河北省科技創新與產業結構升級耦合分析

李英慧,王廣鳳

(華北理工大學 經濟學院,河北 唐山 063210)

《國家創新驅動發展戰略綱要》的提出為中國加強科技創新、促進經濟發展指明了方向?？萍紕撔率墙洕l展的重要源泉,新一代互聯網技術的蓬勃發展推動科技創新步伐,進而帶動產業發展,實現創新鏈與產業鏈的有效鏈接。另外,新結構主義認為,經濟發展表現為技術、產業的不斷創新以及經濟結構的不斷優化,加快產業結構優化升級是緩解經濟結構矛盾、推進經濟結構性改革的關鍵[1]?？萍紕撔屡c產業結構升級之間相互關聯,實施創新驅動發展、推動產業結構升級,已經成為實現經濟高質量發展的必然選擇。此外,河北省毗鄰京、津兩地,京津冀協同發展戰略的提出為河北省帶來了巨大的機遇和挑戰,研究兩者的互動作用,同時推動河北省科技創新與產業結構升級耦合協調發展具有重要現實意義。

一、文獻綜述

近年來,隨著國內外學者對科技創新以及產業結構升級領域的研究持續深入,其研究視角逐漸從單一視角轉變為系統研究兩者之間的互動關系,科技創新推動產業結構升級,同時產業結構升級反作用于科技創新,已經成為目前學術界的共識。一些國外學者從理論層面上對科技創新與產業結構升級進行了深入研究,其代表人物Peneder(2003)從要素角度分析了科技創新與產業結構升級的單向作用機制,認為科技創新通過提升勞動和資本的效率進而促進產業結構轉型[2]。隨后Saviotti和Pyka(2008)基于新產品與新技術角度研究發現科技創新與產業結構升級存在相互促進作用[3]。

國內學者也對科技創新與產業結構升級的互動關系展開了分析。在理論研究層面,李政、楊思瑩(2017)認為科技創新促進產業轉型升級,而產業升級伴隨的高技術產業發展對科技創新水平提出更高的發展要求[4]。在實證研究層面,霍遠、王盛蘭(2018)對我國30個省市2004-2013年創新與產業升級耦合狀態分別進行時序和空間分析,發現系統間的耦合度與耦合協調度逐年遞減,且存在省際差異和空間集聚現象[5]。葉堂林、毛若沖(2019)聚焦京津冀區域,分別從京津冀整體與局部角度分析科技創新與產業結構升級兩系統之間的耦合狀態,為推動京津冀整體產業鏈與創新鏈的有機融合提出切實建議[6]。成鵬飛等(2021)通過構建 “區域創新-產業結構優化” 耦合協調模型,發現湖南14市(州)區域創新與產業結構優化兩者間的耦合度與協調度存在明顯的空間異質性[7]。

此外,一些國內學者拓展了現有科技創新與產業結構升級的耦合研究,豐富了研究視野。在研究視角上,俞若佳(2021)以海洋產業為例,對沿海11個省市海洋產業科技創新與產業結構優化的耦合發展進行時空演化分析,認為海洋經濟高質量發展的關鍵在于兩者之間的協調發展[8]。在研究方法上,焦妍妍等(2019)將 “互聯網+” 背景下的金融創新納入科技創新與產業結構升級體系中,認為科技創新與金融創新的耦合協調程度對產業結構優化具有正向促進作用[9]。隨后,張竣喃等(2020)構建 “技術創新-產業升級-金融發展” 的三系統耦合協調模型,致力于推動區域間技術-產業-金融協調發展[10]。

綜上所述,目前國內外學者的研究視角逐漸從科技創新與產業結構升級的單向關系研究發展為科技創新與產業結構升級的互動關系研究,且耦合理論已經成為國內學者研究科技創新與產業結構升級互動關系的重要依據。由于不同地域下兩系統的耦合情況具有明顯的差別,全面的耦合分析需要涵蓋國家-區域-省(市)等維度。然而,現階段國內學者大多從國家、區域等整體視角展開研究,以分析不同省域耦合程度的空間差異,對具體省市等個體層面的研究相對不足。因此,選取河北省為研究對象,分析科技創新與產業結構升級的耦合協調程度,有利于推動河北省科技、產業協調發展,同時有利于從個體維度完善兩系統的耦合分析體系。

二、理論分析與研究設計

(一)科技創新與產業結構升級耦合作用機理

耦合理論源于物理學,用于反映多個系統間相互依賴、相互促進、協調共生的狀態。此后,經濟管理領域的一些學者對耦合理論做了進一步的拓展運用,比如一些學者對科技創新與經濟發展進行耦合分析[11-12]。隨著耦合理論在經濟領域的不斷發展,科技創新與產業結構升級的互動關系成為學者們關注的話題,科技創新與產業結構升級的耦合分析從理論意義上豐富了耦合機理的內容,拓展了研究內涵。

科技創新與產業結構升級在要素、市場和環境三個層面存在耦合協調關系。首先,要素層面上,科技創新與產業升級離不開大量技術要素、資本要素以及勞動力要素的投入,科技創新通過聚集技術、資本等要素提升生產效率以實現產業結構升級,同時產業結構升級所伴隨的高產品收益和高素質人才支撐科技創新發展。此外,市場層面上,科技創新通過提高技術水平創造新產品、形成新產業,增加了市場對新產品、新產業的需求,推動產業鏈由中低端向高端層次演進,促進產業結構升級,而產業結構升級帶來的更高層次的技術、工藝需求為科技創新提供發展市場。最后,環境層面上,一方面經濟高質量發展的需要為提升科技創新水平、推動產業結構升級指明了方向,另一方面科技創新政策與產業結構升級政策協調推進、相輔相成?？萍紕撔屡c產業結構升級的耦合作用關系如圖1所示。

圖1 科技創新與產業結構升級耦合作用機理

(二)研究設計

1.熵值法

熵值法是一種根據各項指標觀測值確定指標權重的方法,能客觀反映指標信息熵值的效用價值,避免主觀賦權的誤差。

(1)原始數據標準化

正向指標標準化:

負向指標標準化:

其中,xij為第i年第j項指標的原始數值(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),maxxj為第j項指標的最大值;minxj為第j項指標的最小值。

(2)第i年第j項指標的比重:

(3)第j項指標的熵值:

(4)第j項指標權重:

(5)系統綜合指數:

2.耦合協調度模型

耦合度是對系統之間關聯程度的一種度量,反映系統與系統之間彼此相互影響、相互作用的強弱程度。兩個系統的耦合度模型即:

其中Z1是科技創新系統綜合評價得分,Z2是產業結構升級系統綜合評價得分,C 代表兩系統間的耦合度,0≤C≤1,C 值越大表示兩個系統之間的關聯程度越強,系統間的耦合度類型劃分如表1所示。

表1 科技創新與產業結構升級耦合度類型劃分

進一步構建科技創新與產業結構升級的耦合協調度模型:

其中T 代表科技創新能力與產業結構升級綜合調和指數;α 和β 分別代表科技創新能力和產業結構升級的貢獻份額,α+β=1,由于科技創新系統與產業結構升級系統同等重要,所以取α=β=0.5。D 是科技創新能力與產業結構升級的耦合協調度,具體劃分標準如表2所示。

表2 科技創新與產業結構升級的耦合協調類型劃分

三、河北省科技創新與產業結構升級指標體系

(一)數據來源

以河北省為研究區域,以2008-2020年間科技創新和產業結構升級數據為研究對象,分析2008-2020年河北地區的科技創新和產業結構升級的總體發展情況以及兩系統之間耦合協調變化的趨勢。相關指標數據來自《河北經濟年鑒》(2009-2021)、《中國統計年鑒》(2009-2021)、《中國高技術產業統計年鑒》(2009-2021)等,部分缺失數據采用時間序列數據預測方法進行填補。

(二)指標體系構建

基于指標選取的科學性、完整性、獨立性和可比性原則,考慮到指標數據的可獲得性,并借鑒其他學者的研究成果[6-9,13],最終篩選出18個相關指標,分別構建河北省科技創新和產業結構升級指標體系(見表3):基于投入-產出-環境三個維度構建科技創新指標體系,包括規模以上工業企業R&D 人員全時當量、技術合同成交額、互聯網寬帶接入端口等9個指標;基于產業結構高級化-合理化-高效化三個維度構建產業結構升級指標體系,包括第三產業增加值占GDP比重、工業固體廢物綜合利用率、萬元GDP廢水排放量、勞動生產率等9個指標。

表3 河北省科技創新與產業結構升級指標體系

(1)新產品研發效果系數:反映規模以上工業企業新產品研發效果,表示為:新產品銷售收入/新產品開發經費;

(2)高技術產業發展系數:反映產業結構高級化水平,表示為:高技術產業主營業務收入/規模以上工業企業主營業務收入;

(3)能源產出率:反映能源的利用效率,表示為:GDP/能源消耗總量;

(4)就業-產值偏離度(以P 表示):反映三次產業就業與產值的結構差異,L為從業人數,G 為地區生產總值,Li、Gi(i=1,2,3)分別表示第i產業的從業人數和產值。

四、河北省科技創新與產業結構升級耦合實證分析

(一)綜合發展水平分析

由公式①-⑥計算得出河北省2008-2020 年科技創新綜合指數Z1 和產業結構升級綜合指數Z2(具體見表4、表5、表6)。

由表4 可知,綜合科技創新投入、科技創新產出、科技創新環境三個維度看,2008-2020年河北省科技創新能力顯著提升,綜合指數由2008 年的0.0000提高至2020年的1.0000。從科技創新投入維度看,2008-2020 年河北省科技創新投入得分總體呈上升態勢,由2008年的0.0000提高至2020年的0.2201。從科技創新產出看,2008-2020 年河北省科技創新產出呈明顯的增長態勢,尤其是2017-2020年間,科技創新產出水平由0.1440 提高至0.5436,增幅為277.5%,2018年后,科技創新產出水平明顯超越科技創新投入和科技創新環境水平。從科技創新環境看,2008-2020 年河北省科技創新環境水平處于平穩增長狀態,由2008年的0.000提高至2020年的0.2364。

表4 河北省2008-2020年科技創新綜合發展水平

由表5可知,綜合產業結構高級化、產業結構合理化、產業結構高效化三個維度來看,2008-2020年間河北省產業結構升級綜合水平整體呈增長態勢,存在部分年份短暫下降情形:2008-2010 年產業結構升級綜合指數由0.1233提高至0.1937;2011年綜合指數為0.1805,與2010年相比下降了6.81%;2012-2016年綜合指數由0.2767 提高至0.6103;2017年產業結構升級綜合指數為0.5854,較2016年下降了4.08%;2018-2019年該指數由0.6718下降為0.6655,下降了0.94%;2020年產業結構升級綜合指數達到最大值0.8120。從產業結構高級化維度看,2008-2020 年河北省產業結構高級化水平呈上升趨勢,由2008年的0.0000增長為2020年的0.2561,2011年出現短暫的下降;從產業結構合理化維度看,2008-2020 年河北省產業結構合理化水平同樣呈上升趨勢,由2008 年的0.0756 增長為2020年的0.3796,期間2010、2011與2012年產業結構合理化水平出現低于2009年的情形;從產業結構高效化維度看,2008-2016 年河北省產業結構合理化水平由0.0478提高至0.2599,隨后呈現波動下降趨勢。

表5 河北省2008-2020年產業結構升級綜合發展水平

表6與圖2反映了河北省2008-2020年科技創新與產業結構升級綜合指數。從時間維度看,2008-2020年間,河北省科技創新與產業結構升級綜合指數均呈現增長趨勢,分別從2008 年的0.0000、0.1233增長為2020年的1.0000、0.8120,且產業結構升級綜合指數存在部分年份波動情形。從科技創新水平與產業結構升級水平對比看,2008-2018 年間,河北省科技創新綜合指數低于產業結構升級綜合指數,此后科技創新綜合指數增幅明顯,2019-2020年間,科技創新綜合指數高于產業結構升級綜合指數,且兩者間差距呈現變大傾向。

圖2 河北省2008-2020年科技創新與產業結構升級綜合指數圖

表6 河北省2008-2020年科技創新與產業結構升級綜合指數

(二)耦合協調分析

由公式⑦-⑨計算得出2008-2020 年河北省科技創新與產業結構升級耦合度C(表7)和耦合協調度D(表8),并繪制趨勢圖(見圖3)。

從圖3和表7中可以看出,2009-2020年間河北省科技創新與產業結構升級表現為高度耦合狀態,且2010年以后其耦合度均介于0.9-1之間,反映了科技創新與產業結構升級兩個系統的關聯程度較大。

表7 河北省2008-2020年科技創新與產業結構升級耦合度及耦合類型

圖3 河北省2008-2020年科技創新與產業結構升級耦合度與耦合協調度

從圖3和表8中可以看出,2008-2020年,河北省科技創新與產業結構升級系統的耦合協調度穩定增 長,從2008 年 的0.0000 增 長 至2020 年 的0.9493,且根據耦合協調度等級及階段劃分,2008-2020年間河北省科技創新與產業結構升級實現了由嚴重不協調向高級協調階段的演變。2008-2012年河北省科技創新與產業結構升級兩系統處于不協調發展狀態,其中2008年耦合協調類型為嚴重不協調,表現為科技創新水平滯后;2009-2012年為基本不協調狀態,且2009-2010年間存在科技創新水平滯后。2013-2017年發展為基本協調階段,依舊伴隨著科技創新水平滯后。2018年之后河北省科技創新與產業結構升級演化為高級協調狀態,2019-2020年存在產業結構升級滯后于科技創新水平的情形。

表8 河北省2008-2020年科技創新與產業結構升級耦合協調度及耦合協調類型

五、結論與建議

(一)結論

通過河北省科技創新與產業結構升級耦合的實證分析得出以下結論:

1.河北省科技創新水平逐年增長,產業結構升級水平波動上升。從兩系統綜合發展指數看,2008-2020年間河北省科技創新與產業結構升級綜合指數總體呈增長態勢,產業結構升級綜合指數在2011年、2017年略有下降。

2.河北省科技創新成果轉化推動產業升級、產業升級支撐科技創新發展的效果顯著。從耦合協調分析結果看,2009-2020 年河北省科技創新與產業結構升級系統之間存在高度耦合,且2008-2020年兩系統之間經歷了不協調發展-轉型發展-協調發展的演化,其發展協調性越來越突出。

3.河北省科技創新與產業結構升級兩系統的協調程度有待進一步改善。從耦合協調類型看,2008-2010年、2013-2017年河北省科技創新滯后于產業結構升級水平,2019年、2020年產業結構升級滯后于科技創新水平。

(二)建議

基于耦合實證分析及以上結論,為改善河北省科技創新與產業結構升級系統的耦合協調水平,實現兩者緊密融合、相互促進、協同發展,提出以下對策建議。

1.促進科技創新成果轉化,推動高新技術產業發展

基于科技創新與產業升級耦合原理,在兩系統間的耦合過程中起主要推動作用的是科技創新水平?？萍紕撔鲁晒霓D化效率決定了科技創新推動高技術產業發展,進而推動產業結構向高級化發展的進程。2008-2020年間河北省科技創新研發經費支出、研發經費投入強度不斷增長,但反映產業結構高級化水平的高技術產業發展系數并不高,且反映產業結構高效化水平的新產品研發效果系數在2008-2011年、2016年后呈下降趨勢。為此,一方面需運用先進技術手段推進河北傳統重工業向現代工業轉型,延伸高端產業鏈;另一方面,可通過就業培訓、企業交流等方式提升勞動力素質,為河北省科技成果的落地實施提供人力資源保障,進而提升勞動生產率,促進產業結構高效化發展。

2.強化產業關聯機制,擴大創新集群效應

在經濟發展體系中,科技創新行為離不開產業這一平臺的支撐,產業關聯的強度決定了兩系統的耦合程度,除2008年外,河北省科技創新與產業結構升級系統均高度耦合。為強化產業之間的關聯,河北省可充分利用產業園區功能,發揮龍頭產業優勢,從橫向和縱向兩個方面引導關聯產業集聚:橫向角度可通過制定政策措施鼓勵相似類型產業共同發展,并提供優質服務支撐;縱向角度可通過延伸產業鏈,加強區域內不同企業間的上下游關聯。此外,產業內的部分關聯企業會通過增加研發投入擺脫同質化競爭,形成競爭優勢,這一發展傾向會進一步提升河北省科技創新水平。

3.建立區域協調機制,實現京津冀科技、產業聯動

政府制定的科學合理的政策有助于推進區域科技創新和產業升級聯動發展。在京津冀協同發展的背景下,京津兩地在科技創新與產業結構升級等方面均具有較強的發展優勢,為實現河北省科技創新與產業結構升級耦合協調發展,一方面,河北省可依托京津兩地的研發優勢與產業優勢,建立區域性合作園區,加大新能源、人工智能等重點領域的科技投入力度,努力彌補與京津兩地的科技創新、產業結構差距;另一方面,京津冀三地政府應相互協作,共同營造良好的京津冀區域營商環境,促進京津冀區域資金、勞動力、技術等要素流動,充分發揮京津地區的技術外溢效應,以推動河北省科技創新與產業結構升級發展,實現區域協調。