基于系统耦合模型的制造业与服务业协调关系分析

魏作磊 唐林

摘要：运用耦合协调度模型从产业和区域视角测度我国283个城市2004—2016年服务业与制造业综合发展水平与耦合协调度水平。研究结果发现：服务业、服务业内部产业以及制造业综合发展水平低下，具体表现为制造业综合发展水平优于服务业发展水平，服务业内部表现为：公共服务业优于生活服务业，生活服务业优于生产性服务业;制造业与三大产业耦合协调度也呈现一致的特征。从区域视角来看，制造业与三大产业服务业耦合协调度呈现“梯度化”趋势，呈现由东向西递减趋势、由内陆向沿海逐渐隆起的特点。

关键词：制造业;服务业;耦合协调度

中图分类号：F426.4   文献标识码：A   文章编号：1007-2101（2020）02-0065-08

一、引言

中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，深入贯彻落实“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念是实现经济高质量发展的根本保障，其中促进制造业与服务业协调发展是新发展理念的重要内容。一方面，制造业服务化（或服务型制造）是制造业走向强大的必由之路，这离不开现代服务业尤其是各类知识、技术、信息密集型生产服务业的有力支撑;另一方面，发达的服务经济体系是现代经济体系的基本特征，而服务经济发展又依赖于制造业提供的物质技术条件以及制造发展产生的生產服务需求。制造业与服务业的相互协同、融合共生，构成了现代经济高质量发展的内在驱动力。

二、文献综述

制造业与服务业产业间互动关系引起很多学者的关注（Sehark、Kenneth，1989[1];陈宪、黄剑锋，2004[2];吕政等，2006[3];顾乃华等，2006[4]）。从表现形式来看，制造业与服务业协同关系可以从需求、供给、互动、融合等四个方面来认识。首先，从需求角度来看，有学者认为制造业发展是服务业发展的前提（Paolo、Valentina，2005[5];魏作磊、邝彬，2009[6]）。黄莉芳、黄良文、郭玮（2011）[7]通过投入产出模型发现生产性服务业对制造业的感应度系数大于影响力系数，侧面验证了服务业仍处于需求从属地位，指出其发展依赖于制造业的发展水平。其次，从供给角度看，有学者认为服务业发展是制造业效率提高的基础（Mukesh、Ashok，2002[8];Magnus，2014[9];Fiona、Anthony、2018[10];汪德华等，2010[11]）。孔婷等（2010）[12]从理论机制上分析了生产性服务业对于制造业效率关系，认为生产性服务业通过技术创新、经济发展水平两个调节效应间接促进制造业效率提升。喻美辞（2011）[13]、宣烨（2012）[14]从行业细分视角研究了生产性服务业对制造业效率提升的关系，认为生产性服务业会显著提升制造业效率。再次，有学者认为服务业与制造业之间不仅存在单向联系，而且存在相互依赖、相互联系、相互影响的协同互动关系（刘书瀚等，2010[15];殷凤，2011[16]）。胡晓鹏、李庆科（2009）[17]从生态群落共生理论视角研究了生产性服务业与制造业互动共生关系，认为其互动共生关系存在地区差异性。高觉民、李晓慧（2011）[18]从产业视角对资本与劳动的分解与重构中探究生产性服务业与制造业间的互动关系，认为生产性服务业与制造业间存在显著双向拉动关系。喻春娇、郑光凤（2010）[19]、高星、彭频（2016）[20]用地区数据分析服务业与制造业的关系，认为地区内服务业和制造业存在低水平的相互依赖关系。最后，还有学者认为信息技术发展使得服务业与制造业呈现边界模糊促使产业不断融合。植草益（2001）[21]率先以信息通讯业为例分析产业融合趋势。刘鹏、刘宇翔（2008）[22]、杨仁发、刘纯彬（2011）[23]、李美云（2011）[24]从价值链、知识链视角研究制造业与服务业融合趋势的理论基础。

从实证分析方法来看，学术界普遍采用计量工具和投入产出分析法。Arnold、Javorcik（2011）[25]，Hoekman、Shepherd（2017）[26]采用公司层面面板数据进行计量分析，其结果表明服务业显著提高制造业生产率。冯泰文（2009）[27]、周念利等（2017）[28]分别采用行业与企业面板数据研究了生产性服务业与制造业生产率的关系，进一步肯定了生产性服务业对制造业生产率的促进作用。杜运苏、彭冬冬（2018）[29]、夏杰长、姚战琪（2019）[30]分别采用投入产出分析法研究生产性服务业与制造业升级的关系，表明生产性服务业能促进制造业转型与升级。

纵观已有文献，虽然国内外学者关于服务业与制造业互动关系表现形式和实证方法的研究成果为本文提供了有益参考，但上述文献多是采用传统的计量与投入产出分析法。此种方法可以从某一侧面定量反映产业间互动关系，但服务业内部包含门类繁多，制造业与服务业之间的关系错综复杂，二者之间更多地表现为融合共生的生态系统，要全面把握两者之间的关系应采用系统论进行分析。而耦合分析方法正是以系统论为基础分析各子系统间相互依赖、相互协调、相互促进的动态关联。从逻辑上来看，这一方法同样可以研究制造业与服务业之间的产业关系。基于此，笔者从产业融合共生视角出发，借助耦合分析方法探索制造业与服务业互动关系的演变过程与特征。

三、制造业与服务业耦合模型设计

（一）模型说明

系统耦合最初是一个物理学概念，是指两个或两个以上的系统或运动方式之间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象（黄瑞芬，2011）[31]。耦合度描述系统内部各子系统间的相互影响程度;耦合协调度则体现整体系统如何走向良性循环与互动的趋势（刘耀彬等，2005[32];高楠等，2013[33]）。服务业和制造业作为国民经济的两大主要组成部分，可分别视为经济有机整体的一个系统。同时，服务业与制造业二者之间还存在相互作用、相互依赖的关系，进而形成“服务业—制造业”大系统。因此，笔者将服务业与制造业两个子系统内部要素产生相互作用、相互依赖的程度定义为“服务业—制造业”耦合，将服务业与制造业两子系统间的和谐良性循环关系定义为“服务业—制造业”耦合协调度，以此来定量分析服务业与制造业相互作用关系的演化趋势。

（二）模型构建

耦合度模型的建立首先要确定功效函数（张勇等，2013[34]）。设Xij（i=1，2;j=1，2，…，n）为第i子系统的第j项指标的序参量，Mij、mij表示第i系统第j项序参量的上下限，序参量分为效益型序参量与成本型序参量，效益型序参量即原始指标为正指标时，数值越大，系统有序度越高，反之越低;成本型序参量即原始指标为负指标时，数值越小，系统有序度越高，反之越低。标准化的功效系数xij则为变量Xij对系统的功效贡献值，反映指标达到目标的满意程度，标准化处理公式（1）如下：

xij=（Xij-mij）/（Mij-mij），当Xij为正指标时（Mij-Xij）/（Mij-mij），当Xij为负指标时（1）

为避免xij出现0值，笔者在标准化处理公式后均加入0.01。最后本文采用的处理公式（2）为：

xij=（Xij-mij）/（Mij-mij）+0.01，当Xij为正指标时（Mij-Xij）/（Mij-mij）+0.01，当Xij为负指标时（2）

为此，笔者借鉴此模型来测度制造业与服务业系统间的耦合度C，且C∈[0，1]。其中Um、Us分别表示制造业与服务业的综合发展水平，其函数表达式（3）为：

Ui=∑nj=1εijxij（i=m，s;j=1，2，…，n），∑nj=1εij=1

C=2/（Um+Us）（3）

此时，如果仅靠耦合度的结果，就可能出现当两个系统的发展水平相近时，造成产业间耦合度很高，从而出现“伪协调”的结果。为了精准地确定产业间的互动关系，笔者引入耦合协调度模型，其计算公式为：

D=T=aUm+bUs（4）

在式（4）中，D为协调度，C为耦合度，T为“制造业—服务业”的综合协调指数，反映二者整体发展水平对协调度的贡献;其中a、b为待定系数，分别表示制造业与服务业的贡献指数。为避免人为赋值所带来的主观因素影响，故本文采用熵值赋权法分别确定不同产业的权重系数①。其计算过程为：在样本区间为m个年度，n项评价指标，首先进行指标的比重变换Pij=（i=1，2，…，m;j=1，2，…，n）;然后计算第j项指标的熵值hj=-k∑mi=1PijlnPij，（i=1，2，…m），一般取k=;在此基础上计算第j项指标的差异系数gj=1-hj;最后得到第j项指标的熵权：εij=，（j=1，2，…，n）。

（三）指标选取

笔者以2004—2016年283个城市制造业与服务业数据为样本（剔除个别缺失数据的城市），构建制造业与服务业协调发展模型的子系统。借鉴张虎、韩爱华（2019）[35]的做法，综合考虑指标含义和数据可得性，分别从产业规模、经济效益、成长潜力三方面建立评价指标，数据来自《中国城市统计年鉴》，具体指标测度见表1。

（四）制造业与服务业耦合协调类型划分

参照唐晓华等（2018）[36]、张勇等（2013）[34]、俞彤晖（2018）[37]的分类标准，笔者将耦合协调度主要分为拮抗区间、磨合区间和协调区间三个区间，这三个区间动态反映了制造业与服务业耦合协调度的变化过程，并在各个子区间内进行详细划分，具体结果如表2所示。

四、制造业与服务业耦合协调实证研究

（一）制造业与服务业耦合协调度分析

笔者分别计算了制造业与服务业的耦合协调度以及制造业与服务业内部不同行业间的耦合协调度②。如表3所示，制造业与服务业耦合協调水平在考察的13年间由0.292 3增加至0.573 9，呈现稳定增长态势，净增加值达到0.281 6，耦合类型由中度失调衰退型转变为勉强协调发展区间。在总体上，制造业与服务业不断实现产业间相互影响、相互提升。进一步对服务业内部各行业进行分析，笔者发现三大类型服务业与制造业耦合协调度水平在13年间均呈现增长趋势。公共服务业与制造业耦合协调度水平呈现稳定增长态势，相对于生产性服务业与生活服务业协调度水平，其耦合协调度水平率先在2010年跨入磨合区间，2013年跨入勉强协调发展型，年增长为5%左右。生产性服务业协调度水平则呈现波动增长趋势，其协调度水平在2011年进入磨合区间，2013年进入勉强协调发展型。生活服务业协调度水平波动幅度较大，虽跨入磨合区间，但仍处于濒临失调衰退区间，这主要是由于生活服务业整体综合发展水平严重滞后于制造业发展水平，产业间综合发展水平不均衡影响产业耦合协调水平。从总体上来看，公共服务业耦合协调水平优于生产性服务业协调水平，生产性服务业耦合协调水平优于生活服务业协调度水平。但三大部门服务业耦合协调度仍处于磨合区间，这表明不同服务业与制造业产业相互间紧密联系程度虽高，但未充分发挥产业间相互促进、相互协调的发展潜力。总的来说，这是由于部门产业发展战略和进程的差异性影响部门服务业综合发展水平，约束其与制造业耦合协调度的发展。首先，随着人民生活的改善和经济水平的不断提高，公共服务业深度（质量）与广度（数量和种类）得到充分发展，促进公共服务业综合发展水平提升，缩小公共服务业与制造业发展水平差距，提高公共服务业与制造业耦合协调水平。其次，生产性服务业与制造业耦合协调度水平不高的原因在于：一方面是生产性服务业未起到“引擎”作用，制造业综合发展水平高于生产性服务业发展水平;另一方面是制造业与生产性服务业内部各细分行业的互动关系存在差异性（孔令夷、邢宁宁，2019）[38]，即制造业与传统服务业互动关系明显优于其与技术密集型服务业的协调关系，这一失衡进一步降低了制造业与生产性服务业的耦合协调度水平。

（二）基于区域视角下制造业与服务业耦合协调度水平分析

经济区域的划分应满足两个基本目标：其一，区域内的相似性;其二，区域间的差异性。但采用常见的东、中、西经济带的划分方式，使得每个区域内部涵盖省份较多，在一定程度上违背了区域内的相似性原则。因此，笔者在借鉴国际经验以及结合中国国情的基础上，参考李善同、侯永志（2003）[39]提出的划分方式，将中国31个省份（未包括中国香港、澳门和台湾）划分为八大经济区域③。

1. 制造业与服务业耦合协调水平分地区分析（见表4）。首先是以东北、北部沿海和东部沿海综合经济区为第一梯队的沿海经济区域服务业与制造业耦合协调度分别于2008年、2010年先后步入磨合区间，在2014年稳定在勉强协调发展型区间内，其产业互动协调优势逐渐显露。其次是以黄河中游、长江中游和南部沿海综合经济区为主的第二梯队则在2010年迈入磨合区间，且在2013年进入勉强协调发展型区间内，2016年三大区域的耦合协调度数值分别达到0.573、0.595和0.589，呈现出极强的产业互动协调优势。最后是大西南和大西北综合经济区分别于2010年、2013年进入磨合区间与勉强协调发展型，虽然这两大综合经济区与第二梯队同时进入磨合区间和达到勉强协调发展型，但相对于第二梯队的发展水平而言，大西南与大西北综合经济区的耦合协调发展水平数值相对较小，这主要是由于这两大综合经济区在地理位置方面的劣势所引起的。

2. 公共服务业与制造业耦合协调水平分地区分析。公共服务业与制造业耦合协调发展水平呈现沿海向内陆削弱的趋势（见表5）。首先，以北部沿海和东部沿海综合经济区为首的综合经济区域公共服务业与制造业耦合协调度水平呈现起点高、持续稳定增长的趋势，两大综合经济区域分别在2009年、2010年迈入磨合区间，且先后在2年内完成由濒临失调衰退型向勉强协调发展型转变，实现产业间耦合协调的高水平发展。其次，长江中游、南部沿海和大西南综合经济区紧跟沿海地区产业耦合高水平发展的步伐，在2010年同时跨入磨合区间，且长江中游综合经济区率先在2011年达到勉强协调发展型，其产业耦合协调度水平数值在2016年更是进一步攀升至0.592的高水平状态;除此以外，南部沿海和大西南综合经济区在2013年前后达到勉强协调发展水平，南部沿海产业耦合协调发展水平在2016年更是进一步达到了0.594，直逼协调发展区间，表现出良好发展态势。

究其原因在于沿海地区城市化水平较高，对公共基础建设的“质”与“量”要求高，推动其产业间相互促进、彼此协调发展作用明显优于内陆地区各综合经济区域。对于此，笔者给出以下详细解释：一方面，从制度因素分析，1994年提出的分税制改革加强中央政府财政能力，削减地方财政资金，进一步引起经济发展相对落后区域财政资金不足，相反经济发达地区资金来源呈现多元化趋势，即使中央政府通过转移支付平衡区域间财力差距，但根据税收返还机制，也会引起经济发达区域获利增多。另一方面，行政考核体制引起政府更加关注经济数字的增长，忽视对于民生等基础设施的投入。从市场结构因素分析，沿海地区地理位置优越，开放程度以及进度优于内陆地区，市场机制相对完善，实现服务资金多元化与投资主体的多元化，城镇化水平较高地区拥有较高的地方财政支出，使得公共服务业综合发展水平得以提升。

3. 生产性服务业与制造业耦合协调分地区分析。制造业与生产性服务业耦合协调度水平在八大综合经济区内均呈现稳定持续上升态势（见表6）。其中南部沿海和长江中游综合经济区在2011—2016年均处于磨合区间，且该区域在2013年同时步入勉强协调发展型，其2016年产业间耦合协调发展水平数值更是分别攀升至0.577、0.572，逐渐逼近初级协调发展型的门槛值，呈现出良好的耦合协调发展前景。反观东部沿海综合经济区，其产业耦合协调水平起点值高，13年内数值跨度较小，基本稳定在磨合区间内，产业耦合协调水平总体表现出逐渐稳步增长趋势。而处于内陆地区的大西北综合经济区产业间耦合協调水平虽呈现逐步优化的态势，但整体数值较小，这也反映出其产业间相互依赖、相互影响的作用力不强。

4. 生活服务业与制造业分地区耦合协调分析。八大经济区域内生活性服务业与制造业耦合协调水平均呈现波动性增长态势。其中北部沿海、南部沿海和长江中游综合经济区表现出良好的发展趋势，三大区域在2008年同时迈入磨合区间，北部沿海经济区更是直接达到勉强协调发展水平，其后在磨合区间内部表现为波动增长趋势（见表7）。而相对于北部沿海区域，南部沿海经济区耦合协调波动幅度较小，增长态势步步攀升，并于2016年达到勉强协调发展型。东部沿海和东北综合经济区发展也呈现稳定增长趋势，其年均值均位于八大区域前列，表现出良好的经济发展趋势。

五、结论与启示

笔者利用2004—2016年我国283个城市数据，建立了制造业—服务业两系统耦合协调的指标体系，并基于耦合协调度模型从产业和区域视角对制造业与不同部门服务业耦合协调度水平进行分析。研究结果表明：（1）2004—2016年各产业综合发展水平表现为公共服务业优于生活服务业，生活服务业优于生产性服务业，年均值分别为0.153 6、0.149 6、0.147 8。其绝对值较小，表明各产业综合发展水平程度低。各产业与制造业耦合协调类型由拮抗区间转变为磨合区间，公共服务业、生产性服务业与制造业耦合协调类型于2013年均跨入勉强协调发展类型，但生活服务业与制造业耦合协调类型仍处于磨合区间中的濒临失调衰退型，总体上耦合协调度为公共服务业优于生活服务业，生活服务业优于生产性服务业，年均值分别为0.277 3、0.271 8、0.250 8。（2）八大经济综合发展区内三大产业与制造业耦合协调水平均呈现“梯度化”特征，具体表现为由西向东逐渐增强，由沿海向内陆逐渐塌陷的趋势。

基于上述结论，本文提出以下政策建议：（1）做好产业发展战略规划，促进制造业与服务业区域协调发展。这不仅要求各地区政府要大力发展优势产业，同时也应重视知识、技术密集型等服务业的发展，通过战略规划为地区产业发展提供一个良性互动发展的平台，缩小区域产业发展差距。（2）大力推进供给侧结构性改革。通过资源合理、高效配置，鼓励制造业企业内部服务业剥离，促进外部专业化服务业发展。同时，以制造业产业园区为重点，投资建设配套的服务业园区，促进制造业与服务业的集群互动。（3）积极利用互联网、云计算、大数据等技术，加快制造业企业转型与升级，促进制造业与服务业融合发展。

注释：

①笔者在计算服务业与制造业权重时，在参考文献的基础上，赋值服务业权重为0.5，制造业权重为0.5;计算服务业内部不同行业，采用熵值赋权法确定权重。

②本研究所涉及的公共服务业包括：（N）水利、环境与公共设施管理业;（P）教育;（Q）卫生和社会工作;（S）公共管理、社会保障和社会组织。生产性服务业包括：（G）交通运输、仓储和邮政业;（I）信息传输、软件和信息技术服务业;（F）批发与零售业;（J）金融业;（M）科学研究与技术服务业;（L）租赁和商务服务业。生活服务业包括：（H）住宿与餐饮业;（K）房地产业;（O）居民服务、修理和其他服务业;（R）文化、体育和娱乐业。

③八大区域划分为：东北综合经济区（辽宁、吉林和黑龙江）;北部沿海综合经济区（北京、天津、河北和山东）;南部沿海综合经济区（广东、福建和海南）;东部沿海综合经济区（上海、江苏和浙江）;黄河中游综合经济区（内蒙古、陕西、山西和河南）;长江中游综合经济区（湖北、湖南、江西和安徽）;大西南综合经济区（重庆、四川、贵州、云南和广西）;大西北综合经济区（甘肃、宁夏、青海、新疆和西藏）。

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责任编辑：李金霞

Analysis on Coordination Relationship between Manufacturing Industry and Service

Industry based on System Coupling Model

Wei Zuolei， Tang Lin

（School of Economy and Trade， Guangdong University of Foreign Studies， Guangdong Guangzhou 510006， China）

Abstract： The coupled coordination degree model is used to measure the comprehensive development level and coupling coordination level of service industry and manufacturing industry of 283 cities in China from 2004 to 2016. The research results show that the comprehensive development level of service industry， internal service industry and manufacturing industry is low， which is reflected that the comprehensive development level of manufacturing industry is better than the service industry development level. The comprehensive development level of internal service industry showed that public service industry is better than life service industry， the life service industry is superior to the production service industry; and the coupling coordination degree between manufacturing industry and the three industries also appear the same feature of development level. From the regional perspective， the coupling degree between the manufacturing industry and the three major industrial service industries shows the"gradient" trend and characterized by a downward trend from east to west and a gradual rise from inland to coastal.

Key words： manufacturing industry， service industry， coupling coordination degree