基于生產網絡視角的中國產業鏈韌性測度研究

摘要：為科學核算中國產業鏈韌性，推動中國經濟高質量發展，基于復雜網絡理論，使用中國多區域投入產出表數據，構建產業鏈網絡節點模擬攻擊模型測度產業鏈韌性。結果表明：中國31個省份的產業鏈布局呈現較為明顯的本地關聯屬性，且呈現由重點區域和重點行業引領的協同發展特征；中國產業鏈整體韌性強勁，且在考察期內，中國產業鏈韌性指數整體呈現上升趨勢；中國區域之間和行業之間的產業鏈韌性差距顯著。

關鍵詞：產業鏈韌性；生產網絡；韌性測度；產業鏈安全

中圖分類號： F124；F121.3文獻標識碼： A

收稿日期：2023-06-02；修回日期：2023-08-13

基金項目：湖北省自然科學基金青年項目（2022CFB751）

第一作者：何宇（1992-），男，湖北宜昌人，博士，副教授，主要研究方向為產業鏈網絡韌性治理。

通信作者：田杰鑫（1998-），女，湖北宜昌人，博士研究生，主要研究方向為產業鏈韌性治理。

On the Measurement of Industrial Chain Resilience in China Based on the Perspective of Production Network

HE Yu¹， TIAN Jiexin^1，2， QIN Zhaohui¹， CHEN Zhenzhen¹

（1.College of Economics and Management， China Three Gorges University， Yichang 443002， China；2.School of Economics and Management China University of Geosciences（Wuhan）， Wuhan 430078， China）

Abstract：To scientifically evaluate the resilience of China′s industrial chain and promote high-quality economic development， this paper employs complex network theory and utilizes data from China′s multi-regional input-output table to construct a simulated attack model of the industrial chain network， thereby measuring the resilience of the industrial chain. The results show that the industrial chain layout of 31 provinces in China exhibits obvious local correlation attributes， and presents a collaborative development characteristic led by key regions and industries; The overall resilience of China′s industrial chain is strong， and during the inspection period， the overall resilience index of China′s industrial chain shows an upward trend; There is a significant gap in the resilience of the industrial chain between regions and industries in China.

Keywords： industrial chain resilience; production network; resilience measurement; industrial chain security

0 引言

當前，新一輪科技革命和產業變革深入發展，國際力量對比深刻調整，技術前沿領域和關鍵核心技術領域成為各國產業競爭的焦點^[1]。與此同時，受到“逆全球化”、全球突發性公共衛生事件、世界經濟復蘇乏力和國際局部沖突和動蕩因素的影響，全球產業鏈和價值鏈正在朝“區域化”“分割化”和“本地化”方向發展，國際“斷鏈”風險正在加速全球產業鏈和價值鏈重構和非平衡發展。提升中國產業鏈韌性和安全水平是中國搶抓發展機遇，應對國際風險挑戰，推進中國產業不斷邁向全球價值鏈高端的關鍵。2022年10月16日習近平總書記在黨的二十大報告中明確指出：“著力提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平，推動經濟實現質的有效提升和量的合理增長”。由此可見，科學評估中國產業鏈供應鏈韌性水平，切實提升中國產業鏈應對風險挑戰下的韌性水平，是中國經濟發展過程中迫在眉睫的問題，也是未來中國產業政策著力的方向。鑒于此，構建產業鏈韌性測度框架，科學核算中國產業鏈韌性，探索提升中國產業鏈供應鏈韌性和安全水平的政策路徑，對于統籌發展和安全，推進經濟高質量發展具有重要的理論和現實意義。

1 文獻綜述

基于產業鏈網絡關聯的產業鏈分工有效促進了社會生產要素配置效率的提升，但在外部沖擊下產業鏈網絡也可能會導致風險傳導和經濟波動。借鑒網絡科學、生態學等學科中的韌性概念，經濟學界提出了產業鏈韌性概念，以探索經濟系統如何應對風險、抵御沖擊并恢復更新的動態過程。Thadakamaila等^[2]和Tang^[3]根據生產網絡的拓撲結構理論，研究在以供應商、制造商、分銷商、第三方物流、零售商和客戶的供應網絡拓撲結構的抗風險能力和動態適應能力。Zhao等^[4]在此基礎上拓展了基于網絡拓撲結構理論的供應鏈韌性測度與分析方法，以研究由不同增長模型創建的網絡拓撲如何影響網絡對隨機和有針對性中斷的恢復能力。Li和Zobel^[5]調查在存在連鎖反應或風險傳播的情況下供應鏈網絡的韌性，發現供應鏈網絡中某一個企業的中斷可以傳播給鄰近企業，并最終傳播到整個供應鏈網絡，對供應鏈網絡韌性造成影響。王澤宇等^[6]基于韌性理論，結合海洋船舶產業鏈韌性內涵，從抵御能力、恢復能力、再組織能力和更新能力四個維度構建指標體系測度其韌性。谷城和張樹山^[7]通過從產業鏈基礎、抵抗力、恢復力、可持續和引領力五個維度構建指標體系測度產業鏈韌性。張偉等^[8]從產業鏈抵抗、恢復、演化能力和政府力量四個層面構建指標體系對產業鏈韌性進行測度。呂越和鄧利靜^[9]通過構建產業鏈安全指數對汽車產業鏈進行測度和評估。李萌等^[10]使用Page Rank算法對“雙碳”戰略背景下的碳稅政策與中國制造業產業鏈韌性進行測度。陳曉東等^[11]基于數字經濟時代數據要素作為新的生產要素，探索了數字經濟提升中國產業鏈韌性的機制和實現路徑。李勝會和戎芳毅^[12]基于產業鏈“困境識別—破解策略—韌性塑造與提升”分析框架，探索中國推進產業鏈現代化走出“低端鎖定”和實現韌性提升的實現機理。

在現有文獻的基礎上，本文的貢獻體現在兩方面：1）本文以中國多區域投入產出數據為樣本構建中國產業鏈網絡，從復雜網絡研究視角提供了一個直接測度中國產業鏈韌性的方法，相比間接測度方法能更好地揭示中國產業鏈韌性特征；2）本文從全國、省份和行業三個層面分別進行了產業鏈韌性的測度，可以較為全面地揭示中國產業鏈韌性發展狀況。

2 研究設計

2.1 產業鏈網絡構建

產業鏈網絡呈現高度復雜性，節點數目多，各個節點之間的聯系錯綜復雜。圖1表明產業鏈網絡是由多個行業縱向合作與橫向競爭合作關系連接而成的復雜系統。一方面，產業鏈在工序上存在鏈式關系（縱向合作關系），另一方面，一個中間產品生產階段可能同時對應多個上游供應商，也可能同時關聯多個下游中間產品采購商（橫向競爭合作關系）。這意味著，產業鏈分工表現出復雜的網絡結構。基于這種復雜供應鏈關系，當產業鏈網絡面臨外生風險沖擊時，基于產業組織關聯關系能夠內生消解外生風險沖擊的不利影響，但也為外生風險沖擊在產業鏈網絡中的蔓延提供了通道。

基于以上分析，可以使用中國多區域投入產出表構建產業鏈網絡。中國內地31個省、直轄市和自治區（以下簡稱省）的42個行業表示生產節點，各生產節點之間的投入產出關系表示邊，由此構成了基于投入產出關系的產業鏈網絡模型。使用a_i表示生產節點，產業鏈網絡的生產節點的集合則表示為M={a₁，a₂，a₃，…，a_N，N為生產節點總數；生產節點a_i與生產節點a_j的邊關系記作L_ij=（L_ai，L_aj），i，j∈{1，2，…，N。使用E={L_ij，i，j∈{1，2，…，N表示邊的集合。因此中國產業鏈網絡可以抽象為一個由生產節點集M、邊的集合E組成的生產網絡G（M，E）。

2.2 網絡中心性指標

介度中心性指標：介度中心性表示在網絡中特定節點控制其他節點的能力，數值越大說明該節點的中轉作用越強，在整個網絡中充當“橋梁”的作用越明顯。介度中心性指標：

其中，n_kj表示節點a_k與節點a_j之間最短路徑的條數；n_kji表示為節點a_k與節點a_j之間經過節點a_i的最短路徑條數。

鄰近中心性指標：節點的鄰近中心性表示節點在網絡中居于中心的程度，是衡量節點的中心性指標之一。鄰近中心性越大，節點間緊密程度越強。鄰近中心性指標：

其中，∑N/i=1m_i表示節點a_i到其他節點最短距離之和。

度中心性指標：在產業鏈網絡G（M，E）中，定義與生產節點a_i存在聯系的所有生產節點數量之和為生產節點a_i的度數（d_i）。度中心性指標：

其中，N-1表示產業鏈網絡G（M，E）的最大可能的度，d_i表示節點a_i的度數。

最大連通子圖的相對大小（S）：當產業鏈網絡移除某個節點后，可能會改變產業鏈網絡的連通性，通常使用產業鏈網絡的最大連通子圖的相對大小描述這一變化。使用N表示初始網絡中的節點總數，N′表示移除節點后的產業鏈網絡中最大連通子圖的節點總數。最大連通子圖的相對大小：

2.3 產業鏈韌性測度方法

產業鏈網絡受到外部風險的沖擊，其影響可能通過產業鏈內部關系傳播到其他節點，造成產業鏈網絡的癱瘓，因此，衡量產業鏈韌性需要考慮到產業鏈的復雜網絡特征。此外，從經濟學視角而言，現實的生產活動和產業組織無時無刻都在遭受著非系統性風險沖擊（如自然災害、氣候、價格、政策等），經濟主體采取何種產業組織決策本身就是應對非系統性風險沖擊的內生選擇。相對于系統性風險，非系統性風險的隨機性更強，具有顯著的隨機擾動特征。若采用隨機攻擊的方式測度產業鏈韌性可能高估中國產業鏈韌性。基于以上考慮，本文使用蓄意攻擊策略探索中國產業鏈韌性。參照Sheffi and Rice^[13]、Zhao等^[4]、Pettit等^[14]和Li等^[15]研究，本文設計兩種方式測度產業鏈韌性：1）基于復雜網絡理論，對產業鏈網絡進行模擬網絡節點攻擊；2）基于模擬數值計算產業鏈韌性指數。

本文選擇模擬網絡節點攻擊，此處以介度中心性表征參數介紹網絡節點攻擊模擬步驟（以度中心性和鄰近中心性作為表征參數的模擬網絡節點攻擊的步驟類似），模擬網絡攻擊的步驟：將中國產業鏈網絡作為初始網絡，計算初始網絡的介度中心性和最大連通子圖大小并按照產業鏈網絡節點的介度中心性進行降序排列，按照排序對產業鏈網絡表征參數最大的節點進行模擬攻擊，然后計算網絡中最大連通子圖相對大小，若最大連通子圖相對大小大于0，則對受攻擊后的產業鏈網絡節點的介度中心性進行計算并重新進行降序排列，按照新的排序對產業鏈網絡表征參數最大的節點進行模擬攻擊，直至最大連通子圖相對大小值為0則終止。基于以上分析，設定產業鏈韌性指數（R）測度公式：

其中，Q（i）為初始網絡的最大連通子圖相對大小，Q′（i）為受到攻擊后網絡的最大連通子圖相對大小。

3 結果分析

3.1 總體分析

本文數據來源于中國碳核算數據庫（CEADs）提供的2012年、2015年和2017年中國多區域投入產出表。利用2017年中國多區域投入產出表，可以得到2017年中國31個省份42個行業的產業鏈網絡關聯矩陣。該關聯矩陣為1 302×1 302矩陣，矩陣的行和列均依次按照31個省份42個行業排列。圖2顯示了中國31個省份42個行業的產業鏈網絡關聯情況，如果某兩個地區（行業）產業鏈網絡的關聯情況越強，則在圖2中表現為散點的密集程度越高。分析圖2的結果發現：中國產業鏈網絡呈現出顯著的本地關聯屬性，具有無標度網絡特征。在圖2中存在一條沿對角線分布的連續塊狀點集，該連續塊狀點集由31個42×42矩陣構成，表明雖然全國各個省份和行業之間基于產業鏈網絡存在廣泛的產業關聯，但各地的產業鏈分工仍然以本地化分工為主。

為了進一步分析中國區域-行業產業鏈網絡關聯的區域特征，圖3顯示了中國產業鏈網絡關聯橫剖面圖和縱剖面圖。其中，橫坐標是產業鏈網絡的節點數，橫剖面圖的縱坐標是投入值，縱剖面圖的縱坐標是產出值，總體來看橫剖面圖和縱剖面圖具有顯著的相似性。分析圖3的結果發現：中國產業鏈網絡呈現由重點區域和重點行業引領的協同發展特征。在圖3橫剖面圖和縱剖面圖中產業鏈網絡節點關聯強度差距較大，總體呈現出3個峰值。這表明中國產業鏈網絡省份-行業關聯強度存在較大差異，呈現由重點區域和重點行業引領的協同發展特征。

圖4顯示了基于介度中心性、鄰近中心性和度中心性3個指標下，中國產業鏈網絡在受到網絡節點攻擊下產業鏈網絡波動的數值模擬結果。圖4的結果表明，在考察期范圍內，中國產業鏈網絡表現出較強的韌性：通過數值模擬分析，當產業鏈網絡節點依次受到攻擊時，產業鏈網絡仍然能夠持續保持低水平波動，只有當受攻擊節點比例超過90%時，最大連通子圖的相對大小曲線才開始呈現較大幅度的波動。

中國產業鏈網絡表現出強勁韌性的主要原因可能來自于這幾個方面：1）中國擁有聯合國產業分類中全部工業門類。完善的工業基礎設施促使中國產業鏈網絡具有顯著的集群優勢，導致中國產業鏈網絡面對外部沖擊和擾動具有較強的韌性^[16]。2）中國在全球產業鏈網絡中的地位趨于穩固。中國作為世界第一制造大國和貨物進出口貿易國，在參與全球價值鏈和產業鏈網絡分工中處于網絡中心樞紐地位，并逐步在全球價值鏈和產業鏈網絡中建立了“共軛環流”式貿易分工模式^[17]。中國產業鏈地位穩步提升、核心競爭力逐步增強、產業轉型升級和提質增效的環境已經形成，使得中國產業鏈受外來沖擊影響較小。3）中國的自主創新能力已經得到改善。近年來，政府對基礎研究的重視程度在不斷加深，技術創新取得了跨越式的進步，創新發展的內生動力對于產業鏈安全與穩定的“壓艙石”效應被極大地釋放。

基于網絡節點攻擊下中國產業鏈網絡波動的數值模擬結果，可以進一步計算出中國產業鏈韌性指數。圖5顯示了中國產業鏈韌性指數測度結果。整體看，研究期內中國產業鏈韌性指數整體呈現上升趨勢，說明中國的產業鏈韌性正在穩步提升。可能的原因在于：1）從中國參與對外貿易的國際循環視角，隨著全球化進程的加快，中國在國際產業鏈和全球價值鏈分工中的參與程度和嵌入地位不斷提升，對于全球產業資源的主導能力逐步加強；2）從中國國內大循環視角，近年來數字化和智能化技術應用加速了傳統產業鏈的網絡組織模式的轉變，使得企業可以突破傳統產業鏈網絡中地理空間的集聚，轉向數字網絡的空間集聚，數字化手段通過緩解信息不對稱強化了產業鏈韌性^[18]。

3.2 地區分析

中國各省份之間在地理環境、產業結構稟賦和嵌入全球價值鏈的位置等方面存在較大的異質性，因此在面臨外部風險時產業鏈會受到不同程度的沖擊，進一步影響各省份在全國產業鏈網絡中的嵌入情況^[19]。表1報告了中國31個省份產業鏈網絡基于介度中心性、鄰近中心性和度中心性測度的韌性指數結果。從總體看，基于介度中心性測度的產業鏈韌性指數最大值為0.996 2，最小值為0.733 4，基于鄰近中心性測度的產業鏈韌性指數最大值為0.996 2，最小值為0.742 5，基于度中心性測度的產業鏈韌性指數最大值為0.996 1，最小值為0.742 0，表明中國各省份之間的產業鏈韌性差距顯著。就區域而言，產業鏈韌性較強的省份主要集中于東部地區，中西部省份的產業鏈韌性相對較弱。基于介度中心性、鄰近中心性和度中心性測度的產業鏈韌性指數排名前三的地區均是天津、重慶和北京，排名后三的地區均是西藏、甘肅和新疆維吾爾自治區。可能的原因是：天津、重慶和北京的經濟發展基礎較好，依靠京津冀城市群和成渝地區雙城經濟圈形成了較大的產業集群，其產業鏈網絡復雜，若外地產業發生風險并通過產業鏈條傳遞至本地的產業鏈網絡，天津、重慶和北京能夠快速地利用本地的產業集群優勢應對外部沖擊，減少產業鏈網絡的癱瘓風險；相反，西藏、甘肅和新疆的經濟發展相對滯后于東部地區，且其產業鏈網絡結構多以對外地依賴型為主，網絡的本地中心性不高，在局部并不具有無標度網絡特征，產業鏈低端化和同質化現象較為突出，同時缺少必要的政策支持^[19]，綜合因素導致其產業鏈韌性指數較低。

3.3 行業分析

黨的二十大報告提出：“建設現代化產業體系，堅持把發展經濟的著力點放在實體經濟上。”這表明，面對國際產業鏈、供應鏈“斷鏈”風險加劇，提升實體經濟發展水平是穩固經濟基本盤、防范風險和提升產業鏈韌性和安全水平的關鍵。基于此，本文從2017年中國多區域投入產出表的42個行業中篩選出17個制造業行業（見表2）作為研究對象，進一步探索面對外生沖擊下的中國制造業產業鏈韌性水平。基于制造業行業層面的中國制造業產業鏈韌性指數測度結果如表2所示。從中國17個制造業行業的產業鏈韌性指數來看，中國制造業產業鏈表現出較高的韌性，表明中國制造業產業鏈在面對外生沖擊和風險時應對和恢復能力較高。具體地，基于介度中心性、鄰近中心性和度中心性測算的產業鏈韌性指數排名前五的行業分別是化學產品、造紙印刷和文教體育用品、食品和煙草、紡織品、金屬冶煉和壓延加工品，表明這5個行業的產業鏈韌性較強。可能的原因在于：1）這5個行業涉及食品、煙草、紡織、能源等行業，多與國計民生高度相關或者在消費層面具有需求剛性特征，因此在面臨外生沖擊下這些行業具有更強的適應能力和恢復能力；2）這些行業的技術限制較低，對外依賴弱，不容易受到來自西方發達國家產業鏈“堵點”“斷點”的威脅；3）這5個行業從原材料加工到形成最終產品經歷的中間環節少，產業鏈條短，上下游關聯簡單，因此其產業鏈韌性指數相對較高。相比較之下，通信設備、計算機和其他電子設備、儀器儀表和其他制造產品3個行業的韌性指數較小，這表明中國的中高端制造業韌性值相對較低，可能的原因在于：1）這些行業的產業鏈條較長，產業鏈內分工合作更復雜，上下游產業關聯強，極容易受到其他行業的影響，導致產業鏈網絡相對不穩定^[20]，測度的韌性指數較低；2）這些行業作為高技術行業，在一些關鍵核心技術上仍然面臨國外技術“卡脖子”壓力，使得這些行業的產業鏈更容易遭受沖擊。

4 結論

本文根據2012、2015和2017年中國多區域投入產出表，以中國31個省份42個行業投入產出的相關數據為樣本，基于復雜網絡理論，對產業鏈網絡進行模擬網絡節點攻擊，從全國、省份和行業三個層面測度產業鏈韌性指數，得出結論：1）中國產業鏈布局呈現明顯的本地關聯屬性，且中國產業鏈網絡呈現由重點區域和重點行業引領的協同發展特征；2）基于復雜網絡的模擬網絡攻擊模型進行數值分析，發現中國產業鏈韌性較強，這表明完善的工業基礎促使中國產業鏈網絡具有顯著的集群優勢，面對外部沖擊和擾動，產業鏈的適應性和恢復力較強；3）中國各省份的產業鏈韌性差距顯著，東部地區產業鏈韌性較強，而中西部省份的產業鏈韌性相對較弱。具體地，產業鏈韌性指數排名前三的地區是天津、北京和重慶，排名后三的地區是西藏、甘肅和新疆；4）中國31個省份17個制造業行業的產業鏈韌性指數均較高。其中，基礎制造業領域產業鏈韌性較強，而高技術領域制造業產業鏈韌性相對較弱。具體地，化學產品、造紙印刷和文教體育用品、食品和煙草、紡織品、金屬冶煉和壓延加工品5個行業的韌性指數排名靠前，通信設備、計算機和其他電子設備、儀器儀表和其他制造產品3個行業的韌性指數排名靠后。

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（責任編輯 李 進）