基于复杂网络的江苏海洋工程装备产业集群结构实证研究

摘"要： 产业集群具有大规模复杂网络的结构特征，因此基于复杂网络视角研究海工装备产业集群结构特征，进而构建江苏省海洋工程装备产业集群复杂网络拓扑图。通过对复杂网络度分布、平均路径长度、聚集系数、网络密度进行统计分析后发现：海工装备产业集群网络结构尚处于快速成长期，BA无标度网络特性初步显现；同时，网络演化过程还存在着集群网络结构不稳定、不完善、不成熟等问题。要促进江苏海工产业集群发展，就应该优化集群产业结构，构建完整的江苏海工产业链，提高海工集群资源整合能力。

关键词： 复杂网络；海洋工程装备产业集群；网络结构

中图分类号：F426.4""文献标识码：A"""""文章编号： 1673-0453（2024）03-0094-0008

海洋工程装备（以下简称“海工装备”）产业是一种战略性新兴产业和先进装备制造产业。在“碳中和”大背景下，新兴海工装备市场不断拓展，与之对应的海上风电装备、海洋新能源装备和新型海洋资源开采装备等不断增长并引起了各国对海工装备产业的广泛关注。近年来，国外对海工装备的相关研究主要有：韩国海洋工程装备研究所结合海工装备市场的发展和产业集群特点，比较系统、全面研究了韩国在海工装备产业设计、生产、测试以及应用等领域的发展［1］；Park对韩国、中国和日本的海工装备产业出口竞争力进行了实证研究［2］。国内学者对海工装备产业的研究多从发展视角、供应链视角、产业链上下游局部视角展开：符妃对海工装备研发制造领域的发展现状进行了分析并提出了有益对策［3］；陶永宏等构建了海工装备供应链，并对供应链选择最优的合作伙伴开展了实证研究［46］；常辉等为推动钛合金材料在海洋工程领域广泛应用作出了重要贡献［7］。综上所述，国内鲜有将产业集群概念融入到海工装备研究，而欧美等发达国家的实践表明，集群化是海洋工程装备发展的必然趋势。依靠集群式发展，韩国、新加坡和挪威等国家的海工装备已经在研发设计、产品制造环节上处于领先地位，在国际上具有极强竞争优势。因此形成一个稳定的、完善的、成熟的海工装备产业集群对我国而言尤为重要。

目前，江苏海工装备产业具有良好的产业发展基础，总装制造已经形成优先发展态势，海洋工程船和海上浮式生产储油装置优势明显，初步形成了海工装备产业集群。如何更好地构建江苏海洋工程装备产业集群结构，使集群创新能力和产业核心竞争力得到进一步提升，已成为政府、企业等行为主体思考的重要问题。海工装备产业具有产业链长、总装企业大、配套产业多、专业性强、服务涉及面广的特点，集群演化过程中各行为主体间相互联系会形成独特的复杂网络结构，而网络结构的不断优化是集群走向升级的重要过程。因此使用复杂网络分析方法定量研究海工产业集群网络拓扑图和结构特征，从而反映集群演化中集群结构存在的问题也是一种独特的思考视角和有益的尝试，对于提升海工产业集群结构稳定性、完整性、成熟度具有现实意义。

一、 海工产业集群复杂结构模型构建

（一） 产业集群复杂网络结构分析

产业集群是现代社会产业发展的一种组织形式，是一种空间上的聚集体。产业集群通过复杂的网络关系将特定区域内的某一产业与众多具有分工合作关系的不同等级规模的企业和相关的各种机构组织紧密联系起来［8］，各种行为主体在集群中的经济活动、社会活动与其所在的地理区域的融合、扩张、演化最终会呈现出非线性的复杂网络特性［9］。Theo等认为，企业为了获取新的互补技术，会从互补资产和知识联盟中获得收益、加快学习过程、降低交易成本、克服或构筑市场壁垒、取得协作经济效益、分散创新风险，最终相互依赖性很强的企业（包括专业供应商）、知识生产机构（涉海高校、科研院所等）、中介机构和客户通过增值链相互联系并形成网络，而这种网络可称为产业集群［10］。

从产业集群复杂网络视角来看，每个产业集群都可以是一个复杂的网络，不同之处就在于每个集群都有其特有的网络结构、规模、密度等特征［11］，集群结构特征反映集群演化过程中集群结构稳定程度将影响集群中企业资源的流通和共享程度［12］，并影响信息和资源在集群内部整合广度和有效程度，最终直接决定集群创新能力［13］。集群中各企业之间是相互关联的，基于某种关系相互影响，波特的钻石理论证实了这一点，它强调竞争优势的构成要素是相互依赖的企业［14］。钻石模型是一个关于竞争优势的动态系统，包括需求条件、企业战略、要素条件、相关支撑企业四个基本要素，其中相关支撑企业是集群网络中最重要的经济单元，也是最直接的行为主体。雷如桥等认为集群结构的基本就是由行为主体、资源、活动三个要素组成的。依据对集群结构构成的基本要素的描述，可将产业集群复杂网络结构分为三个层次，即生产保障网络、核心生产网络、外围辅助网络［15］。

（二） 海工产业集群复杂结构模型构建

海工装备产业包括各类海工装备总装制造产业、海工装备配套产业以及海工装备生产性服务业。基于对产业集群结构要素的分析，并结合海工装备产业的研究，可以将海工装备产业集群定义为：其是围绕产业链中具有核心地位的总装制造企业和为其提供服务的上下游生产企业、客户、互补企业、竞争企业，与科研机构、政府、金融机构、中介机构等通过集群网络不断地进行知识、信息、资源的交换与传递的行为主体集合而成的复杂网络，并在集群发展过程中形成的较为完善的产业链条。

依据海工装备产业集群的特殊性，将海工装备产业集群复杂结构划分为三个网络结构体系：海工总装制造企业为核心的核心制造网络结构层、中间生产保障网络结构层、外围辅助网络结构层。三个结构层次具有相互依赖的共生关系，具有共生发展规律，是共生产业链发展结构和共生性产业集群结构。海工装备产业集群的复杂网络结构关系如图1所示。

二、 江苏海工装备产业集群结构实证研究

（一） 江苏海工装备产业集群发展现状分析

江苏省海工装备产业位于全国优势地位，总装制造已经形成优先发展态势，海洋工程船和海上浮式生产储油装置优势明显，海工配套实现平稳发展。近年来，江苏已经具备海工装备规模生产能力，海工产品基本从近海覆盖到深海，正逐步向世界一流的海工产业基地迈进。全省拥有南通、泰州、扬州三大海工装备建造基地以及南京、镇江、泰州、南通四大海洋工程船配套基地，建成了功能相对齐全的上下游产业体系。

我国海洋工程上游环节主要为海工装备的设计和原材料提供支持。江苏所提供的原材料主要为钢材、涂料、焊接材料，企业聚集地区以南京、常州、苏州为主，具有代表性企业有南京钢铁集团、常州哈焊所、沙钢集团、海虹老人涂料（昆山）、阿克苏诺贝尔防护涂料（苏州）等；海工装备设计在整个产业链中是技术含量最高的环节，虽然南通中远海运船务工程有限公司、招商重工（江苏）有限公司等大型总装企业具有一定的研发设计能力，但总体设计力量薄弱，因此仍需要加强集群中的技术创新和装备设计。目前主要研发平台机构分布在镇江、无锡、南通，其中南通在启东、如皋和海门建成了海工装备研发设计、科技创新、技术服务产业集聚基地，并建立了海工装备产业园，重点发展能源装备及重型装备制造、海洋特种装备制造、海洋石油钻井装备制造；海工装备制造领域主要以浅海装备制造为主，具有代表性的知名企业为南通中远海运船务、招商重工（江苏）、亚星锚链、润邦股份等，主要涉及通用设备制造、专用设备制造、工程辅助船、专业平台建设，上述企业均分布在南通、泰州、扬州；镇江、南京的海工配套产业集聚基地和海工船制造基地也得到稳步发展。

（二） 江苏海工装备产业集群结构实证研究设计

1. 样本选取

江苏省绝大部分海工装备企业分布在长江下游深水岸线，主要聚集在南通、扬州、泰州、苏州、镇江、常州、无锡、南京八市，拥有庞大的海工平台总装制造企业、海工船舶制造企业、模块结构件制造企业、通用海工配套设备制造企业、专用设备制造企业、设计研发企业以及其他生产性服务企业，海工聚集效应显著，能够充分反映海工集群复杂网络结构特征。因此基于谨慎性和针对性原则选取江苏省内海工装备产业集群内海工制造企业及相关企业为研究对象，并针对海工总装制造企业、海工零部件制造企业、海工通用设备和特种设备制造企业、海工结构件制造企业、科研机构以及其他生产性服务机构等知名企业和相关机构进行资料分析与调查研究。

2. 数据收集

海工装备产业集群是以总装制造为中心，带动专业化分工极强的生产性服务业与相关配套企业共同发展的共生集聚体，集群内各企业与关联机构紧密联系形成了庞大的规模，涉及成百上千家企业。研究人员在企业工商登记资料基础上，在保证企业归属行业的唯一性和准确性前提下，根据企业主要经营内容，按照国家分类标准，经过专家分类、调研访谈和档案整理，对江苏省海工装备行业中规模以上的重点企业数据进行收集，最终选取了435个网络节点构建复杂网络。为了方便建立网络数据矩阵，将网络节点进行编号，设企业有m个，Xij（i=1，2，3，…，m；j=1，2，3，…，m）表示第i个企业与第j个企业的关系矩阵指标数据值，由于m=435，则整个模型系统有m×m的数据方阵X。

3. 建立关系矩阵

构建的数据矩阵主要依据集群中行为主体之间的关系维度，包括订单往来、创新合作、产学研合作、战略合作和信息共享等关系。关系信息的获得首先依靠调研问询初步建立关系矩阵，为避免主观访问出现漏洞，再通过政府机构网站、企业官网、行业协会官网、产业研究院、船舶工业年鉴、海洋统计公报和中国专利网等官方渠道对研究的企业、科研机构、涉海高校等行为主体之间存在的各种密切往来逐一深入进行辅助调查，依据关系维度进行数据二值化处理后构建关系矩阵：如果双方企业相关负责人之间为普通朋友关系，则矩阵数值为0；如果企业之间为往来客户，有长期稳定的订单往来或者项目合作与研发关系，则矩阵数值为1，最终得到关系矩阵数据，并建立一个无向无权的1-模网络。关系矩阵如下所示：

X=x11…x1jxi1…xij

其中，i=1，2，3，…，m；j=1，2，3，…，m；m=435，该矩阵为关于主对角线（从左上角到右下角）对称的0-1矩阵。

（三） 江苏海工产业集群网络结构图分析

利用Ucinet绘制出具有870条边的复杂网络结构，如图2所示。通过Ucinet绘制的集群网络结构图可以发现，在江苏海工装备上下游典型企业中，具有海工制造企业及其配套企业的城市节点数相对较多，企业之间联系紧密，具体表现在形成了南通、泰州、扬州、镇江、无锡五个中枢聚集区，产业链条相对稳定，显示出集群网络的鲁棒性。主要海工装备产业集群骨干企业网络布局情况、海工产品制造种类详见表1。

根据表1深入分析可知，南通、泰州、扬州、镇江拥有的知名海洋工程船舶制造企业，生产的品牌海工船主要有大马力深远海洋工程船、潜水支持船、油田守护船、地质勘测船、海底铺管船、多用途工程船、海底铺缆船等。

南通市亿元以上船舶海工企业超过了200家，并形成了沿江海工产业带；镇江已成为江苏集聚度较高、规模最大的关键海工配套设备制造基地、海洋工程船制造基地和海洋装备科教基地；泰州成功打造了配套最完备的海工建造基地和知名的配套品牌；扬州以江都、仪征、广陵经济开发区为重要载体，重点发展海上风塔、自卸式吸砂船、浮船坞等一批专用海洋工程装备；无锡的绝对竞争优势在于其拥有全球知名的科研力量，如船舶七十二所、七十三所无锡部分、中船海洋探测研究院等科研院所。

产业集群网络在演变过程中会存在生命周期的发展变化，并且在不同阶段呈现出不同结构特征。集群中企业的联系是一个动态变化过程，主要分为五个时期，即萌芽期、形成期、成长期、成熟期和衰退期［16］。根据图2网络结构形态，集群整体呈现辐射型的核心：边缘结构，这主要因为大型海工企业是行业中的领军力量和区域核心，其他众多中小企业在外围与其形成丰富的网络联系，这种特性的集群网络又叫地区中卫型产业集群［17］。另外，整个网络的联结强度还不够大，只有少部分市区聚集了多数海工制造企业及其配套企业，对集群整体发展起到带动作用，其他市区相关企业分布少，集群较为稀疏。既有研究表明大型复杂网络有优先连接特性［18］，即一个新进入集群的企业会优先与集群网络中影响力大、具有发展潜力且知名的企业合作，因此该网络演化过程中节点间连接强度将会不断加强并且连接范围将会不断扩大，说明该集群正处于快速成长期。

点与边的确定是集群网络构建的基础，各类指标的量化测算是反映集群网络结构特征的关键。其中量化分析指标有中心度、平均路径长度、集聚系数、网络密度等［19］。这些指标可被用于测度和分析海工产业集群复杂网络结构特征以及在演化过程中存在的问题。

（四） 江苏海工产业集群结构统计特征分析

1. 节点度的分布

利用Origin对网络节点度分布进行拟合，依据函数y=0.001 07x3-0.018 9x2-0.082 4x-0.420 6创建拟合图3。由图3可知，集群节点度k分布曲线服从幂律分布，是BA无标度网络，并具有无标度网络模型相关特性，即鲁棒性和脆弱性。

经过数据测算发现，江苏海工装备产业集群中极少数节点度的分布较大，大部分节点度大于1，典型的无标度网络特征初步显现，度值较低的节点拥有与其他节点密切交流的潜力，进一步证实了该集群处于快速成长期且江苏海工装备产业集群分布并不均匀，集群结构不稳定，具有较高的异质性，这与江苏海工装备发展现实情况相符。

2. 平均路径长度

由于海工装备产业集群网络是无向无权的一模网络，因此平均路径长度的计算公式为：

L=112nn+1∑i＞jdij（1）

式中：n为网络节点的数量；dij为第i个节点到第j个节点的距离。该式反映了网络集群中主体间关系强度与信息扩散的深浅，以及对网络资源整合效率的影响。

经过测算，江苏海工装备产业集群的整体网络平均最短路径为4.824，说明集群中节点联系需要经过4至5个节点才能完成。这表明，虽然产业集群已经形成，但总体来说集群效应尚弱，集群结构不完善，缺少更多类型的企业进入集群来缩短集群网络的平均路径长度。

3. 聚集系数分析

关于海工装备产业集群聚集系数的计算需要用到以下计算公式。单个节点的聚集系数计算公式为：

C（j）=2E（j）Kj（Kj-1）（2）

整个网络聚集系数的计算公式为：

C=1N∑jC（j）（3）

式中：E（j）为节点实际联结的数目；Kj为节点j的度；N表示网络中节点的个数。聚集系数越接近1，表示行为主体间交流水平越高，整个网络集团化发展趋向越明显，集群网络结构表现得越成熟。经测算，海工集群整体网络的聚集系数为0.368，指标数值不足0.5，说明江苏海工集群结构不完善，节点间建立联系能力不强，资源在集群中流动效率较差，阻碍了集群内部企业间资源的流通和共享。

4. 网络密度分析

网络密度的计算方法由网络节点关系方向性决定。由于海工产业集群网络为无权无向网络，因此网络密度分析的计算公式为：

d=2mn（n－1）（4）

式中：m表示复杂网络中实际存在的关系数；n为节点数量，n（n－1）/2代表网络联结最大可能值。经测算，集群整体网络的密度为0.009 2，网络最为密集的城市为泰州、南通、扬州，密度值分别为0.109 8、0.072 0、0.071 1。集群复杂网络密度代表集群节点之间联系的密切程度，取值范围为［0，1］。网络密度与聚集系数类似，用来反应复杂网络的疏密程度，越接近1，表明网络主体间联系越密切［20］。由此可见，计算结果均偏小，表明集群中节点之间的联系强度偏弱，集群结构还不成熟，现有节点在集群中不能充分发挥其与其他节点密切联系的互动作用，资源整合能力较差。

三、 江苏海工装备产业集群结构存在的问题

（一） 集群结构不稳定

集群度分布与整体网络分析表明江苏海工装备产业集群网络处于快速成长期。在今后的发展演化过程中，企业数量将会不断增加，增长率较快，核心企业在集群中的重要性会凸显出来，集群网络结构鲁棒性增强，但随着网络演化，集群中节点的进入、退出会对集群网络的结构稳定性带来一定风险［21］。这种风险主要存在于南通、泰州、扬州三个聚集地，因为该地区拥有全国主要的海工骨干企业，聚集系数最高，内部群落特征明显，由此会导致集群中核心企业的权力过于集中，进而造成其网络结构具有一定的脆弱性［22］。中小企业依靠核心企业的带动作用相互关联，一旦核心企业迁出，中小企业之间出现断层必将导致集群结构崩溃。

集群结构的不稳定除了源于集群网络的脆弱性，还有部分原因是由于集群内部的锁定效应造成的。以南通为例，南通网络密度的指标测算结果最大，说明龙头企业占据集群内重要引领地位，加上其自主控制能力极强，容易阻滞信息在集群内部的流动从而形成集群锁定效应。例如南通（吉宝）、惠生等大型企业本应在集群中处于核心领导地位，但由于企业性质、品牌效应、业务范围、技术能力等原因导致它们在集群中各自为战。吉宝（南通）船厂是新加坡吉宝集团在南通建立的海事生产基地，属于跨国企业，贸易往来的客户覆盖全球，多为国际合作项目；惠生自2008年起迈开国际步伐，将海洋工程业务开拓到中东市场，在沙特阿拉伯、新加坡、美国均成立了分公司，依靠能源和科技创新，在海洋石油平台及模块、浮式生产储卸油装置、海洋工程支持船舶等设计建造方面成功打造了具有国际影响力的服务品牌。这些公司与国际企业合作频繁，但相应地就和国内企业合作较少。长此以往，将导致集群整体网络的创新能力、生产能力、自组织能力下降，集群结构涣散。因此要优化海工装备集群产业结构，就必须发挥海工总装制造企业的带动作用，引领中小型相关制造企业聚集健康发展，使网络处于动态均衡的最优状态，这是保持集群网络结构稳定性的关键。

（二） 集群结构不完善

聚集系数指标测算结果偏小，表明江苏海工装备产业集群网络规模不大，结构还不够完善。度分布与平均路径长度的指标测算结果显示，集群虽然初现无标度网络特性，处于快速成长阶段，之前“集而不群”的状态有所改善，但整体网络平均路径较长。深入分析可知，集群网络节点类型较少，缺乏完整的产业链支撑，导致网络内部信息传递距离过长。江苏在海洋工程船、海洋系泊链、钻井包模块、半潜式海洋石油钻井平台等产业链方面拥有南通象屿、江苏亚星锚链、宏华海洋油气装备、招商局重工等骨干企业，但总体而言，江苏海工装备产业集群只有整个产业链的一小部分或关键产品，很多方面如海工安装、维护，原材料供应在海工产业链中地位较低。另外，第三方海工物流、检验检测认证、知识产权、科技咨询、教育培训等海工生产性服务业体系也还处于构建阶段中。

（三） 集群结构不成熟

根据集群整体网络密度指标测算结果分析可知，江苏海工装备产业集群网络结构还不成熟。首先，海工装备集群中实力强大的核心制造企业自身成熟度高、生产能力强，因此与外界交流需求低并缺乏合作意识，导致企业之间联系不密切，与外部建立联系的能力也有所下降；其次，海工装备产品技术创新性强，但江苏海工装备研发设计能力较弱，只有少数骨干企业具备一定研发能力；最后，江苏海工装备配套能力不足也是造成集群网络连接不紧密的原因之一，海工装备的制造需要成百上千的配套产品，江苏虽有亚星锚链等规模较大企业作为支撑，但多数企业还停留在制造低端配件阶段，核心配套设备生产能力有待提高。

四、对策建议

通过复杂网络定量方法对江苏海工产业集群复杂网络结构及其各项指标进行分析可知，该集群已经形成了一定的发展规模，但集群结构仍然存在欠缺。基于上述实证分析，针对集群结构出现的问题，给出相应优化对策。

（一） 优化江苏海工装备集群产业结构

为了降低江苏海工装备产业集群网络的风险，需要从产业结构入手。优化产业结构就要强调龙头企业的辐射带动作用。因此政府需要引导和扶持骨干船舶企业实现转型升级，打造专业化、个性化海工品牌，提升地方企业在行业内的影响力；行业协会应积极创建交流平台，引入优质项目，从而促进集群主体间密切合作。

（二） 构建江苏海工装备集群完整的产业链

江苏海工装备产业集群网络处于成长期，具有强劲的发展活力，也为产业链发展提供了良好的发展机遇。依据现在海工市场需求，要补强、补齐产业链条，重点培养和壮大现有骨干企业，强化其带头作用；补齐海工上下游产业链中处于较低地位的产业，如海工核心配套设备企业、海工安装和维护企业、原材料供应企业，通过制定优惠政策促进海工原材料供应企业、海工安装和维护企业进入集群；增加资金投入，以加快完善海工装备生产性服务体系建设，以便发挥有效的辅助支撑作用，形成以海工成套装备为核心、基础部件为支撑、工程服务为延伸的海工装备产业链条。

（三） 提高江苏海工装备集群资源整合能力

提高江苏海工装备集群的整体资源整合能力是增加其成熟度的关键，最重要的是提升海工装备研发设计能力和关键配套设备研发生产能力。政府、行业协会、金融机构在集群中处于重要地位，能够提供重要的政策、资金、交流平台支持；科研机构、涉海高校对技术知识要素的控制能力较强，创新资源众多。各方主体应相互配合，密切互动并发挥辅助作用，促进技术、知识、创新在合作与交流中高效流动，提高集群整体创新研发能力、科研生产能力、资源分配与整合能力。

五、 结语

本研究运用复杂网络理论和Ucinet、Origin定量分析江苏海工装备产业集群结构统计特征，主要工作和贡献如下：分析构建了江苏海工装备产业集群复杂结构模型；绘制了江苏现阶段复杂网络结构拓扑图，指出其现阶段所处生命周期；利用复杂网络指标计算分析其结构统计特征，挖掘了江苏海工装备产业集群结构存在的隐藏问题；深入剖析江苏海工装备产业集群结构存在问题的关键原因，并给出具有针对性建议。主要研究结论有：从集群网络结构图来看，江苏海工装备产业集群正处于快速成长期，集群网络结构呈现核心边缘中卫型网络；从定量指标分析看，江苏海工装备产业集群节点度呈现幂律分布，BA无标度网络特性初显，网络密度与聚集系数较小，平均路径较长；要构建完善的海工装备集群结构需要从优化集群整体产业结构、构建更加完善的海工装备集群产业链、提高海工装备产业技术研发创新与关键设备配套资源整合能力着手。总之，本研究为推动江苏海工装备产业集群结构升级提供了一定的理论参照，同时基于复杂网络方法理论进行研究更加符合现阶段江苏海工装备发展实际，也为该领域的研究提供了一个较新的研究视角与思路。

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（责任编辑：肖珺）

An Empirical Study on Jiangsu Marine Engineering Equipment Industrial Cluster Structure Based on Complex Networks

TAO Yonghong， HAN Zhiyun

（School of Economics and Management， Jiangsu University of Science and Technology， Zhenjiang Jiangsu 212100， China）

Abstract： "Industrial clusters are characterized with large-scale complex networks in structure. Researchers studied the structural characteristics of the marine equipment industry cluster from the perspective of complex networks， constructing a complex network topology diagram of the marine engineering equipment industry cluster in Jiangsu Province， which focused on the statistical analysis of complex network degree distribution， average path length， clustering coefficient， and network density. The Research shows that the cluster network structure is still in a period of rapid growth with initial emergence of BA scale-free network characteristics. At the same time， the cluster network structure is unstable， imperfect and immature in the process of network evolution. Therefore， to promote the development of Jiangsu offshore industry clusters， we should start with optimizing the cluster industrial structure， building a complete Jiangsu offshore industry chain， and improving the resource integration capabilities of offshore industry clusters.

Key words： complex networks; the marine engineering equipment industrial cluster; the network structure