基于种群生态学的中国钢铁产业发展SWOT分析

李黎明，陈富良

（1.江西财经大学 经济学院，南昌 330013；2.新余高新技术产业开发区管理委员会，江西 新余 338004；3.新余钢铁集团有限公司，江西 新余 338001）

0 引言

种群生态学是生物学的一个分支，主要是研究种群内各成员之间、它们与其他种群成员之间、以及它们与周围环境中的生物和非生物因素之间的相互关系。Frosch于1989年指出，可以将产业生态系统比作是一个自然生态系统，各个产业和生产活动之间是相互依赖又相互制约的关系。李辉和张扬[1]借助生态学的理论和方法建立企业间竞争—合作关系的数学模型，研究产业集群的可持续发展。张卉[2]指出，产业集群规模的调节可以借鉴生态学中动物种群大小的自我调节机制和自然选择。张洪潮和李秀珠[3]通过对Logistic生态模型法的推广，将煤炭产业集群互利共生关系的企业分为中心—卫星型企业组与低共生型企业组两种。徐菁鸿和郭燕青[4]通过建立种群时滞模型，研究企业集群组织间关系中比较典型的竞争关系和依赖关系。卢杰[5]从生态学的视角探讨了制造业产业集群生态系统的共存机制。

本文通过借鉴种群生态学中的种群生长模型、研究代表种群内部的典型效应、分析种群间的相互作用，从而提出产业发展基本模型、产业内部的主要效应以及两个产业之间的主要关系，并利用SWOT分析方法，以某一实际产业为例，阐述基于种群生态学的产业发展模型的实际应用。

1 单个产业分析

1.1 单个产业基本模型的建立

关于单种群的连续增长模型，最具代表性的是比利时数学生物学家Verhulst（1838）提出了Logistic增长模型。基于此模型，提出产业发展的基本模型如下。

某一产业是指在同一时期内在一定区域内的同类企业个体的集合。其产业的基本特征为空间特征（有一定的分布区域）、数量特征（每单位市场（或空间）上的个体数量（即密度）是变化的）。从而，产业基本发展模型为：

其中，N为产业的企业数量；t为时间；r为常数，表征产业在正常发展情况下企业数量净增长率，该产业内企业的平均新增率与平均退出率之差；K表征市场能容纳该产业内企业的最大数量，称为市场容纳量。

当t=0时，产业企业数量为N0，则Nt的解为：

本文模型中的所有变量和参数都为非负。

上述两个模型基于以下两点基本假设：

（1）有一个市场容纳量K，当Nt=K时，产业企业数量为零增长；增长随密度上升而降低的变化是按比例的。

（2）在一个产业内每个企业所占有的市场空间相同（即每个企业的规模相同），每一企业利用市场空间为个企业利用市场空间，剩余市场空间为

1.2 产业内企业的相互关系

1.2.1 协作效应

在群居动物中，蚁群是典型代表之一，而它们的分工协作（即协作效应）成了群居动物的特征，协作效应可以有效地促进蚂蚁数量增加。就蚁群而言：当只有一只蚂蚁时，不存在协作效果；当蚂蚁个体数量逐渐增加时，其协作效果不断增强；当蚂蚁个体数量增加至一定值时（该值小于环境容纳量），其协作效果增强至最大；随着蚂蚁个体数量的继续增加，其协作效果开始降低，这主要是因为环境的负荷不断增大以及大量个体之间沟通交流不畅影响了蚂蚁个体之间的协作。

同理，协作效应可以有效地促进产业内企业数量增加，当某个产业内只有一家企业时，不存在协作效应；当企业数量逐渐增加时，其协作效应不断增强；当企业数量增加至一定值N′时（该值小于市场容纳量K），其协作效应增强至最大；随着企业数量的继续增加，其协作效应开始降低，这主要是因为市场基本被占有以及大量企业之间沟通交流不畅影响了企业之间的协作。因此，具有协作效应的产业发展质量可表述为：

其中，ε(N)表示产业内企业的协作效应，随产业内企业数量的变化而变化。

1.2.2 龙头效应

在群居动物中，狼群也是典型代表之一，而它们的头狼效应（即龙头效应）也成了群居动物的特征，头狼效应可以有效地促进狼数量增加。就狼群而言：当只有一只狼时，不存在头狼作用；当狼个体数量逐渐增加时，其头狼效应不断增强；当狼个体数量增加至一定值时（该值小于环境容纳量），其效应增强至最大；随着狼个体数量的继续增加，其效应开始降低，这主要是因为环境的负荷不断增大以及大量个体之间沟通交流不畅影响了头狼对整个狼群的领导。

同理，龙头效应可以有效地促进产业内企业数量增加，当产业内只有一家龙头企业且不存在其他企业时，不存在龙头效应；当产业内除一家龙头企业外其他中小企业数量逐渐增加时，其龙头效应不断增强；当产业内除一家龙头企业外其他中小企业数量增加至一定值N′时（该值小于市场容纳量K），其龙头效应增强至最大；随着中小企业数量的继续增加，其龙头效应开始降低，这主要是因为市场基本被占有以及大量企业之间沟通交流不畅影响了龙头企业对整个产业的引领。因此，具有龙头效应的产业发展质量可表述为：

其中，γ(N)表示产业内部企业间的龙头效应，随产业内企业数量的变化而变化。

1.2.3 竞争效应

在独居动物中，老虎是典型代表之一。虎群的主要特征是各个个体之间的竞争，在此称为竞争效应，竞争效应可以有效地促进老虎数量减少。为便于分析，在此定义个体的生存适应空间：每一个体利用空间的范围为个体利用空间。考虑极限情况，每一个体利用空间的范围为，即每一个体的利用空间的最大量等于环境容纳量最大值。其中为每一个体利用空间的最大预期，即环境能够充分地满足个体的生存需求。

在老虎群个体数量增大的前期（在个体数量增加至每一个体利用空间为之前），其竞争效应的作用不大；当个体数量增加，使得每一个体利用空间为之后，竞争效应开始显著，并随个体数量的继续增加而不断增强；当个体数量增加至K时，竞争效应达到个体可忍受的极限点；当个体数量超过K时，竞争效应趋于直线增强，种群的个体之间的竞争关系白热化。而竞争效应又会有效地抑制种群生活质量的提高。

同理，为分析产业内的竞争效应，在此定义单个企业的市场需求空间：每一个企业利用市场空间的范围为个企业利用市场空间。考虑极限情况，每一个企业利用空间的范围为，即每一个企业的利用空间的最大量等于市场容纳量最大值。其中为每一个企业利用市场空间的最大预期，即市场能够充分地满足企业的生存需求。

竞争效应可以有效地促进产业内企业数量减少。在产业内企业数量增大的前期（在企业数量增加至每一个体利用空间为之前），其竞争效应的作用不大；当企业数量增加，使得每一个企业利用空间为之后，竞争效应开始显著，并随企业数量的继续增加而不断增强；当企业数量增加至K时，竞争效应达到个体可忍受的极限点；当企业数量超过K时，竞争效应趋于直线增强，产业内企业之间的竞争关系白热化。而竞争效应又会有效地促进产业发展质量的提高。因此，具有竞争效应的产业发展质量可表述为：

其中，ω(N)表示产业内企业的竞争效应，随产业内企业数量的变化而变化。

其实，在大自然的实际情况中，大部分物种内部个体之间是既存在协作效应、头狼效应，也存在竞争效应。同理，在实际情况中，大部分产业内部也是既存在协作效应、龙头效应，也存在竞争效应。

2 不同产业之间的关系

基于种群生态学中对种群间关系的分析，从理论上讲，一个产业对另一个产业的影响也存在三种形式：有利、有害、无利无害，据此，两个产业之间可形成六种关系，如表1所示。

表1 两个产业之间的相互关系

因中性表示两个产业之间没有关系，不用讨论；而捕食关系在实际两个产业关系中比较少见，也不作讨论。所以在下文中，将重点对竞争、互利、偏害、偏利这四种关系进行具体分析。本文涉及到相关符号的说明如表2所示。

表2 相关符号说明

2.1 竞争关系

与种间竞争关系类似，产业之间也存在着明显的竞争关系，其中，最典型的产业之间竞争关系有以下两种：一是新技术带来的新型产品与老产品所涉及的产业竞争；二是不同技术路线之间的竞争。应用Lotka-Volterra种间竞争模型，这两个产业的关系可用以下模型来描述：

在竞争关系中，由于α12和α21的数值不同，可能会产生如下三种结果：当α12＜1且α21＞1时，产业1获胜；当α12＞1且α21＜1时，产业2获胜；当α12＜1且α21＜1时，两产业处于稳定状态，两产业内企业数量趋于稳定值。

而依据竞争排除原理，两个互相竞争的产业不能长期共存于同一生态位，因此，占据同一生态位的竞争种之间存在任何平衡，而必然导致一个产业将另一产业完全排出。但是，光伏发电、光热发电等太阳能利用产业之间的竞争，目前是各自占领一定的市场空间，处于临时稳定状态，当然这也与这两个产业并没有完全处于同一生态位有关。

2.2 互利关系

互补的两个产业之间是典型的互利关系。应用Lotka-Volterra种间竞争模型，这两个产业的关系可用以下模型来描述：

只有当β12＜1且β21＜1时，两种群处于稳定的平衡状态，即两个种群在同一环境里相互依存而共生。

2.3 偏害关系

可替代产品产业与被替代产品产业之间的关系为典型的偏害关系。当然，这两个产业中具体谁受到有害作用则取决于社会发展的水平。应用Lotka-Volterra种间竞争模型，这两个产业的关系可用以下模型来描述：

在偏害关系中，由于α21的数值不同，可能会产生如下两种结果：当α21＞1时，产业1获胜；当α21＜1时，两个产业处于稳定状态，两个产业内企业数量趋于稳定值。

2.4 偏利关系

优势产业与附属产业之间的关系为典型的偏利关系。应用Lotka-Volterra种间竞争模型，这两个产业的关系可用以下模型来描述：

在偏利关系中，无论β21的值是多少，该模型最终只会产生一种稳定的结果：两个产业处于稳定状态，两个产业内企业数量趋于稳定值。

3 基于SWOT分析的钢铁产业发展战略

本文以中国钢铁产业为例进行分析。就产业内部而言，协作效应可以理解为钢铁企业之间的技术合作、人才流动、产品互补、市场共享等；钢铁龙头企业在产品开发、技术创新、市场开拓等方面为行业的引领示范就是龙头效应；2016年以前的连续多年，产能严重过剩、低端产品供大于求是钢铁产业的写照，其主要原因就是中国钢铁企业之间拼产量拼价格而不注重产品革新和市场拓展造成的，也就是竞争效应。就产业外部而言，与中国钢铁产业形成竞争关系、互利关系、偏利关系、偏害关系的代表产业及说明如下。

（1）竞争关系——中国钢铁产业与国外钢铁产业：

2000—2016年我国钢材进出口量及均价如图1所示。通过分析图1可以得出，在量的方面，我国钢材出口量整体呈上升趋势，而进口量整体呈下降趋势；在价格方面，我国钢材进口均价整体高于出口均价,进出口钢材的价格波动非常大，2011年以来进出口价格都呈较快下降趋势。由此可以得出：中国主要生产中低端钢材，而国外钢材主要占据中国中高端钢材市场；无论中国出口的钢材还是进口到国内的钢材，双方的竞争都在不断加剧。所以中国钢铁产业与国外钢铁产业是竞争关系。

图1 2000—2016年我国钢材进出口量及均价趋势

（2）互利关系——中国钢铁产业与水泥产业

2003—2016年钢筋和水泥的年产量如图2所示。由图2可知，钢筋和水泥的年产量有很好的相关性，其原因是，在中国，由钢筋和水泥组成的钢筋混凝土已成为应用最多的一种结构形式，占总数的绝大多数。因此，钢铁产业与水泥产业可看作互利关系。

图2 2003—2016年钢筋和水泥的年产量变化的趋势图

（3）偏利关系——中国钢铁产业与汽车产业

钢材是汽车制造的主要原材料，一辆汽车的70%以上都是钢材。2003—2016年中国汽车主用钢材和汽车的年产量及年增长率变化趋势如图3所示。由图3可知，汽车主用钢材年产量和汽车年产量有着很好的相关性。汽车产业的发展有力地带动了汽车主用钢材产业的发展。

图3 2003—2016年中国汽车主用钢材和汽车的年产量及年增长率变化趋势图

（4）偏害关系——中国钢铁产业与铝产业

铝是最早成为钢材替代品的汽车制造材料，相关数据显示，用铝来代替钢材生产汽车，整车质量可以减少30%～40%，目前，铝已经成为汽车制造中用量仅次于钢材和铸铁的材料。2003—2016年汽车主用钢材、铝和汽车的年产量增长率变化趋势如图4所示。由图4可以得出，汽车主用钢材、铝的年产量增长率和汽车年产量增长率都有较好的相关性；自2011年以来，铝的年产量增长率超过钢铁，特别是2014年以来，汽车主用钢材、铝、汽车的年产量增长率表现出基本相同的趋势，但铝的年增长率高于汽车主用钢材，而汽车的年产量增长率在两者之间，这说明铝在汽车制造材料中正在不断替代汽车主用钢材。因此，针对汽车这个应用产业，汽车主用钢材与铝是偏害关系。

图4 2003—2016年汽车主用钢材、铝和汽车的年产量增长率变化趋势

通过上述分析，建立中国钢铁产业的发展模型如下，相关符号说明见表3。

表3 相关符号说明

据此，针对该产业的发展可提出如下建议。

产业内部而言：（1）促进企业之间的技术合作、人才流动、产品互补、市场共享等协作，增大协作效应值（2）增强钢铁龙头企业在产品开发、技术创新、市场开拓等方面为行业的引领示范，增大龙头效应值。（3）促进钢铁企业加大产品革新、市场拓展等，以减少它们之间的恶性竞争，减小竞争效应值

产业外部而言：（1）优化中国钢铁产业与国外钢铁产业的竞争，在α12＜1且α21＜1的前提下进一步减小α21和α21值。无论是中国钢铁产业，还是国外钢铁产业，都应加快技术创新、产品创新，从而开拓新型市场。（2）增强对中国钢铁产业与水泥产业之间的优势互补，促进两个产业之间的技术交流和产业的共同升级，以应对市场不断变化的需求。（3）减少铝产业的有害作用，即在α21＜1的前提下进一步减小α21的值。这就要求推进中国钢铁产业的产品结构调整，促进产品高端化，从而不断开拓新的市场空间。（4）加强中国钢铁产业与汽车产业的互利共赢。钢铁产业要不断开发应用于汽车制造材料的新型产品，以应于汽车产业发展革新的需求。

鉴于上述分析相对较复杂，可以利用SWOT分析法[6]对产业发展进行简化分析根据上文分析。基于生态理论的产业发展SWOT分析简要归纳如下:（1）优势：协作效应，龙头效应。（2）劣势：竞争效应。（3）机会：互利，偏利。（4）威胁：竞争，偏害。

同样，以中国钢铁产业为例来进行分析。具体选择何种策略来分析产业的发展，需要根据产业内部及与其他关联产业之间的主要关系要确定，具体如表4所示。

表4 中国钢铁产业发展SWOT策略分析

就产业内部来说，中国钢铁产业的主要影响因素是竞争效应。就产业外部来说，中国钢铁产业的主要影响因素是竞争关系。从而得到在重点考虑产业内部和产业外部关键影响因素的情况下中国钢铁产产业的发展模型：

可见，中国钢铁产业主要存在劣势（产业内部竞争效应）和威胁（产业外部竞争关系）。所以，可用WT策略来分析该产业的发展（如表5所示）。

表5 中国钢铁产业发展的WT策略分析

4 总结与展望

生态学中关于种群内部及种群之间关系的相关理论和分析方法，很多可以借鉴到产业发展的研究中。本文通过梳理种群生态学相关理论，建立了产业发展模型。首先，以种群基本增长模型提出了产业发展基本模型。然后，分析种群内个体之间作用，以蚁群、狼群和虎群为代表分析了种群内存在的协作效应、头狼效应和竞争效应，阐述了三种效应的影响作用，并以此为基础，分析了产业内部企业间的三种效应。随后，在分析产业间关系时，以两种群关系模型为参照，重点描述了两个产业之间的竞争、互利、偏害、偏利这四种关系。最后，以中国钢铁产业为研究对象，在分析中国钢铁产业分别与国外钢铁产业、水泥产业、铝产业、汽车产业形成的竞争、互利、偏害、偏利关系的基础上，提出了如何建立产业发展模型，并运用SWOT分析方法，分析了中国钢铁产业在优势、劣势、机会、威胁四个方面面临的实际情况，同时，针对中国钢铁产业主要存在劣势（产业内部竞争）和威胁（偏害关系）两个方面的影响，提出了WT策略。

但是，如同种群生态学中种群内部还有个体差异、遗传分化、变异等诸多的繁衍特性，种群间也存在协同进化、植物—传粉者互作网络，以及外界环境等诸多因素没有考虑一样，对产业发展的分析也还未考虑到产业内的企业规模大小不一、创新驱动，产业间模型大小差异、在整个工业体系中的地位，以及外界环境等多方面因素。这些都有待下一步更深层次的研究。