業中本科、碩士、博士等學歷的員工占據企業總人數的比重，可以從一定程度反映企業的人力資源質量和基礎。

科研投入體現企業對科技研發的投入程度、技術創新吸引經費的能力、人力投放程度、企業合作共建創新能力等。研發投入占營業收入比重代表了直接的資金投入，是投入要素中的重要一環；研發人員數量比重代表正在從事科技活動的主職或兼職人員數量占據工資總人數的比重；對外投資企業中科研技術企業比例代表建筑企業對外的合作研究與開發，企業與高校、研究機構、其他企業之間展開的產學研合作，其技術成果一般直接用于企業的建筑活動和生產當中，該方式有利于培養人才、促進技術成果的交流。

科技產出體現最直觀的科技創新效果，包含了企業科研技術成果、專利、獲得獎項、資質證書等，是衡量企業科技水平和參考上市企業經營狀況的重要指標。其中企業科技創新總含量為技術含量單位，根據企業四項專利類別進行公式換算得到，用于衡量公司的創新能力。

本文數據來源：查萬方數據庫搜集企業擁有專利、資質證書、著作權、科研論文發布量等指標；查科學技術部官網搜集企業2019 年獲得國家級科技進步獎項數量；查企業官網年報獲得企業研發投入、人員占比、人員教育程度、營業收入、歸屬上市公司凈利潤、所得稅等指標數據；查天眼查、啟信寶、東方財富、企查查等軟件搜集技術人員資質、對外投資企業中科學技術企業比重等指標。45 家建筑上市企業部分數據如表3、表4 所示。

表3 建筑業上市企業科技水平評價指標數據（之一）

表4 建筑業上市企業科技水平評價指標搜集（之二）

表4 （續）

5 建筑業上市企業科技水平評價

5.1 序關系分析法確定科技因子權重

結合專家意見和建筑業發展情況，首先確定一級指標之間的序關系，而后確定一級指標下的二級指標之間的序關系。一級指標有A科技基礎、B科技投入、C科技產出，按照重要性排序,據ωC>ωB>ωA,三者的重要性程度之比為：，將r2,r3帶入公式（2）和公式（3）中，計算得出一級指標的權重系數為：ωA=0.220,ωB=0.325,ωC=0.455。

內部指標權重的確定。一級指標內部的序關系排序為:關于A：ωA2>ωA1；關于B：ωB1>ωB2>ωB3；關于C：ωC7>ωC5>ωC1>ωC4>ωC2>ωC6>ωC3。各指標間的重要性標度結果如下所示：

同理各層指標的權重計算結果見表5。

表5 各指標權重計算結果

5.2 評價模型計算

5.2.1 指標序關系確定

本文將建筑企業的科技水平發展分為5 個等級：分別為起步、初級、中等、良好、優秀5 個階段，并用H1～H5表示。規格化后的經典域及節域劃分范圍見表6。規格化的樣本數據涉及26 家上市企業，數據龐大，僅以北新路橋企業數據作為范例。

表6 經典域及節域

5.2.2 計算各指標關聯度及綜合關聯度

將26 個建筑業上市企業的數據分別代入公式（9）（10）（11），可以得出各個指標對應的指標關聯度。以北新路橋為例計算其各個指標的關聯度，見表6，可以得出其綜合關聯度K1 最高，即北新路橋企業的科技發展水平屬于初級等級。將各指標計算得到的指標關聯度代入公式（10），即可得出建筑企業科技水平綜合關聯度，計算結果見表7、表8，其中下劃線數據為該企業的最高關聯度。

表7 北新路橋各指標關聯度

表8 建筑企業科技水平綜合關聯度

5.2.3 企業科技水平評定

由表7、表8 各企業的綜合關聯度按照初級、起步、一般、良好、優秀5 個等級分類繪制了關聯度折線圖如圖2 所示。

圖2 待評企業的綜合關聯度折線圖

由于樣本物元量值間的差異較大，導致節域和經典域無法均勻的分布，從圖2 可以發現綜合關聯度出現了多數小于0 的現象，負數關聯度顯然也表達了距離經典域和節域的程度，其正負性不影響科技水平評級的判定［15］，該綜合評價有效的將企業科技發展水平歸類。由圖2 總結出5 個科技水平等級涵蓋的企業，見表9。

表9 建筑業上市企業科技水平評級

6 結果分析與建議

6.1 結果分析

（1）研究表明，我國建筑業企業間的科研投入差異化明顯。表3 顯示，成都路橋、北新路橋在研發比重中排名靠后，龍元建設、鴻路鋼構、中國武夷、海波重科在指標本科員工比重的排名靠后，導致這些企業的總體科技發展水平不高。研發投入比重較高的企業有蘇交科、隧道股份、方大集團、北訊集團等，最高達6.91%，而中國武夷、龍建股份、重慶建工、亞廈股份等企業研發投入比重最低，最低僅0.026%。可見科研投入的差異性會影響建筑企業總體科技發展水平。

（2）從建筑業主營業務層面來看，基礎設施行業和房屋建筑業的企業在科技發展板塊處于領先水平，在調研企業中科技發展等級為優秀的均屬于上述兩大主營業務；從企業經營性質上看，國有企業在科技板塊比其他企業表現更好，科技投入和產出成績均排名靠前，如中國中鐵、中國建筑和中國電建，說明國家政策的扶持在其中起到了推波助瀾的作用。

由表7、表8，龍元建設、北新路橋等企業評為科技水平初級，即科技發展水平不佳型-定義為消極型企業；騰達建設、中裝建設等企業屬于科技水平起步和一般型，即企業科技發展普通型-定義為保守型企業；龍建、鐵漢生態等被劃分為企業科技發展良好企業-定義為穩定型企業；中國中鐵、中國建筑等企業屬于科技水平優秀級別-定義為優秀型企業。

（3）通過前文與制造業對比，得出建筑業的科技整體水平發展不如制造業。近年來，政府與市場的支持對建筑業科技進步有了顯著的影響，但由數據分析可得，建筑業企業整體對科技發展的投入力度還需增強，才能從企業個體到行業整體追趕上其他行業，從技術創新占據核心競爭力，把握發展主動權。

6.2 建議

（1）企業層面。住建部于2019 年頒發《關于完善質量保障體系提升建筑工程品質的指導意見》中提到應加大建筑業技術創新及研發投入。科技水平發展初級和起步型企業應強化企業科研主體意識，提升發展動力和后勁，給予創新科研部分重要支持和投入，豐富企業研發方式；建立企業創新機制、借鑒其他企業激勵科研模式；落地實行《科技進步法》要求，致力于通過科技創新提升企業盈利能力，爭取早日進入發展良好型；科技水平發展一般型企業首先應注重解決投入產出結構方面存在的突出問題，從科技基礎、科技投入、科技產出三方面進行量、本、利分析，提高企業科技成果轉化率和生產效益；其次應從企業內外環境考量，與其他企業形成良性競爭的同時，合理分配企業研發資金、人力資源，以期獲得最佳綜合效益；科技水平發展良好型企業應籌措拓寬適應自身的科研新路子，建立“科研投入產出穩步提升”機制，整合利用多種途徑，如與高校平臺、科研機構開展合作。改變傳統高耗、低效的外延模式，走可持續之路；科技發展穩定型（等級為優秀）企業高度響應了國家科技強企政策。

（2）政府層面。政府應制定激勵建筑企業科技發展的政策，其一，相關主管部門在制定建筑企業資質申請標準時，應實施切實可行的科技發展準入標準和硬性條件，對經費、人員、成果出具詳細規定，避免政策描述上一筆帶過，出現標準“大”化、“泛”化，同時應調研企業科技發展實況，避免設定的標準“高不可攀”、難以實現；其二，政府應在資金上給予企業扶持，對科技成果、轉化成果、使用專利等實行一定稅費減免，許多企業在企業科技提升領域表現出“心有余而力不足”，若將科技研發中所需資金納入建筑項目正常取費，也能從一定程度上提高建筑企業科技創新的積極性。

（3）國際層面。中國建筑業企業基本已形成消化、吸收、模仿和創新的能力。在國際層面，我國建筑業技術水平還不是很高，建筑業涉入全新技術領域需要大量資金、時間和投入。在國際工程技術已經發展成熟的基礎上，企業應致力于技術引進，通過自身工程特點適應改造實現技術自主化。建議實行“模仿-自主創新”的路子，可以最快縮短國際水平差距、提升工程效率，避免投入冗余、產出不足的情況。

我國建筑業效益并未隨著產值提升而同步提升，《2017 年我國企業創新活動特征統計分析》提出我國建筑業僅有27.8%的企業進行了科技創新。建筑企業應將科技進步作為經濟效益增長的推動力量，推動產學研用一體化、突破關鍵技術及重點領域。應配合政府多項科技號召政策，加速企業科研架構調整；推動中國建造高質量發展，建造2035 科技強國。