基于DEA-Malmquist指數的裝備制造業技術創新效率分析

和晨陽

(太原學院 財經系， 太原 030032)

發展實體經濟是提高國家經濟實力的關鍵，其核心就是發展裝備制造業。中國實體經濟企業要想站穩腳跟就要進行轉型，而轉型的根本就是創新，從而不斷提高核心競爭力。裝備制造業創新的源泉就是提高技術創新效率，促進產業創新發展。

DEA方法在測算技術創新效率方面的應用已經十分成熟，但傳統DEA方法只能測算靜態效率，不能很好地代表中國裝備制造業創新生產現狀。DEA-Malmquist指數分析是在DEA模型基礎上發展起來的，是一種可以衡量效率的非參數方法，并能測算動態效率。因此，本文采用DEA-Malmquist指數法測算我國裝備制造業動態技術創新效率，并通過全要素生產率予以分析。

我國裝備制造業七大產業的全要素生產率存在明顯差異。人工智能和大數據的迅猛發展帶動了相關產業發展，計算機等電子設備制造業和機械類制造業因技術含量較高、科技創新能力較強，其全要素生產率比其他產業高。傳統制造業因為與大數據時代接軌不夠，導致其全要素生產率較低。除此之外，還有很多其他因素影響裝備制造業全要素生產率。因此，本文通過聚類分析研究產業之間的差異，借助逐步回歸對我國裝備制造業的技術創新效率進行分析，并提出相關政策建議。

一、理論分析及模型建立

DEA-Malmquist指數模型的本質是利用距離函數(Distance Function)的比率來計算生產率指數[1]。模型的基本步驟列示如下。

(1) 從t到t+1期，公式為

M0(xt+1，yt+1，xt，yt)=

(1)

(2) 以t期為參照時，可得

(2)

(3) 根據以上分析過程，若以t+1期為參照，可得

(3)

(4) 根據以上兩個Malmquist生產率指數的幾何平均值，可以衡量出從t到t+1期生產率的變化為

M0(xt+1，yt+1，xt，yt)=

EC·TC

(4)

式中，技術效率變化指數(EC)可分解為純技術效率指數(PC)和規模效率指數(SC)，如表1所示。

表1 Malmquist生產率指數各指標的具體含義

二、數據來源及處理

1. 技術創新效率的投入產出指標

產出指標和投入指標的選取，均從能有效代表裝備制造業創新效率的角度出發。產出指標選取專利申請數、新產品開發項目數以及新產品銷售收入，投入指標選取R&D經費內部支出、R&D人員折合全時當量、R&D人員合計、新產品開發經費以及技術改造經費[2]。利用2005—2019年面板數據進行研究，所有指標數據來源于《中國科技統計年鑒》。具體變量如表2所示。

表2 裝備制造業創新效率的測度變量

我國裝備制造業七大產業創新生產投入產出情況如表3所示，限于篇幅只列出2017—2019年數據。

投入情況為：七大產業R&D經費內部支出、R&D人員折合全時當量、R&D人員合計以及新產品開發經費的變化趨勢基本一致。但近幾年，對于通信設備、計算機及其他電子設備制造業和交通運輸設備制造業來說，R&D經費內部支出和新產品開發經費的增長速度越來越快，而R&D人員折合全時當量和R&D人員合計的增長趨勢逐漸放緩。技術改造經費的投入情況比較特殊：交通運輸設備制造業一直保持領先，金屬制品業和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業的上升幅度較小，基本維持在同一水平。通信設備、計算機及其他電子設備制造業一直呈現曲折上升狀態，其余三大產業則表現出“倒U型”的走勢，即先上升后下降。

產出情況為：在專利申請數方面，通信設備、計算機及其他電子設備制造業和電氣機械及器材制造業的上升幅度最大，金屬制品業和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業的上升幅度最小。在新產品開發項目數方面，金屬制品業和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業的上升幅度較小，其余五大產業基本保持同一上升趨勢。在新產品銷售收入方面，通信設備、計算機及其他電子設備制造業和交通運輸設備制造業增長幅度較大，電氣機械及器材制造業居中，其余四大產業相對緩慢。

總體而言，通信設備、計算機及其他電子設備制造業、交通運輸設備制造業和電氣機械及器材制造業的科技創新發展較快，金屬制品業和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業創新發展較為緩慢。

2. 技術創新效率的影響因素

影響我國裝備制造業技術創新效率的主要因素[3]如表4所示。

三、實證分析

1. 裝備制造業的技術創新效率分析

通過DEA-Malmquist指數對中國裝備制造業技術創新效率進行整體分析，將2005—2018年作為投入階段，2006—2019年作為產出階段，結果如表5所示。

表5 我國裝備制造業技術創新效率整體分析

從表5可以看出，大部分產業的全要素生產率指數都大于1，只有金屬制品業和通用設備制造業小于1，增長率為負。金屬制品業全要素生產率指數小于1的原因在于技術進步指數為0.998，是技術退步造成全要素生產率增長率為負。而通用設備制造業是技術退步和純技術效率下降的雙重原因，導致規模效率增長0.4%。專用設備制造業，交通運輸設備制造業，電氣機械及器材制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業，儀器儀表及文化、辦公用機械制造業的年均增長率分別為0.4%、0.4%、0.1%、0.6%、1.2%。僅從技術進步指數來看，金屬制品業、通用設備制造業和電氣機械及器材制造業小于1，專用設備制造業，交通運輸設備制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業，儀器儀表及文化、辦公用機械制造業的技術增長率分別為0.5%、0.4%、0.6%、1.4%，這說明技術退步是導致增長率為負的重要原因。其余產業均處于技術進步中，儀器儀表及文化、辦公用機械制造業的技術進步增長率最高，達到1.4%，其年均增長率也最高，進一步說明了技術進步的重要性?？梢姡覈鴥x器儀表及文化、辦公用機械制造業在技術創新背景下發展得更好。

從時間角度分析我國裝備制造業創新生產活動的Malmquist逐年增長率指數，如表6所示。

表6 我國裝備制造業創新生產活動的Malmquist逐年增長率指數

由表6可知，近十幾年來我國裝備制造業創新生產年均全要素生產率均值為1.03，說明其整體上處于正增長狀態；有4年的全要素生產率為負，均是技術退步導致的。但從2018—2019年來看，增長率上升了很多，已經達到7.0%，說明我國裝備制造業近年來發展得較為迅速。技術進步指數的均值為1.027，雖然其中有5年為負，但是其他年份的較高增長有效提升了均值，且2018—2019年技術進步增長率達到7%，說明我國裝備制造業在技術創新方面有很大的發展潛力。

為了更加清晰地展示每年的增長情況，通過R軟件中的matplot函數[4]制作出圖1。

圖1 我國裝備制造業Malmquist逐年增長率指數

從圖1可以更加直觀地看出，技術進步指數和全要素生產率的變化趨勢是基本同步的，說明技術進步指數是影響我國裝備制造業創新生產全要素生產率的關鍵因素。技術效率指數、純技術效率指數以及規模效率指數均圍繞效率指數1上下波動，而且近年來逐漸趨于平穩，說明技術進步指數對我國裝備制造業創新生產全要素生產率的影響越來越大，其變化曲線基本是重合的。

2. 裝備制造業創新生產投入產出聚類分析

通過對我國裝備制造業七大產業創新生產活動的投入產出情況進行聚類分析[5]，得到圖2。

從圖2可以看出，七大產業可分為三類：金屬制品業和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業為一類，通用設備制造業和專用設備制造業為一類，其余三大產業為一類。每一類的聚類中心如表7所示。

圖2 裝備制造業聚類分析結果

表7 裝備制造業分類別的聚類中心

從表7可以看出，第一類屬于低投入低產出型，第二類屬于中投入中產出型，第三類屬于高投入高產出型。把裝備制造業技術創新效率分析和創新生產投入產出情況聚類分析結合起來進行綜合研究[6-8]，結果如表8所示。

表8 我國裝備制造業技術創新效率和投入產出綜合分析

結合裝備制造業技術創新效率分析和創新生產投入產出聚類分析可知：我國儀器儀表及文化、辦公用機械制造業全要素生產率最高，而且屬于低投入低產出，說明該產業不僅發展好，而且技術先進，引領著我國裝備制造業的創新發展。金屬制品業雖然屬于低投入低產出類型，但是效率較低，應該給予更多的重視和鼓勵。通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸設備制造業和電氣機械及器材制造業雖然屬于高投入高產出類型，但是效率處于中等水平，面臨技術退步的風險，急需進行產業轉型升級才能實現更好的發展。通用設備制造業屬于中投入中產出，效率最低，技術退步嚴重，在發展過程中應予以重視。

3. 裝備制造業技術創新效率影響因素分析

分別將全要素生產率、技術效率、技術進步效率、純技術效率指數以及規模效率指數作為因變量，將產權結構、市場結構、企業規模、研發活動支出、政府支持度和外商投資力度作為自變量進行分析[9-12]。因為自變量之間可能存在線性相關的問題，需要先檢驗自變量之間的多重共線性。常用于度量多重共線性的指標為條件數和方差膨脹因子。檢驗得到的條件數為57.055，方差膨脹因子檢驗結果如表9所示。

表9 多重共線性檢驗結果

從條件數和方差膨脹因子來看，數據很可能存在多重共線性問題，因此采用逐步回歸方法。利用R軟件的step()函數，用雙向逐步回歸及AIC準則選擇模型，如表10所示。

表10 我國裝備制造業技術創新效率影響因素的逐步回歸分析

從表10可以看出，6個變量均影響規模效率指數，但只有企業規模、政府支持度和外商投資力度是顯著的，且系數均為正數。影響純技術效率指數的有5個變量，只有研發活動支出沒有起到影響作用，其中外商投資力度顯著抑制純技術效率指數，即外商投資占比越大該指數越低。影響技術效率指數的只有企業規模、研發活動支出和政府支持度，企業規模和政府支持度均顯著正向影響該指數。為提高技術效率指數，可以擴大企業規?；蛴烧o予企業更多的支持和鼓勵。影響技術進步指數的有4個變量，即產權結構、市場結構、研發活動支出和政府支持度，而且全部是顯著的。不同的是產權結構的影響是正向的，其余3個變量的影響均是負向的，抑制作用最強是市場結構，說明中國工業企業的市場結構還不成熟，亟待完善[13-14]。

從全要素生產率角度來看，產權結構對其有促進作用。但是根據我國現狀，國有企業的發展模式和管理模式缺乏創新，形成了相對固化的模式，不利于核心技術的創新研發；在私營企業和外資企業競爭力不斷提高的條件下，國有企業的技術創新相對更加艱難[15]。因此，應對國有企業發展模式進行改革，加強其技術創新能力。市場結構對其有抑制作用，一般情況下，相對小型企業來說大型企業更可能掌握核心技術，但是中小型企業占大多數，大型企業的優勢在逐漸減小。因此，大型企業應對員工管理及報酬分配進行合理統籌，使掌握核心技術的員工享有更好的待遇，同時也給予一定壓力，對員工進行經常性激勵和考核。研發活動支出對其有抑制作用。研發活動支出主要有技術引進經費支出和消化吸收經費支出，兩者比值越大(即技術引進經費多，但用于消化吸收的經費卻很少)，越不利于科技研發活動創新。政府支持度對其有抑制作用，說明政府對科研活動投入資金越多，反而越不會促進科研創新[16-17]。因此，政府應該采取措施使科研經費適當均勻分布，避免有些科研活動投入太多導致經費浪費，而有些科研活動卻得不到政府支持，導致科研活動總體全要素生產率變低[18]。

四、結論與政策建議

通過DEA-Malmquis指數，分別從產業和時間角度研究裝備制造業創新生產活動的全要素生產率及其分解。從產業角度來看：只有金屬制品業和通用設備制造業的全要素生產率指數小于1，技術退步是其主要原因。電氣機械及器材制造業的技術進步指數也小于1，對其全要素生產率的增長率產生了較大的影響，但并沒有導致全要素生產率的增長率為負，這是因為規模效率指數較大，彌補了技術退步的負向影響。說明技術退步是導致增長率為負的重要原因，但不是全部原因。從時間角度來看：技術進步指數和全要素生產率的變化趨勢基本是同步的，說明技術進步指數是影響我國裝備制造業全要素生產率的重要因素。技術效率指數、純技術效率指數以及規模效率指數均圍繞效率指數1上下波動，且近年來逐漸趨于平穩，說明技術進步指數對我國裝備制造業全要素生產率的影響越來越大。

根據裝備制造業的技術創新效率分析、創新生產投入產出情況聚類分析以及創新效率影響因素分析，本文提出以下建議：

(1) 對專用設備制造業，金屬制品業和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業，從科技活動經費投入、人員投入以及設備投入方面給予支持和鼓勵。

(2) 努力提高通用設備制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸設備制造業和電氣機械及器材制造業的技術創新水平，實現產業轉型。

(3) 改善中國工業企業的產權結構，尤其是對國有企業的發展模式進行創新。在當前私營企業和外資企業競爭力不斷提高的背景下，國有企業不能再墨守成規，必須盡快實現轉型升級，推動我國裝備制造業創新發展。

(4) 合理完善我國工業企業市場結構，尤其是要發揮大型企業的優勢?，F在市場上中小企業越來越多，競爭也越來越激烈，大型企業在吸引人才的同時也要注意技術創新，將規模優勢轉化為發展優勢。

(5) 不能只注重科研活動的技術引進，對技術的消化吸收及創新更為重要。在投入巨大經費引進先進科技后，不加大研究力度仍難以實現創新發展，因而對引進技術的消化吸收及再研究(再創新)是非常重要的。