第二章 产业网络分析基本理论

第一节 产业网络分析源点：产业关联关系

一 产业关联关系原理

以产业活动为焦点的产业经济学将企业乃至国民经济分为若干层次，其本质是建立服务于经济分析的产业概念，然后以其中的“结构”或“关系”为中心形成基本的研究领域［见图2-1（刘志彪、安同良，2009:3）］。产业经济学有三个研究领域，即产业组织理论、产业关联理论和产业结构理论。产业关联在产业经济学理论体系中处于承上启下的重要位置，关联效应也必然具有向上作用到整体国民经济、向下受产业组织性态影响的特点。

研究产业关联建模，首先需要明确产业关联的内涵和实质。产业关联（Inter-industry Linkage/Industrial Linkage）又称为产业联系、产业连锁。国内学者给出了产业关联的明确定义，苏东水认为产业关联是指产业间以各种投入品和产出品为连接纽带的技术经济联系，这里的投入品和产出品可以是各种有形产品或无形产品，也可以是实物形态或价值形态的投入品或产出品；技术经济联系和联系方式可以是实物形态的联系和联系方式，也可以是价值形态的联系和联系方式，一般实物形态的联系和联系方式难以用计量方法准确衡量，价值形态的联系和联系方式可以从量化比例的角度进行研究，因此在实际应用中使用最多的是价值形态的技术经济联系和联系方式（苏东水，2010:172）。杨公仆、史忠良等将经济活动过程中各产业之间存在的广泛、复杂和密切的技术经济联系称为产业关联（杨公仆、夏大慰，1999:110；史忠良等，2005:33）。龚养军认为产业关联的实质就是各产业之间的供给与需求关系（龚养军，1999:47）。周振华（2004）认为产业关联是在一个产业体系大框架下，各产业部门之间投入产出关系的集合。产业关联是产业结构系统内各产业间有机联系的特定机制，即关联传递机制，它是由许多错综复杂的动态产业链组成的网状复合体，蕴含着产业间复杂的、多层次的有机联系。因此，从系统分析视角来看，产业关联是一个多层次的概念，它包含产业关联关系（关系的主体、方式及强度）、产业关联结构和产业关联效应三个相互联系的层次。

产业关联关系应当包含关联的主体（产业）和关联的方式（包括内容和类别）等方面。

（1）产业关联关系的主体——产业（部门）

产业（Industry）通常是指具有某种同一属性的经济活动的集合（郭万达，1991:15）。从关联视角看，作为与特定生产力发展和技术进步水平相适应的社会分工形式，产业是一种具有投入产出效益活动的经济单位。经济产业由于相互之间直接或间接的复杂性经济技术关联关系而构成一个多层次的经济系统。产业部门是指将具有某种相同或相似关联方式的企业经济活动组成一个集合的产业分类，是产业较细的划分。从关联状况上考虑主要有以下几种分类法（刘志彪、安同良，2009:1）：一是相同或相似生产方式的分类法，二是相同或相似原料的分类法，三是相同或相似用途的分类法。实际上产业门类的划分应该是综合采用如上方法进行的，而在产业关联研究中还存在一种特殊的部门分类方法，即在投入产出分析中作为基本假定的纯部门（同质性）分类法。根据纯部门假定，每个产业部门只生产一种特定的同质产品，并具有单一的投入结构，而且只用一种生产技术进行生产。纯部门所包含的主要含义有（廖明球，2009:45）：第一，归入某一生产部门内的所有产品应该是可以完全互相替代的，或者这些产品本身能按严格的比例关系进行生产；第二，每个生产部门只有一个单一的投入结构；第三，不同的生产部门之间的产品没有替代性，同一种产品或者近似的代用品不能包括在两个不同的部门中。这种分类的意义在于使每个部门都成为一个单纯生产某种产品的集合体，以使模型能反映各部门产品的不同用途，并按不同的用途说明其使用去向。这种分类也不考虑部门内部生产过程中不同生产技术的差异和产品的相互替代，其目的是使模型能准确反映各部门产品的物质消耗构成，因而在产品与部门之间建立一一对应的关系。投入产出的产品部门采用纯产品部门的分类方法，2002年、2007年和2010年我国国家和地区投入产出表是基于《国民经济行业分类与代码》（GB/T 4754-2002）进行编制的，而2012年投入产出表则是以GB/T 4754-2011为基础编制的（国家统计局国民经济核算司，2006, 2008, 2009, 2011, 2015, 2016）。本书的产业网络建模及应用研究采用的是纯产品部门的分类方法。

（2）产业关联关系方式的内容

产业关联方式的内容是指产业间联系的纽带，即不同产业之间以何为依托进行连接，这种产业间连接的不同依托构成了产业间联系的实质性内容，具体包括以下几点（苏东水，2010:173）。一是产品、劳务联系，即在社会再生产过程中，一些产业部门为另一些部门提供产品或劳务。产品、劳务联系是产业间最基本的联系。二是生产技术联系，即在生产过程中，一个产业部门依据本产业部门的生产技术特点、产品结构特性对所需相关产业的产品和劳务提出各种工艺、技术标准和质量等特定要求，使得产业之间在生产工艺、操作技术等方面具有的必然性联系。三是价格联系，即产业间产品和劳务联系价值量的货币表现。四是劳动就业联系，即某一产业的发展带动其他产业发展而相应增加的其他产业劳动就业机会。五是投资联系，即某一产业的直接投资导致大量相关产业投资。

（3）产业关联关系方式的类型

第一，前向关联与后向关联。后向关联是指通过需求关系生产消耗其后向关联产业（上游产业）的产品或服务而发生的产业关联关系；前向关联是通过供给关系为前向关联产业（下游产业）提供产品或服务而形成的产业关联关系。

第二，直接关联与间接关联。直接关联是指两个产业部门之间存在着直接提供产品和服务的技术联系；间接关联是指两个产业部门本身不发生直接的生产技术联系，而是通过其他一些产业部门的产品中介作用才形成关联关系。此外，产业关联方式还应当包括产业产品互换方式、生产要素在产业间的流动方式、产业链上技术扩散在产业间的传递方式以及对外关联开放方式与关联内向封闭方式等。

产业链是依托产业后向关联与前向关联关系进行生产要素配置的供给链与需求链。假设三个产业部门A、B和C，其中，A为生产中间产品的部门，B为直接以自然资源为生产投入的部门，C为生产最终产品的部门，它们之间的一种线性产业链组合方式如图2-2所示。产业关联关系实际就是构成产业链的链环（邵昶、李健，2007）。

第三，垂直关联与水平关联。垂直关联包括直接关联与间接关联以及由直接关联与间接关联共同构成的完全关联。水平关联是垂直关联衍生的产业关联，是处于产业链相同或相似位置的产业间的关联关系，包括互补性水平关联和竞争性水平关联。互补性水平关联是指为同一关联中介产业提供本部门资源的产业间的潜在合作互利关系，竞争性水平关联是指对同一关联中介部门具有共同资源需求的产业间的间接竞争排斥关系（见图2-3）。

二 Leontief基础关联关系

最先系统、完整、清晰和定量描述产业关联关系的是里昂惕夫（Leontief），他创建了投入产出模型。投入产出模型是其在借鉴法国经济学家魁奈（Quesnay）的经济表、马克思的两部门再生产模型、瓦尔拉斯（Walras）的多个生产部门一般均衡模型以及苏联编制的平衡表等思想基础上于1936年前后提出和创立的。它是利用数学方法和计算机研究经济系统各项活动中的投入与产出之间的数量关系，特别是研究和分析国民经济各个部门在产品生产和消耗之间数量依存关系的一门学科（陈锡康、杨翠红，2011:1～6）。投入产出技术的基础是投入产出表，投入产出表提供了一个国家在特定时期内的经济运行过程和产业间相互关系的完整而系统的经济信息，其基本结构和数量关系如表2-1所示。第Ⅰ象限（中间流量矩阵）描述了基本的产业间投入产出关联关系，刻画了产业关联关系元素的绝对量。关联关系元素也可以用相对量表示，包括直接消耗系数（投入系数）矩阵、完全消耗系数矩阵（里昂惕夫逆矩阵）、直接分配系数（产出系数）矩阵和完全分配系数矩阵（戈什逆矩阵）。

第一，中间流量矩阵。投入产出表共包含三个象限，第Ⅰ象限是部门的中间流量矩阵z，它刻画了部门间的基本产品投入与产出数量关系。产业间通过物质或者价值流形成密切的依存关系。

第二，直接消耗系数矩阵。直接消耗系数是投入产出模型中的基本概念，定义为第j个部门（或第j种产品）的1个单位产出量所直接消耗的第i个部门（或第i种产品）的产出数量，用aij表示，。A为直接消耗系数矩阵，又称为投入系数矩阵［见式（2-1）］。

影响直接消耗系数大小的因素有技术水平、管理水平、部门内部的产品结构、价格的相对变动和需求与生产能力的利用程度等。在投入产出表中，所有部门的中间流量值和总产出均为非负数，价值型投入产出表中矩阵A的元素aij≥0，且矩阵A各列的和小于1。

第三，完全消耗系数矩阵。部门间也存在着间接消耗关系，完全消耗关系则包含间接消耗关系和直接消耗关系，完全消耗系数可以用完全需要矩阵即里昂惕夫逆矩阵（Leontief Inverse）L表示［见式（2-2）］，其元素为lij, L＝I+A+A2+…+An＝（I-A）-1。

L又称为完全需要系数矩阵，它反映了为了获得单位最终产品对各部门总产出的需求量，包括直接需求A、间接需求A2+A3+…An和最终需求I，因此，L＝I+A+A2+A3+…+An＝（I-A）-1。行模型实际可以表达为x＝Zi+f, Z＝Ax＾。其中，x为总产出列向量，i为与x同维数的元素数值都为1的列向量，x＾为以X元素作为主对角线元素而形成的对角矩阵。将投入系数代入上式，可得x＝Ax+f，求出x＝（I-A）-1f。

第四，直接分配系数矩阵。类似也可以从投入产出表行向考虑，得出反映各部门产品分配情况的直接分配系数，用bij表示。, B为直接分配系数矩阵，又称为产出系数矩阵［见式（2-3）］。

B为非负元素矩阵，bij≥0，在一般投入产出模型中，行和不一定小于1，因为进口的存在使得用于中间需求的产品的合计数可能大于本国的产出。

第五，完全分配系数矩阵。原理类似于完全消耗系数，完全分配系数描述了完全分配关系（直接分配+间接分配+最终分配），可以用完全感应系数矩阵即戈什逆矩阵（Ghosh Inverse）表示［见式（2-4）］，其元素为gij, G＝I+B+B2+…+Bn＝（I-B）-1。

三 BM动态关联关系

双比例平衡法（Biproportional Method），又称双比例尺度法或RAS法，是一种重要的投入产出关系数据的更新方法，它最早可追溯到20世纪30年代，70年代至今得到新的发展应用。RAS的基本原理为：设初始投入产出流量矩阵为，目标流量矩阵为，在满足的条件下生成一个最接近的矩阵。

其中应用最广泛的基本算法为：

第一步，设置p＝0，使得待估计矩阵初始数值为；

第二步，使得p ＝p +1,，且；

第三步，让，且。不断重复第一步和第二步，直到和在一个误差接受的范围内，如（1.000 ± 0.001）。

,,,。这个算法的结果具有一致性，即,的估计值与即使不完全相同也将非常接近（Bacharach, 1970）。其中，和都有特定的经济意义，一般表示产业间或者产品间的替代效应，而代表制造乘数。这样就估计出了同目标流量矩阵具有相同总投入和总产出的估计流量矩阵。

RAS方法也不断得到完善和发展，de Mesnard（2002, 2004a）在乘数R与乘数S的标准化上进行了优化；Gilchrist和St Louis（1999）等改进传统RAS法，提升RAS法的精度，设计了三阶段RAS法（TRAS）；Junius和Oosterhaven（2003）提出了广义RAS法（GRAS），能够处理矩阵元素出现负值的情况；Mínguez等（2009）、Oosterhaven和Escobedo-Cardeñoso（2011）提出元关联RAS法（CRAS），整合利用了RAS更新中的元素离差信息；de Mesnard（1990, 2004b）、Andreosso-O'Callaghan和Yue（2000）、彭春燕（2003）、夏明和彭春燕（2004）等则应用双比例平衡模型对法国、中国的关联关系变动情况进行了实证研究。

除RAS法外，Golan等（1994）提出最大熵原理和最小交叉熵原理都可用来更新投入产出表或SAM。其中，最小交叉熵原理因为可以利用先验的参数信息，使用更为广泛。熵方法和RAS法无本质区别，有研究表明RAS法是熵方法的一种特例，熵方法的优势在于能够灵活地引入约束条件，补充新信息，而RAS法的计算简便。

四 MPM复合关联关系

MPM（Multiplier Product Matrix）是一种从投入产出系数变化的影响效应出发，基于结构信息将投入产出关系进行分解，从而获得产业关联复合关系的方法。Sonis等（1992）提出“影响域”的概念以分析投入产出系数变化对产出的影响效应，进一步在L矩阵中以信息最少法构建MPM矩阵，实现拉斯姆森/赫希曼关键部门选择。

设L＝（I-A）-1＝［lij］为Leontief逆矩阵，L·j和Li·分别为L矩阵的列和与行和，V为B矩阵全部元素的和，即,,。其构建的MPM矩阵为，L·n）＝［mij］，将L进行分解，即L＝M+D+R，其中R＝（R+RT）+（R-RT）＝S+Sa。M代表原矩阵中具有最大熵的结构，D是对附加的部门尺度效果的刻画，R则表示关系的对称性和不对称性趋向。假设直接消耗系数矩阵A在（i0, j0）处发生变动e，则bij（e）＝，矩阵形式为L（e）＝，其中F（i0, j0）＝。因为F（i0, j0）全部元素的和T（F（i0, j0））＝，而M ＝｛T［F（i, j）］｝，因此M是主影响域（the First Order Intensity Field of Influence），M矩阵行列分别按照L·j和Li·递减顺序排列。比较不同时点的M矩阵，可以综合研究对关联效应具有重要影响的关联关系的变动趋势。Okuyama（1999）曾利用加权MPM对芝加哥1980～1997年的结构改变进行了分析。

这是经典投入产出技术中具有代表性的三类分别描述关联关系强度大小、关联关系变动（投入产出数据更新）和关联关系分解的模型，是投入产出理论与方法体系中具有典型特色的产业关联关系分析的基础模型。经典投入产出模型对关联关系较为准确、全面和清晰的数量描述可作为产业网络构造的基础关系数据。