基于系统动力学模型的区域经济与物流协同机理研究*

陆 华 司温科 袁 敏 杜志平

(北京物资学院物流学院 北京 101149)

0 引 言

在经济发展新常态背景下，转变经济发展方式是河南省经济发展的中心任务, 而优化调整产业结构是转变经济发展方式的重要内容和关键环节[1].区域物流推动区域经济增长方式转变、加快区域产业结构升级、提高区域经济竞争力和促进区域经济一体化建设，区域经济发展又提升区域物流的发展效率和经济效益[2].因此，如何有效推进经济转型与现代物流业的协同发展，解决发展的突出矛盾，具有重要的研究价值.

在物流与经济发展关系方面，目前国内外有较多研究.Pablo等[3]研究使用了Mankiw提出生产函数，实证分析显示，在其他指标不变情况下，物流绩效指标每增加1%，使区域经济的产出效率提升0.59%.周凌云等[4]以区域物流系统为研究对象，分析区域物流系统协同发展内涵和评价内容，综合利用数据包络分析和复合系统可持续发展评价方法,选取多个区域进行实证分析，得到各区域物流系统协同发展状况以及主要成因.郭湖斌等[5]分析了区域物流与区域经济耦合协调发展的作用机理，并以长江经济带为例进行实证分析.结果显示长江经济带区域物流与区域经济的耦合协调水平不断提升，经历了由不协调到协调发展的状态转换，当前处在耦合协调发展的中级阶段；长江经济带区域物流发展水平低于区域经济发展水平，对区域经济发展存在着一定的制约作用.

综上所述，国内外学者均认为区域经济与区域物流具有协同发展关系.查阅历年文献可知，关于河南省物流与经济发展关系的研究较少，且多以定性分析为主，定量分析较少且方法单一，在指标的选择上也较少，未能全面的展示河南省物流与经济发展关系[6-8].因此，本文利用灰色关联分析模型对河南省物流与经济发展进行关联度分析，得出影响河南省物流发展的经济因素排名，选取其中关键指标用于构建区域经济与物流系统动力模型，进一步揭示两者的互动机理.

1 区域经济与物流协同发展评价指标选取

1) 指标选取 本文在综合分析了大量文献资料的基础上选取了6项一级指标，11项二级指标，其中衡量经济发展水平和产业结构二级指标的选取与此类研究文献一致，考虑到地区因素及经济发展现状，增修了一些指标，具体见表1.

2) 数据来源 以河南省历年货物周转量为数据参考序列衡量区域物流水平，以河南省地区生产总值、货物进出口贸易、固定资产投资、社会消费品零售总额、三次产业增加值、地方财政收入、快递业务收入、交通运输仓储和邮政业固定资产投资作为数据行为比较数列，通过数据建模进行灰色关联度分析，得出各项经济指标与物流发展的关联度，数据来源于2011—2018年《河南统计年鉴》，见表2.

表1 河南省物流业与经济发展综合评价指标体系

表2 河南历年货物周转量及各项经济指标数据

3) 数据处理 通过数据建模进行灰色关联度分析，得出各项经济指标与物流发展的关联度，具体见表3.

河南省经济指标中与物流业关联度高的为产业结构、经济发展水平，关联度较低的为商品流通、基础设施投资，具体分类见表4.

表3 关联系数结果

表4 灰色关联度分布

综上所述，本文选取关联度较高的地区生产总值作为区域经济子系统指标；选取三次产业增加值作为区域物流需求子系统指标；考虑到固定资产投资具有一定程度的延迟，对物流供给的带动作用需要一定的过程.因此，选取关联度较低的交通运输仓储和邮政业固定资产投资作为区域物流供给子系统中的指标，选取这四个指标作为系统动力学建模的主要指标进行模拟.

2 区域经济与物流系统动力模型

2.1 系统边界确定

本文研究的主题是区域经济与区域物流.经过灰色关联模型分析已经确定四个指标.根据本文研究目的最终确定系统范围，见表5.

表5 系统边界确定的影响因素

2.2 因果关系图构建

区域物流推动区域经济增长方式转变、加快区域产业结构升级、提高区域经济竞争力和促进区域经济一体化建设，区域经济发展又提升区域物流的发展效率和经济效益.因此，本文的因果关系图分为三部分：区域经济子系统、区域物流供给子系统、区域物流需求子系统.具体的因果关系图回路见图1，通过解析研究可分为4个基本反馈回路.

图1 区域经济与物流因果关系图

1) 区域经济发展与物流费用的负反馈回路 具体表现为区域经济的发展可以改善地区营商环境，加大财政支出，提高产业的投资额度，推动三大产业的发展，从而进入需求领域的农产品物流总额、工业品物流总额、进口货物物流总额等都会大幅增长，国民经济各方面用于社会物流活动的各项费用支出也会增加，需要政府及民间的资本投入.

2) 区域经济发展与物流投资的正反馈回路 具体表现为区域经济的发展会加大对物流业的投资，包括物流基础设施投资、物流教育以及物流技术投入，进一步的强化区域物流的供给能力，更好的满足区域物流需求，推动区域经济的增长.

3) 区域经济发展与物流需求的负反馈回路 区域经济发展会促使三大产业投资额的增加，从而带动三大产业产值增加，引起区域物流需求增加，当区域物流供给满足不了区域物流需求时，引起物流短缺，不利于经济发展.

4) 第三产业增加值与物流业的正反馈回路 具体表现为第三产业的发展会带来物流需求，一方面引起社会物流总额的增长，另一方面引起运输、仓储、包装等行业的快速发展，提升物流业增加值.物流业属于第三产业的重要组成部分，物流业的发展成为第三产业的一个重要经济增长点.

2.3 模型构建

在系统边界确定的基础上，将因果关系图的定性研究转变为计算机仿真的定量研究，通过系统动力学软件Vensim建立区域经济与物流联动的系统动力学模型，见图2.

图2 区域经济与物流的SD模型流程图

2.4 参数确定

2.4.1模型参数选取

本文所使用的系统动力学仿真软件为Vensim，模型运行时间为2008—2025年，仿真的步长设置为1年.河南省基本数据通过河南省统计局公布的年度数据得到与本文相关的地区统计数据.采用河南省区域国内生产总值GDP代替本地区的经济发展水平，货运周转量来代替区域物流需求量.选取2008年为物流供给与物流需求基本相符的基期，通过仿真物流供给、物流需求以及产业结构的差异率的分析其对经济、物流业的扰动.

2.4.2模型中主要变量方程、初始值的选取与说明

模型主要方程

XGDP=INTEG(XGI-XGHI,XIV)

(1)

XGI=XGDP×XGIR

(2)

XGHI=XGI×XLVR

(3)

XPIOV=XGDP×XPIR

(4)

XSIOV=XGDP×XSIR

(5)

XTIOV=XGDP×XTIR

(6)

XLDI=EXP(XPILDR×LNXPIOV+XSILDR×

LNXSIOV+XTILDR×LNXTIOV-10.661)×

IFTHENELSE(TIME≤2013,1.5,1.2)

(7)

XLS=INTEG(XLSI,XIV)

(8)

XLSI=XLSSGR×XLS+XID×XICR

(9)

XlII=XTOV×XIR

(10)

(11)

式中：XGDP为GDP；XGI为GDP增长量；XGHI为GDP阻碍量；XGIR为GDP增长系数；XIV为初始值；XLDI为物流需求增长量；XLD为物流需求量；XPILDR为一产物流需求系数；XPIOV为一产业产值；XPIR为一产业比重；XSILDR为二产物流需求系数；XSIOV为二产业产值；XSIR为二产业比重；XTILDR为三产物流需求系数；XTIOV为三产业产值；XTIR为三产业比重；XLS为物流供给量；XLSSGR为物流供给自增长系数；XLSI为物流供给增长量；XID为投资延迟；XICR为投资转化率；XlII为物流基础设施投资额；XTOV为三次产业产值；XIR为投资系数；XIE为投资效果；XLIOV为物流业产值；XLVR为物流差异阻碍率.

2.4.3其他各辅助变量及常数的选取

1) 三产物流需求系数 本文用货物周转量来界定物流需求水平，三次产业物流需求系数，分别为0.718 7，1.675 9，-0.255 9.三产与货物周转量，通过最小二乘估计法，利用Eviews7.0 得到回归方程.

2) GDP增长系数=表函数([(2 008,0)-(2 025,1)]，投资系数=TABLE ([(2 008,0)-(2 025,0.1)]；投资效果=物流基础设施投资额×投资效果系数；物流供给自增长系数=0.07；投资延迟=DELAY3(投资效果,3).投资转化率=0.65，根据物流供给年增长量，结合物流基础设施投资额进行回归分析.

3) 物流供需比=物流供给量/物流需求量，物流差异率=IF THEN ELSE(物流供需比≥1,0,1一物流供需比).

2.5 基于河南省数据的模型检验

为保证模型的仿真模拟符合现实情况，需要对模型进行误差检验，确保模拟数据与实际历史数据的相对误差值控制在一定范围内.选取两个主要变量进行误差检验，结果见表6，各项相对误差最高值为13.86%，由于在2013年后，国家对货运周转量的统计口径发生变化，导致统计数据在前后发生节点性变化，故物流需求量模拟值相比GDP模拟误差值总体偏高，但仍控制在15%以内，说明该模型描述的行为和系统实际状态基本相符，模型真实有效.

表6 GDP和物流需求量误差检验结果

3 河南省区域经济与物流协同发展模拟

3.1 经济社会发展及物流发展状况

河南省经济发展呈现持续走高的态势，符合河南省近些年经济发展情况.进入经济发展新常态以来，河南经济呈现出由“高速增长”向“结构优化”转变的明显特征，见图3.从经济总量上看，2008—2012年每年GDP增长率均高于10%，从2013年开始GDP增长率低于10%，但2013—2018年GDP增速仍高出同期全国将近1.3%.从产业结构上来看，河南省二、三产业增加值占生产总值的比重由2008年的85.5%上升到2018年的91.1%.

图3 经济发展与物流发展的仿真趋势图

从2008—2014年，河南省物流需求量高于物流供给量，2013年两者差距最大.从2014年后，河南省物流供给量超过物流需求量，且后者增速高于前者，两者差距逐渐缩短.预计在2023年左右出现新的交叉点，此时物流需求量再次超过物流供给量.

3.2 河南省系统动力学模型优化分析及政策调整模拟

河南省系统动力学模型优化分析及政策调整模拟是指在保持其他常数变量不变情况下对经济和物流有直接影响的政策常数参数进行调整，模拟区域GDP、物流需求及供给能力输出结果.本文选取物流自增长系数、产业结构两个方案进行政策调整模拟.

1) 物流自增长系数调整 物流能力自增长系数是指物流增加的速率，包括企业、物流设施设备、人才等，通过对物流能力自增长系数的变动进行仿真模拟[9].物流能力自增长系数由原来的0.07上调至0.10，下调至0.04，仿真模拟后河南省的区域GDP、物流需求及供给能力见图4.

图4 物流自增长系数调整下不同因素仿真趋势图

由图4a)可知，当物流自增长系数调整时，河南省GDP也会随之变化.分析数据得出：若物流自增长系数减小，期间的GDP以年均0.91%的速度下降，在2018年后以年均1.51%的速度下降；若物流自增长系数同比例增加，期间的GDP以年均1.38%的速度增加，在2018年后以年均2.39%的速度增加.

由图4b)可知，当物流自增长系数调整时，河南省物流需求量同方向变化.分析数据得出：若物流自增长系数减小，期间的区域物流需求量以年均7.32%的速度下降，在2016年后以年均11.55%的速度下降；若物流自增长系数同比例增加，期间的区域物流需求量以年均8.89%的速度增加，在2016年后以年均14.26%的速度增加.

由图4c)可知，当物流自增长系数调整时，河南省物流供给量有相应的变化.分析数据得出：若物流自增长系数减小，期间的区域物流供给量以年均14.90%的速度下降，在2016年后以年均20.61%的速度下降；若物流自增长系数增加，期间的区域物流供给量以年均18.95%的速度增加，在2016年后以年均27.22%的速度增加.

2) 产业结构调整.将模型中的三产产业比重进行调整，方案一为第一产业比重上升6%，第二和第三产业比重各下降3%，方案二为第一产业比重下降6%，第二和第三产业比重各上升3%.产业结构调整后的区域物流需求变化及物流供需比情况见图5.

图5 产业结构调整下物流需求量和供需比仿真趋势图

由图5可知，当一产比重上升6%，二、三产比重各下降3%，期间河南省物流需求量以年均10.40%的速度下降.当一产比重下降6%，二、三产比重各上升3%，期间河南省物流需求量以年均7.14%的速度上升；从供需比的情况来看，方案一情况下供需比平均降低7.91%，方案二情况下供需比平均上升17.11%.

4 结 论

1) 河南省经济子系统中与物流业关联度高的指标为地区GDP、三次产业增加值，关联度低的指标为交通运输仓储和邮政业固定资产投资、快递业务收入.这体现了经济发展水平是带动物流业发展的最主要因素，保证了物流业发展的一个总体水平.但是，物流领域的投资制约了两者的高水平联动发展，仅仅依靠经济单方面不足支撑物流高效发展.

2) 物流投资额能有效推动区域经济与物流业发展.通过政策模拟，提高物流自增长系数，能有效推动河南省经济发展、物流需求增加以及物流供给能力的提高.

3) 产业结构优化会刺激物流需求.模拟数据显示，二、三产比重上升，物流需求及物流供需比增加，产业结构优化是推动河南省经济与物流协同发展的重要路径.