基于C-D生产函数的产业集群对区域创新能力影响机制及实证研究

姜明辉，贾晓辉

(哈尔滨工业大学 管理学院，黑龙江哈尔滨150001)

一、引言

产业集群日益凸显的重要作用使其成为区域经济学研究的一个重要领域，包括它对企业绩效、FDI等区域发展要素的影响，但我国在其对区域创新能力的影响研究方面还处于初级阶段。实际上，产业集群与区域创新能力之间存在密切关系:产业集群的发展不仅促进区域经济水平的提高，而且集群参与者之间的紧密联系使得集群主体的创新行为活跃、创新成果增多，推动区域创新体系的形成;反之，区域创新能力的提升必然带来丰厚的经济收益，吸引更多的集群外成员不断向集群中心聚集，促进产业集群的发展壮大。

国外关于产业集群对区域创新能力影响的研究主要从两方面进行。一方面是产业集群空间邻近对区域创新能力的影响:Freeman(1991)主要从技术供给的角度进行了研究［1］;Malmberg(1997)指出利用新经济地理学中“学习机会”解释产业集群发展现状［2］;Niosi和 Zhegu(2010)认为产业集群中的技术创新活动带来的知识外溢效果促进区域经济的发展，并吸引更多的企业进入到集群中来［3］。另一方面是产业集群内部要素对区域创新能力的影响:Tim和Hervey(1998)构建了由“环境-企业-市场”三要素构成的创新模型［4］;Martin和Charli(2006)提出了产业集群创新系统的构成要素［5］;Frykfors(2010)发现适宜的产业政策和文化环境能够促进产业集群中多级创新体系的构建［6］;Fritsch 和 Slavtchev(2010)从知识创新的角度出发，就专业化对区域创新效率的影响进行了研究［7］。

国内针对产业集群对区域创新能力影响研究集中在产业集群视角下的区域创新能力构成要素方面。柳御林、胡志坚(2000)发现区域创新能力主要由创新的能力、环境和绩效三方面构成［8］;王缉慈(2001)指出区域创新系统的构成包括企业、高等院校、研发机构等产业集群的参与主体［9］;陈玉川、赵喜仓(2008)认为区域性产业集群的创新主体应该分为核心层和支持层两个层面［10］;汪斌、侯茂章(2007)就产业集群与区域创新能力之间的关联从实证角度进行了分析［11］。

综上，产业集群对区域创新能力的影响研究已经取得了阶段性成果，本文将在此基础上从定量角度探究不同生命周期阶段的影响效果。和现有成果比较，本文研究主要有以下特点:首先，在产业集群的识别方面，添加了科技要素构建区位商综合指数，扩大了识别方法的适用性;再次，在产业集群生命周期划分方面，以定性经济原理为基础，利用门限自回归模型进行精确定量描述;最后，在产业集群对区域创新能力的影响方面，借助生产函数的基本原理，遵循“产业集群→技术扩散→区域创新”的传导过程进行影响效果定量研究。

二、产业集群识别及生命周期阶段特征分析

(一)产业集群的识别

产业集群是一种位于特定地理区位的中间组织，由众多的成员(集群内企业)在相互分工的条件下，通过竞合关系，建立以投入产出为基础的经济技术联系。本文从衡量产业集群的产出效果和空间集聚效果入手，立足于集群自身的人才集中和技术溢出优势，提出区位商综合指数，主要包括以下4个指标:

其中，eij为j区域i产业的产值;ej为j区域所有产业的产值;Ei为全国i产业的产值;E为全国所有产业的产值。

其中，eij为j区域i产业的企业数;ej为j区域所有产业的企业数;Ei为全国i产业的企业数;E为全国所有产业的企业数。

其中，eij为j区域i产业的工业增加值;ei为j区域i产业的从业人员数;Ei为j区域全部产业的工业增加值;Fj为j区域全部产业的从业人员数。

其中，eij为j区域i产业的从业人员数;ej为j区域所有产业的从业人员数;Ei为全国i产业的从业人员数;E为全国所有产业的从业人员数。

对区位商综合指数的四个组成指标的作用进行分析，总结如表1所示。

本文假定四个指标在进行产业集群识别过程中具有同等重要的地位，可以得到最后的区位商指数如式(5)所示:

其中，LQ表示区位商综合指数，λ1=λ2=λ3=λ4=0.25，表示所占权重相等。

表1 区位商综合指数计算表

(二)产业集群生命周期阶段特征分析

产业集群作为一种产业的特定组织形式，在技术 演 进［12］、集 聚 经 济 性 演 变［13］和 外 部 环境［14-15］三个驱动因素的作用之下，通过区位指向、集聚经济、创新网络和区域锁定等不同阶段效应的影响，呈现周期性的发展特点。而生命周期发展过程中驱动因素的影响程度不同，促使产业集群并不是沿着单一的方向演进，而是呈现非线性的轨迹特点。在各种因素正向或负向作用效果下，集群在生命周期演化的任意阶段都可能发生逆转、反复、曲折、波动等现象。本文从研究需要出发，对产业集群生命周期阶段特征进行描述。

(1)形成期。没有形成相互配套的产业链，对外围企业的吸引力不强，生产要素的聚集效应不明显;企业家的创业意识随着生产经营活动的发展得到进一步扩散，区域创新意识也随之萌芽。

(2)成长期。企业的数目大量增加产生丛生效应，企业为避免被竞争淘汰而进行技术创新，自身不断发展壮大并成为集群的核心力量，原料供应方和产品服务方同时发展完善，产业链逐渐形成;知识生产机构(高等院校、研发机构)和相关服务的中介机构等关键要素出现，企业的联系程度和知识扩散效应增强，技术创新的方式从简单的线性发展进入复杂的网络式发展过程。

(3)成熟期。从内部看，产业集群网络体系的完善，使信息技术交流和配套服务得到长足发展，研究机构和人才培养机构完成自身布局并为集群创新活动的开展提供人才支持;从外部看，交通运输、金融服务等配套服务呈现出繁荣发展的势头，企业开始在全球范围内寻找更价廉的原料和更广阔的产品销售市场。

(4)衰退期。投资停滞，集群企业的收益负增长直接导致外部投资不断减少直至停滞，企业的发展失去了重要的源动力，导致产业集群衰退的因素首先作用于实力较弱或经营管理手段落后的企业，这些企业被淘汰，而恶性竞争等因素加剧了这一过程的发展;核心产业的优势地位丧失，或者被其它发展更快、规模更大的产业集群所取代。

通过以上描述，可以对产业集群的生命周期阶段特征总结如图1所示。

图1 产业集群生命周期阶段特征

三、生命周期下产业集群对区域创新能力影响的动力机制及模型构建

(一)产业集群对区域创新能力影响的动力机制

从区域创新能力的内涵出发，结合产业集群自身的构成要素，可以看出产业集群与区域创新能力之间存在地域、结构、功能和目标4个方面的关联性。相对于其他生产组织形式，产业集群产生和发展伴随着自我选择和调节的过程，促使产业集群具有独特的天然优势，即低交易成本和外部性效应，并在产业集群其它的优势特征基础上固化、共同作用，为技术创新提供了持续的内在动力。总之，产业集群是区域创新能力提升的重要载体，其内在的创新活动加快了区域创新能力的提升速度。具体影响过程如图2所示。

图2 产业集群促进区域创新能力的动力机制

本文深入分析生命周期各阶段产业集群对区域创新能力影响的“产业集群→技术扩散→区域创新”传导过程，发现技术创新扩散在生命周期各阶段表现出不同的特征和规律，因而对区域创新能力的影响也是不同的。

(1)形成期。形成期的影响主要依赖于触发机制。由于产业集群创新环境不完善、企业创新活动的收益和主导地位不明显、企业之间联系松散等因素制约，集群的核心能力及其对技术创新能力的促进还未形成明显优势，对区域创新能力的影响也非常微弱。

(2)成长期。成长期的影响主要依赖于自增强机制。企业数量增加、规模扩大，集群的集聚效应逐渐显现。伴随技术扩散环境的发展和大量企业进入，更多企业参与到技术创新合作中，集群的知识创新网络形成，知识溢出的速度明显加快，对区域创新能力的影响明显增强。

(3)成熟期。成熟期的影响主要依赖于专业化分工协同机制。产业集群的技术创新中心成为高校和科研机构等，而企业利用知识溢出效应分享创新资源，并通过集群网络实现技术创新的扩散和学习。随着技术逐步趋同，创新活力不足，集群创新网络的覆盖范围停止增长，此时产业集群对区域创新能力的影响效果与成长期相比开始减弱。

(4)衰退期。衰退期的影响主要受“锁定效应”作用。原有技术已经不适应需要并被逐步淘汰，企业数目减少，而携带新技术的进入企业也不断减少。伴随企业经济效益的下滑，企业会裁员或迁出区域，导致集群网络萎缩，搜集和传递信息的功能减弱，创新学习能力退化，进而对区域创新能力的促进作用逐步弱化。

综上所述，产业集群演化各阶段对区域创新能力的影响特征可用表2表示。

(二)生命周期下产业集群对区域创新能力影响模型的构建

1.生命周期划分模型

产业集群的生命周期演化绝不是单纯的线性发展过程，而是涉及多种因素的复杂系统发展过程。本文在已有研究的基础上，考虑数据可得性，从规模效应和经济效应两个角度，选取企业数、全部从业人员平均数、人均收入、人均工业产值和人均利润额作为描述指标;按照系统分析的思路，应用门限自回归模型对产业集群生命周期进行判定，主要步骤如下:

表2 产业集群演化各阶段对区域创新能力的影响机理

(1)确定滞后阶数p。按从大到小顺序选取，利用AIC信息量准则判定最终适合的滞后阶数p，并得出延迟系数d的取值范围，一般d≤p。

(2)确定延迟系数d。由于延迟系数d是离散的，因此先估计d，在d已知的前提之下再对其它参数进行估计。

(3)搜索门限值。利用软件测算门限值的过程主要是使门限值所在区段内的条件似然函数最大化，进而可以得到适合进行分析的门限值c。

(4)划分增长区制。利用步骤3中搜索所得的门限值，进行产业集群增长区制的划分，不同的增长区制对应不同的生命周期发展阶段。

2.产业集群对区域创新能力的影响模型

综合考虑研究对象的实际情况和数据规律，分别选取了企业专利申请数和新产品销售收入作为区域创新能力的衡量指标。

区域创新能力实质是区域的知识创造和扩散能力的培养过程，根据产业集群对区域创新能力影响的动力机制可以看出，这一过程需要各种技术创新研发资源的投入，如人力资源、科研资金等。因此，从技术扩散和知识外溢的角度，将函数设置为:

其中，L代表创新活动所投入的人力，K代表创新活动所投入的资本，AE表示产业集群的集聚水平。I在后续计算过程中将分别表示新产品销售收入和企业专利申请数。

对式(6)两边同时取对数，可得:

四、生命周期下产业集群对区域创新能力影响的实证研究

(一)长三角产业集群的识别

选取长三角的通用设备制造业作为研究对象，利用区位商综合指数得到产业集群识别结果如表3所示。

可以看出，江苏、浙江、上海三地的指标都是大于1的，且都在1.2以上。根据区位商的基本判定原理可知3个地方都存在通用设备制造业产业集群，具备研究价值。

表3 长三角通用设备制造业集群识别结果

(二)长三角产业集群生命周期阶段划分

1.数据的获取及因子分析

对2010年中国统计年鉴中全国23个省、4个直辖市和5个自治区通用设备制造业的指标数据进行比较，剔除关键指标较低的地区，对剩余省市相关指标数据进一步整理，并对收集的数据在相关性检验的基础上进行因子分析。

目前在数据的相关性检验方面比较常用的方法是KMO(Kaiser-Meyer-Oklin)检验，具体的判定标准如表4所示。

表4 常用的KMO检验标准

对数据进行前期检验，经SPSS16.0运算得到的检验结果如表5所示。

表5 KMO和Bartlett's Test检验结果

检验结果中，KMO数值为0.759，大于临界值0.7，故数据适合进行因子分析，得到的因子载荷系数矩阵如表6所示。

表6 正交旋转后的因子载荷矩阵

可以看出，需要选取两个公因子:第一公因子在人均工业产值、人均收入和人均利润额上具有较大载荷，可归纳为产业集群经济效应影响因子;第二公因子在企业数、全部从业人员平均数上有较大载荷，可归纳为产业集群规模效应影响因子。至此，长三角通用设备制造业集群生命周期的主要特征指标得到合理分类。

继续计算因子得分系数矩阵(见表7)，利用此系数矩阵可以得到长三角通用设备制造业集群生命周期划分指标的各因子得分数。结合因子得分系数矩阵的原理和原始指标数据，就可以得到通用设备制造业集群发展综合指数。

表7 因子得分系数矩阵

2.生命周期各阶段的划分及其特征分析

结合长三角实际的经济发展和体制改革阶段性特征，选取1993年作为长三角通用设备制造业产业集群生命周期的研究起点，得到其经济发展的综合指数和经济发展变化率如表8所示。

以江苏省通用设备制造业产业集群为例，按照生命周期划分模型的主要步骤进行测算可知:滞后阶数p为1，延迟系数d为1，门限值c1和c2分别为0.035469和0.191541，因此17个样本被划分为三个区制，其中小于0.035469的样本有4个，大于0.035469且小于0.191541的样本有7个，大于0.191541的样本有6个，作图得到江苏省通用设备制造业产业集群的经济增长区制划分如图3(a)所示。

参照江苏省通用设备制造业集群的生命周期划分过程可得浙江省、上海市通用设备制造业集群综合指数变化率的门限值分别为-0.00234和0.17804、-0.013488和0.114956，产业集群的发展经济区制划分如图3(b)和图3(c)所示。

表8 江苏省1993-2010年通用设备制造业集群发展综合指数及变化率

图3 长三角通用设备制造业集群经济增长区制

虽然长三角通用设备制造业产业集群的发展速度(即图中的综合变化指数)在不同地区呈现不同的态势，但其演化过程具有明显的相似特征。一方面，产业集群的生命周期演化过程复杂，三地的综合变化指数波动过程反映出通用设备制造业呈现螺旋式增长。另一方面，产业集群的发展阶段过程大致相同。总体来看，受我国经济体制和国际经济环境影响，1998年之前三地的通用设备制造业集群基本都处在缓慢波动发展的阶段;此后三地均跨入再发展阶段。目前，江苏省正处于成长期，浙江省和上海市步入成熟期并表现出相应特征。

3.长三角产业集群对区域创新能力影响的分析及对策

依据产业集群周期划分定量判定结果，结合产业集群对区域创新能力影响模型，对江苏、浙江和上海的数据进行分组筛选并进行标准化处理，分别以新产品销售收入和企业专利申请数作为因变量构建回归方程，可得系数结果，如表9所示。

表9 生命周期下产业集群对区域创新能力的影响

由表9可得出以下结论。首先，不同生命周期阶段产业集群对区域创新能力的影响效果不同。在形成期，产业集群对新产品销售收入的影响为负，而对企业专利申请数的影响为正;在成长期和成熟期，产业集群对两者的影响都显著为正。其次，整个生命周期产业集群对区域创新能力的影响效果不断变化。从形成期到成熟期的整个发展过程来看，lnAE的系数从小变大，说明产业集群对区域创新能力的影响效果随时间推移越来越明显。结合影响机理可知，在成熟期影响效果将达到最大，进入衰退期影响效果将减弱。最后，对所有组合的回归系数比较可知，在生命周期的任一阶段，lnL和lnK的系数显著性较好;在同一阶段，lnL和lnE的系数基本大于lnAE的系数，说明目前科技研发的人员和经费投入仍然是促进区域创新能力提高的主要因素，产业集群的技术扩散效应对区域创新能力的影响是随着时间的推移慢慢体现的。

根据以上模型分析结果，结合产业集群生命周期演化阶段特征，本文提出了提升区域创新能力的对策。在形成期，加强基础设施建设，不断完善集群技术服务中介体系，依靠体系的不断完善促进集群创新主体合作;在成长期，制定严格的技术标准并完善政策体系，尤其注重对技术知识产权的保护;在成熟期，注重集群外部人才引进，在整合产业链的基础上营造集群的创新精神和文化氛围;在衰退期，加强集群与外界的信息技术联系，不断引入新技术，最终使产业集群创新活动融入区域创新系统，并借助要素和资源的充分流动，使产业集群自身的创新能力得到更大提升。

六、结 论

产业集群在推动区域经济发展的同时，极大促进了区域创新能力的提高。传统的研究多从定性的角度进行影响效果分析，缺乏细致的阶段研究和准确的定量测算，且实证分析鲜见。本文从产业集群的识别入手，在生命周期阶段划分的基础上研究不同生命周期阶段下产业集群对区域创新能力的影响效果，得到以下结论。第一，技术创新因素应成为集群识别的一个重要因素。本文构建了由工业产值区位商、企业数区位商、雇员集中度区位商和技术创新区位商组成的区位商综合指数，其效果适用性得到验证。第二，以门限自回归理论为基础的生命周期划分模型具有实用价值。利用该模型对长三角通用设备制造业产业集群的生命周期阶段进行划分，得到了符合实际发展情况的结果。第三，产业集群不同生命周期阶段对区域创新能力的影响效果不同。通过影响机理探究和定量模型分析表明，产业集群对区域创新能力的影响随着生命周期的演进呈现出先增强再减弱的周期性变化过程。

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