新时代山东省高新技术产业结构优化分析——基于DEA方法

杜小军，魏建国

(鲁东大学 商学院，山东 烟台 264025)

0 引言

我国步入新时代，经济发展不再以要素投入为主，而是逐步向以科技创新为主要驱动力的高质量发展转变。高新技术产业具有技术集聚度高、资源耗费低、附加值高、投入产出效益好、增长速度快、驱动力强等特性，成为提升企业核心竞争力、推动产业结构持续优化升级、提高经济增长质量和效益的重要产业，同时能够带动关联产业的科技进步，进而推动经济社会协调发展，对经济发展模式的转变尤为重要。山东省是我国经济大省，在经济迅速发展的同时，长期的传统经济发展模式下形成的高污染、低效能、低技术水平的产业结构体系，使得资源逐渐枯竭，环境日益恶化，资源环境承受力接近极限，经济增长乏力，经济体量大而不强。基于高新技术产业对产业结构优化升级的促进和带动作用，山东省在“转方式，调结构”方针的指导下，坚决贯彻并实施了一系列有利于山东省高新技术产业发展的政策，提出了重点围绕信息技术、生物技术和新材料三大领域建立健全适应山东省高新技术发展的科技创新体系，引导产业向高附加值、高知识含量、强竞争力方向发展，促进经济结构的战略性调整，助力山东省由经济大省向经济强省迈进。2021年在全省实现生产总值增长8.3%的情况下，高新技术制造业增加值增长了18.5%，高于规模以上工业8.9个百分点，其产值占规模以上工业产值的比重达到了46.8%，工业发展质量提高到了一个新的层次。在激烈的国际国内竞争下，山东省高新技术产业发展环境还面临一定的困难，与国内的广东、江苏、浙江等省份还存在一定差距。

目前国内对高新技术产业投入产出效率研究的文献较多，研究成果一方面用于分析我国宏观层面不同时期的投入产出效率，比如尹洁等[1]、乌兰等[2]、曹程等[3]、陈荣文等[4]、刘伟[5]等；另一方面用于分析不同省份的创新效率，比如吴思雨等[6]、王俊涛等[7]、程萍[8]、冯缨等[9]分别分析了四川、山西、湖北和江苏省的高新技术产业创新效率问题。也有学者对山东省高新技术产业发展情况进行了研究，比如邵宁等[10]研究了在知识经济时代如何选择正确的高新技术产业发展策略。董昭和[11]分析了20世纪90年代末山东省信息技术、生物技术、新材料技术和海洋高技术等及其相关产业发展情况。帅相志[12]分析了山东高校“九五”以来高新技术研究和产业化情况。冯文娜[13]分析了山东省高新技术企业相关投入与企业创新产出之间的关系。丛颖超[14]对山东省高新技术产业与传统产业协调发展面临的问题进行了分析。任启平等[15]对山东省高新技术产业发展特点进行了总结，提出了加快产业发展的对策。姜绍华[16]在分析山东高新技术产业发展面临的障碍的基础上给出了对策建议。综合以上研究内容发现。目前运用DEA方法对新时代山东省高新技术产业的结构特征、投入产出效率等问题的分析还比较少，为此本文运用该方法对山东省高新技术产业科技创新的总体效率，以及各子行业效率和结构特征进行评价，从而明确未来产业结构优化方向与战略重点。

1 山东省高新技术产业结构分析

山东省较早就致力于高新技术产业发展的战略部署，在1999年就提出了加强电子信息、生物技术以及新材料三大高新技术产业的扶持力度，提出山东省高新产业的发展目标和规划，并出台了相关政策法规，突出了高新技术产业的基础地位，使其得到了持续快速发展。2015-2021年高新技术产业平均增幅达到9.8%，高于平均6.3%的经济增长率。本文以2002年国家统计局对高新技术产业的分类法，对山东省医药制造业、电子及通信设备制造业、计算机及办公设备制造业、医疗设备及仪器仪表制造业、航空航天制造业等高新技术产业进行分析。

表1 山东省高新技术产业生产经营及全国排名情况

1.1 整体发展情况

如表1所示，从山东省高新技术产业20多年的发展状况来看，规模逐年壮大，发展速度较快。2000-2015年高新技术企业数量增加了4倍多，尤为突出的是主营业务收入增长了31倍多，主营业务收入、利润总额从全国排名处于7、8名左右，企业个数和企业从业人员年平均人数上升至第四。虽然2015年山东省高新技术产业各项数据已经居全国前列，但是与江苏、浙江和广东比较，还存在较大差距，比如2015年的主营业务收入仅仅是江苏的1/2、广东的1/3；相对比较落后、排名比较稳定的是出口交货值(2018年之后数据为新产品出口额)，虽然总量增长了25倍多，但是排名一直徘徊在第7、8名左右，排名在天津、上海、江苏、福建、河南、广东和重庆之后。近几年来，尤其是2017年以来(数据为新产品出口额)，山东省高新技术产业发展有下降的趋势，企业数量、主营业务收入、利润总额和从业人员连续4年持续下降，至2020年才略有回升。当然这也有统计口径发生变化的原因，但是相对而言，主营业务收入已经落后上海、江苏、浙江、广东和四川，新产品出口额跌至10名以外，表明山东省高新技术产业贸易出口缺乏竞争力，传统产业依然是经济发展的主导产业。

1.2 各子行业产业结构情况

电子及通信设备制造业作为山东省的主导产业和支柱产业，2005-2020年间，其主营业务所占比重除了2019年，其余年份均排在首位，在高新技术产业各子行业中发展最突出、规模最大。医药制造业主营业务收入所占比重仅次于电子及通信设备制造业，其成长性更好，发展速度较快，逐步成为高新技术产业的中坚力量。航空航天制造业、信息化学品制造业发展状况一般，发展势头较弱，还有很大的发展空间。计算机及办公设备制造业和医疗设备及仪器仪表制造业潜力大，有广阔的市场空间。总之，经过数十年的发展，山东省高新技术行业逐步形成了由电子及通讯设备制造业一枝独秀发展到与医药制造业并驾齐驱，医疗设备及仪器仪表制造业、计算机及办公设备制造业均衡发展，航空航天制造业稳健进步的良好发展格局。

从利润总额占比来看，2005-2020年的医药制造业的利润占比持续增长，由46.2%增长到63.8%，占比一直高于电子及通信设备制造业，经济效益显著。而几乎占据高新技术产业半壁江山的电子及通信设备制造业的利润占比则持续递减，由30.7%降到19.6%，说明其产品附加值严重不足，利润占比下滑严重。医疗设备及仪器仪表制造业占比稳定在8%～10%。计算机及办公设备制造业利润占比下降较多，由13.2%下降到了3.8%，经济效益逐步下降。航空航天制造业的利润总额虽然在持续增长，但其占比表现不佳，缺乏稳定的盈利模式。

综上所述，山东省高新技术产业子行业均受产业政策调整、外部因素等影响，近年来发展不稳定，并没有进入持续稳定的高增长阶段，增长乏力。

2 研究模型与变量设定

2.1 DEA模型介绍

运用著名运筹学家Charnes[17]提出的数据包络分析(DEA)方法，并选择规模报酬可变的BCC模型，来测评不同决策单元的相对有效性，即对于任一决策单元，以投入为导向的BCC模型的对偶规划形式可表示为如下形式：

式(1)中，X，Y分别是投入、产出向量。若θ=1， S+=S-=0，则决策单元DEA有效；若θ=1，S+≠0，或S-≠0，则决策单元弱DEA有效；若θ<1，则决策单元非DEA有效。

2.2 变量选择

依据获得高质量数据需要遵循的数据口径统一性、可得性和科学性原则，结合高新技术产业独特的属性和特点，在现有文献研究的基础上选择投入产出指标。

(1)投入变量。高新技术产业发展过程主要有人力资本投入和资金投入，这里分别用高新技术产业从业人员年平均人数和固定资产增加额两个指标来衡量；此外，还要体现出高新技术产业技术创新方面的投入，一方面体现在科研投入上，用R&D经费内部支出和R&D人员全时当量来衡量，另一方面体现在技术投入上，用技术经费(消化、吸收、购买、改造)来衡量。

(2)产出变量。山东省高新技术产业产出主要从3个方面来衡量：一是体现高新技术产业从事本行业生产经营活动所取得的成果，用主营业务收入(亿元)来衡量；二是体现高新技术产业的盈利能力，用利润总额(亿元)来衡量；三是体现出产业技术创新成果，用有效专利发明数(件)作为知识技术产出指标。

3 实证分析

3.1 数据来源

数据主要来源于2000-2020年《中国高技术产业统计年鉴》《山东省统计年鉴》和《中国统计年鉴》，为了判断所用的数据进行DEA分析的合理性，利用Pearson相关性检验方法，对各产出变量与所有投入变量分别进行Pearson相关性检验，结果表明各个相关系数均为正，且在1%水平下显著，表明选择的指标符合DEA分析。

3.2 高新技术产业总体BCC-DEA模型测算

运用传统的DEA方法中的BCC模型，对山东省2000-2020年的高新技术产业投入产出变量应用DEAP2.1软件进行计算测评(见表2)，结果表明，山东省高新技术产业投入产出效率总体情况较好，大多数年份处于最优状态。从综合效率来看，2002-2005年、2012年和2013年都是DEA无效，其他年份都是DEA有效，DEA无效的年份纯技术效率和规模效率基本上都是DEA无效。纯技术效率DEA无效，表明这些年份高新技术产业的投入资金没有得到利用充分，管理效率偏低；规模效率DEA无效，表明期间存在投入规模尚未达到最优规模。从规模报酬来看，山东省高新技术产业的发展经历了由规模报酬递增、规模保持不变、规模报酬递减再到规模报酬保持相对稳定不变的产业发展规律，表明山东省为了适应新时代经济发展的需要，坚决贯彻新旧动能转换战略，努力培育发展新动能，聚力打造十强产业，推动了高新技术产业逐步优化升级，并取得了显著成效。

表2 山东省高新技术投入产出效率

从计算的投入冗余结果来看，DEA无效的年份在产出既定的情况下，各项投入均出现了冗余，尤其是技术经费(消化、吸收、购买、改造)冗余比较严重，其中2002年、2004年、2013年冗余达分别达到51.4%、15.7%和18.4%，其他时间冗余也在10%左右。这一方面说明山东省在高新技术产业发展过程中并未将资金投入、人力资本和技术投入有效地转化为产出，成果转化率低；另一方面表明技术经费投入方面力度较大，但是效率较低，体现了当前技术进步对外依赖性较强，自主研发还比较弱。R&D人员全时当量冗余比较突出，2002年、2003年、2013年冗余分别达到37.9%、22.7%，11.5%。这一方面表明山东省多年来持续加大高新技术产业的人力资源投入，另一方面也体现出人力资源投入效率不高。事实上山东省直到2014年以后，R&D人员折合全时当量增速放缓，逐年递减。

3.3 高新技术产业子行业的BCC-DEA模型测算

运用传统的DEA方法中的BCC模型，对2000-2020年山东省高新技术产业子行业的投入产出变量应用DEAP2.1软件进行计算测评(航空航天器制造业由于数据不完整，只有2000-2016年的计算结果)，结果如表3所示。从纵向比较结果来看，山东省高新技术产业各行业效率整体上都呈增长趋势，产业结构逐步优化升级，尤其2014年以来，各子行业稳步发展，波动较小，但是各行业的发展情况有一定差异。

(1)医药制造业。由表3可知，2014年以前，山东省医药制造业发展不够稳定，起伏比较大，纯技术效率和规模效率均在DEA有效与DEA无效之间反复交替出现，规模报酬也在递减、递增和不变之间反复变换，这些DEA无效的年份，大多数时间都是纯技术效率和规模效率同时DEA无效的，而且数值大小相差不大，说明技术效率过低的主要原因是科技水平偏低，科研能力不强，管理缺乏效率，同时规模没有达到最优。2014年以后，技术效率不断得到改善，资源配置得到优化，表现出持续稳定发展态势。再结合前面的分析可以看出，医药制造业到2020年几乎占据了山东省高新技术产业的半壁江山，长期来看随着人们收入的增加、生活水平的提高，对健康的需求越来越高，未来具有广阔的成长空间。

表3 山东省高新技术五大产业投入产出效率

(2)航空航天制造业。2006年以前，DEA无效的年份主要是规模效率偏低，以后规模效率逐步上升，大多数时间纯技术效率是DEA有效的，但是由于该行业的特殊性，其结果表现不一定遵循和市场规律的变化。从规模报酬情况来看，DEA无效的年份都是规模报酬递增，说明该行业有很大的成长空间，加大投入会使产出有更大的增长。

(3)电子及通讯设备制造业。该产业是山东省主导产业之一，2000-2014年间发展也不够稳定，有10个年份都是DEA无效，这些年份主要是规模效率偏低，部分年份纯技术效率偏低，表明技术创新不足。2008年以来持续6年规模效率偏低，说明该行业受到2008年金融危机的影响比较大，未能及时调整产能结构。总的来看，该行业缺乏效率的主要原因是规模效率不高，技术创新不足，而且规模报酬是递增的，说明在资源有效配置的条件下，规模还有进一步扩大的空间。

(4)计算机及办公设备制造业。在2000-2007年间，基本属于DEA无效，而且大多时候纯技术效率和规模效率都是DEA无效，规模效率值偏低，规模报酬递增，表明这个阶段山东省的计算机及办公设备制造业资源配置还没有达到最优组合，技术水平偏低，生产缺乏规模。在2007年以后，该行业发展稳定，连续多年表现为DEA有效。

(5)医疗设备及仪器仪表制造业。整体来看该行业发展比较稳定，大多数年份都是DEA有效的，但也表现出小幅度的波动。DEA无效年份规模效率偏低，且规模报酬递增，所以在注重技术效率管理的基础上，应当继续扩大企业规模。其产值结构表明，虽然相对规模近年来变化不大，但是利润比重逐年提高，说明该行业投资收益更高，未来发展空间较大。

4 结论与建议

4.1 研究结论

综上所述，近年来山东省在去产能、转方式、调结构的方针指导下，高新技术产业结构取得了显著成效，大多数年份处于最优状态。但是横向比较，整体发展水平偏低，高新技术产业大而不强，竞争优势不突出，具体表现在以下几个方面：

(1)缺乏高层次的专业型人才，自主创新能力不足。主要表现：一方面人才投入冗余，造成人才资源浪费，但是急需的专业型人才却严重匮乏；另一方面由于山东省技术研发的主体集中于大学和科研单位，很多研发成果科技含量较低，而且与市场结合不够，缺乏针对性，从而商业化程度不高，最终结果是自主研发能力不足，对高技术依赖性较强。

(2)主导行业发展状况欠佳。主要表现为电子及通信设备制造业增长乏力，相对规模逐年降低，利润率偏低，技术创新不足，尤其是2017年以来出现连续负增长，投入产出绩效欠佳。

(3)医药制造业和医疗设备及仪器仪表制造业未来潜力大，但是近年来表现不够稳定，尤其是医疗设备及仪器仪表制造业利润率高，投资收益好，但是相对规模没有显著增长。

(4)航空航天产业作为山东省高端装备制造的重要支柱产业，是发展高新技术产业的重要组成部分，但是该行业发展较慢，市场规模较小，潜能没有充分发挥出来。

(5)高新技术产业的创新投入不足，波动较大，缺乏持续性。近年来山东省的科技经费投入增速严重滞后于经济增长，严重影响了高新技术产业的发展。比如R&D经费内部投入2011年、2012年分别达到近40%的增长率，但是随后出现了增长率递减的情况，2018年、2019年更是负增长，同样的情况也表现在新产品开发经费的投入上。

4.2 对策建议

(1)把握历史机遇，营造高新技术产业发展的良好环境。要顺应新时代经济发展模式转换的需要，把高新技术产业发展作为当前国民经济和社会发展的重要任务，切实贯彻高新技术产业发展的战略和政策措施，积极高效全方位服务于高新技术产业发展的需要，简化办事程序，强化服务功能，提高管理效率，营造高新技术产业发展的良好氛围和环境。

(2)建立健全多元化投融资政策保障体系。山东省高新技术产业结构调整过程中，在继续加大政府财政研发创新投入的基础上，积极引导社会资金向高新技术产业转移，通过相关优惠政策，激发社会资金投资的积极性，激发各方面资金投入到产业关联度强的高新技术产业，加快技术创新的速度和质量。同时要充分发挥企业在技术创新中的主体作用，重点扶持自身优势产业和能够带动新兴产业发展的重点技术领域的资金支持，推动高新技术产业的技术创新和产业结构的持续优化升级。

(3)着力营造良好的创新创业环境和机制。通过良好的创新创业环境，培养和造就一批高素质、复合型人才，以满足高科技产业研发、成果转化以及产业化过程各个环节的人才需求，通过良好的人才激励机制和人才发展环境，不但能够吸引、留住人才，还能发展人才，成就人才。

(4)从高新技术产业各子行业具体情况来看：医药制造业在技术创新、中药现代化、新型医疗器械等方面都有了长足的发展，以其高增长、高效益成为山东省支柱产业之一，但是其增长不够稳定，波动较大，应该进一步提高自主研发水平，加大投资，扩大产业规模，加快产业发展速度，大力推进传统医药产业的转型升级。电子及通讯设备制造业作为山东省支柱产业之一，近年来投资效益欠佳，增长速度偏低，在以后的发展中，应该注重自身技术的突破，提高附加值，探求新的增长点，避免沦为“夕阳产业”。航空航天制造业由于其特殊性，比重较小，发展不够稳定，更多表现为规模报酬递增，所以应该借助国家加强航空工业扶植力度为契机，充分发挥山东省聚集的大批航空航天研发机构、优质企业、创新平台和高质量项目，积极扩大市场发展规模，不断提升行业技术层次，进而开拓更大市场，以便进一步提高产业投入产出效益，加快打造航天产业发展新高地，使航空航天产业成为高新技术产业发展的强劲推动力。医疗设备及仪器仪表制造业和计算机及办公设备制造业近年来保持着较高的发展态势，而且发展相对稳定，逐渐成长为山东省高新技术产业的中坚力量，而且很多年份表现出规模报酬递增态势，未来市场前景较好，所以要有针对性地重点扶持，适度扩大生产规模。