基于系统动力学的“智慧+共享”背景下物流产业升级路径研究

钱慧敏，杨代君

（上海工程技术大学管理学院，上海201620）

0 引言

近年来，在“互联网+”浪潮推动下，以“互联网+物流”为重点的智慧物流，为新形势下物流业的发展指明了方向［1］。菜鸟驿站和顺丰等新一代物流企业，利用先进的数据分析、云计算等信息技术，有效地应对由电子商务的崛起而涌现的巨大物流需求，如“双十一”日处理包裹量过亿件便是物流产业有效利用现代信息技术［2］的最有效战果。智慧物流不仅提高了劳动生产率，缓解了日益增加的人工成本压力［3］，而且有利于满足消费者的个性化需求，通过节能减排创造绿色生态［4］；而共享物流则从利用闲置资源的角度，有效降低社会物流总成本［5］。在“智慧+共享”背景下，物流产业不断实现从低附加值向高附加值的演进。但是目前，我国物流车型杂乱，运输标准化未得到统一，物流监管体系、诚信体系以及社会保障体系等都有待建立［1，6］，因此，实现“智慧+共享”背景下的物流产业升级仍然任重而道远。

Humphrey&Schmitz［7］从价值链的角度论述了产业内部由低级到高级的升级模式；Poont［8］认为产业升级是从劳动密集型到资本、技术密集型的过程；刘冰、王发明等［9］认为产业升级主要通过获取技术优势，突破价值链低端陷阱；李丫丫等［10］强调随着信息产业与物流产业的融合，对产业绩效有影响，其中信息服务业对物流产业绩效有正影响；刘海波、邵飞飞等［11］认为应通过调整要素禀赋，激发内生性技术创新来促进产业结构升级；丁明磊、刘秉镰［12］利用复杂进化系统对区域物流协同进化进行动态描述，解决系统内部各单元之间既冲突又依赖的关系，认为物流是区域经济发展的关键，理顺产业结构有利于推动经济发展；国世旭［13］以南京市为例，实证研究了区域物流与区域经济的互动发展关系；王健［14］从跨国公司嵌入的视角，分析知识溢出与产业创新对物流产业的重要影响；汪鸣［15］认为基于互联网、大数据、云计算等技术，提高供应链管理技术有利于物流产业规模化发展，促进资金流向明确，与物流产业联动增加物流需求，促进物流产业的规模化发展。共享经济使经济社会中的每个个体同时成为“拥有者”和“消费者”，实现需求端和供给端的有效整合，具有极强的产业爆发力［16］。何中兵、谭力文［17］认为共享经济资源、共享公共服务、共享市场机制有利于物流产业共创价值，提高物流产业竞争力；栾萌萌［18］采用灰色关联度分析法测算了上海市物流产业与各个产业之间的灰色关联度，研究结论认为物流产业与其他产业发展有较强关联度；李潘［19］认为资源禀赋、基础设施、企业结构战略、竞争模式和相关辅助产业是影响物流产业发展的五大因素，结合指标评价体系，对甘肃物流产业进行评价；刘畅、张晓燕［20］以动态演进的自组织视角，将物流产业作为一个自我发展、自我演进的系统，从空间属性、组织结构属性和功能属性三个层面分析物流产业协同的自组织特征和演化机理。刘凯等[21]研究了中国“五化”协同发展过程，认为工业化、信息化、城镇化、农业现代化呈现上升趋势，绿色化呈现先下降后上升的趋势，“五化”协同程度在明显提高之后，近年来趋于平稳。

综上所述，现有的文献研究中，关于产业升级的研究主要从价值链和产品结构两个角度进行剖析，具体到物流产业，学者们主要通过分析政策、基础设施、市场等具体要素，对物流产业升级提供具体对策或建议，但缺少通过定量分析，来实证研究物流产业的升级路径。经济发展新常态背景下，智慧和共享物流技术为物流行业提供了先进的技术装备，提高了行业的技术水平。由于“智慧+共享”背景下物流行业发展历史较短，本文将采用系统动力学的研究方法，通过构建“智慧+共享”背景下物流产业升级的系统动力学模型，研究参数变化对行业产出的影响，进而有针对性地对我国物流产业升级提出对策和建议。

1 系统动力学模型的建立

在“智慧+共享”背景下，物流产业升级系统的内部各要素相互影响、相互制约，构成一个统一的整体。

1.1 系统边界的确定

系统动力学具有整体性、开放性、预测性、动态性等特征，自被提出以来广泛应用于社会、经济、环境等复杂耦合系统的研究之中[21-22]。物流产业涉及生产等多个因素，本身是一个复杂的经济系统，同时又与外部其他经济系统进行交流，因此划定系统边界的目的在于帮助研究者抓住研究问题的重点，不会在纷繁复杂的要素关系中忽视与研究目标有关的重要信息。完整的“智慧+共享”背景下我国物流行业产业升级的系统动力学模型应包括促进和阻碍两个方面的因素，其中起促进作用的因素分为物流行业内部、物流行业外部因素，起阻碍作用的因素为物流行业外部阻碍因素，共三个方面，如图1所示。

图1 “智慧+共享”背景下我国物流行业产业升级系统模型的建模流程

在确定系统边界之后，需要找出影响系统运行的关键变量，以构建模型并进行分析与评价。“智慧”主要从行业的创新能力、技术水平方面来促进物流产业降本增效；“共享”主要从共享度的角度来增强物流企业之间的关联度，增加资源在整个社会的匹配度；“智慧+共享”是从协同能力的角度，提高物流行业的技术水平和创新能力，并使行业内物流企业之间进行互联互通，提高信息获取的敏捷度，最终达到物流产业升级的目的。此外，影响产业升级的消极因素包括恶性竞争、经营风险、区域发展不平衡等关键变量。

1.2 因果关系分析

物流业生产总值增加，收入增加，物流企业倾向于增加研发投入、基础设施投入，吸引高素质的物流人才的加入，从而提高科技潜力和新技术应用能力，增加行业的创新能力和技术水平，更加促进物流业生产总值的增加。其次，物流业生产总值增加，有利于激发物流行业内部以及物流行业之间信息、设备共享的积极性，促进行业共享意愿的增加，提高物流业共享能力。随着共享物流技术的进步，利用社会闲置资源，降低社会物流运行成本，提高物流效率，从而增加物流业生产总值。在我国物流行业创新能力、技术水平、共享能力发展的基础上，促进行业内外的协同发展，提高行业的协同能力，达到智慧物流与共享物流结合，形成整体大于局部的效果，增加物流业生产总值，形成良性循环。但是如果行业门槛低，容易形成恶性竞争的局面，恶性竞争越严重，物流企业越倾向于打价格战，降低物流服务价格，使得行业总体收入降低，而成本逐年增加，因此不利于物流行业生产总值的增加。市场经营风险是任何行业无法避免的，但是市场经营风险越高，物流企业出于资金流动性的考虑，可能会降低物流行业的研发投入、基础建设支出等，出于利益博弈，降低了共享意愿，从而不利于行业创新能力、技术水平、共享能力的提高，最终将影响物流行业生产总值的增加。由于区域间经济发展不平衡，导致设施、设备和市场需求不同，东部的物流需求显著高于中西部，因此影响物流企业的共享意愿，不利于发挥整体物流行业的协同能力，影响物流效率和物流业生产总值的提高。综上所述，“智慧+共享”背景下我国物流行业产业升级路径研究的系统动力学模型的因果反馈关系图（图2）。

图2 “智慧+共享”背景下我国物流产业升级路径研究的系统动力学模型因果反馈关系

（1）物流业生产总值→研发投入→科技应用能力→创新能力→物流效率→物流业生产总值（正反馈）；

（2）物流业生产总值→基础设施投入→技术水平→物流效率→物流业生产总值（正反馈）；

（3）物流业生产总值→共享意愿→共享能力→物流效率→物流业生产总值（正反馈）；

（4）创新能力→技术水平→共享能力→协同能力→物流业生产总值→研发投入→创新能力（正反馈）；

（5）恶性竞争→物流服务价格→物流业生产总值→恶性竞争（负反馈）；

（6）经营风险→研发投入→基础设施投入→创新能力→技术水平→物流效率→物流业生产总值→经营风险（负反馈）；

（7）区域发展不平衡→共享意愿→共享能力→协同能力→物流业生产总值→区域发展不平衡（负反馈）。

当各种反馈回路联系在一起，将构成更复杂的反馈系统，即“智慧+共享”背景下我国物流产业升级路径研究的系统动力学模型。

1.3 存量流量图分析

在“智慧+共享”背景下我国物流产业升级系统的因果分析的基础上，本文分别分析了不同模块的影响因素及作用关系，将不同模块影响因素进行整合，从而构建“智慧+共享”背景下我国物流产业升级系统的存量流量图，如图3所示。

2 系统动力学方程建立及参数确定

通过收集相关数据，对模型的常量进行初始变量赋值，同时采用文献参考法、回归分析、相关预测等多种方法，对模型参数进行设定。本文模拟的时间段为2013—2033年，根据《中国统计年鉴》《中国物流统计年鉴》《中国科技统计年鉴》以及巨潮资讯等获得相关数据，具体的模型变量、涵义及公式见表1。

表1 “智慧+共享”背景下我国物流产业升级路径研究的系统动力学模型参变量

续表

续表

3 模型检验

为保证“智慧+共享”背景下我国物流业产业升级路径研究的系统动力学模型的准确性与可靠性，本文采用模型的物流业生产总值增长率与我国物流业生产总值年均增长率实际值的比较来验证模型的有效性。

我国智慧物流的发展阶段在2003—2013年，因此可以借鉴历史数据，分析模型的准确性。由表2数据可知，在1999—2018年期间，我国物流业生产总值的年均增长率为0.084。根据表中数据可以看出，并没有在智慧物流发展后呈现跳跃式的增长率上升并一直居高不下，而是我国物流业生产总值增长率呈现大约每4年或每6年的周期变化趋势。

通过运行模型得到模拟数据（表3），可以看出模型模拟的我国物流产业增长率变化大致呈每6年、每3年、每5年、每6年的变化趋势，四个周期的物流业增长率的均值为0.102，与真实值相比差距为0.018，属于可接受的误差范围，因此认为模型有效。

表2 物流业生产总值增长率近20年变化趋势

图3 “智慧+共享”背景下我国物流产业升级系统存量流量

表3 模拟物流业生产总值增长率未来变化趋势

4 模型模拟

根据前文建立的“智慧+共享”背景下物流产业升级的系统动力学模型，利用Vensim软件，进行模拟，得到物流业生产总值发展趋势如图4所示。

我国物流业生产总值在未来20年间总体将呈现上升趋势，其中2013—2027年增速平缓，2013—2021年物流业生产总值基本保持不变，2021年以后，尤其是2027年以后生产总值增速较快。

图4 物流业生产总值变化趋势

图5 行业综合能力变化量模拟变化趋势

物流行业综合能力变化量及行业综合能力的变化趋势如图5所示。模型模拟的行业综合能力变化量总体稳中前进，其中2013—2018年行业综合能力变化量有明显变动，但均值基本不变。2013—2018年是我国物流行业转型升级发生巨变的时期，2013年以后，智慧物流技术发展受到行业的普遍重视，条形码、扫描枪、RFID等技术的应用大大提高了物流生产环节的作业效率，物流行业开始加紧对物流基础设备的投资建设。同时，部分先进物流企业已经意识到需要投入研发和人力等资源，研究无人仓、无人机、无人车等更为尖端和先进的物流先进技术。在这一期间，整个物流行业对智慧物流的投入较多，由于知识投入的滞后性和固有风险，对投入的物流技术并不确定相关的回收日期和相应的投资者投资回报率，而收益在当年并不体现，因此整个物流行业生产总值增长率在2013—2018年期间波动幅度较大。模型模拟结果显示前期增长率有所下降，但是随后缓慢上升，至2018年又出现增长率下降的情形与物流行业生产总值实际发展趋势的变化相一致。

5 情景分析

本文研究的重点是“智慧+共享”背景下，我国物流产业升级的路径研究。因此，应该考虑智慧物流和共享物流综合利用情景下，我国物流业生产总值的模拟变化趋势及对物流业发展的启示。本文假设相应参数变动不同方向均为0.019。

未来创新能力+未来技术水平+未来共享能力情景设计是假设研发投入、基础设施投入以及制度因子按0.019个点进行相应变化，技术水平和共享能力的提高，物流企业倾向于相应提高企业的外部协同能力，既能够维持并开发客户，又能够改善生产经营管理。参数调整参照相应情景设计，详见表4。物流行业如果增加研发投入和基础设施投入，除了要从未分配利润筹集资金外，还需要从市场中筹集资金，假设筹资渠道难易程度和比例不变，在筹资金额增加的情形下，融资渠道降低。此外，由于技术门槛高，行业小而散的局面被改变，但是一定程度上降低了市场化程度因子。行业协同能力的提高增加了产业联动影响因子，降低了区域发展不平衡制约因子。但是由于人力成本增加，因此行业总成本增加，价格上升。

表4 未来创新能力+未来技术水平+未来共享能力情景设计

将上述不同的情景设计下的参数代入模型中模拟运行得到物流业生产总值及其变化趋势，如图6所示，从左至右分别为基准情景、投入情景和削减情景。

由图6在增加研发投入、基础设施投入和增加行业共享与协同能力以后，投入情景下物流业生产总值要远远高于基准情景，尤其是2025年以后，增长速度猛然增加。基准情景2030年以后增速趋缓，呈对数型增长趋势，但投入情景下，物流业生产总值呈直线增长趋势。削减情景物流业生产总值要小于基准情景，主要由于生产总值减少量与基准情景相比大致相同，但生产总值增加量小于基准情景，因此总得生产总值小于基准情景。说明物流行业如果削减相应的智慧物流技术与共享物流技术的支出，面临的行业风险不变，但产业生产总值会大大降低，不利于物流绩效的提高。

图6 不同情景“智慧+共享”背景下物流业生产总值比较

图7 中同一情景下的生产总值降低率基本一致且都呈现周期性的发展趋势，而投入情景增加率远远高于基准情景，削减情景增加率最低，但略高于生产总值降低率，因此削减情景下，尽管生产总值增速缓慢，但始终大于0。即使削减相应的成本投入也会维持原有的物流业生产总值发展水平，不会出现负增长。综合利用“智慧+共享”条件下的各种智慧物流与共享物流技术，将实现投入情景增长率高于基准情景。

综上所述，削减行业投入的相关支出，不会在短期内造成物流业生产总值的影响，但是将在很长一段时间内，使得物流业生产总值逐渐下降，并且下降速度越来越快，因此物流行业不能放弃对研发投入、基础设施投入、行业标准制定和协同能力提高的努力。物流企业可以结合每年发展的实际情况，在效益好的年度多增加相关投入，效益不好的年度可以将相关投入延期或者筹资，在以后年度进行偿还，使得年度研发投入、基础设施投入等指数趋于稳定。

根据模型模拟结果发现，未来技术水平、未来创新能力、未来协同能力、未来共享能力情景带来的增长率变化递减，因此，物流企业应重点提高基础设施投入指数即技术水平能力，然后维持研发投入指数的同水平增长，同时注重改善企业经营管理，综合利用智慧物流的先进技术设备到企业日常经营中，提高物流行业的运营效率。

图7 不同情景“智慧+共享”背景下物流业生产总值增长率与降低率

物流企业在经营管理上，企业内部生产管理能够实现协同对行业生产总值增长具有重大意义。物流企业内部协同是指，当企业增加研发投入时，取得的专利效应等成果要能转化为生产力，促进经济效益的提高；在提高基础设施指数时，要确保生产劳动人员在数量上具有充分性，质量上能够熟练使用相应的基础设施。因此要求物流企业要转变生产经营管理方式，利用先进的技术装备，使得行业生产经营环节能够被企业实施控制，改善生产经营管理中存在的缺陷。