建筑业与建材业发展的互动机理及效应仿真研究

祁神军， 张云波， 丁烈云

(1.华侨大学 土木工程学院， 福建 厦门 361021；2.华中科技大学 土木工程与力学学院， 湖北 武汉 430074)

建筑业是国民经济的重要物质生产部门，也是支柱产业之一。自1995年以来，我国建筑业总产值以118.22%的发展速度增长，建筑业增加值以114.70%的发展速度增长，与农业、非建材工业、商业、房地产业等关联产业共同带动了我国建材业的发展，使其总产值以110.25%的发展速度发展，增加值以107.68%的发展速度发展，从而带动了其他关联产业的发展，最终促使我国GDP以112.02%的发展速度增长。2008年11月5日,国务院确定了进一步扩大内需、促进经济增长的10项措施，其中有五项直接与建筑业息息相关，如加快建设保障性安居工程，加快农村基础设施建设，加快铁路、公路和机场等重大基础设施建设，加快地震灾区灾后重建各项工作等，都将带动建筑业新一轮的发展，与此同时将极大的带动建材业的发展。

针对建筑业对GDP的拉动作用、建筑业与其他关联产业的相互作用，国内外学者和专家展开了深入的研究，主要包括建筑业投入产出分析[1～3]、建筑业产业发展的影响因素[4～6]、建筑业总产值的增长贡献[7]、建筑业与国民经济的互动机理[8～10]以及区域建筑业产业竞争力[11]。上述研究，主要集中在建筑业对GDP的拉动作用和建筑业对关联产业的拉动作用两方面，而关联产业对建筑业的推动作用的文献较少，尤其是系统的考虑建筑业对GDP的拉动作用以及与其他关联产业相互作用的文献更少，而关于建筑业与建材业的互动机理及互动效应就更少。鉴于此，本文提出了“建筑业与建材业的互动机理”，剖析建筑业与建材业的投入与产出，采用系统动力学方法及原理(System Dynamics，SD)，构建了建筑业与建材业发展的互动机理，并采用Vensim PLE 仿真和预测建筑业与建材业的互动效应，尤其是我国对建筑业加大投入3万多亿对建材业的影响程度。

1 建筑业与建材业发展的互动机理

1.1 建筑业与建材业发展的因果反馈机制

建材业作为基础产业，为建筑业提供必要的中间产品，促进建筑业的发展；建筑业生产建造形成社会固定资产，为建材业的扩大再生产以及中间消耗奠定了基础，推动了建筑业的持续发展，其互动机理如图1所示。该机制存在两个主要反馈回路：

回路1：建材业产值→+建筑业中间投入→+建筑业总成本→+建筑业产值→+建筑业中间使用→+建材业中间投入→+建材业产值(正反馈)；

回路2：建材业产值→+建筑业中间投入→+建筑业总成本→+建筑业产值→+建筑业形成的固定资产→+社会固定资产总额→+建材业固定资产折旧→+建材业资金投入→+建材业产值(正反馈)。

图1 建筑业与建材业发展的因果反馈机制

1.2 建筑业及建材业发展与GDP的因果反馈机制

建材业的发展促进了建筑业的发展，建筑业的蓬勃发展也拉动了建材业的发展，因建筑业、建材业等产业的持续发展，促进了GDP的持续快速增长，其因果反馈机制如图2所示。该机制存在三个主要回路：

回路1：GDP→+建材业投入→+建材业对建筑业的占用及中间消耗→+建材业产值→+建材业增加值→+GDP(正反馈)；

回路2：GDP→+建筑业投入→+建筑业对建材业的中间消耗→+建筑业产值→+建筑业增加值→+GDP(正反馈)；

回路3：建筑业产值→+建材业对建筑业的占用及中间消耗→+建材业产值→+建筑业对建材业的中间消耗→+建筑业产值(正反馈)。

图2 建筑业及建材业发展与GDP的因果反馈机制

2 建筑业与建材业发展的动力模型

2.1 动力模型

基于建筑业与建材业的因果反馈机制和建筑业及建材业与GDP的因果反馈机制的分析基础，建立如图3所示的建筑业动力机制模型。

图3 建筑业与建材业发展动力模型

2.2 动力模型参数初始化

2.2.1建筑业中间投入

建筑业中间投入指建筑企业在工程项目建造中消耗建材业、非建材工业、建筑业、运输邮电业、商业及房地产业等关联产业的产品的总量，为了便于计算，采用建材业产值(BP)、建材业分配系数(BH)、建材业分配给建筑业的中间投入占建筑业中间投入的比例(BP_BH_R)计算，则建筑业中间投入(M_C_I)可通过公式(1)计算：

(1)

2.2.2建材业中间投入

建材业中间投入(M_B_I)指建材企业在生产活动中消耗建筑业、非建材工业、建材业、运输邮电业、商业、房地产业等关联产业的产品的总量，可通过建材业中间使用建筑业量(M_B_C)和建材业中间使用建筑业量占建材业中间投入的比例(M_B_C_I_R)计算，如(2)式所示：

(2)

其中M_B_C可通过(3)式计算：

M_B_C=C_P·MBC_CP_R

(3)

式中，C_P表示建筑业的产值，MBC_CP_R表示建材业中间使用建筑业量占建筑业产值的比重。

2.2.3建材业及建筑业固定资产折旧

固定资产折旧即建材业或建筑业等产业在生产过程中因使用固定资产而弥补固定资产损耗按照核定的固定资产折旧率提取的固定资产折旧，设全社会每年的固定资产折旧总额为S_PA，建材业和建筑业的固定资产折旧分配系数分别为BD_H及CD_H，则建材业固定资产折旧(BD)和建筑业固定资产折旧(CD)分别可通过(4)式和(5)式计算：

BD=S_PA·BD_H

(4)

CD=S_PA·CD_H

(5)

3 建筑业发展动力模拟与仿真

3.1 模型主要参数估计及检验

模型涉及的主要参数通过对我国1992年至2005年的投入产出表统计计算得出，但因我国投入产出分析表是每隔几年才做一次统计，因此间断的年份的各参数假定在两相邻统计期间等速增长或等速减少，且假定2005年以后各参数仍然保持2005年的水平。根据我国建筑业与关联产业自1992年至2005年的产业发展的数据，可计算出建筑业产值、关联产业产值的回归方程分别如公式(6)、(7)和(8)所示：

ADD_CO=2.6202×107+0.3695×CK-

1.6518×CL

(6)

COt=COt-1+ADD_COt

(7)

BO=e1.6267×DK0.8705×DL0.0602

(8)

(6)、(7)、(8)式中，ADD_CO表示建筑业的增加值，CK、CL分别表示建筑业的资金投入和劳动力投入，CO表示建筑业的产值；BO表示建材业的产值，BK、BL分别表示建材业资金和劳动的投入。

表1 建材业产值及建筑业产值实际值与预测值对比分析

采用本模型进行仿真模拟，并将模型模拟输出与1992年至2005年建筑业产值、建材业产值与真实数据进行对比分析，如表1所示，所有偏差小于±7%，仅有1995的偏差较大，其他年份偏差都较小，因此该模型可行。

建筑业和建材业的产值增长趋势如图4所示，很明显建筑业和建材业仍然呈增长的趋势，分别以117.55%、111.94%的发展速度发展。

图4 建筑业与建材业产值发展趋势模拟与仿真

3.2 仿真实验与分析

3.2.1建筑业对建材业的拉动效应仿真

在研究建筑业对建材业的拉动效应时，假定在2003年至2005年增加建筑业资金投资20%，即1.36万亿，将长期拉动建筑业及建材业的发展：2003年至2020年，建筑业累计增加9.991万亿产值，建材业累计增加2.875万亿产值。若在2003年至2005年减少建筑业资金投资20%，即1.36万亿，将抑制拉动建筑业及建材业的发展：2003年至2020年，建筑业累计减少7.275万亿产值，建材业累计减少2.005万亿产值。

建筑业对建筑业及建材业的拉动效应如图5 和图6所示。

图5 2003年至2005年增加或减少建筑业投资规模20%对建筑业产值的影响

图6 2003年至2005年增加或减少建筑业投资规模20%对建材业产值的影响

3.2.22008年金融危机对建筑业及建材业的影响

仅受2008年金融危机的影响，假定建筑业和建材业自2008年、2009年资金分别在原有的基础上减少20%、10%，即建筑业减少1.278万亿资金、0.156万亿的劳动投入，建材业减少0.368万亿资金、0.027万亿劳动投入。应对金融危机，2008年11月5日，国务院确定了进一步扩大内需、促进经济增长的10项措施，将有近4万亿投资，其中灾后的恢复重建、农村民生工程农村基础设施、铁路、公路、机场、城乡电网、保障性安居工程、生态环境等都直接或间接与建筑业相关，累计比例达到了80%，假定3万多亿投向了建筑业，其中资金投入与劳动投入按照7∶1，并按照5:4:1的比例分三年完成投资[12]，即分2008、2009、2010三年投入到建筑业中。

金融危机及加大建筑投资3万多亿对建筑业和建材业的影响如图7和图8所示。

图7 金融危机及增加建筑业3万多亿投资对建筑业的影响

图8 金融危机及增加建筑业3万多亿投资对运输邮电业的影响

从图7、图8分析得出，按照上述假定的金融危机情形及宏观刺激政策，受2008年金融危机的影响，2008年至2020年建筑业和建材业的产值都受到较大程度的下滑：建筑业产值将平均下滑2.760%，即8.345万亿产值；建材业产值将平均下滑2.872%，即2.610万亿；加大建筑业的投资能有效抑制金融危机对建筑业和关联产业产值的影响，能够加大内需、扩大再生产，且使建筑业、建材业分别在2014、2016年左右大大的超过了它们自然增长产值。相对于金融危机的影响，建筑业产值平均增长了近5.100%，近14.994万亿；建材业产值平均增长了4.176万亿，近4.731%。

4 结 论

本文采用系统动力学原理及方法，深入的剖析了建筑业与建材业发展的互动机理，构建了建筑业与建材业发展的互动机制和动力模型，以1992年至2005年我国投入产出为基础，模拟和预测了我国自2006年至2020年建筑业及建材业的发展趋势；假定在2003年至2005年增加和减少建筑业投资20%，模拟和仿真了其对建筑业和建材业产值的影响程度；预测了金融危机对建筑业和建材业产业发展受到的影响；在此基础上，假定建筑业分三年增加投资3万多亿，预测了在金融危机影响下该措施对建筑业和建材业的拉动效应。研究结果表明，建筑业与建材业发展关联效应明显；在金融危机的情形下，加大建筑业投资，能够拉动内需，促进建筑业及建材业等关联产业的持续增长，促进GDP的持续上涨。相对于投入产出分析，基于系统动力学的多产业之间的互动机理更能刻画产业之间的关联效应，能为产业宏观政策的制定及宏观经济调控提供更有效地定量决策依据。

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