长江经济带城市间装备制造业的共生模式研究

江露薇 冯艳飞

【摘要】共生是区域产业由无序向有序、由竞争向合作、由数量向质量发展的路径选择。基于生态共生理论，寻找长江经济带装备制造业发展的共生要素，以此构建城市间装备制造业发展的互惠共生模型和偏利共生模型。通过求解模型均衡点，探究不同模式下城市间装备制造业共生的稳态条件，进一步运用计算机仿真技术推演最优共生模式。结果表明：长江经济带城市间装备制造业的发展问题具有共生性，共生模式取决于共生系数，其中，互惠共生模式具有更高的稳定性和成长性。根据研究结果，结合长江经济带装备制造业的地域分布和产业特征，从共生单元、共生环境和共生模式三个方面提出了促进区域产业共生发展的策略建议。

【关键词】共生理论；长江经济带；装备制造业；产业经济

【中图分类号】F062【文献标识码】A【文章编号】1004-0994（2019）24-0128-6

一、引言

装备制造业是推动经济高质量发展的重要引擎。长江经济带连贯我国东中西部，汇集了轨道交通、航空航天、电子通信等一批具有先进生产力的装备制造业，是我国经济发展的“黄金水道”。实现长江经济带上中下游协同发展，培育先进装备产业集群，对促进我国制造业高端化具有重要现实意义。长江经济带以上海为龙头，以武汉、重庆为核心，覆盖九省二市。然而，长江经济带城市群在发展装备制造业的进程中，存在“大而散”“大而不强”问题：一方面，部分省市存在产业结构相邻相似的状况，缺乏产业特色和比较优势；另一方面，不同核心城市群的协同带动作用有限，区域差距仍然较大。当前，长江经济带装备制造业尚未形成区域协同共生、产业一体化发展的良好业态。

上述问题可抽象为区域产业的共生问题。“共生”一词最初由德国生物学家Anton De Bary[1]提出，是指不同物种在其共处的环境中，出于生存及发展需要，以物质、能量或信息等为媒介，相互影响、相互依存、协调演化的生态关系。在生态系统中，各生物体主要通过资源的共享与交换，以互补、分离、聚合等形式，实现时空上的“共栖”与“共存”。共生理论的发展为其他领域提供了新的研究视角，袁纯清[2]于1998年将生态共生理论引入经管领域，用以分析我国小型经济的转型与发展。柳卸林等[3]提出，新时期建设科技经济强国需要树立生态系统观。已有研究学者们侧重从区域和产业层面研究共生问题。从区域共生视角看，学者们将城市与生物物种类比，探究城市间的共生问题。黑川纪章[4]将城市类比于生物体，提出生態维持性城市是共生城市未来的典型和方向。张怀志等[5]运用Logistic模型分析中心城、卫星城等不同类型城市群落在演化时的生态均衡条件。李晓娣等[6]从区域科技创新层面探讨区域创新生态系统的建设问题。从产业共生视角看，曹玉姣等[7]将共生理论应用到物流产业，分析城市群物流与区域经济的共生关系；王珍珍[8]运用共生度模型测算了长江经济带沿线省市制造业与物流业的共生关系，结果表明各省市两类产业将向互惠共生的方向发展。

综上所述，已有研究主要从区域视角和产业视角探讨共生问题，区域视角着重解决城市间的协同共生和内部联动问题，产业视角着重解决产业竞争力和产业结构问题。二者由于目标不一致往往出现冲突或顾此失彼，有待将两种视角结合起来研究特定区域特定产业的共生问题。基于此，从共生视角研究长江经济带装备制造业的共生模式，一方面，有利于合理安排长江经济带装备制造业的产业布局；另一方面，有利于缩小装备制造业的区域差距，实现城市间的协同共生。

二、理论分析及模型设定

（一）共生性分析

共生系统主要包括共生单元、共生环境和共生模式三个基本要素。

共生单元指构成共生关系或共生体的基本单位，是实现物质生产和能量交换的基础载体。长江经济带“一轴、两翼、三极、多点”的发展格局决定了共生系统中所含的共生单元。“一轴”“两翼”是将长江主轴线视为整体，突出其综合作用和南北辐射作用，因此，可将长江经济带的城市集合视作一个相对独立的共生单元，与其他的城市集合互动产生输入与输出。“三极”是强调长江三角洲城市群、长江中游城市群和成渝城市群三大增长极的带动作用，共生视角下，一方面，可将三个城市群分别视作相对独立的共生单元，构成长江经济带共生系统；另一方面，各个城市群又是相对独立的共生系统，城市群内部各城市可作为单个共生单元。“多点”是指长江经济带各地级市的支撑作用，可将各地级市视作各个共生单元，由点状构成带状共生系统。由于本文研究长江经济带城市间共生模型，因此仅探讨以单个城市为共生单元时，各共生单元间的共生关系。

共生单元之间物质和能量的流动与转化，以及各共生单元投入与产出的关键指标，主要体现在质参量上，质参量亦是共生单元之间相容性的表征。本文研究长江经济带城市间装备制造业的共生模型，各城市在发展装备制造业过程中，与其他城市在产业要素（如技术、资金、人才等）上的交换，可能会影响城市间共生关系的装备制造业投入、产出重要指标，即为质参量。若用Z表示质参量，K、L分别表示资本、劳动力生产要素，则两个城市（共生单元）间的共生关系可用质参量表示为：Z1=f（Z2）=f（KZ2，LZ2，…）。

共生环境指影响共生关系存续的内外部条件。共生环境对共生关系可能产生正向、中性或负向作用。本文研究内容所涉及的共生环境主要指长江经济带装备制造业发展的产业环境，涵盖政策环境、市场环境、科技环境、人才环境、资源环境等，健康、完备的产业环境有利于共生单元的升级和共生关系的优化。

共生模式指共生单元间相对稳定的作用方式，主要包括寄生共生、偏利共生、非对称性互惠共生、对称性互惠共生四种行为模式。共生模式具有自发性和可塑性，共生单元之间会根据各自生命周期阶段和综合竞争力自发形成一种共生模式，也可能由于共生环境的影响向另一种模式发展。互惠共生是指共生双方均能受益，可以不断获取新能量、新发展的状态，是共生系统演进的最优目标。鉴于寄生共生模式出现于共生单元形成初期，表示一方需依赖另一方才能实现独立生存的状态，而本文研究对象中的各共生单元（城市）均具有独立发展装备制造业的能力，因此，后文的分析中仅探讨偏利共生和互惠共生模式。

长江经济带装备制造业共生系统如图1所示。

将长江经济带装备产业的共生问题进一步细化为共生系统的内部优化问题，即共生单元缺乏特色、共生环境有待完善、共生模式仍需进化。基于上述分析，本文以长江经济带各城市为共生单元，以城市间发展装备制造业时流动的要素指标为共生单元间的质参量，以装备制造业的产业环境为共生环境，重点研究长江经济带装备制造业生态系统中各共生单元间的共生模式，以期通过分析偏利共生模式和互惠共生模式的均衡点，判断城市间的共生关系，提出有利于优化共生模式的相关建议，促进长江经济带城市间的协同共生以及装备产业的区域联动。

（二）研究假设及模型

May[9]将人口增长Logistic模型应用于生物生命周期及种群演化等研究，揭示了生物种群间的共生关系。随后，众多学者论证了该模型对经济管理领域中共生问题的适用性。基于前文的共生性分析可知，运用Logistic模型研究长江经济带城市群装备制造业发展的共生问题具有科学性和合理性。

1.研究假设。在构建长江经济带城市间装备制造业共生模型前，提出以下假设条件。

假设1：长江经济带由m个核心城市Cm（m=1，2，…，m）和n个一般城市Cn（n=1，2，…，n）构成，各城市产业布局中均包含装备制造业。核心城市与一般城市在一定地域条件下可以相互转化。

假设2：与物种的成长过程相似，各城市装备制造业的发展符合Logistic规律，历经形成、成长、成熟、衰退的阶段。

假设3：以Cm或Cn城市装备制造业的销售产值Y表示该城市装备制造业的成长状况，核心城市装备制造业的销售产值大于一般城市，即Ym>Yn。销售产值高表示该城市装备制造业成长状况良好，反之则表示其处于成长初期或趋于消亡。Y在给定时间条件下存在极限值。

假设4：由于产业资源总量的有限性以及城市间的竞合关系，Cm或Cn城市装备制造业的销售产值Y受其他城市的影响。

2.模型基本设定。满足上述假设时，单个城市装备制造业的演化模型为：

其中，Y表示该城市装备制造业的销售产值，N表示在给定时间、资源条件下该城市装备制造业的潜在产值，r表示该城市装备制造业销售产值的自然增长率。1-Y/N表示该城市装备制造业销售产值的可变空间，被称为Logistic系数。若Y趋近于0，则1-Y/N趋近于1，表示该城市装备制造业的销售产值可增长空间最大；若Y趋近于N，则1-Y/N趋近于0，表示该城市装备制造业的销售产值接近极限产值，现有条件下可增长空间近乎为零。单个城市装备制造业初创、成长、成熟、衰退的生命周期表现为Y从0到N再到0的过程，产值增长潜力先上升、到达一定水平后逐渐下降。在受到其他城市影响的情况下，该城市装备制造业的演化模型为：

由（1）式扩展至（2）式，表示该城市在受到城市i影响时装备制造业的演化模型，影响值用αYi/Ni表示。其中：Y表示该城市装备制造业销售产值，Yi表示城市i装备制造业销售产值；r表示该城市装备制造业销售产值的自然增长率；Ni表示城市i装备制造业销售产值的极限值；α表示城市i装备制造业的发展对该城市的贡献率，或称为两城市装备制造业发展的共生系数，α的取值决定了城市间装备制造业的共生关系，若α>0，表示城市i对该城市装备制造业发展起促进作用，反之为削弱作用。

三、模型构建及分析

（一）互惠共生模型

互惠共生指两种生物彼此独立又相互促进的原始协作关系。若两座城市的资源禀赋赋予其独立发展装备制造业的能力，当两座城市处于同一产业环境中时，二者之间可以彼此促进、相互有利，这两座城市间装备制造业的发展模式为互惠共生。若存在城市A和城市B，根据模型（2）可建立两座城市装备制造业的共生模型，用α表示B城市对A城市装备制造业销售产值的贡献率，β表示A城市对B城市装备制造业销售产值的贡献率。联立两城市的演化模型，构建城市A与城市B装备制造业发展的互惠共生模型。

求解可得：α>0，β>0，αβ<1。此时，两城市装备制造业发展为互惠共生模式达到均衡状态。满足稳定性条件的α与β的取值可能出现两种情况。

一种情况是，α>1，0<β<1，αβ<1。在此穩定条件下，两城市之间的贡献率具有显著差异，表示互惠共生模式出现在装备制造业发展水平差异较大的城市之间，如核心城市与一般城市之间，如图2（a）所示。装备制造业的发展需要科技、人才、资金、政策等要素支持，核心城市较一般城市而言，拥有更丰富的产业资源、更充足的创新人才、更大力度的政策支持，显现出诸多要素优势。一般城市装备制造业的发展规划多以核心城市为中心，形成与核心城市相邻相似的产业格局，辅之以为核心城市提供配套服务或承接产业转移的发展路径。此种情况下，核心城市装备制造业的发展对一般城市的贡献率更大，核心城市可以通过辐射作用促进区域装备产业的整体发展，区域产业形成了围绕核心城市的单一中心集群结构，如长江经济带三大城市群，核心城市与一般城市之间易形成强关联的互惠共生。

另一种情况是，0<α<1，0<β<1，αβ<1。在此稳定条件下，两城市之间的贡献率较低且差异不显著，表示互惠共生模式出现在装备制造业发展水平相当的城市之间，如核心城市之间或一般城市之间。若出现在核心城市之间，如图2（b）所示，表明核心城市及其所在区域拥有较完备的产业链，装备产业发展相对独立，导致核心城市间的相互贡献率较低；若出现在一般城市之间，如图2（c）所示，表明一般城市的装备产业处于成长初期，对外服务能力较弱，城市间的贡献率小于1，相互促进作用不显著，竞争性强，依赖性弱。在上述情况下，各城市装备制造业的发展重心位于本地，区域产业形成了多核心的分布式结构，例如长江经济带中武汉与重庆同为核心城市，但装备产业的独立性强，易形成弱关联的互惠共生。

（二）偏利共生模型

偏利共生指两种生物中，其中一种依赖另一种发展并从中获益的种间关系。偏利共生关系对一方有利、对另一方无影响。若某城市装备制造业主要依托另一城市装备制造业而发展，这两座城市间装备制造业的发展模式为偏利共生。结合模型（1）、（2），若存在两座城市A、B，城市B装备制造业主要依托城市A装备产业的发展并从中受益，城市A装备制造业的发展不受城市B影响，则α=0。构建城市A与城市B装备制造业发展的偏利共生模型如下：

求解可得：β>0。在此稳定条件下，偏利共生模式主要出现在附生城市和宿主城市之间，城市间装备产业发展水平差异较大，如核心城市与一般城市（形成期）之间，如图3所示。

核心城市体量大，装备制造业发展较完备，对形成期的一般城市基本无需求。然而，形成期的一般城市由于规模小，仅拥有地域性资源要素，且不具备要素优势，难以形成完整的产业形态，需要依靠邻近核心城市，通过为其提供资源要素或配套服务获得自身产业发展所需的技术、资金等要素。但是，偏利共生关系往往是不稳定的。一方面，当一般城市逐步进入成长期或扩张期、拥有发展装备制造业的部分要素优势时其将逐步摆脱对核心城市的高度依赖，走相对独立的产业发展道路；另一方面，一般城市的成长导致核心城市对外输出的要素增多，核心城市装备产业发展受到负向影响。此时，两城市间装备制造业发展的偏利共生关系将不再稳定，开始向竞争或其他共生模式发展。

四、共生模型演化仿真分析

基于上述分析，互惠共生模型和偏利共生模型的稳态条件取决于α与β的取值，本文进一步运用Matlab R2018b软件进行仿真验证，并探究两个参数在不同取值状况下，长江经济带城市间装备制造业共生关系的演化进程。

假设方程组（3）中，城市A和城市B独立发展时装备制造业销售产值的极值为1000，则NA=NB= 1000；两城市装备制造业销售产值的自然增长率分别为0.1和0.05，则rA=0.1，rB=0.05；时间步长t= 1000。根据互惠共生模型的稳态条件给α、β赋值（限于篇幅，仿真运行结果图略，仅以文字说明）。通过对比分析得知：第一，在互惠共生模式下，两城市装备制造业销售产值的峰值均大于独立发展时的极值，表明互惠共生模式优于独立发展模式；第二，共生系数越大，峰值越高；第三，从较长时间范围看，不同r值对到达峰值的时间影响甚微，演化进程与共生系数相关，与增长率r无关。

根据偏利共生模型的稳态条件给α、β赋值（限于篇幅，仿真运行结果图略，仅以文字说明），偏利共生模式总体上优于独立发展模式，但相较于互惠共生模式而言，其峰值低于互惠共生模式。当城市A对城市B的贡献度β值不变时，若城市B单方面获利，即α=0，城市A装备制造业的销售产值上限也受到共生模式的影响而有所降低。因此，互惠共生模式优于偏利共生模式，且共生系数越高，城市装备制造业的销售产值上限增幅越大。

五、结论与相关建议

（一）结论

本文通过分析长江经济带城市间装备制造业发展的共生性，构建城市间装备制造业共生模型，求解互惠共生和偏利共生模式的均衡点，进一步运用仿真技术比较两种共生模式，得到以下结论：第一，共生视角下长江经济带的装备制造业发展问题，是长江上中下游各城市作为共生单元通过不同共生模式进行能量流动与创造的共生活动。第二，共生模式的稳态条件与共生系数相关，不同的共生系数取值组合表明，互惠共生模式一般存在于单核心集群或多核心分布式结构的城市之间，偏利共生模式通常存在于具有显著差异的城市之间。第三，就稳定性和发展性而言，互惠共生模式优于偏利共生模式，共生系数越大，城市装备制造业的销售产值上限增幅越大。

（二）相关建议

推动共生系统优化要以优化共生模式为目标，以提升共生系数为关键，着重从共生单元的结构、共生环境的建设方面入手。针对当前长江经济带装备制造业发展的现状与问题，提出以下对策措施。

1.促进共生单元的特色性与质参量的兼容性并存。共生单元是共生系统的基础，共生单元间的质参量是共生关系演化的源泉和动力，挖掘共生单元的特色有利于通过优化部分促进整体升级，提高共生单元间的兼容度有利于稳定共生网络，促进共生关系的演化。因此，一方面，共生单元要客观、准确认识自身的优势与不足，构建特色生态位。长江经济带上、中、下游城市的装备产业优势呈梯度递减，三大城市群中核心城市较一般城市更具產业特色。长三角城市群中，上海、苏州、南京等城市的装备制造业尤其是电子通信与交通运输行业具备优良的产业基础，在夯实基础的同时积极搭建创新平台，为装备制造业高端化提供先进技术支撑，在长江经济带中形成具有创新特色的生态位，成为最具竞争力的共生单元。长江中游城市群和成渝城市群中，武汉、长沙、重庆、成都虽然具备一定的装备制造业基础，但“大而全”“全而不优”的产业格局导致改革创新的阻力大、步伐慢，相比长三角地区城市而言缺乏产业创新性和技术前瞻性，中西部城市应积极汲取传统养分，引进先进人才、技术，缩小与东部城市差距的同时集中力量实现装备制造业的创新发展。具体到三大城市群内部，核心城市具有一定程度的虹吸效应，较一般城市而言更易于培育特色产业优势。一般城市应找准定位与分工，与邻近核心城市错位或互补发展，努力成为长江经济带装备产业链条中不可或缺的一环。

另一方面，共生单元之间要增强粘性，建立紧密合作关系，提升质参量的兼容性。兼容性提升的重要表现是产业要素的互通互融，提升的目的在于改善共生关系，提高城市之间的相互贡献度。核心城市之间应避免抢夺资源式的恶性竞争，形成协同共生的可持续发展局面。核心城市与一般城市之间应优势互补，实现区域产业整体优化升级。上海作为长江经济带的“龙头”，肩负长三角城市群内部协同及长江经济带一体化共生的任务。武汉、重庆两座城市既要凭借产业基础发挥其在长江中下游的辐射带动作用，又要追赶上游城市增强寻找互惠共生的切入点。

2.培育优良的共生环境。共生环境是促进共生关系升级的土壤，共生环境的优化需要多层配合。从整体环境上看，长江经济带装备制造业要坚持“一盘棋”的发展思路，围绕核心城市节点，结合产业特色，从宏观布局上制定长江上中下游协同共生、错位发展的产业战略。从区域环境上看，长江经济带各区域可在宏观产业战略的指导下，围绕产业链培育技术创新环境，提升产业链节点的专业化程度，实现区域产业链的延长与地位攀升。以武汉汽车产业为例，为了形成全系列汽车零部件产业链，武汉集聚长江沿线优势行业资源，引进资金和先进技术，通过提升核心零部件的技术性和包容性，加速了零部件产业整合，辐射十堰、襄阳等老汽车基地，以高附加值的产品形式参与汽车产业的转移和扩大，形成区域竞争优势，拉长和延伸了区域产业链。共生环境的优化还需多方联动。政府部门应结合区位环境和产业发展现状，制定有利于本地产业发展、异地资源整合的产业政策和相关法律法规，为产业环境的优化提供制度保障。金融部门可适当加大资金支持力度，通过金融创新和金融服务助力区域产业的产品创新和工艺创新。信息部门进一步畅通信息渠道，加强传统媒体与新兴媒体的融合与互动，减少长江经济带各城市的产业信息不对称，强化区域产业一体化发展的意识。科研院所应重视对专业人才和创新人才的培养，以专业知识和创新能力助力装备制造业迈向中高端。

以苏州为例，主要从以下方面为装备产业的发展打造正向环境：①政府先后出台多项政策规划，明确提出“打造江苏智能制造产业集聚区”，助力苏州抢占智能装备制造高地，有利于形成层次分明、功能互补的区域产业体系；②建设产业园区，如以智能制造装备为主导的吴江经济技术开发区，为装备制造业的特色发展、创新发展集聚动能，同时辅之以园区政策，以补贴、优惠、奖励等形式鼓励企业自主创新、发展智能装备制造；③成立建设国家装备制造业智库，为产业一体化发展提供技术咨询和政企服务；④园区大力引进知名高校，现已建成中国人民大学苏州校区、西交利物浦大学等著名高校，为智能装备制造汇聚人才。

3.引导共生模式的正方向演化。互惠共生模式是长江经济带城市间装备制造业共生演化的理想方向。在新发展理念之下，长江上中下游产业互动、区域协调发展已成为沿线各省市的共识，但此共识还需深入到以何种模式共生的层面。引导共生模式由相对独立、偏利共生向互惠共生演化，需要加强顶层设计，建立健全区域产业发展的体制机制，为共生模式的正方向进化提供共生界面。跨区域合作发展计划和共享机制有利于打破行政区划界限，深化合作；区域间利益补偿机制有利于加快一般城市产业转型升级。因此，完善的体制机制有利于引导长江经济带各城市在发展装备制造业时积极主动寻求合作与共赢，通过营造共生界面提升共生系数，促进城市间装备制造业以多元、独立、互补的特点和方式向互惠共生模式发展。

主要参考文献：

[1]Anton De Bary.Die erscheinung der symbios[M]. Strasburg：Verlag von Karl J.Trubner，1879：N/A.

[2]袁纯清.共生理论及其对小型经济的应用研究（上）[J].改革，1998（2）：100～104.

[3]柳卸林，丁雪辰，高雨辰.从创新生态系统看中国如何建成世界科技强国[J].科学学与科学技术管理，2018（3）：3～15.

[4]黑川紀章.共生城市[J].建筑学报，2001（4）：7～ 12.

[5]张怀志，武友德.基于Logistic模型的城市群落共生演化与均衡[J].生态经济，2016（12）：73～76.

[6]李晓娣，张小燕.区域创新生态系统共生对地区科技创新影响研究[J].科学学研究，2019（5）：909～918.

[7]曹玉姣，蒋惠园，汪浪.基于L-V模型的城市群物流与经济共生系统共生模式研究[J].经济体制改革，2015（5）：52～58.

[8]王珍珍.基于共生度模型的长江经济带制造业与物流业协同发展研究[J].管理学刊，2017（5）：34～46.

[9]May B. R. Simple mathematical models with very complicated dynamics[J].Nature，1976（261）：459～467.

作者单位：武汉理工大学管理学院，武汉430070