基于系统动力学的地区物流业与地区经济互动机理研究

杨浩雄，段炜钰，马家骥

（1.北京工商大学 商学院；2.首都流通业研究基地，北京100048）

0 引言

物流业作为现代经济的重要组成部分，与经济有着千丝万缕的联系。地区物流业与地区经济相互促进、不断发展。第一，经济发展极大带动物流业发展[1,2]。伴随经济的持续发展，我国物流业显现出越发重要的角色，其在国民经济中的重要地位不可忽视。当地区经济的发展突飞猛进时，会产生巨大的地区物流需求，这也带动了与地区物流业相关的仓储配送、交通运输及邮电通信等产业发生较快的发展。第二，物流业对经济发展也有重要贡献。物流业作为国民经济发展的重要一环，为经济发展所牵动，同时物流业对经济发展又有着一定的制约和能动作用。作为贯穿产业链始终的地区物流业，在影响地区经济发展的同时，对保险业、旅游业、信息业、金融业等第三产业的发展也有着密切的联系。重视发展地区物流业不但可以制造更多的就业岗位，还能促进地区支柱产业的发展，同时能改善调整原有工业结构和全面升级整体产业结构[3-8]。

本文运用系统动力学理论，研究分析地区物流业与地区经济的互动关系。本文的核心是探究在经济稳步发展的现状下，地区物流业与地区经济两者是怎样相互影响彼此的，并寻求它们之间相互影响的规律，然后顺应规律发展地区物流业，并带动地区经济持续稳定良好的发展。同时，地区经济发展也要照顾到地区物流业的发展需求，减少不合理的资源浪费等现象，利用地区物流业服务大众的特点，进一步辅助实现改善民生的和谐社会目标。而且本文通过北京、广州、武汉三个城市的物流业与经济发展指标相关的统计数据，进行仿真分析，验证结论的正确性。通过实证验证深化了理论及模型的可接受性，使得仿真结果更加合理。

1 系统动力学模型建立

1.1 系统边界确定

本文研究的主题是地区物流业和地区经济。地区经济主要是根据GDP水平来反映经济规模，对三次产业产值占GDP总量的比重分析反应地区的经济结构、产业结构，对三次产业增加值及其增长的分析反应经济发展情况。地区物流业从物流需求与物流供给两个角度出发。物流需求方面，地区GDP、居民消费水平、产业结构及物流业发展程度都直接或间接地影响物流需求水平。物流供给方面，物流基础设施投资、物流费用、经济政策和管理体制及教育技术投入都会对物流供给能力产生不同程度的影响。本文建立模型的目的在于通过对不同地区的经济、物流业发展状况分析出地区经济发展与物流业水平存在的一些影响关系。以证明发展成熟的地区物流业对地区经济发展的正面推动效应，地区经济发展对地区物流业的行业促进效应以及二者推动地区产业结构合理化发展趋势。根据研究目的分析，最终确定本文所研究问题系统的范围如下页表1所示。

表1 系统边界的确定因素

其中，地区GDP中三次产业产值以及增加值要素在本文中十分关键，提供分析地区产业结构的基础数据。物流政策主要指对物流业起到支持作用的政府管控措施。物流教育、技术资金投入直接影响现代物流业的发展前途，所以细分出来考虑在物流供给的影响要素之中。

1.2 因果关系分析

地区物流业发展与经济发展的关联分析是在多种因素综合影响下的一种复杂系统性关系，其因素关联性较为密切。经过对系统边界的确定，本文主要考虑地区经济、地区物流业的需求与供给三个方面，得出系统内部各要素之间的因果关系，如图1所示。

图1 地区物流业对地区经济影响因果关系图

主要因果反馈回路如下：

（1）地区GDP→居民消费水平→物流需求水平→社会物流总额→物流业增加值→第三产业增加值→地区GDP（正反馈）

（2）地区GDP→物流投资额→物流设施资源→物流供给能力→降低物流资源短缺→地区GDP（正反馈）

（3）地区GDP→物流投资额→物流教育、技术投入→物流服务能力→物流费用减少→物流供给能力→降低物流资源短缺→地区GDP（正反馈）

此因果关系图揭示：（1）一个地区的GDP较高，则相对而言居民消费水平上升，物流需求水平也会上升，带动社会物流总额增加，物流业增加值同样上涨，这样一来，第三产业增加值也上涨，就会回头来影响着地区GDP水平上升。（2）地区经济的增长，会带动物流投资额增加，物流设施资源也会进一步完善，从而提高物流供给能力，降低物流资源短缺现象，对地区GDP产生正面影响。同样，雄厚的经济实力也会促进物流教育、技术研发资金投入，从而提升物流服务能力，进一步提高社会物流水平，降低物流费用，提升物流供给能力，增加物流资源，对地区经济发展产生正面影响，表现为地区GDP水平上升。

1.3 模型建立

在系统边界确定的基础上，进一步整理出要素之间的因果关系。通过因果关系分析，利用系统动力学软件Vensim建立了物流业与地区经济互动机理的系统动力学模型，如图2所示。

图2 地区物流业与地区经济系统动力学模型

通过构建的系统动力学模型，设定系统模型的变量，可以列出系统各变量之间关系的数学方程式：

第一产业投资完成额=INTEG(第一产业投资增长量，初始值)

第二产业投资完成额=INTEG(第二产业投资增长量，初始值)

第三产业投资完成额=INTEG(第三产业投资增长量，初始值)

第一产业增长量=当年第一产业增加值-上年第一产业增加值

第二产业增长量=当年第二产业增加值-上年第二产业增加值

第三产业增长量=当年第三产业增加值-上年第三产业增加值

物流需求增长量=第一产业增长量×第一产业物流需求系数+第二产业增长量×第二产业物流需求系数+第三产业增长量×第三产业物流需求系数

供需比=物流供给能力/物流需求水平

物流供给增长量=物流业基础设施投资×投资转换率

地区GDP增长量=第一产业增长量+第二产业增长量+第三产业增长量

第一产业增加值=INTEG（第一产业增长量，初始值）

第二产业增加值=INTEG（第二产业增长量，初始值）

第三产业增加值=INTEG（第三产业增长量，初始值）

物流需求水平=物流需求增长量+影响系数×居民消费水平

物流供给能力=INTEG(物流供给增长量，初始值)

物流投资额=地区GDP×投资比例

物流费用=运输费用+管理费用+保管费用

实际需求系数=IF THEN ELSE（供需比〉1,1，供需比）

物流业增加值=K×社会物流总额（K为比例系数）

物流政策系数=IFTHENELSE（系数〉1，正影响，负影响）

物流服务能力在本文中是指通过加强物流教育、技术投入从而不断提高物流服务效率，单位物流量产生更低物流管理费用的衡量指标。

2 模型仿真与实证

2.1 模型参数估计

本文所使用的系统动力学仿真软件为Vensim PLE，模型运行时间为2005—2025年，仿真的步长设置为1年。

2.1.1 北京、广州、武汉城市基本数据

通过北京市统计局、广州市统计局以及武汉市统计局公布的年度数据，得到与本文相关的北京、广州、武汉三市地区统计数据。

2.1.2 参数估计

（1）三次产业物流需求系数的确定

货物运输是物流过程中真正实现产品位移的中心环节，因此本文用货物周转量来界定物流需求水平。

In y=-0.905+0.41Inx1+0.65Inx2+0.02Inx3（北京）

In y=-0.618+0.53Inx1+0.75Inx2+0.01Inx3（广州）

In y=-0.735+0.57Inx1+0.68Inx2+0.01Inx3（武汉）

其中，y表示物流需求水平，x1，x2，x3分别表示第一、二、三次产业增加值。

（2）物流费用相关比例的确定

物流费用主要分为运输费用、管理费用和保管费用三个部分。根据历年物流费用总额以及各部分费用的相关数据（数据详见中国物流与采购网），通过SPSS统计方法进行多元线性回归可以得出分配系数，运输费用系数为0.468，保管费用系数为0.367，管理费用系数为0.166。

（3）投资转换率的确定

根据物流供给年增长量，结合物流投资额中的物流基础设施投资额（主要参考交通运输、仓储和邮政业投资额数据）进行回归分析，计算出投资转换率为北京0.60，广州0.54，武汉0.51。

2.2 模型检验

本文在仿真初期对数据进行回归，回归所得数据与仿真结果数据值的误差限制在5%以内，来保证本模型的精度相对较高，所以基本可以代表现实系统的运行情况。

2.3 仿真分析

通过对已建好的系统动力学模型进行仿真运行，本文得到以下系统动力学图形，从中找出三个地区发展过程中存在相同与不同之处，验证地区经济发展与物流发展的一些相关性。

（1）物流业增加值与社会物流总额

如图3所示，2005—2025年，三个地区社会物流总额逐年增长，广州和武汉的增长速度快于北京。随着地区经济不断增长，社会物流总额也不断增加，与地区经济的增长一致（见图4）。

图3 地区社会物流总额变化对比

图4 地区GDP水平

如图5所示，2005—2025年，三个地区物流业增加值变化趋势与社会物流总额变化趋势保持一致。由此可见，地区物流业增加值的变化可以反应地区社会物流总额的情况。

图5 地区物流业增加值变化对比

（2）物流需求水平、物流供给能力与供需比

图6 地区物流需求水平对比

如图6所示，2005—2025年，三个地区物流需求水平不断持续增长一致。北京物流需求水平缓慢增长，武汉物流需求水平增长较快。

北京的产业结构中第三产业比重很大，而第三产业的物流需求系数很小，产生的物流量不大，所以其物流需求水平长期来看并不会迅猛增长。武汉地处中部枢纽位置，近年来第二产业快速发展且比重不断增加，同时第二产业的物流需求系数相比第一、三产业较高，产生较大物流量，所以对物流需求也会大大增加，其物流需求水平也明显加快增长。广州经济发展逐步走向成熟，第二产业比重下降，第三产业比重上升，所以对物流的需求水平较之武汉增长较慢。

图7 地区物流供给能力对比

如图7所示，2005—2025年，三个地区物流供给能力呈现逐年平稳增长状态。北京的物流供给能力低于其他两个地区，广州的物流供给能力最大，武汉与广州的物流供给能力趋势相近。

图8 地区物流供需比情况对比

如图8所示，2005—2025年，三个地区物流供需比不断增加，随着物流业的发展与重视，由原来的物流供给匮乏逐渐好转。武汉物流需求水平增长较快，但供给能力仍未能满足其需求水平。北京物流业发展良好，供需比不断趋于平衡状态，但需要在合理有效的控制范围内。广州物流供给能力较高，这与其发展较早和天然的地理优势有关。但与其物流需求水平的发展相比，将有供给过剩的趋势。这与其经济的发展有关，第三产业比重的增加并不需要很大的物流供给能力增长，反而需求合理控制物流供给的投入。

（3）物流服务能力与物流费用

图9 地区物流服务能力变化对比

如图9所示，2005—2025年，三个地区物流服务能力不断上涨，武汉增长较为显著。这与武汉经济地区增长，物流需求大幅增长，物流服务能力基础较差有关。地区经济的增长带动物流业的投资发展，从而加大了物流教育、技术的投入，加上武汉物流需求快速增长的拉动效应，以最初物流服务能力作为衡量基础的物流服务能力则会陡峭增长。所以武汉物流服务能力上涨十分显著。

图10 地区物流费用变化对比

如图10所示，2005—2025年，三个地区物流费用持续增长。北京物流费用增长平稳，武汉和广州物流费用增长较快。武汉物流需求水平的快速增长拉动其物流业的投资发展，加之其物流业发展尚不成熟，物流费用随之也会大幅增加。广州物流业发展较早，形成了一套独有的物流资源，在产业结构转型时期必然存在一些不合理的地方而造成浪费，加之物流投资发展高于实际经济发展所需（从物流供需比可以看出，见图8），所以其物流费用较高。

（4）物流管理费用与运输费用

图11 地区物流管理费用变化对比

如图11所示，2014年之前，三个地区物流管理费用处于凸函数曲线增长状态。2014年之后，广州延续之前的发展态势，物流管理费用缓慢增长并逐步趋于7000亿元/年。武汉和北京则有微弱的下降趋势。由于三个地区物流服务能力的上涨直接影响了物流管理费用，使得其并没有呈现凹函数曲线增长，而是呈现凸函数曲线增长。由此可见，物流服务能力的增加带来的是物流管理的合理化、高效化，降低了物流管理费用的增长。

图12 地区物流运输费用、保管费用变化对比

如图12所示，2005—2025年，三个地区物流运输费用和保管费用变化趋势同物流总费用变化趋势一致。由于该两项费用主要同地区运输价格、地区保管价格以及一些地区各方面价格因素有关，鉴于时间因素，本文并没有加以细致研究考虑价格因素，所以其趋势如此。

（5）物流投资与物流教育、技术投入

图13 地区物流投资情况对比

图14 地区物流教育、技术投入情况对比

如图13和图14所示，2005—2025年，三个地区物流投资额、物流基础设施投资额增长趋势一致。在物流投资额中，一部分用于地区物流教育、技术的投入直接影响地区物流服务能力的变化。

3 结论

本文研究地区经济与地区物流业之间的相互关系及其相互影响，找出影响地区经济与地区物流的关键要素，剖析地区经济与地区物流之间的相关程度，构建地区经济与地区物流互动的系统模型。然后根据北京、广州、武汉地区物流和地区经济的产业特性及整个系统要素之间的动态关联，建立了地区物流与地区经济两者互动的系统动力模型，并对模型进行检验及仿真分析。

研究发现：一是地区社会物流总额、物流业增加值与地区经济增长成正向关系。但地区社会物流总额、物流业增加值不完全由GDP决定；二是物流需求水平与地区经济增长的变化成正向关系，第二产业比重越大，物流需求水平随经济增长而增加的幅度越大，第三产业增长对物流需求水平的影响并不十分显著；三是以第二产业主导的经济发展中地区需要加大物流供给能力的发展，以第三产业主导的经济发达地区需要放缓物流供给能力的发展；四是地区经济增长带动物流需求增长，社会物流总额带动物流需求增长，从而使得物流费用增加。然而通过提高地区物流服务能力，一定程度上有效降低物流管理费用的增长，从而一定程度上间接降低了物流费用。五是地区物流投资额与地区经济的增长成正相关。地区物流教育、技术的投入与地区物流服务能力的增长成正相关。