山东省产业循环结构的比较分析

陈效珍

(山东师范大学 商学院，山东 济南 250014)



山东省产业循环结构的比较分析

陈效珍

(山东师范大学 商学院，山东 济南 250014)

循环结构是产业关联结构的重要组成部分，它描述了产业循环关联，反映了区域经济竞争力的水平。产业圈度是循环结构中经过某个产业部门的有向圈的数目，描述了此产业部门参与循环的能力，是衡量各产业部门地位的重要指标。通过构建山东省的产业网络，识别其循环结构，计算各产业部门的圈度，并与江苏省进行了比较，分析了山东省的循环结构的特点，揭示了山东省各产业部门在循环过程中的作用，为进一步分析山东省产业结构升级等与结构相关的问题提供依据。

产业关联；循环结构；产业圈度；产业升级

一、引言

在一个经济体系中，产业部门之间由于中间产品的供给和需求而存在关联。产业循环关联是一种重要的关联形式，表达了几个产业部门之间互为供需的关联关系。循环结构是对产业循环关联的形象描述，是产业网络中的重要子图。产业网络形象地刻画了产业关联，它是以产业部门为顶点，以显著的投入产出关系为边而构建的有向图，对其子图的深入分析可以挖掘区域经济的深层次结构特征，如产业基础关联树描述了产业网络的基本扩散路径等①赵炳新，陈效珍，陈国庆：《产业基础关联树的构建与分析——以山东、江苏两省为例》，《管理评论》，2013年第2期。。循环结构作为产业网络的重要子图，其内部任意两个产业部门之间存在相互可达的有向路，从而其产业部门一定存在到达自身的回路，这种结构在图论中又称强支②[美]哈拉里：《图论》，上海：上海科学技术出版社，1980年版，第231页。。当循环结构中的某一产业部门受到某种刺激时，如技术创新、扩张等，这种刺激会沿着有向路传递到循环结构内的全部产业部门，并影响最初受刺激的部门。随着循环的进行，刺激会以减弱的强度持续下去，直至最终消失。另外，循环结构内的变动还会拉动或推动与其关联的循环结构外的产业部门。可见，循环结构的循环性强化了刺激的效应，在网络中起到至关重要的作用。许多学者认识到了循环结构的这种重要性，建议将其视为一个点来分析网络的整体关系③④③John Campbell, “Growth Pole Theory, Digraph Analysis and Interindustry Relationships”, in Tijdschrift voor Economische en Sociale Geogratie, Vol. 63 (April 1972), P.79-87.④Antonio Morillas, Luis Robles, Barbara Diaz, “Input-Output Coefficients Importance: a Fuzzy Logic Approach”, in International Journal of Uncertainty, Fuzziness and Knowledge-Based Systems, Vol.19 (June 2011), P. 1013 ? 1031.。

然而，将整个循环结构视为一个点无法研究循环结构内部各个要素的特性，而循环结构中各个产业部门在循环过程中的作用并不相同。为了深入研究循环结构，赵炳新等⑤赵炳新，陈效珍，张江华：《产业圈度及其算法》，《系统工程理论与实践》，2014年第6期。提出以产业圈度描述循环结构中各产业部门的特征。在一个产业网络中，经过某产业部门且各部门互不相同的有向圈为其产业圈，这些产业圈的数目为该产业部门的圈度。一个产业部门的圈度越大，其参与的循环越多，影响的循环路径越多，越重要。

山东省作为中国的经济大省之一，其产业关联结构有其自身的特点，反映了山东省的自然禀赋、历史文化以及经济发展政策等多方面的特征。为了研究山东省的产业循环结构，本文以山东省投入产出表为依据，在赵炳新等*赵炳新，尹翀，张江华：《产业复杂网络及其建模研究——基于山东省实例的分析》，《经济管理》，2011年第7期。的构建产业网络模型方法的基础上加以改进，构建了山东省的产业网络，识别并分析了山东省产业循环结构，计算了产业圈度，揭示了不同产业部门在经济循环中的地位，并与江苏省做了对比分析，为制定相应的产业政策提供参考依据。

二、循环结构的相关概念和计算方法

图1 循环关联

产业循环结构描述了产业部门之间的循环关联，其前一个产业部门的产品是后一个部门的投入，同时后一部门的产品又会返回前一部门，如图1中的“煤炭开采→金属冶炼→机械制造→煤炭开采”。循环关联中最少包含两个产业部门，如图1中的“机械制造煤炭开采”；最多可以包含产业网络中的所有部门。循环结构描述了区域内产业部门之间的紧密关系，其个别部门的变动可引起循环结构内全部产业部门的循环变动，从而较大程度地影响整个区域的经济发展。

图2 产业网络示意图

为了分析产业循环结构，现构造一个产业网络示意图，如图2。产业网络内包含11个产业部门v1-v11，其中v1-v6属于循环结构。由图2可以看出，当v1-v6中的任意一个产业部门出现变动时，这种变动会沿有向路传给v1-v6中的其他部门，进一步传至初始变动部门，循环往复。同时，这种变动还会传递到循环结构以外的部门，比如，当v4出现变动时，它会沿有向路v4→v3→v10影响v10，进一步影响v11。当变动循环一周再次抵达v4时，v4再一次向它们传递影响。可见循环结构在整个经济体系中非常重要。

关于循环结构的相关概念及计算方法如下：

(一)相关概念

1. 循环结构的圈度

一个循环结构可能包含多个产业圈，循环结构中所有产业圈的数目为此循环结构的圈度。图2中包含v1→v6→v5→v1，v1→v2→v3→v4→v5→v1和v1→v2→v3→v6→v5→v1三个产业圈，其圈度为3。

一个循环结构所包含的产业圈越多，内部循环性越强，其对经济整体的影响也越强。循环结构的圈度除与其关联密度相关，还与各产业部门之间的关联方式相关。图2中，如果关联边v5→v1变为v1→v5，网络中不再存在产业圈，循环结构的圈度变为0，可见个别关联边会对整个循环结构有较大的影响。

2. 圈长分布

(1)

3. 产业圈度与相对圈度

对于某特定产业部门，经过它的产业圈的数目为产业圈度。显然，产业部门的圈度为其所有圈长的产业圈的数目之和，即

(2)

循环结构中各产业部门的圈度不同，它们在循环过程中所起的作用也不同。产业圈度描述了一个产业部门与周围部门之间的循环关联程度，圈度越大，它带动循环的能力越强，越重要。图2中循环结构的三个产业圈均过，所以的圈度为3，而v2-v6的圈度分别为2、2、1、3、2，循环结构以外的产业部门的圈度为0，可见v1在循环过程中起到重要作用。如果变为孤立部门，产业网络中将不存在产业圈，这时任意变动会沿有向路到达终点部门而结束，不再出现循环；而v4的产业圈度为1，如果v4变为孤立部门，循环结构中还存在2个产业圈。可见，产业部门的圈度体现了它对循环的影响程度。

产业圈度是一个绝对数值，为了分析一个产业部门对整个循环结构的影响程度，需要计算相对圈度。本文将相对圈度定义为一个产业部门的圈度所占的其所在的循环结构的圈度的百分比，表达了此产业部门参与全部循环的程度。对于一个圈度为t的循环结构，vi为它的一个产业部门，设其圈度dc(i)，相对圈度为Pdc(i)，则

(3)

一个产业圈包含多个产业部门，故所有产业部门的相对圈度之和一定大于100%。

(二)计算方法

对于特定的产业部门，其产业圈最少包含两个部门，最多包含循环结构中的所有产业部门。一个产业圈的圈长与产业圈所包含的产业部门数目相等，为了计算某产业部门的产业圈度，首先对其所有产业圈根据圈长进行划分，对应于每个圈长，采用遍历法计算其有向圈的数目*赵炳新，陈效珍，张江华：《产业圈度及其算法》，《系统工程理论与实践》，2014年第6期。，进而根据公式(2)-(3)计算产业圈度、相对圈度等。

在计算相对圈度时，需要计算循环结构的圈度。在循环结构中，经过产业部门的所有产业圈一定属于这个循环结构。当vi成为孤立产业时，新结构中过产业部门vj(j≠i)的产业圈一定不经过vi，但也属于这个循环结构。基于此，为计算全部产业圈的数目，首先设具有最大圈度的产业部门为vb1，其圈度为dc(b1)；其次，变vb1为孤立产业，计算新结构中各产业部门的圈度，设此时具有最大圈度的产业部门为vb2，其圈度为dc(b2)；依次向下进行，直至所有产业部门的圈度均为0。设循环结构的圈度为t，则

t=dc(b1)+dc(b2)+…

(4)

代入公式(3)，可得到产业部门的相对圈度。

三、山东省产业循环结构的比较分析

为了研究山东省的产业循环结构，根据2007年42部门的投入产出表*为目前最新可用数据。构建山东省产业网络。为比较，本文同时构建江苏省的产业网络。产业网络的构建方法有多种，本文在赵炳新等*赵炳新，尹翀，张江华：《产业复杂网络及其建模研究——基于山东省实例的分析》，《经济管理》，2011年第7期。方法的基础上加以改进。首先，根据对经济体系整体的影响，在投入产出表的基础上计算产业后向关联修正影响系数*陈效珍，赵炳新：《基于虚拟消去法(HEM)的产业关联修正影响系数研究》，《管理评论》，2014年第6期。，将其作为构建产业网络的基础；然后，根据计算所得的系数，将全部产业部门视一个整体，计算威弗-托马斯(Weaver-Thomas)指数，得到临界值，大于或等于临界值的系数所对应的产业部门之间存在有向边，构建表达产品流向的产业网络。最后，在山东省产业网络的基础上识别其循环结构，计算各产业部门的圈度，与江苏省的循环结构进行对比，为山东省产业升级等问题提供依据。

(一)山东省产业循环结构

山东省产业网络的循环结构包含57条有向边，涉及16个产业部门，分别为1、2、3、4、6、10、11、12、14、15、16、17、18、19、23、27号部门，可见这些部门在山东省的产业循环过程中起到重要的作用。山东省循环结构的关联密度0.24，各产业部门之间的关联关系如图3所示。

(二)计算结果与比较分析

1.计算结果

对于山东省循环结构中的每个产业部门，根据不同的圈长分别计算圈度，得到各产业部门的圈长分布和圈度，如表1所示。

图3 山东省产业循环结构

由表1可以看出，山东省循环结构中圈长最短为2，最长为13，各圈长对应的圈度随着圈长的增长而增加，至圈长为9(仅6号食品制造及烟草加工业和19号通信设备、计算机及其他电子设备制造业为10)时达到最大，之后逐渐减少。

根据公式(3)，计算循环结构中各产业部门的相对圈度，将排名前十位的产业部门列出，并与江苏省对照，得表2。

2. 比较分析

对以上的计算结果进行分析，我们可以看到：

(1)根据表1，以圈长为9将所有产业部门的产业圈分为左右两部分，对圈长2-9的所有产业圈数目求和并排位，可发现各产业部门此时的排位与产业圈度的排位相同，可见各个产业部门之间圈度的不同更多地源于小圈长的产业圈。由于小圈长的产业圈循环速度更快，循环性更强，所以，一般说来，一个产业部门的圈度越大，其小圈长的圈越多，具有越高的循环水平。

(2)由表2可以看到，从产业部门的分布看，山东省循环结构中圈度前十位的产业部门主要分布于第二产业，可见第二产业是山东省经济的主体，在产业循环过程起到至关重要的作用。其中，14号金属冶炼及压延加工业(下文简称14号)和12号化学工业(下文简称12号)分别位于第一、二位，它们的相对圈度为92%、91%，可见它们对整个循环结构的影响均超过90%，如果这两个产业部门变为孤立部门，山东省循环结构中将只剩余1.9%的产业圈，可见这两个产业部门在山东省经济发展中起到了至关重要的作用。16号通用、专用设备制造业和27号交通运输及仓储业的产业圈度分别为第三、四位，对整个循环结构的影响均超过80%，对山东省经济发展也很重要。另外，资源、能源产业的地位显著，再一次体现了山东省作为资源大省的特点，同时也看到了能源产业对其他产业部门的强支持作用。第三产业中仅27号交通运输及仓储业位于第四，这源于它对其他产业部门的重要服务作用。

(3)比较山东省和江苏省产业圈度前十位的产业部门，可以看到，十个部门中有八个相同，并且两省圈度前三位的产业部门也相同，可见两省的产业关联结构存在较大的相似性。只在山东省进入前十位的为2号煤炭开采和洗选业和17交通运输设备制造业，而只在江苏省进入前十位的为19号通信设备、计算机及其他电子设备制造业和15号金属制品业，这几个部门的不同表现了两省的差异，也反映了区域产业关联结构中可能存在改变之处。

四、结论与启示

产业循环关联是形成区域竞争力的重要因素，在产业网络中存在于产业循环结构，而产业圈度是描述各产业部门在循环过程中的作用的重要指标。一般说来，圈度大的产业部门参与了较多的循环，处于较多的产业循环关联中，对循环具有更强的影响。根据前面的分析我们可以得到以下结论：

山东省产业循环结构在山东省产业关联结构中起到至关重要的作用。其中，第二产业构成了山东省循环结构的主体，14号、12号、16号和27号的圈度位于山东省的前四位，它们对山东省循环结构的影响均超过80%，不仅圈度大，而且小圈长的产业圈多，具有高的循环水平。第一产业由于与6号食品制造及烟草加工业和12号之间的关联也进入循环结构，但圈度较小，作为国民经济的基础产业，对其它部门特别是6号的发展起到重要的支撑和保障作用。第三产业不够发达，仅27号进入循环结构，但影响比较大，这与其对第二产业的强支撑作用相关。

由此，我们可以得到以下启示：

(1)关注圈度大的产业部门，分析这些部门的变动对整个经济体系的影响。如14号和12号，它们对山东省循环结构的影响均超过90%，而这些产业部门耗能较高，在关注环境问题、资源问题的今天，在考虑降低能耗时应分析这些做法对整体结构所带来的影响，根据具体的影响路径找以解决问题的方法，实现降低能耗的同时不改变对循环结构的影响。

(2)资源、能源性产业部门在山东省经济发展中的作用非常显著，需要分析这些部门在循环结构中的影响路径，根据需要有针对性地培育发展新产业，克服发展瓶颈，实现经济的可持续发展。比如煤炭开采和洗选业，由于其对11号石油加工、炼焦及核燃料加工业、12号、14号和23号电力、热力的生产和供应业的供给，以及对14号、16号、23号和27号的需求而进入循环结构并且产生了较强影响。为了减少等温室气体的排放，针对每个关联部门，可寻找具体的替代产品从而实现减排而不影响其他部门的发展。

(3)与其它地区比较，寻找可能的准关联边，在已有关联结构的基础上，尽可能转变这些准关联边为真正的关联边，实现提升多个部门乃至整个循环结构的循环水平。与山东省相比，江苏省的循环结构中的19号对循环结构的影响达到66.6%，位于第7，而在山东省其影响仅为28.1%，位居第13。仔细分析其关联边，可以发现江苏省19号产业对13号非金属矿物制品业、15号和18号电气机械及器材制造业的需求关系以及对16号的供给关系是显著的，这些不同于山东省的关联边使得19号在循环结构中的作用比较突出。山东省可以将这些关联边视为准关联边，依托现有发展资源和发展条件，通过提供便利条件等方法，因势利导，尽可能地实现准关联边向真正关联边的转变，从而提高19号以及循环结构的循环水平，实现产业结构升级，提升区域的竞争力。

(4)由于循环速度较快，小圈长的产业圈对循环结构具有较大的影响。为了实现产业升级，在试图将准关联边转变为真正的关联边时，应优先考虑构成小圈长产业圈的准关联关系。

(5)山东省第三产业在循环结构中的作用不突出，针对第三产业已有的关联关系，寻找第三产业中的产业部门与循环结构中的产业部门之间的准关联并尽可能对其转变，实现更多的第三产业进行循环结构。在目前山东省的产业网络中，存在6号对31号住宿和餐饮业，12号对40号卫生、社会保障和社会福利业，34号租赁和商务服务业对12号等涉及第三产业的关联关系，针对这些产业部门分析准关联边，在可能的情况下将其转换为真正的关联边，使这些可能的产业部门进入循环结构，实现产业升级。

总之，为了山东省经济的快速健康发展，在研究山东省产业循环结构的基础上，一方面可以从循环视角分析某些产业政策对经济整体的影响，从关联路径上分析减少不良刺激的影响方法；另一方面可在已有结构的基础上分析现有条件，提高循环结构的循环水平，带动区域经济向更高的水平发展。

本文是国家自然科学基金“区域间产业关联网络模型构建及相关优化问题研究”( 项目编号：71371108)的阶段性成果。

陈效珍(1972-)，女，山东师范大学商学院，讲师，博士，主要研究方向：管理科学，产业网络。

F269.2

A

1003-8353(2015)04-0098-05