R&D经费结构对产业结构优化的影响分析

刘树林，李可钦

(武汉理工大学 经济学院，湖北 武汉 430070)

一、引 言

现阶段，中国经济发展已进入高质量增长阶段，持续的产业结构调整是经济增长的必要条件，更是中国经济保持高质量、高效益发展的前提。技术创新作为促进产业结构优化的重要力量，在推动中国产业结构转型升级中起到至关重要的作用，间接起到推动中国经济增长的作用。技术创新拉动需求变革，正如凯恩斯所言，“需求创造供给”，需求改变了人们的消费结构。随着生活水平的提升，传统制造业已经不能满足人们对高质量技术产品的需求，产业结构变革势在必行。

目前，中国产业结构高级化程度相较于发达国家还有所欠缺。截至2017年，中国第三产业产值相对于国内生产总值的占比为51.6%，相较于同时期发达国家还有差距。波特[1]在《国家竞争优势》中认为，国家竞争优势的发展经历四个阶段：要素驱动发展阶段、投资驱动发展阶段、创新驱动发展阶段和财富驱动发展阶段。其中，创新驱动机制的健全发展是国家竞争力进入财富驱动阶段的必要条件，技术创新能力是产业发展的灵魂，是增加国家竞争优势的重要因素。关于技术创新与产业结构的关系，Adner等[2]从异质性的市场角度将产业演化分为三个阶段，不同形式的技术创新对应不同的产业发展阶段，最终随着时间的推移，产业结构整体向着高级化方向发展。Witt[3]从需求结构出发，认为消费者的需求变化推动了技术进步，由此淘汰了一些技术不成熟和成本过高的产业，涌现了新兴产业，使得产业结构得到优化。国内学者也针对技术进步与产业结构变动进行了研究。刘启华等[4]研究技术科学发展时间序列特征曲线与梅兹经济长波曲线，在将两者进行统计处理并分析之后发现，内在的相关性存在于产业结构升级与科技的进步。付宏等[5]从宏观层面就创新对产业结构高级化进程的影响进行实证检验，认为创新投入对产业结构高级化进程有显著积极作用。王新红等[6]利用陕西省2004—2009年的数据，采用灰色关联分析方法得出R&D投入促进了陕西省高新技术产业发展的结论。唐德祥等[7]分析R&D投入对产业结构升级的作用机理以及路径，得出R&D投入对产业结构优化有明显促进作用的结论。同时，有学者也得出技术创新可以通过降低生产成本、提高劳动生产率来调整资源的合理配置，从而促进产业结构优化的结论。孙晓华等[8]构建了一个分析异质性、技术创新推动产业进化的理论框架，考察了技术创新对于降低生产成本和提升产品质量的影响。龚轶等[9]构建具有微观基础及内生创新机制的宏观经济进化模型对中国的产业结构进化进行分析，认为技术创新提高了劳动生产率并降低了物质资本成本，从而共同推动中国的产业结构变动和进化。黄茂兴等[10]在研究技术选择与产业结构升级的基础上，构建技术选择、产业结构升级以及经济增长之间的关系模型，以省级面板为例，分析了三者之间的关系，认为合理的技术选择与资本积累可以加快产业结构升级，提高资源利用效率和劳动生产率，从而实现经济又好又快增长。目前，中国的产业结构水平还较低，存在城乡发展不平衡、产业结构不合理等缺陷，制约着中国经济发展，产业的运行及其发展情况尤其需要受到重视。解决好产业结构优化中出现的问题，有利于增加有效供给，促进消费结构升级，提高有效需求质量，显著提升国内经济增长的质量。因此，必须坚持以技术创新促进产业结构优化的战略，实现经济的又好又快发展。

以 R&D 为动力的技术创新决定着产业结构的优化，已有文献大多只考虑R&D经费投入对产业结构的影响，而没有将R&D投入细化。笔者将R&D经费支出细分为以下两部分：依据不同类型的R&D经费支出分为基础研究、应用研究和试验发展三类；依据执行部门的不同，研发主体可分为高等学校、科研机构和大中型工业企业三类。利用中国2006—2016年的省级面板数据，从三次产业结构出发，研究R&D经费结构对产业结构优化的影响。

二、理论基础与机制分析

(一)理论基础

产业结构优化是指不断进行产业调整，使得各个产业实现协调均衡发展，并且满足不断增长的社会需求的过程[11]。产业结构优化主要是推动产业结构向高级化和合理化方向发展，技术创新是产业结构优化的核心动因。技术创新与产业生产效率之间的关系，可以通过规模报酬不变的柯布—道格拉斯生产函数进行分析，具体方程为：

Y=AKαL1-α

(1)

式中，Y、K、L分别代表各地区的生产总值、资本存量和人力资本，上标分别表示资本和劳动的产出弹性，A代表技术进步水平。由此看出，技术进步水平与生产总值呈现正向关系。接下来构建三次产业的生产函数：

(2)

式中，各变量含义与式(1)中变量含义相同，下标i表示地区的三大产业，上标表示资本和劳动的产出弹性。由式(1)和式(2)可以分别得出地区的人均产出和三次产业的人均生产函数：

(3)

(4)

式中，y，yi分别代表地区人均产出和三次产业人均产出。为将地区经济发展状况与产业发展进程中的技术使用程度联系起来，定义技术使用系数

(5)

这里，TEI表示技术使用系数，用产业资本劳动比率与地区资本劳动比率的比值表示。于是有

(6)

方程(6)即为产业人均产出与技术使用、国民经济中人均产出的关系式。由此表明，在资本产出弹性为正的情况下，技术使用系数与产业的人均产出呈同方向变化，即增加产业的技术使用比率会给产业人均产出带来正向影响。产业发展过程中，增加创新投入，进而通过技术创新优化生产技术、提高创新效率以及产业资本劳动比率。同时，随着技术使用范围的扩大、使用频率的增加，市场供求关系随之变化，引起生产要素在产业部门之间的转移，导致不同部门的扩张或收缩，从而促进了产业结构的有序发展以及产业间的资源优化配置，加快了产业结构的优化进程。

(二)机制分析

技术创新是产业结构优化的核心要素，而R&D经费投入是技术创新的重要动力。它们对于产业结构的发展有着非常重要的意义。技术创新可通过直接或者间接的方式推动产业结构优化。本文在梳理以往相关文献的基础上，总结出技术创新可以通过提高生产要素利用率、改变市场需求结构、影响产业关联来促进产业结构优化。

1.技术创新提高生产要素利用率[12]

技术创新不断向传统生产部门输入新的技术，改变传统的生产力，提升了生产要素的使用效率，改变了生产要素的边际生产率，降低了生产要素使用成本，直接推动了传统产业的升级；同时，技术创新可以突破资源条件等的限制，为主导产业的交替打下基础。随着技术创新的渗透，生产要素在各个产业部门中的流动和配置逐步得到优化，促使产业结构不断优化。

2.技术创新改变市场需求结构[13]

技术创新往往会创造新的或某些潜在的需求，引起需求结构的变动，以此引起产业结构的变化。一方面，需求规模的扩张与社会不可再生资源的减少需要依靠技术创新来改革；另一方面，技术创新使得厂商的生产成本降低，市场扩大，需求也随之增加。需求的增加会带动劳动生产率的提升以及劳动力的转移，劳动生产率提升快的部门会游离出部分劳动力到其他新兴产业部门，促使劳动力在产业间合理配置，推动产业不断向着合理化方向发展。

3.技术创新影响产业关联[14]

产业发展过程中，每个产业部门的发展或多或少都会涉及到其他部门，产业部门之间的发展应该相适应，某个产业的技术创新产生的技术溢出效应会在关联产业以及各地区之间进行扩散，由此会淘汰部分落后产业，刺激关联产业进行技术改革以提升生产率、增强产业的竞争力。在技术创新和产业关联的共同作用下，产业结构会得到优化。

三、模型设定、变量说明与描述

(一)模型设定

为研究R&D经费结构对产业结构优化的影响，分别从不同执行部门和不同类型的R&D经费投入出发，设计以下方程式：

Rit=α0+α1uni+α2res+α3ent+∑φiXit+μi+θt+εit

(7)

Sit=β0+β1uni+β2res+β3ent+∑γiXit+μ1i+θ1t+ε1it

(8)

(9)

(10)

其中，Rit表示i地区t时期的产业结构高级化指数，Sit表示i地区t时期的产业结构合理化指数,uni、res和ent分别为来自高等学校、科研机构和大中型工业企业的R&D投入存量，bas、app和dev分别为基础研究、应用研究和试验发展的R&D投入存量，Xit表示控制变量(包括经济发展水平(PG)、政府规模(gov)以及对外开放程度(open))，Xit之前的变量表示控制变量的回归系数(不一一叙述)，μi和μ1i用于控制地区效应，θt和θ1t用于控制时间效应，εit和ε1it为随机误差项。

(二)变量说明

被解释变量：产业结构优化从产业结构高级化和合理化两个维度来衡量。

产业结构高级化主要是产业结构从低水平状态向高水平状态发展的动态过程。目前，学者们提出许多产业结构高级化的测度方法。可依据克拉克定律通过非农产业占比的提高来衡量产业结构高级化，还可以用产业结构层次系数、Moore结构变动指数、高新技术产业占比等指标来衡量。本文借鉴徐德云[15]构造的产业结构层次系数来衡量产业结构高级化。该系数考虑了三次产业的演变情况，可以较好地体现地区产业结构动态演变进程。针对产业结构高级化由第一产业占主导逐渐转向第二、三产业占主导地位的重要特征，分别对三大产业依次赋予1，2，3权重。这种计算方法与理论相符合，具体公式为：

(11)

其中，yi,m,t代表第m产业在i地区t时期占地区生产总值的比重。R为产业结构高级化指标，其取值在1～3之间：R在1附近取值或等于1，说明经济结构以农业结构为主；R在2附近取值或等于2，说明国民经济中第二产业占主导，工业在经济中发挥了重要作用；R在3附近取值或等于3，说明第三产业占比大，服务业在经济中占重要地位。

产业结构合理化是产业与产业之间协调能力和关联水平不断提高的动态过程，是产业之间协调程度和资源有效利用程度的反映，更是要素投入结构和产出结构耦合程度的一种衡量[16]。已有文献中，对于产业结构合理化指标的确定尚未统一，部分学者采用偏离程度、Hamming贴近度来衡量产业结构合理化水平。这些指标虽然能够体现经济体的均衡发展状态，但却忽略了三次产业的经济地位，没有考虑三次产业在经济中所占比重，不能真实反映经济转型时期中国产业结构合理化水平[17]。笔者采用泰尔指数来衡量各地区的产业结构合理化程度。泰尔指数能够反映三次产业就业结构偏差与三次产业产值，同时也能够体现三次产业的不同经济地位。具体计算公式为：

(12)

其中，yi,m,t与其在式(11)中表示的含义相同，li,m,t表示i地区第m产业在t时期的从业人员占就业人员的比重。泰尔指数值与产业结构合理化负相关，产业结构泰尔指数是对中国三大产业的产值结构及三大产业就业人员结构的反映。产业结构泰尔指数为0，说明产业结构处于均衡水平；若不为 0，说明产业结构发生了偏离，产业结构不合理。

解释变量：R&D经费投入按照研发主体和类型的不同进行细分。依据研发主体的不同，分别采用高等学校、科研机构、大中型工业企业的R&D经费内部支出数据；依据R&D经费投入类型的不同，又分别采用基础研究、应用研究、试验发展的R&D经费内部支出数据，并借鉴吴延兵[18]的做法通过永续盘存法得到存量值。用不同执行部门和不同类型R&D经费投入存量的对数值作为解释变量。

控制变量：影响一国或地区产业结构升级的因素有很多，而且在研究中难以将所有变量考虑在内。因此，根据对前人文献的梳理以及对相关产业结构升级理论的研究，本文选择了几个具有代表性的控制变量：政府规模(gov)，采用政府公共财政支出与GDP的比重表示；经济发展水平(PG)，采用人均GDP测度；对外开放程度(open),用实际使用外资与GDP的比重来表示。

本文实证采用的数据集为面板数据，时间为2006—2016年，包含中国28个省份。由于数据缺失，港澳台地区以及西藏、重庆、海南没有包含在内。数据来自于《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》和各省统计年鉴。其中，控制变量和被解释变量的数据来自于《中国统计年鉴》和各省统计年鉴，不同类型和不同研发主体的R&D经费存量所需要的数据来自于《中国科技统计年鉴》。变量的描述性统计如表1所示。为避免异方差对模型的影响，除了产业结构高级化、产业结构合理化、政府规模和对外开放程度，其余变量均取对数。

表1 变量描述性统计

(三)描述性分析

根据式(11)计算中国2006—2017年的产业结构高级化指数(如表2所示)。纵向比较来看，产业结构高级化指数(R)从2006年的2.311 5逐步增加到2017年的2.437 3，涨幅约为5.44%，说明第三产业发展较快，产业结构向着高级化方向发展。从局部来看，2008年由于处于经济危机时期，中国的产业结构也遭受影响，产业结构高级化指数并无明显增长趋势。但从2012年经济进入新常态以来，产业结构高级化指数增幅明显。横向比较来看，第一产业产值占比(Y1)从2006年的0.106 2降低到2017年的0.079 2，表明在中国产业结构发展过程中，第一产业比重大大降低。2012年，第三产业比重(Y3)首次超过第二产业比重(Y2)，成为三次产业中占比最大的产业，这一数据显示了中国产业结构正朝着更高层次方向发展。

表2 2006—2017年中国产业结构高级化指数

数据来源：依据《中国统计年鉴》数据计算得到。

根据式(12)计算了中国2006—2017年的产业结构泰尔指数(如表3所示),其中S1,S2，S3代表三次产业产值比重与偏离程度的乘积。从横向来看，第二产业在三次产业中结构偏离程度最大，但这种偏离程度在不断地缩小。纵向比较看来，三次产业的偏离程度都在逐步减小，且产业结构泰尔指数(S)由2006年的0.277降到了2017年的0.121。由于产业结构泰尔指数与产业结构合理化负相关，产业结构泰尔指数逐步变小并趋于0，说明产业结构合理化程度提高，产业间的协调能力和关联程度都有所加强。

表3 2006—2017年中国产业结构泰尔指数

数据来源：根据《中国统计年鉴》数据计算得到。

四、实证结果及分析

本文采用Stata15对数据进行回归。根据Hausman 检验结果，选择固定效应模型进行估计，探究R&D经费结构对产业结构优化的影响。首先估计了R&D总量投入对产业结构优化影响的回归系数(如表4所示)，之后针对不同研发主体、不同类型R&D经费投入对产业结构高级化、合理化进行了回归。

表4 R&D总量投入对产业结构优化的回归结果

注：括号内为t值，***、**、*分别表示1%、5%和10%的显著性水平。

由表4可得，R&D总量投入对产业结构高级化指数在1%的水平下显著为正，即R&D总量投入有效促进了全国产业结构高级化进程。产业结构泰尔指数的回归系数显著为负。由于产业结构泰尔指数与产业结构合理化负相关，系数为负，即表明R&D总量投入促进了产业结构合理化。

(一)模型1和模型2——不同研发主体的R&D经费投入

从不同研发主体R&D经费投入对产业结构高级化回归情况(如表5所示)来看，高等学校、科研机构以及大中型工业企业的R&D经费投入均对产业结构高级化有正向促进作用。高等学校、科研机构R&D经费投入对产业结构高级化的影响在5%水平下显著为正，但两者的弹性系数存在差异(科研机构为0.03，高等学校为0.026，大中型企业约为0.058),原因可能是不同的研发主体侧重的领域存在差异。技术创新三阶段包括技术开发阶段、技术转化阶段和产业化阶段[19]。高等学校、科研机构侧重于技术开发阶段，重视理论与基础研发结合，从而推动产业结构升级；大中型企业更多处于产业化阶段，与市场紧密结合，为保持市场中竞争优势，不断进行研发，推动高新技术产业发展，促进产业结构升级。从影响产业结构高级化的其他控制变量来看，政府规模对产业结构高级化不显著；经济发展水平在1%的水平下显著，说明经济发展推动了产业结构的高级化；对外开放水平的回归系数在10%的水平下显著为负，即实际对外开放水平显著抑制了产业结构的高级化。中国的部分地区主要依靠廉价劳动力以及原材料来吸引外商投资[20]，这可能导致外商投资集中在劳动密集型产业，以及以第二产业为主的低附加值产业，影响了产业结构升级。

根据模型2，高等学校和科研机构的R&D经费投入对产业结构泰尔指数的影响在1%的水平下显著为负值，表明高等学校和科研机构的R&D经费投入促进了产业结构合理化。这得益于高等学校、科研机构的技术研发针对我国产业发展现状，致力于解决产业之间协调发展和产业关联问题。而大中型企业R&D经费投入系数为负，却不显著，可见大中型企业重视企业竞争力，只针对特定目的进行技术研发，对资源的合理配置、产业之间的协调发展并无明显作用。从控制变量来看，经济发展水平、对外开放程度均促进了产业结构合理化，政府规模抑制了产业结构合理化。原因可能是政府为了稳定经济增长，对第二产业进行财政补贴，而目前中国的发展仍是粗放式的，不能很好地支持第二产业向着高技术化发展，产业间的协调能力差。

(二)模型3和模型4——不同类型的R&D经费投入

从不同类型R&D经费投入对产业结构高级化回归情况(如表6所示)来看，不同类型的R&D经费投入均促进了产业结构高级化发展，基础研究以及试验发展R&D经费投入对产业结构高级化在1%水平下显著为正，应用发展R&D经费投入在5%的显著性水平下对产业结构高级化产生影响，其中基础研究R&D经费投入弹性系数最高。由此可见，基础研究在推动产业结构升级中发挥着重要的作用，它决定着投入到市场中的那部分产品。

在对产业结构合理化的影响上，基础研究R&D经费投入回归系数显著为负，表明基础研究R&D经费投入促进了产业结构合理化，且在5%的水平下显著。同时，试验发展、应用研究R&D经费存量对产业结构合理化的影响在10%水平下显著。相比而言，试验发展R&D经费投入的弹性系数大一些，主要是试验发展是为社会提供新材料、新工艺、新系统和新技术，新材料等的推广会促进资源的有效利用，整改粗放式的发展环境，调动资源的合理配置和产业间的协调发展。

表5 不同执行部门对产业结构优化回归结果

注：括号内为t值，***、**、*分别表示1%、5%和10%的显著性水平。

表6 不同类型R&D经费投入对产业结构优化回归结果

注：括号内为t值，***、**、*分别表示1%、5%和10%的显著性水平。

五、结论与建议

从产业结构高级化和产业结构合理化两个视角研究中国各大地区产业结构优化状况，从三大产业层面分析产业结构的优化程度，基于2006—2016年省级面板数据分析了不同研发主体以及不同类型的R&D经费投入对产业结构优化的影响，通过相关理论分析和实证研究，得出以下结论：从细分的不同研发部门的研发投入来看，高等学校、科研机构以及大中型工业企业的研发投入均促进了产业结构高级化的发展，其中大中型工业企业的促进作用最强，而高等学校研发投入在促进产业结构合理化上发挥了最大作用；从细分的不同类型的研发投入来看，基础研究、应用研究和试验发展研发投入均对产业结构高级化产生正向促进作用，其中基础研究研发投入对产业结构高级化、合理化均发挥了最大作用。基于上述结论，给出以下建议。

1.从不同类型研发投入对产业结构优化的影响来看，基础研究研发投入对产业结构优化起到重大作用，政府可以拓宽基础研究研发投入的渠道，争取到2020年，使得中国基础研发所占比例达到创新型国家水平，以创新带动产业结构合理发展。此外，通过优惠政策激励财政收入较高、经济发展水平较好的地区加强对基础研究的研发投入，确保各大地区协调发展，推动中国整体的产业结构优化趋势。应当缩小地区差距，大力发展高新技术产业，鼓励技术创新，通过技术扩散效应以东部地区的发展带动中部地区，再把技术信息等扩散到西部地区，促进各大地区的协调发展。

2.从不同研发主体研发投入看，大中型工业企业的研发投入在推动产业结构升级上发挥了很大作用，政府应当继续鼓励企业大力推进技术研发，提倡原创性创新，紧抓时代主题，保持企业在市场中的竞争力，向着高新技术产业前进。同时，还要发挥高等学校的科研力量，高等学校研发投入极大地促进了产业结构合理化发展。高等学校研发团队以其独有的研发理论、研发人才并且结合中国产业的发展现状，研发出一些新的技术、材料，为解决中国产业发展中资源配置不合理、资源短缺、资源利用效率低等问题作出了贡献。近几年，高等学校的研发投入逐步增加，科研成效带来了良好的效果。应该继续鼓励高等学校的科研团队结合发展现状进行研发，加强团队建设，加大研发投入力度。

3.应完善国家创新体系,提高产业创新。技术研发的实施需要良好的开发环境来支持[21]，所以，政府应该针对技术创新出台相应的政策，以此完善市场创新体系，鼓励产业部门进行技术创新。中国自提出“双创”战略以来，技术创新有了很大的改观，技术创新资源也有所增加，但由于缺少健全的市场机制，加上市场的不确定性风险，技术创新并没有带来长期的经济效益，且技术引进环节存在大量的重复性和低层次性问题。因此，还需要政府结合各省份的产业发展现状调整相应的政策、制度，打造适合高技术发展的政策环境，调动一些发达城市的科技力量，充分利用国家高新区的科技创新能力，由点及面，由发达城市以及国家高新区带动全国其他地区的科技创新能力。

4.应适当控制对外开放程度，合理引进外资。经济全球化条件下，对外开放程度也是一国经济增长的重要影响因素，外资的引进、国外先进技术的引入等会对本国产业结构的发展产生一定影响。利用外资引进中高端技术产业的核心技术，可以提高本地企业中高端技术产业核心技术的创新能力[21]，带动本国产业向着高级、高层次的方向发展。但应合理引进外资，应考虑到农业省、资源省等不同产业发展现状省份的需求，引进不同的外资。单靠廉价劳动力引进外资来发展劳动密集型产业，成本虽低却不利于产业结构高级化的发展。可以由东部发达地区或者制造业占优势地区的先进技术引入外资，以此扩散到中部和西部地区。