數字經濟與制造業高質量發展的靜動態耦合協調研究
——以京津冀地區為例

孫培蕾 武婷婷

新疆財經大學經濟學院

0 前言

2020年初突發的新冠疫情，使當前國際局勢發生深刻變化。中國經濟發展面臨需求萎縮、供給沖擊、預期疲軟三重壓力。世界經濟下行壓力不斷增大，經濟全球化步伐放緩，我國制造業高質量發展受到諸多制約，一方面雖然“中國制造”遍及全球，但面臨生產高投入、產業低利潤、能源高消耗、環境高污染和價值鏈低端等問題，另一方面以美國為首的西方發達國家為了自身利益，阻止核心技術的推廣，當我國的新技術可能影響西方國家利益時，西方國家會采取不正當手段設置障礙。可以看出，在當前技術水平下形成的固化世界經濟格局背景下，中國制造業存在發展質量效益不高問題。近年來，新一輪的科技革命方興未艾，數字經濟的蓬勃發展與應用，為制造業的轉型升級提供了有利的技術條件。

數字化、網絡化、智能化是新一輪科技革命和產業變革的主線，也是世界制造業演進發展的重要方向。制造業是立國之本、強國之基，是國家經濟命脈所系,其高質量發展不僅在國民經濟中發揮重要作用，且在構建新發展格局進程中具有重要使命。改革開放40年來，雖然我國一直大力提升技術水平和創新能力，做大做強我國實體經濟，優化和穩定產業鏈、供應鏈，但仍未改變我國制造業整體處于世界價值鏈低端的事實，而數字經濟的出現與發展給我國制造業轉型升級提供了新思路［1］。京津冀地區作為中國制造業主要集聚區域，在傳統產業方面優勢顯著，但在高端芯片、基礎軟件等關鍵核心技術領域存在明顯短板。此外，隨著綜合成本不斷增加，我國制造業企業競爭優勢逐漸下降，使得我國制造業在很大程度上需要依賴數字經濟進行制造業數字化轉型以此在未來發展中重塑自身競爭優勢［2］。那么，京津冀地區數字經濟發展水平如何？制造業發展質量如何？兩者之間是否協調發展、相互促進？程度如何？時空演化特征如何？對以上問題的深入探究將為京津冀地區數字經濟和制造業高質量發展提供重要的理論基礎和現實參考。

1 文獻綜述

2022 年，全國兩會政府工作報告明確提出，要促進數字經濟發展、促進產業數字化轉型、完善數字經濟治理、釋放數據要素潛力、培育數字要素市場，更好賦能經濟發展。在政府高度重視下，我國學者對數字經濟作了大量的研究。在數字經濟內涵方面雖沒有明確的定義，但國內學術界普遍認為數字經濟是指以數據為關鍵生產要素、以互聯網為重要載體、以信息技術有效使用為效率提升的一系列經濟活動。也有學者給予數字經濟更深入的內涵，李英杰、韓平(2021)將數字經濟定義為兩方面，一方面指“數字產業化”，另一方面是指產業與數字技術全面融合，提升效率的經濟過程［1］。趙劍波、楊丹輝（2019）進一步將數字經濟歸納總結為“三化”，即數字化產業、產業數字化和數字化治理［3］。由于國內外對數字經濟的定義尚未統一，因此沒有確定的指標體系來測量數字經濟發展水平。韋莊禹、李毅婷、武可棟（2021）通過數字化基礎設施的發展水平、數字經濟的發展規模、移動數字化終端的應用程度等維度來衡量數字經濟發展水平［4］。傅為忠、劉瑤（2021）通過建立數字化基礎和數字化能力兩個一級指標和與之相對應的10個二級指標來衡量數字經濟發展水平［5］。程廣斌、李瑩（2022）從投入產出兩大視角來構建數字經濟評價指標體系，其中從傳統生產要素和數字生產要素兩方面來定義投入指標，產出指標則從產業數字化、數字產業化以及政務數字化三方面選取［6］。在數字經濟發展評價方法方面，大多數學者采用熵值法來測度數字經濟發展水平。

習近平總書記在黨的十九大報告中明確指出，“建設現代化經濟體系，必須把發展經濟的著力點放在實體經濟上”。制造業高質量發展是經濟高質量發展的重要內容，是建設社會主義現代化國家的關鍵戰略支撐。2022 年“增強制造業核心競爭力”首次被寫入政府工作報告，這引發學者們對制造業高質量發展的熱烈討論。對于制造業高質量發展含義已有多位學者進行研究，雖表述和范疇不同，但大多數學者普遍認為產品質量高、企業效益好是制造業高質量發展的基本要義，其次是有較少的環境污染和較強的國際競爭力。劉怡君、方子揚（2021）認為我國制造業高質量發展的關鍵是創新引領、結構優化、品質品牌、效益效率和綠色制造五個方面［7］。李英杰、韓平（2021）認為制造業高質量發展是環境優化發展、基礎設施健全、科技創新先進、產業生態完善、產業融合較好發展五個方面［1］。在制造業高質量指標體系建立方面，傅為忠、儲劉平（2020）從人才、創新、質量、綠色、產業結構5個維度對制造業高質量發展進行測量，結果表明，影響制造業高質量發展的主要因素是創新、人才、質量，制造業高質量發展水平呈上升趨勢，但區域之間發展水平差距較大［8］。宋曉娜、張峰（2019）通過構建五大發展理念綜合測度體系研究發現，雖然我國制造業總體發展呈逐年上升趨勢，但區域之間呈現出東部地區發展高于西部地區，且由東向西呈梯度下降格局［9］。

數字經濟與制造業高質量發展作為兩個復雜的系統，兩者相互作用。研究表明數字經濟顯著促進了制造業高質量發展，杜傳忠、管海鋒(2021)研究發現，數字經濟發展總體上顯著提升了我國制造業的出口技術復雜度，這一作用在技術密集型行業表現得更為顯著［10］。劉鑫鑫、惠寧(2021)研究發現數字經濟雖能夠顯著促進東部地區制造業高質量發展，但對中西部的促進作用不明顯，數字經濟對制造業高質量發展影響呈現出正向邊際效率遞增規律，存在明顯的空間異質性［11］。韋莊禹、李毅婷、武可棟(2021)基于省級面板數據研究發現，數字經濟可以顯著促進制造業高質量發展，并已成為當下中國促進制造業高質量發展的重要推動力，但與此同時發現對東部、西部和南部的促進效應更顯著存在明顯區位異質性［4］。但對數字經濟與制造業高質量發展雙向關系的研究較少，鄺勁松、彭文斌（2020）將數字產業作為推動數字經濟和實體經濟發展的重要載體，不僅可以促進制造業高質量發展，且制造業高質量發展也為數字產業轉型提供實體支撐［12］。

綜上所述，學者們基于不同角度對數字經濟與制造業高質量發展進行了研究，為本文研究提供了可行性思路。但一方面數字經濟的應用不僅使生產效率、資源利用率、生產制造智能化大幅提升，同時也能催生一批個性化定制等一系列生產服務創新，從而助推制造業高質量發展；制造業高質量發展反過來也為數字經濟發展提供支撐，兩者存在相互促進關系，因此從雙向角度探究二者在發展過程中的耦合協調作用更為關鍵。另一方面，在京津冀協同發展背景下，聚焦于城市群內部不同地區研究其區域協調差異性有助于進一步把握研究地區內部數字經濟與制造業高質量發展耦合協調的時空差異，進而提出有針對性的、促進京津冀地區數字經濟與制造業高質量發展耦合協調提升的對策建議。

本文的創新點：一是對數字經濟與制造業高質量發展評價體系進行創新，引入動態評價指標體系，來衡量該地區數字經濟與制造業高質量發展水平在不同時間維度上的增長或下降趨勢；二是以我國京津冀地區一省兩市為研究對象，利用耦合協調模型探究兩者之間的耦合協調度，并采用Arcgis10.8探索其時空演化特征，以期促進京津冀地區經濟高質量發展，最終加快構建我國雙循環新發展格局，促進我國經濟高質量發展。

2 數字經濟與制造業高質量發展水平測度

2.1 數字經濟發展水平測度

2.1.1 靜態指標體系建立

在數字經濟指標體系建立方面，大多數學者把基礎設施建設作為了數字經濟考核的重要維度。本文借鑒傅為忠、劉瑤［5］和趙濤等［13］關于數字經濟評價體系的研究，從數字化基礎和數字化能力兩個一級指標來度量數字經濟水平，并在此基礎上分為5個二級指標和5個三級指標（如表1所示）。

2.1.2 動態指標體系建立

選取動態指標來衡量京津冀地區數字經濟發展水平增長幅度，包括互聯網普及增長率、移動電話普及增長率、參與人數增長率、信息業務總量增長率和數字金融指數增長率五個（見表1）指標。數字經濟動態分析需要考慮短期變化情況。選取環比增長率用以分析該地區數字經濟在過去一年內的增長趨勢，當環比指數增長率＞0 時，表示該地區數字經濟較上一年有一定增長。

2.1.3 數據來源

本文以京津冀地區的數字經濟發展水平為研究對象，所涉及的數據主要來源于《中國統計年鑒》《中國科技統計年鑒》《普惠金融指數報告》《天津統計年鑒》《北京統計年鑒》。由于我國規模以上工業企業的數據統計在2011 年曾發生過更改，為了保證數據的準確性，本文選取的時間跨度為2011-2019年。對于本文缺失的數據，采取平移法補全。

2.1.4 研究方法

1）標準化處理。正指標和逆指標的標準化公式分別為：

其中，i為年序號，j為指標序號，Eij表示i年j指標的標準化值，Xij表示i年j指標的原始值，Xjmax和Xjmin分別表示第j項指標的最大值和最小值。

2）各指標權重計算。計算第j項指標在第i年占該指標的比重。

3）式中，Pij表示i年j指標所占的比重，表示標準化后的第j項指標在所有年份的統計值之和。

計算第j項指標的熵值。

4）式中，Hi表示第j項指標的熵值,m=3 表示京津冀包含一省兩市，l=9 表示所統計的年份。

接著計算第j項指標的差異系數。

5）式中，Gi表示第j項指標的差異系數。如果Gi值越大，那么第j項指標在綜合評價體系中越重要。

計算第j項指標的權重。

6）式中，Wj表示第j項指標的權重，其中0 ≤Wj≤1,且∑Wj=1。

2.1.5 結果分析

1）數字經濟發展整體穩定上升但增速有所差異

通過考慮時間變量的熵權法，得到2011-2019年京津冀地區整體的數字經濟發展水平，結果如圖1所示。由圖1可知，在2011-2016年，京津冀地區數字經濟發展水平由0.1增長到0.431，增長較為平緩，在2017-2019 年，京津冀地區數字經濟發展水平由0.547增長到1.0，增長較為迅速，表明2017年之后京津冀地區一直把數字經濟放在首位來抓，使得數字經濟發展十分迅猛，預計未來京津冀地區將會有更好的發展。

圖1 京津冀地區數字經濟整體發展水平

2）京津冀地區數字經濟發展水平靜動態分析

（1）靜態分析

通過考慮時間變量的熵權法，得到京津冀各省市的數字經濟發展情況如表2所示。從數字經濟來看，北京市常年居于首位，數字經濟發展水平由2011年的0.492提升至2019年的0.996，數字經濟水平最高。天津市位于第二位，數字經濟發展水平由2011 年的0.085 提升至2019 年的0.456，且在2017年之后有較大增幅，但其發展水平較北京仍有較大的差距。河北省數字經濟發展水平始終居于末位，且與另兩個地區存在巨大差異，但其數字經濟從2011年的0.010提升至2019年的0.354，這表明河北省加入京津冀協同發展戰略之后數字經濟水平顯著提高。

表2 京津冀地區數字經濟發展水平

（2）動態分析

從短期變化來看，天津市和河北省數字經濟發展水平所有年份均呈上升趨勢，北京市數字經濟發展水平絕大多數年份（2016 年稍有下降）呈上升趨勢，其中北京市在2013年增幅較大，增長率為89%，天津市在2018年增幅較大，增長率為52.9%，河北省在2012年增幅較大，增長率為315.8%（見表2）。

2.2 制造業高質量發展水平測度

2.2.1 靜態指標體系建立

制造業高質量發展是一個復雜且具有多維度的過程，本文在前人的研究基礎上，結合數據可得性，從經濟效益、產業創新和綠色發展三個方面來測量京津冀地區制造業高質量發展水平，其中經濟效益和產業創新是兩個正向指標體系，綠色發展是負向指標體系（表3所示）。

表3 京津冀地區制造業高質量發展水平指標體系

2.2.2 動態指標建立

選取動態指標來衡量京津冀地區制造業高質量發展水平的增長幅度，包括經濟貢獻增長率、經營績效增長率、創新投入增長率、創新產出增長率和三廢排放增長率五個（見表3）指標。制造業高質量發展動態分析需要考慮短期變化情況。選取環比增長率用以分析該地區制造業高質量發展水平在過去一年內的增長趨勢，當環比指數增長率＞0時，表示該地區制造業高質量發展水平較上一年有一定增長。

2.2.3 數據來源

本文以京津冀地區的制造業高質量發展水平為研究對象，所涉及的數據主要來源于《中國統計年鑒》《中國科技統計年鑒》《中國能源統計年鑒》《天津統計年鑒》《北京統計年鑒》。由于我國規模以上工業企業的數據統計在2011 年曾發生過更改，為了保證數據的準確性和可比較性，本文選取2011-2019 年這九年的數據進行研究分析。對于本文缺失數據，采取平移法補全。

2.2.4 結果分析

1）制造業高質量發展總體呈倒“N形”發展趨勢

通過熵權法計算得到2011-2019 年京津冀地區整體的制造業高質量發展水平，結果如圖2 所示。在2011-2019年，京津冀地區制造業高質量發展在2011-2013年之間呈現遞減現象，2013-2015年發展較為平緩，在0.3 水平附近波動，2015 年之后又呈現出逐年遞增現象，由2015 年的0.352 發展到2018 年的0.577，發展態勢比較迅猛，說明在2015年我國提出了京津冀協同發展戰略，促進了京津冀地區制造業的高質量發展。但京津冀地區制造業高質量發展面臨創新能力不強、產品質量不高等問題，一方面我國技術創新雖取得了巨大進展，但關鍵核心技術“卡脖子”問題依舊存在，另一方面供給體系質量不高，優質高端產品有效供給不足，雖我國制造業一般產品存在過剩，但高端產品大多依賴進口，使得京津冀制造業高質量發展在2018年之后處于一種下降趨勢。與數字經濟發展相比，2013 年之前京津冀地區制造業高質量發展帶動了該地區數字經濟發展水平，2013年之后京津冀地區的制造業高質量發展滯后于數字經濟發展水平。相信隨著京津冀協同發展戰略提出，數字經濟與制造業高質量發展都將會有進一步的提升，同時數字經濟發展會進一步帶動制造業高質量發展，并不斷縮小兩者之間差距。

圖2 京津冀地區數字經濟與制造業高質量發展水平

2）京津冀地區制造業高質量發展水平靜動態分析

（1）靜態分析

通過考慮時間變量的熵權法，得到京津冀各省市制造業高質量發展情況如表4所示。北京市制造業高質量發展水平一直處于領先地位，且一直處于高水平發展階段。天津市位居第二，2011-2014年一直呈下降趨勢，2014 年加入京津冀協同發展戰略，制造業高質量發展水平便一直保持在0.75 左右，逐漸縮小與北京的差距。河北省始終居于末位，且與其他兩個地區存在較大的差距，在2014年之前其制造業高質量發展水平基本處于下降趨勢，在2015 加入京津冀協同發展戰略之后，制造業高質量發展水平從2015年的0.237提升到2018年的0.676，發展比較迅猛。

表4 京津冀地區制造業高質量發展水平

（2）動態分析

從短期變化來看，北京市2012 年和2018 年制造業高質量發展呈下降趨勢，其余年份均呈上升趨勢，且2016 年增長幅度最大為3.1%。天津市制造業高質量發展水平在2018 年增長幅度最大為5.6%，2014年下降幅度最大為6.7%。河北省制造業高質量發展水平呈“M形”發展趨勢，其中2016年增長幅度最大為58.7%（見表4）。

3 數字經濟與制造業高質量發展耦合協調實證分析

3.1 研究方法

本文采用的耦合度模型公式為：

其中，U1表示制造業高質量發展水平，U2表示數字經濟發展水平，C表示耦合度。C∈[0,1],C值越大，說明系統之間的耦合效應越強。但耦合度模型不能測度系統之間是正向作用還是負向作用，所以為了更真實客觀地反映兩個系統的協調發展水平，本文在此基礎上構建了耦合協調度模型。

由于耦合度C 不能全面反映出數字經濟與制造業高質量發展的整體作用效果與協調效應，因此引進耦合協調度D，公式如下：

式（8）中，D是耦合協調度，D∈[0,1],C是耦合度，C∈[0,1]。式（9）中，T為綜合評價指數，a1和a2分別為制造業高質量發展和數字經濟的貢獻系數。由于本文制造業高質量發展和數字經濟都非常重要，且a1+a2=1，所以本文假定a1=a2=0.5。

本文借鑒翁鋼民等［14］的分類方法，運用“0.1分割截點法”將其分為10 個等級，并歸納為失調、過渡、協調三大類（見表5）。

表5 耦合協調度度量標準及類型

3.2 實證結果分析

3.2.1 數字經濟與制造業高質量發展耦合協調度整體穩定上升

根據表5 數據和耦合協調度模型，可以得到2011-2019 年京津冀地區數字經濟與制造業高質量發展的耦合度C 值和耦合協調度D 值（如圖3 所示）。由圖3 可知，2011-2019 年京津冀地區數字經濟與制造業高質量發展的耦合度C 和耦合協調度D均在0.4～1之間，耦合度自2013年之后一直處于高水平階段，呈現平穩的波動狀態，耦合協調度大多處于中水平階段，與耦合度之間還存在較大差距。耦合協調度水平受京津冀地區制造業高質量發展滯后于數字經濟發展導致整體發展水平不優的影響，落后于耦合度水平。但在2017年之后，隨著國家與各地政府對數字經濟與制造業高質量發展的高度重視，數字經濟與制造業高質量發展水平協同提升，耦合協調度和耦合度越來越接近，發展形勢較好。

圖3 京津冀地區耦合度和耦合協調度

3.2.2 數字經濟與制造業高質量發展耦合協調度靜動態分析

1）靜態分析

表6清晰地反映了京津冀各地區間的數字經濟與制造業高質量發展耦合協調度值。總體來看，北京市兩者耦合協調度從2011年0.789上升至2019年0.957，且一直處于協調階段，代表了京津冀地區最先進的水平。天津市兩者耦合協調度從2011年0.508 上升至2019 年0.764，協調等級從勉強協調上升到中級協調，由過渡階段上升至協調階段，但各年度的耦合協調度均低于北京。河北省兩者耦合協調度從2011年0.240上升至2019年0.647，協調等級從中度失調上升到初級協調，由失調階段上升至協調階段，但其耦合協調度遠低于北京和天津。北京兩者的良性互動出現的時間早于天津和河北，而天津和河北數字經濟與制造業高質量發展協調關系發展速度更快、增速更高。

表6 2011-2019年京津冀地區數字經濟與制造業高質量發展耦合協調度

2）動態分析

從短期變化來看，北京市耦合協調度整體呈上升趨勢，2016 年稍有下降，但下降幅度不大，其中2018年增長幅度最大為4.2%。天津市耦合協調度環比增長率始終大于0，其中2018年增長幅度最大為12.7%。河北省2014年和2019年耦合協調度環比增長率小于0，表明較上一年相比耦合協調度有下降趨勢，其中2012 年耦合協調度增長幅度最大為44.1%。

3.2.3 北京始終處于協調階段，天津由過渡階段發展到協調階段，河北由失調階段最終發展到協調階段

為了能夠更加直觀地看到京津冀地區數字經濟與制造業高質量發展耦合協調的空間演變和時間演化，基于2011-2019 年京津冀地區耦合協調度測算結果，本文選取2011、2013、2017、2019 年耦合協調度值進行分析。采用Arcgis10.8 繪制，用地圖的形式直觀展示數字經濟與制造業高質量發展耦合協調發展階段，其空間時間分布圖如圖4 所示。

觀察圖4 可以看出，2011-2019 年北京市的耦合協調度一直處于協調階段，并帶動周邊地區發展實現階梯式進步。2011-2013年河北最為明顯，由2011年的失調階段逐步提升至2013年的過渡階段并最終達到2019 年的協調階段，主要由于2004-2013年京津冀地區出現了制造業從北京、天津向河北擴散的趨勢，特別是一些技術水平較低、勞動力需求較大的制造業，促進了河北省制造業的發展。2013-2017 年天津由之前的過渡階段提升至協調階段，此后一直處于此階段，表明2013年之后天津市將一些低端制造業轉移到河北省之后，促進了天津市的制造業高質量發展。

4 結論與建議

4.1 結論

本文通過分析2011-2019 年京津冀地區數字經濟與制造業高質量發展整體水平、耦合協調水平以及時空分布特征，得出如下結論：

1）京津冀地區數字經濟總體呈逐年上升態勢，制造業高質量發展水平在2011-2014 年之間呈下降趨勢，之后呈逐年上升態勢，且數字經濟發展水平明顯優于制造業高質量發展水平。但由于京津冀區域各省市之間資源要素、地理位置等不同，導致各省市之間數字經濟與制造業高質量發展水平存在明顯差異。

2）耦合度及耦合協調度分析結果表明，京津冀地區整體的耦合協調度呈上升趨勢，只有北京達到了高水平耦合，河北和天津存在較大提升空間。從時間上看，河北和天津兩地耦合協調度提升較為顯著，北京耦合協調度提升較平緩。從空間上看，北京始終處于協調階段，河北省由最初的失調階段逐步發展為協調階段，天津也由最初的過渡階段逐步提升為協調階段。

4.2 建議

為了進一步提升京津冀地區數字經濟和制造業高質量發展水平，進而帶動國家經濟高質量發展，建議如下：

1）北京制造業高質量發展與數字經濟兩者耦合度較好

北京市可以充分利用建設工業互聯網、人工智能等新型基礎設施的機遇，促進智能制造發展，并通過企業智能化生產系統，企業內外部數據共享，打通供應鏈、產業鏈聯系，在更大范圍內實現資源優化配置，最終輻射帶動京津冀地區高質量發展。

2）加大創新力度

目前，創新能力弱是制約我國制造業發展的關鍵因素，對此應積極培育創新平臺，一方面加大制造業創新的投資力度，吸引國內外創新資源，建立高校與企業、科研院所協同創新數字技術的長期合作機制，進一步優化創新氛圍，另一方面加快數字經濟與實體經濟的高度融合，為制造業企業轉型升級提供服務。

3）培育專業人才隊伍

制造業高質量發展最終離不開高科技人才，當前，雖然我國數字經濟與制造業融合較好，但相對應的人才隊伍仍不足，因此可以加大數字化人才的培育，引導創新、科研能力強的高校開設新型產業基礎學科。減少對本土人才的流失，并完善相應的人才待遇保障制度。