基于聚類分析的安徽省裝備制造業(yè)競爭力評價

肖 紅，李寶禮

(安徽科技學(xué)院 財經(jīng)學(xué)院,安徽 蚌埠 233100 )

一、引言

裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟其他行業(yè)提供支撐產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)，近幾年裝備制造業(yè)的發(fā)展越來越受到國家層面和地區(qū)層面的關(guān)注。安徽省作為國家中部崛起戰(zhàn)略以及長三角一體化發(fā)展戰(zhàn)略中的重要省份，近幾年在承接?xùn)|部產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的過程中也更加重視工業(yè)的發(fā)展質(zhì)量，尤其是裝備制造業(yè)的競爭力水平更是受到全省上下的普遍關(guān)注。安徽省在“十三五”規(guī)劃中，明確提出努力實現(xiàn)從制造業(yè)大省向制造業(yè)強省的跨越。“十三五”期間，安徽省以芯片、平板顯示、工業(yè)機器人、人工智能為代表的先進制造業(yè)產(chǎn)值占規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值比重超過40%。“十四五”期間，安徽省將繼續(xù)提高制造業(yè)自主創(chuàng)新能力，同時注重與長三角的協(xié)同發(fā)展，協(xié)同推進機器人、新能源和智能聯(lián)網(wǎng)汽車、通航等5個產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建設(shè)，協(xié)同推進產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化。本文運用聚類分析方法對安徽省裝備制造業(yè)競爭力進行綜合評價，并探索影響安徽省裝備制造業(yè)競爭力的影響因素。

二、文獻綜述

關(guān)于裝備制造業(yè)競爭力最早的研究始見于馬歇爾的產(chǎn)業(yè)區(qū)位理論之中，后來波特也發(fā)現(xiàn)一國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)通常在地理位置相近的區(qū)位進行集聚[1]。孫千紅運用模型分析估算了中國臺灣地區(qū)16個制造業(yè)的全要素生產(chǎn)率增長，認為中國臺灣地區(qū)制造業(yè)的成功動力來源于全要素生產(chǎn)率的增長[2]。Jhuma Mukhopadhyay等運用面板VAR模型對印度23個制造業(yè)行業(yè)的競爭與績效進行了評估研究[3]。王新安等對陜西省裝備制造業(yè)做了主成分分析并提出了多維度、多措并舉提升裝備制造業(yè)競爭實力的建議[4]。杜文忠等從微觀企業(yè)出發(fā)，研究裝備制造業(yè)競爭優(yōu)勢，建議應(yīng)均衡發(fā)展[5]。明星等對我國裝備制造業(yè)進行了區(qū)域劃分，基于聚類分析方法分析了裝備制造業(yè)的區(qū)域競爭力[6]。方亮等運用超效率SBM方法對安徽省國家級高新區(qū)的科技創(chuàng)新效率進行了研究，并提出相關(guān)建議[7]。王厚雙等運用貿(mào)易競爭力指標對我國裝備制造業(yè)細分行業(yè)的國際競爭力進行了評價，并提出提高我國高端裝備制造業(yè)國際競爭力的建議[8]。張玉行等運用動態(tài)DEA及灰色關(guān)聯(lián)度模型分析了我國不同區(qū)域和不同行業(yè)的裝備制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率，并對我國裝備制造業(yè)競爭力進行評價[9]。江露薇等運用生態(tài)位強度、寬度及重疊度模型對中國不同區(qū)域的裝備制造業(yè)的地區(qū)差異與時空演進特征進行了測度，并運用Moran’s I指數(shù)模型對區(qū)域裝備制造業(yè)關(guān)聯(lián)性進行了分析[10]。韓會麗等運用層次分析法對我國裝備制造業(yè)中的6個重點行業(yè)的競爭力水平進行了測算[11]。蒲阿麗等以山東省為例分析了技術(shù)創(chuàng)新對我國裝備制造業(yè)國際競爭力的影響[12]。孫少勤等從國際競爭力的角度對我國裝備制造業(yè)競爭力影響因素進行挖掘分析，并從價值鏈的視角提出追趕建議[13]。關(guān)于裝備制造業(yè)競爭力提升路徑方面張振剛提出必須將技術(shù)創(chuàng)新融入到裝備制造業(yè)整個產(chǎn)業(yè)鏈條中，從產(chǎn)業(yè)鏈的角度謀劃競爭力提升路徑[14]。徐建偉從裝備制造業(yè)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合發(fā)展的角度提出了提高我國裝備制造業(yè)核心競爭力的建議[15]。李天芳等以國際化的視角對我國整體裝備制造業(yè)發(fā)展進行研究，并提出降低成本、創(chuàng)新技術(shù)、打造品牌來發(fā)展裝備制造業(yè)，占領(lǐng)國際市場[16]。朱建民等從知識管理的角度提出提升我國裝備制造業(yè)競爭力水平的建議[17]。

總體來看，目前大多數(shù)學(xué)者從國家層面研究居多，大多用的實證分析方法是因子分析或主成分分析，以區(qū)域為研究對象的不多。本文以中部制造業(yè)大省，也是國家中部崛起戰(zhàn)略和長三角一體化發(fā)展戰(zhàn)略中的重要節(jié)點省份安徽省為例，對安徽省裝備制造業(yè)綜合競爭力應(yīng)用聚類分析方法進行評價，并深度挖掘影響安徽省的裝備制造業(yè)競爭力的影響因素，助推安徽省“十四五”期間真正實現(xiàn)由制造業(yè)大省向制造業(yè)強省的跨越，并更好地融入長三角一體化協(xié)同發(fā)展大格局。

三、安徽省裝備制造業(yè)競爭力評價模型構(gòu)建

(一)實證模型

傳統(tǒng)上分析產(chǎn)業(yè)競爭力是由研究人員根據(jù)主觀的經(jīng)驗知識選取指標，構(gòu)建指標體系，根據(jù)指標得分進行加權(quán)求和得出競爭力評分。而這樣選取的指標難免會存在很強的相關(guān)性和重疊性。學(xué)者們使用因子分析法或主成分分析法選取指標避免指標與信息的重疊性和相關(guān)性。

因子分析法或主成分分析法，就是通過對原始變量相關(guān)性分析，利用原始變量的線性組合形成幾個綜合指標，保證保留原始變量主要信息的前提下起到降維與簡化問題的作用。見式(1)

(1)

式中，Xi表示原始變量;Fj表示相關(guān)評價指標的公共因子;Bi表示為每個原始變量的特殊因子;Aij表示變量Xi在因子Fj上的載荷，i=1,2,…,m,j=1,2,…,n。

通過變換，競爭力評價模型表述如下：

(2)

式中，Y為競爭力綜合得分；Xi為評價指標；Wi為每個評價指標在競爭力評價中所占的權(quán)重，i=1,2,…,m。

(二)指標提取

聚類分析的基本思想是根據(jù)樣品與指標之間的相似性找到多個觀測指標，根據(jù)這些指標找出一些能夠度量指標之間相似度的統(tǒng)計量，以這些統(tǒng)計量為分類依據(jù)，把一些相似度高的樣品聚為一類。其中關(guān)系密切的聚為一個小類，關(guān)系較遠的聚為一個大類，直到所有指標聚類完畢。在選用測量相似度的方法時要考慮指標的性質(zhì)或觀測尺度，同時受相關(guān)經(jīng)驗知識的影響。其中測量相似度方法主要有絕對值距離、歐氏距離、切比雪夫距離、眀考斯基效力距離、夾角余弦等。本文選擇余弦距離，見式(3)

(3)

式中，xi，yi分別表示兩個測度相似性的聚類變量，i=1，2，……，m。

聚類方法通常包括系統(tǒng)聚類法和K-均值聚類法，由于K-均值聚類法一般需要先確定K值，K值選擇的不同會帶來不同的聚類結(jié)果，而系統(tǒng)聚類法可以避免此類問題，據(jù)此本文選擇系統(tǒng)聚類法。系統(tǒng)聚類法步驟如下：

(1)根據(jù)公式(3)測算出n個樣品的相似度，得到n類樣品。

(2)找到性質(zhì)最相似的樣品進行合并以減少分類，繼續(xù)計算剩下的樣品的相似度，再把性質(zhì)接近的合為一類。

(3)如此反復(fù)，直到所有研究的樣品最后聚為一個大類為止。將上述結(jié)果呈現(xiàn)在聚類圖中便可了解共有多少分類，各個分類涵蓋了哪些樣品。

四、安徽省裝備制造業(yè)競爭力實證分析

選取2018年數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)的滯后性，數(shù)據(jù)主要來源于2019年《安徽省統(tǒng)計年鑒》和2019年《中國科技統(tǒng)計年鑒》等，有的指標直接從年鑒中獲得，有的指標經(jīng)過計算整理得到。

(一)安徽省裝備制造業(yè)競爭力評價指標構(gòu)建

對于裝備制造業(yè)競爭力評價指標的選取，文章一方面借鑒了其他學(xué)者的做法，同時考慮安徽省的客觀實際，主要從規(guī)模、產(chǎn)出效益、營運能力、創(chuàng)新能力等方面進行選取，具體情況如下：

1.規(guī)模指標

規(guī)模代表了一個產(chǎn)業(yè)的綜合實力，具有一定的規(guī)模是提升其他能力的前提和基礎(chǔ)。文章主要選擇企業(yè)單位數(shù)、資產(chǎn)總額、年從業(yè)人員數(shù)和主營業(yè)務(wù)收入4個指標作為規(guī)模指標。相關(guān)數(shù)據(jù)直接從統(tǒng)計年鑒中獲取。

2.產(chǎn)出效益指標

產(chǎn)出效益代表了投入的效率，在一定程度上也是衡量投入價值的標準，沒有產(chǎn)出效益的投入是無效投入。本文選擇的代表性指標有工業(yè)總產(chǎn)值、應(yīng)交增值稅、出口交貨值、利潤總額和利稅總額5個指標。相關(guān)指標有的在年鑒中可以直接查閱，有的經(jīng)過整理計算得出。

3.營運能力指標

一個產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能力可以從營運能力看出。本文選擇的代表性指標是資產(chǎn)負債率、存貨周轉(zhuǎn)率和流動比率3個指標。有的指標可從年鑒獲取，有的指標經(jīng)過整理計算得到。

4.創(chuàng)新能力指標

創(chuàng)新是任何產(chǎn)業(yè)都要關(guān)注的焦點，創(chuàng)新能力是一個產(chǎn)業(yè)的競爭力的關(guān)鍵，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的助推器。本文選擇人均銷售收入、研發(fā)經(jīng)費內(nèi)部支出、新產(chǎn)品開發(fā)項目數(shù)和新產(chǎn)品銷售收入4個指標來表征產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力。相關(guān)指標從統(tǒng)計年鑒中計算得到。具體指標見表1。

表1 安徽省裝備制造業(yè)競爭力評價指標表

(二)安徽省裝備制造業(yè)競爭力評價

本文運用統(tǒng)計分析軟件Stata12.0對安徽省裝備制造業(yè)競爭力進行聚類分析，選擇系統(tǒng)聚類方法。具體分析結(jié)果見圖1。

圖1 指標體系聚類分析圖

從圖1可知，企業(yè)單位數(shù)指標與新產(chǎn)品開發(fā)項目數(shù)指標接近度較高，說明近些年安徽省裝備制造業(yè)在國家鼓勵創(chuàng)新政策的支持下更注重技術(shù)創(chuàng)新，尤其是作為全省經(jīng)濟中心的合肥市，更加重視創(chuàng)新，有“大湖名城，創(chuàng)新高地”之稱，所以，這兩個指標可以合并；資產(chǎn)總額、存貨周轉(zhuǎn)率和人均銷售收入這3個指標比較接近，它們一定程度上代表了安徽省裝備制造業(yè)的規(guī)模情況和營運能力，可以將這些指標合并；資產(chǎn)負債率和流動比率兩個指標比較接近可以合并；年從業(yè)人員數(shù)和研發(fā)經(jīng)費內(nèi)部支出兩個指標比較接近可以合并；利潤總額和利稅總額共同反映了產(chǎn)出效益情況，兩指標比較接近可以合并；工業(yè)總產(chǎn)值和新產(chǎn)品銷售收入反映了創(chuàng)新能力，兩者比較接近可以合并；而出口交貨值、應(yīng)交增值稅和主營業(yè)務(wù)收入3個指標比較獨立，需對其進行單獨計算。

從以上的聚類分析結(jié)果可以得到安徽省裝備制造業(yè)競爭力得分及排名評價表2。

表2 安徽省裝備制造業(yè)競爭力綜合得分及排名

由表2可知，排名靠前的多是創(chuàng)新效率比較高的行業(yè)，例如汽車制造業(yè)，近些年安徽省對汽車制造業(yè)大力度投入創(chuàng)新資源，汽車產(chǎn)業(yè)如新能源汽車不僅在國內(nèi)競爭力不斷攀升，甚至出口國外，在國際市場上聲名遠揚。而排名比較靠后的行業(yè)大多是傳統(tǒng)裝備制造業(yè)，如儀器儀表制造業(yè)、鐵路船舶航空航天和其他運輸設(shè)備制造業(yè)等，這些產(chǎn)業(yè)大多設(shè)施陳舊、人才匱乏、創(chuàng)新能力弱，所以安徽省明確提出在“十四五”期間要補齊“短板”、鍛造“長板”，繼續(xù)加大制造業(yè)創(chuàng)新力度，打造戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群，壯大先進裝備制造業(yè)集群。

五、安徽省裝備制造業(yè)競爭力影響因素分析

根據(jù)對安徽省裝備制造業(yè)競爭力的實證分析，挖掘出安徽省裝備制造業(yè)競爭力的影響因素，建立如下回歸模型：

yi=β0+β1xi+μ

(4)

式中，y為裝備制造業(yè)競爭力評價得分；x為裝備制造業(yè)競爭力影響因素；β0為截矩項；β1為待估參數(shù)；μ為誤差項；i代表裝備制造業(yè)細分行業(yè)。

文章選取工業(yè)總產(chǎn)值、固定資產(chǎn)凈值、從業(yè)人員數(shù)和對外開放度4個變量作為裝備制造業(yè)競爭力的影響因素。其中工業(yè)總產(chǎn)值和從業(yè)人員數(shù)即為上文中安徽省裝備制造業(yè)競爭力的評價指標體系中的指標，而固定資產(chǎn)凈值和對外開放度兩個指標也可以表征裝備制造業(yè)競爭力，同時是上文裝備制造業(yè)競爭力評價指標中規(guī)模指標中的資產(chǎn)總額指標和產(chǎn)出效益指標的深化指標。具體指標說明見表3。

表3 安徽省裝備制造業(yè)競爭力影響因素量表

(一)描述性統(tǒng)計分析結(jié)果

文章通過Stata12.0軟件得到安徽省裝備制造業(yè)各行業(yè)描述性統(tǒng)計表，見表4。由表4結(jié)果來看,安徽省裝備制造業(yè)各細分行業(yè)競爭力得分并不均勻，其中得分最高的為電氣機械及器材制造業(yè)為0.60，得分最低的為儀器儀表制造業(yè)僅為-1.13，各行業(yè)的均值為0，標準差為0.66；在工業(yè)總產(chǎn)值方面，行業(yè)均值為482.50，最大為電氣機械及器材制造業(yè)為759.79，最小為儀器儀表制造業(yè)僅為92.57，遠低于行業(yè)均值，兩者差距較大；在固定資產(chǎn)凈值方面，行業(yè)均值為366.10，最大為計算機通信和其他電子設(shè)備制造業(yè)為944.59，最小仍舊是儀器儀表制造業(yè)僅為30.75，低于行業(yè)平均水平；在從業(yè)人員方面，行業(yè)均值為13.22，最大為電氣機械及器材制造業(yè)為25.32，最小為儀器儀表制造業(yè)，僅為1.44；從對外開放度來看，行業(yè)均值0.80，最大仍舊是電氣機械及器材制造業(yè)為2.15，最小為儀器儀表制造業(yè)僅為0.15，兩者差距比較大。

表4 安徽省裝備制造業(yè)各行業(yè)相關(guān)變量描述性統(tǒng)計分析表

(二)相關(guān)性檢驗

相關(guān)變量是否適合做回歸分析要對變量進行相關(guān)性分析，被解釋變量與解釋變量之間必須具有高度的相關(guān)性，因此解釋變量之間的相關(guān)系數(shù)原則上應(yīng)該小于0.5，表明適合做回歸分析。運用Stata12.0軟件得到各變量相關(guān)系數(shù)，見表5。由相關(guān)系數(shù)表5可知解釋變量與裝備制造業(yè)競爭力之間是正相關(guān)，而解釋變量之間的相關(guān)系數(shù)均較小，符合回歸分析要求，可以做相關(guān)分析。

表5 各變量相關(guān)系數(shù)表

(三)回歸結(jié)果分析

運用Stata12.0軟件得到回歸結(jié)果，如表6所示。由表6可知:

表6 回歸分析結(jié)果表

(1)工業(yè)生產(chǎn)總值的回歸系數(shù)為0.834，在1%顯著水平下與裝備制造業(yè)競爭力顯著正相關(guān)，工業(yè)生產(chǎn)總值每提高1%，裝備制造業(yè)競爭力將提高0.834%，說明裝備制造業(yè)產(chǎn)值越大規(guī)模越大，競爭力越強。

(2)固定資產(chǎn)凈值與裝備制造業(yè)競爭力在1%顯著水平下顯著正相關(guān)，回歸系數(shù)為0.063，固定資產(chǎn)凈值每提高1%，裝備制造業(yè)競爭力將提高0.063%。說明固定資產(chǎn)凈值越大裝備制造業(yè)競爭力越強，這也是符合事實的，固定資產(chǎn)凈值一定程度上體現(xiàn)了一個產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和實力。

(3)從業(yè)人員與裝備制造業(yè)競爭力也是正相關(guān)，但結(jié)果并不顯著。這說明一個產(chǎn)業(yè)的競爭力高低,從業(yè)人員的數(shù)量并不一定是決定因素，其他因素，如規(guī)模、技術(shù)創(chuàng)新等可能更重要，從安徽省頻繁出臺的鼓勵創(chuàng)新的政策足以證明。

(4)對外開放度對裝備制造業(yè)競爭力的影響為正，且通過了5%的顯著性水平檢驗，回歸系數(shù)為0.149，說明安徽省裝備制造業(yè)借助于對外開放在不斷提升自身競爭力，同時隨著競爭力的提高也反過來促進了對外開放。

六、結(jié)語

運用聚類分析方法對安徽省裝備制造業(yè)綜合競爭力進行評價，首先通過相似度對多個指標進行分類，歸為一類的指標再提煉出一個綜合指標。通過聚類分析最終計算得出安徽省裝備制造業(yè)綜合競爭力得分及排名情況。從排名情況來看，位居前三的分別是電氣機械及器材制造業(yè)、汽車制造業(yè)和通用設(shè)備制造業(yè)。這3個產(chǎn)業(yè)是安徽省裝備制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是近幾年投入創(chuàng)新資源和獲得政府政策支持最多的產(chǎn)業(yè)。其次是金屬制品業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)和計算機通信及其他電子設(shè)備制造業(yè)，這幾個產(chǎn)業(yè)有一定規(guī)模，但創(chuàng)新力度不夠，發(fā)展?jié)摿€需加強。競爭力最弱的是鐵路船舶航空航天和其他運輸設(shè)備制造業(yè)及儀器儀表制造業(yè)，這兩個產(chǎn)業(yè)規(guī)模偏小，缺乏龍頭企業(yè)，企業(yè)設(shè)施設(shè)備陳舊，創(chuàng)新資源投入不足，人才匱乏。

在聚類分析的基礎(chǔ)上選擇了表征裝備制造業(yè)競爭能力的若干指標對安徽省裝備制造業(yè)競爭力影響因素進行了更加深入的實證分析，以聚類分析中得到的安徽省裝備制造業(yè)競爭力綜合得分為被解釋變量，以工業(yè)生產(chǎn)總值、固定資產(chǎn)凈值、從業(yè)人員數(shù)和對外開放度4個變量為解釋變量進行回歸分析。分析發(fā)現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)總值、固定資產(chǎn)凈值與對外開放度3個因素對裝備制造業(yè)競爭力都具有顯著的正向影響。其中工業(yè)總產(chǎn)值和固定資產(chǎn)凈值均通過了1%的顯著水平檢驗，說明安徽省裝備制造業(yè)做強做大發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢很重要，要進一步支持龍頭企業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。對外開放度通過了5%的顯著性水平檢驗，安徽裝備制造業(yè)發(fā)展要加強對外開放，走出去、引進來，在對外開放中不斷創(chuàng)新，利用技術(shù)溢出效應(yīng)加快創(chuàng)新。從業(yè)人員數(shù)對裝備制造業(yè)競爭力也有正向影響，但結(jié)果并不顯著，說明安徽省裝備制造業(yè)的從業(yè)人員可能多數(shù)是初級勞動力，技能型創(chuàng)新型人才比較匱乏。