基于GSPN的西咸新区临空经济产业链建模研究

陈军

（1.西安航空学院经济管理学院，西安710077；2.西安建筑科技大学管理学院，西安710055）

引言

产业承接是近三十年以来世界经济历程中的一个显著的经济现象。2014年初，西咸新区成为首个以创新城市发展方式为主题的国家级新区，成立之初就已确立主动承接东部产业转移，创建国家级“中西部产业转移示范区”的战略定位，从而拉开了全面实施产业承接的序幕。然而，随着中西部地区在产业承接方面日趋激烈的竞争，比较优势相似，招商政策趋于同质化，西咸新区承接国际先进产业的吸引力正在逐渐削弱，2016年全年入区企业数量同2014年、2015年相比，呈明显下降趋势。众所周知，科学的产业承接战略、合理的产业承接方向以及创新的产业承接模式是产业承接成功的保证。因此，为保障西咸新区持续高效的产业承接能力，对现有产业承接模式进行科学探索和创新就具有非常重要的现实意义。

目前关于第四次全球产业转移过程中产业承接模式的研究文献不多，且都停留在定性的经验分析上，缺乏定量研究。袁小平等指出，产业承接地区应在承接理念由梯度承接向顺势承接更迭的基础上进行对策选择[1]；韦倩青等在分析广西现有产业基础的劣势之上，提出了广西承接东部产业转移应建立产业转移工业园区的具体策略[2]；马仁锋等探讨了金融危机对产业承接能力的影响，提出有效产业承接过程需要当地企业和资本的广泛参与[3]；刘潇针对产业承接地区就业问题，提出构建就业促进产业承接的模式[4]；任桐岩等指出，为防止地区之间的恶性竞争，不同欠发达地区应探索建立相互协调、互利合作的产业承接模式[5]；贺灿等对衡阳市高新技术产业发展的现状与特征进行分析，总结出区域综合开发加差异化发展的空间对接承接模式[6]；李华军等基于地方税收的视角，提出承接产业转移要紧密结合当地产业规划和空间布局，走科技含量高、经济效益好的资源节约型新型工业化道路[7]。

上述定性研究从不同角度提出了目前我国中西部地区在产业承接中所普遍存在的问题及对策，但定性研究有一定的局限性；建模是研究产业承接模式这类复杂动态系统的有效方法，但至今我们尚未发现产业承接模式建模的文献。为此，本文应用广义随机Petri网（GSPN）理论和方法对产业承接模式进行建模仿真和定量分析，着眼于西咸新区产业承接的地方性和现实性要求，量化分析承接过程中各环节运行效率和整体功能，应用创新驱动发展战略对现有产业承接模式重新进行优化设计，进而为西咸新区推进“一带一路”及自贸区建设、创新城市发展方式提供数据支撑和理论支持。

一、面向产业承接模式的GSPN建模

GSPN是研究离散并行系统的一种重要的数学分析工具，包含三种最基本的元素：库所（Place）、变迁（Transition）、流关系（Flow relation），其中变迁根据发生时间的长短可分为瞬时变迁和时延变迁[8～9]。对于产业承接模式这类复杂动态系统，应用GSPN进行建模仿真时，库所表示产业承接过程中的各个环节，也表示了各环节的先后顺序，变迁表示环节的产生条件及延迟时间，而用托肯（Token）表示库所的状态。

GSPN是一个五元组PN=（P，T，F，m，λ），其中：P表示库所，T表示变迁，F表示流关系；m：P→N为GSPN的标识；m（Pj）表示m标识下库所Pj的容量值，m1为系统初始标识。

与时间变迁集相关联的平均变迁实施速率集合λ={λ1，λ2，…，λn}，服从负指数分布[10]。

已经证明，一个GSPN与时间连续的马尔可夫（Markov）链同构，且当所构造的Markov链平稳分布时，利用GSPN的可达集，可求出产业承接过程各标识的稳定状态率[11]。令各个标识的稳定状态概率为P=（P[m]1，P[m]2，...，P[m]n），Q为Markov过程的转移速率矩阵，两者之间存在以下关系：

其中，矩阵Q中非对角线上的元素qij可从Markov链的状态图获取：当从标识mi到标识mj之间存在有向弧时，弧上的速率即为qij的值，否则为0；其对角线上的元素qij等于标识mi输出的各条弧上的速率之和的负值。利用公式（1）即可求出系统的稳定状态率。

面向产业承接模式的Petri网建模工作可分为以下步骤：

首先，利用GSPN模型描述当前研究的产业承接模式这一动态系统；其次，基于已描述的GSPN模型，构建相对应的Markov链；最后，通过模型的定量求解，对相应产业承接模式的整体功能和运作效率进行相关的分析。其中，产业承接模式的整体功能是指产业承接过程的平均执行时间，也就是在稳定状态下，从产业承接项目选择开始到完成承接项目所需要的平均时间T，可由式（2）得到：

公式（2）中，W表示系统的平均托肯数，λ表示系统单位时间内进入的托肯数。而在GPSN中，库所拥有托肯表明该环节处于工作状态，由此可得每个环节处于工作状态的时间以及产业承接处于工作状态的总时间，并可求出某一环节的运作效率[12]。

其中，∑p（m（pi））表示某一环节的托肯数，等于属于该环节的各标识m（Pi）之和，W为系统的平均托肯数。

二、西咸新区产业承接模式的Petri网建模分析

（一）西咸新区现有产业承接模式

为深入实施“一带一路”建设，引领和带动西部大开发，位于陕西省西安市和咸阳市建成区之间的西咸新区于2014年1月正式获批成为第七个国家级新区，依据定位明确、产业集聚的工业园区布局，分别设立了空港新城、沣东新城、沣西新城、泾河新城、秦汉新城五大经济组团，其中空港新城还被批准设立为第一个国家航空城实验区，五大组团分别以航空物流、航空制造、科技孵化、信息技术为主导产业，三年来在产业承接方面已经取得了相当的成绩。

然而，近年来，宏观经济环境严峻的背景下，以及中西部地区第四次产业承接日趋激烈的竞争环境下，现有产业承接模式中的一些弊端逐渐显露，西咸新区的发展脚步开始放缓。主要表现在以下三个方面：首先，由于现有模式中五大组团各自为政，没有实现区内资源共享，导致在承接项目选择及培育方面效率较低；其次，各个组团在产业承接项目上仍以消化吸收为主，还没有形成真正意义上的产业创新；最后，没有充分地利用陕西“空中丝绸之路”建设机遇来发挥区内咸阳国际机场、空新城港的独特空中优势，形成区域经济转型发展的新引擎。

产业承接的整个过程可以划分为三个主要的环节：承接项目筛选环节、培育环节以及运行发展环节。下面以区内任一组团为例，采用GSPN建模描述西咸新区现有产业承接模式（如图1所示）。

图1 西咸新区现有产业承接模式的GSPN模型

表1 GSPN现有产业承接模式中各库所、变迁含义

整个承接过程里共包括12个变迁和14个库所，其中，产业承接中的检测、资源筹集、分工等存在时间延迟的过程由相应的时间变迁T={t1，t2，t3，…，tm}组成，我们通过对近三年西咸新区已承接项目的数据统计并进行归一化处理后，得到各个变迁的时间系数；产业承接中的项目筛选、培育、运行等情况由相应的库所P={P1，P2，…，Pn}组成，表1表示的是图1中各库所和变迁的具体含义。

根据Markov过程及公式（1），可求出模型中每个可达标识的稳定概率：

则相应每个库所的平均托肯数为：

（二）西咸新区创新产业承接模式

针对现有模式中存在弊端，以创新驱动发展战略为指导思想，对接国家“一带一路”建设和陕西自贸区建设机遇，拟在西咸新区产业承接模式中做出以下创新改变：

1．努力提高西咸新区公共服务平台建设水平和服务能力，增强新区在中西部产业承接方面的比较优势。

2.充分利用陕西自贸区建设契机，通过产业承接实现产业创新，形成自贸试验区与国家级新区“双区”联动发展新格局[13]。

3．打破现有的组团各自承接项目的格局，建立统一的西咸新区整体承接机制，利用区内咸阳国际机场、空新城港的独特空中优势，打造以陕西自贸区核心承载区域空港新城为核心组团的临空经济全产业链。

用GSPN建模描述创新后的产业承接模式，得到结果（如下页图2所示）。

创新后的承接过程由13个变迁和15个库所构成，其含义（如下页表2所示）。

表2 GSPN创新产业承接模式中各库所、变迁含义

同理可求得到该模型下每个可达标识的稳定概率：

则相应每个库所的平均托肯数为：

三、西咸新区两种产业承接模式的定量比较分析

（一）整体功能分析

分别取两种承接模式的子系统P={P2，P3，P4，…，P14}和P′={P′3，P′4，P′5，…，P′15}，求出两个子系统的平均托肯数及单位时间的进入托肯数[14]。

进而，根据公式（2）可分别求出两种产业承接模式的平均承接时间为：

可见，创新后的产业承接模式项目承接速度更快。

（二）主要环节运作效率分析

利用公式（3），对产业承接过程中的项目筛选环节、培育环节以及运行发展环节等关键指标进行量化比较分析，将得到对比结果（如表3所示）。

表3 两种产业承接模式主要环节的效率比较

上述量化指标的比较分析表明，无论是从整体功能还是各主要环节效率，创新后的产业承接模式均得到了大幅度的改善和提高，意即本文所提出的关于产业承接的创新模式具有实际价值，可以作为未来西咸新区关于产业承接的一种整体的效率提升方法。

结语

本文基于西咸新区深入推进“一带一路”建设、陕西自贸区建设及产业承接发展的新需要，运用管理学、经济学和信息科学的交叉学科研究方法，推进了产业承接理论探索的深化和革新，并为陕西省、西安市政府深入打造西咸新区为国家级航空服务区、自贸试验区新样本提供可靠的决策支持。

基于上述分析，将产业承接与创新驱动发展相结合，本文对未来西咸新区产业承接模式创新为基于临空经济全产业链的特色产业园集成模式，并提出如下建议：

第一，以建链为基点，打破组团划分建立空港新城为核心的协同创新环境。西咸新区五大组团中，空港新城是国家航空城实验区，更是陕西自贸区核心承载区域，坐拥“国际枢纽机场”——西安咸阳国际机场，在航空物流、航空服务、航空维修与制造等领域已经具备雄厚的产业基础，初步形成在国内具有一定领先优势的特色临空产业集群；沣东、沣西两个组团在高新技术、信息技术等战略性新兴产业方面相对更具优势；秦汉定位于发展金融商贸、总部经济而产业；而泾河在劳动力、土地资源及原材料方面具有相对其他组团的成本优势。众所周知，机场、航空构成临空经济发展的工具和渠道，而科技、信息、金融则是临空经济发展的必要引擎，纵观西咸新区五大组团现阶段产业定位，涵盖发展临空经济的各个要素。因此，在产业承接方面应以空港新城为核心展开跨组团合作，培养有利于“大西安”航空服务区发展的协同创新环境，以达到优势互补，资源共享，建立统一协调的西咸新区临空经济产业链。

第二，以强链为方向，促进临空产业技术创新提升西咸新区平台服务能力。临空经济产业链的增强与发展离不开金融投资、科技研发和航空物流等公共服务平台的支持。西咸新区公共服务平台能力的提升，也是西咸新区在中西部产业承接竞争中重新树立比较优势的重要手段。一方面，应充分发挥陕西自贸区建设的优势，要引领临空承接项目与承接地高校、科研院所、政府部门等创新主体协作开发，完成临空承接项目的消化吸收再创新；另一方面，要积极加强与陕西自贸区另一核心承载区域——西安国际港务区的密切合作，吸引更多的大型航空公司在区内设立大型物流中心，加快临空产业类承接项目的整体运行效率。

第三，以延链为目标，打造高端优势临空产业提高西咸新区综合承载能力。针对西咸新区各组团现有临空产业链条过短，创新商业模式，积极对接国内外高端临空产业资源，建立具有航空指向明显、附加值高的临空制造业体系[15]。优先发展和重点支持区内的临空特色主导产业、新兴产业和高端产业，增强这些产业的辐射力、影响力和凝聚力，进而带动其配套的品牌塑造、营销服务等旁侧产业以及相关辅助机构转入，构筑临空产业链的纵向协同创新联盟，形成真正意义上的临空经济全产业链。

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