区域物流系统与经济增长的动态耦合机理与实证仿真_刘维林

区域物流系统是区域经济发展的重要催化剂，物流产业对区域经济的服务和支撑作用日益显著，其发展水平已经成为反映一个地区产业竞争力的重要指标[1]。

一直以来，物流作为一种重要的基础设施被认为与区域经济的发展密切相关，二者的关系是经济研究者们长期重点关注的问题。

1940年代，Rosenstein-Rodan 的大推进理论认为基础设施是社会发展的先行资本，应当优先发展[2]。

Rostow 也将基础设施投资视为经济起飞的必要条件[3]。

此后的研究逐渐分化出两种观点，一种是物流驱动论，即物流系统能够驱动区域经济发展。

Fan and Zhang 的实证研究认为物流基础设施对中国农村区域经济存在显著性的正向影响[4]。

武志惠等则采用Logistic 增长模型对三大经济圈的实证研究认为二者关系主要表现为物流业对经济增长的驱动，经济增长对物流业的带动作用不显著[5]；许秀峰通过回归模型物流弹性系数的方法也得出类似结论[6]。

另一种观点是经济带动论，陈虎等认为二者存在单向因果关系，即区域经济发展是区域物流能力发展的原因[7]。

张永恒的Granger 因果关系结果也显示河南省GDP 增量是物流增量变化的原因[8]。

杨志梁等的实证结果则显示，在5%的显著性水平下，我国东部地区主要表现为区域经济对物流能力的单向带动作用，而中西部地区则恰好相反，主要是物流发展水平对区域经济的单向驱动作用[9]。

上述研究之所以得出截然不同的结果，一部分与所选实证对象差异有关，但更多是由于这些研究大多是基于单向静态作用的假定，忽视了区域经济与物流系统的双向动态联动作用。

物流系统的发展既通过降低物流成本、提高聚集效应来带动区域经济增长，同时区域经济规模的扩大也会通过提供物流需求和增加物流设施的投入从需求和供给两方面促进物流产业量和质的提升。

以往研究大多依赖的计量分析方法虽具有严谨的理论假设和较高的预测精度等优点，但在处理双向因果关系和结构性演进方面，则不够完善。

国内也有人采用投入产出等方法分析二者的作用关系。

但在物流产业的不断演进下，现代物流已经不再是传统运输、储存、装卸等环节的简单叠加，而是深度嵌入到地区生产、流通、交换等各个环节，通过与制造业、流通业的联动发展，形成直接和间接的传导机制来吸引其它生产要素的汇集，为提升地区的集聚效应发挥重要积极作用。

因此，二者关系已经进入相互依赖、相互协调、相互促进的动态关联关系阶段，形成一种动态耦合结构[10]。

刘秉镰，王燕认为，二者关系不仅直接体现为两个系统整体之间的相互作用，更表现为两个系统内部要素的直接关联与耦合[11]。

在这种架构下，对二者关系的剖析需要更加深入地进行结构性的描述与分析，并能够有效处理系统变量的多重反馈和时变现象。

在这一背景下，本文采用系统动力学方法，研究它们之间的这种复杂作用机理，构建区域物流与经济增长的动态耦合动力模型，并以天津滨海新区为例进行仿真和情景分析，探索二者的协同演化路径，这对于指导区域经济发展的战略决收稿时间：2011-04-16；修回时间：2011-05-24基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金项目（编号：HKZXB10064）资助。

作者简介：刘维林（1979—），男，黑龙江佳木斯人，博士，讲师。

主要研究方向为运输经济与区域产业分析。

E-mail ：liuwlcn@ 。

文章编号：1000-8462（2011）09-1493-06区域物流系统与经济增长的动态耦合机理与实证仿真刘维林（南开大学经济与社会发展研究院，中国天津300071）第31卷第9期经济地理Vol.31，No.92011年9月ECONOM IC GEOGRAPHYSep.，2011摘要：采用系统动力学的方法对区域物流系统与区域经济增长之间的动态关联关系及耦合结构进行模型设计和仿真实证，分析了其三大作用子系统及多重嵌套反馈回路，结合天津滨海新区案例，模拟了自适应、物流系统适度超前和其它产业优先三种发展模式下的协同演化路径。

结果表明二者存在自适应调节机制，物流适度超前短期内会略微减缓区域经济增速，但长期则能使区域经济增速显著提升。

关键词：区域物流；区域经济增长；系统动力学；动态耦合中图分类号：F061.5文献标识码：A DOI:10.15957/ki.jjdl.2011.09.025策都具有较强的现实意义。

1区域物流与经济系统的相互作用关系从系统的运动与演进的视角来看，区域物流与区域经济是一种相互依赖、相互协调、相互促进的动态关联关系。

这种关系犹如以弹簧相连的两个单摆，二者的震动此起彼伏、相互影响，物理学上将这种关系称为动态耦合关系。

一方面区域物流是区域经济系统的一部分，区域经济的发展派生出对物流系统的服务需求[12]，同时物流系统建设所需的资源要素如资本、劳动、土地等都来自于区域经济的物质投入[13]；另一方面区域物流的发展有助于降低社会物流成本、强化聚集效应，从而加速区域经济增长，形成正面反馈[14]，而反之如果物流系统过度滞后，也会形成瓶颈效应制约区域经济增长[15-16]。

本文将这种综合的动态作用机制建构为三个作用子系统，即反映区域经济对物流发展带动作用的需求拉动子系统和供给推动子系统以及反映物流系统对区域增长反作用的物流驱动增长反馈子系统。

以往诸多研究囿于方法局限，多注重于考查这三个作用机制中的一种或两种，难以反映两大系统在动态演进的过程中平衡、反馈、延迟等机理，结论存在缺陷。

为了反映这三重作用机制，本文利用系统动力学方法在处理复杂系统问题的优势，对两大系统三重关系的结构、功能与行为的动态关系进行剖析。

1.1物流需求拉动子系统与其它产业需求不同，物流主要是一种派生需求，随着经济规模的扩张和社会分工的深化，社会经济活动对原材料、成品和半成品以及废旧物品等产生越来越多的空间、时间和费用要求，涉及采购、配送、运输、库存、装卸搬运以及相关的信息需求等物流活动的诸多方面。

区域经济的发展水平直接影响到物流系统的发展程度，全国社会物流总额多年来保持17%—24%的较高增速，2009年尽管受金融危机影响增幅有所下降，但仍达到7.4%的增长率①。

区域产业结构也决定了物流需求的差异，资源型产业为主的区域会产生较高的物流需求量。

而一个以轻工业、第三产业为主的区域，物流的对象主要是经过深加工以及凝聚了高科技的商业产品，物流需求总量虽小但附加值较高。

1.2物流供给推动子系统物流供给指向社会提供各种物流服务的能力，需依托大量的基础设施，如公路、铁路、港口、机场、园区等，而这些大多属于公共设施，具有投资规模大、回报周期长的特点，需要政府以各种形式参与供给。

地方政府的基础设施投入水平首先取决于地方的经济规模，经济规模越大，地方政府可利用的资源越多，就越有利于基础设施条件的改善；其次取决于物流设施的紧缺程度，它决定了地方政府的物流投资的积极性，政府用于物流投资的比例与区域经济增长存在自我调整机制，当物流供给滞后于经济增长产生的需求时，基础设施的投入比例随之增加，而当设施供给超前于区域经济发展时，基础设施的投入比例会随之减少。

因此，一个地区物流设施的投资规模取决于区域经济实力和物流设施的紧缺程度，前者决定固定资产投资规模，后者决定固定资产投资中用于物流设施的比例。

1.3物流驱动增长反馈子系统由于产业分工的不断加深和空间经济联系的日益紧密，物流系统如今已深度融入到区域产业发展过程当中，扮演着区域经济增长重要的助推器和润滑剂角色。

其反馈作用为两方面：一方面体现在物流业对区域经济的直接贡献上，即物流产业本身的增加值构成区域经济增长的一部分，2009年全国物流业增加值为2.31万亿元，同比增长7.3%，占服务业增加值的16.1%；另一方面为物流发展产生的聚集效应所带来的间接贡献[17]，区域拥有高度发达的物流系统，就能够有效降低关联产业的物流成本，使各产业将精力集中于核心竞争力的培育上，并提高区域的辐射效应，吸引外部投资，从而推进区域经济的发展。

2区域物流与经济增长的动态耦合动力学模型基于上述作用机理，本文采用Vensim5.8建立区域物流与经济增长的动态耦合动力学模型。

2.1系统参数和变量设定考虑到相关数据的可获得性和变量间的结构均衡关系，模型共选取了70多个变量进行研究，主要包括区域经济发展水平和各方式基础设施6个水平变量和相应的6个速率变量，还包括60余个辅助变量，主要变量及类型如表1。

模型的大部分变量数据可通过地区历年统计年鉴得到，一些作用系数则可通过区域投入产出表1494经济地理第31卷①国家发展改革委、国家统计局、中国物流与采购联合会.2009年全国物流运行情况通报,国家发展和改革委员会网站,http://www.ndrc. /jjxsfx/t20100310_334178.htm或计量回归得出。

尽管某些参数在估计中难免存在一定误差，但由于多项反馈环的存在，使得系统行为的模式对于这些参数的敏感性不高，只要估计的参数在允许的范围内，仍然能模拟出系统行为的作用机制、趋势、周期和超前与滞后等问题，这也是系统动力学模型的优势之一。

2.2系统主要因果反馈关系根据三大子系统之间的相互制约关系和变量动态变化特征，本文将它们之间的嵌入关系及作用机理归纳为如图1所示的多重嵌套反馈回路。

区域经济对物流系统的需求拉动作用存在两重反馈回路：①区域经济产生物流需求，带动物流投资和供给增加，进而通过物流业产值和聚集效应对区域经济产生贡献，为全局正反馈回路；②区域经济产生物流需求，带动物流投资增加，引起其它领域投资减少，进而减少其它领域对区域经济的贡献，为全局负反馈回路。

区域经济对物流系统的供给推动作用也存在两重反馈回路：①区域经济增长使得区域投资能力增加，物流投资随之增加并带动物流供给的提高，进而增加物流业对区域经济的贡献，为全局正反馈回路；②物流设施投资增长引发物流能力供给的增长，使得物流供需的紧缺程度降低，从而减少了物流投资的比例，造成物流设施投资的下降，为局部负反馈回路。

在上述多重反馈机制下，区域物流与区域经济两大系统相关变量在涨落的过程中达到动态均衡，形成动态耦合机制，其整体反馈结构见图2。

2.3系统流图表1系统动力学模型的主要变量及其类型Tab.1Variables and their categories of SD model辅助变量需求拉动子系统供给推动子系统物流反馈子系统区域GDP 经济增长速率各产业产值比重全社会固定资产投资物流业产值道路里程新增道路里程各产业产值物流设施紧缺度物流业对GDP 增长直接贡献铁路里程新增铁路里程各产业产运系数物流设施投资比例物流业对GDP 增长间接贡献港口泊位新增港口泊位各产业物流需求量各运输方式投资比例基础设施对物流业产值贡献率航线数量新增航线数量全社会物流需求量其它领域投资比例物流业对各产业聚集效应乘子仓储设施面积新增仓储设施面积综合物流能力指数物流基础设施综合聚集效应注：限于篇幅，此处仅列出模型中的主要变量。