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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/第27卷第1期2006年2月 暨南大学学报(自然科学版)Journal of Jinan University(Natural Science)Vol.27 No.1Feb.2006收稿日期2004-11-26作者简介 薛声家(1944-),男,教授,博士生导师.研究方向:最优化、管理科学、技术经济及管理一类产业结构多目标优化的决策模型薛声家(暨南大学企业管理系,广东 广州510632)摘 要 借助于投入产出和目标规划技
2、术,建立产业结构近期调整的多目标优化决策模型.在不增加总投入和总初始投入的假设条件下,以极大化国内生产总值、极大化社会纯收入以及保证三次产业合适比例等为目标,使用广东省的投入产出资料进行实证分析.关键词 产业结构;多目标优化;投入产出;目标规划中图分类号F121.3文献标识码A文章编号1000-9965(2006)01-0038-05A sort of decision models for multi-objective opti m ization ofindustrial structureXUE Sheng2jia(Department ofBusinessAdministration
3、,Jinan University,Guangzhou 510632,China)AbstractW ith input-output and goal programming techniques,a multiple objectiveoptimization decision model of the adjustment in near future for industrial structure is es2tablished.Under assumptions that the total input and initial input quantities do not in2
4、crease,with the goals of maximizing GDP,maximizing social net income,ensuring thesuitable relative sizes of pri mary,secondary and tertiary industrial sectors and so on,apositive analysis is given by using the input-output data of Guangdong province.Key wordsindustrial structure;multiple objective o
5、ptimization;input-output;goal programming 踏入21世纪,中国经济虽然仍保持着增长的势头,但产业结构的优化与升级却相对滞后。为了实现经济的较快持续增长,必须对我国的产业结构进行大力调整.目前普遍认为我国产业结构调整的关键在于发展高新技术产业,改造提高传统产业,淘汰落后的生产力,使我国三次产业结构的变化趋势符合基本经济规律1-2.然而,产业结构的升级与优化是一个逐渐调整的过程,不能一蹴而就,且在逐步优化的过程中,需要兼顾多个目标.本文借助于投入产出和目标规划技术,以极大化国内生产总值、极大化社会纯收入以及保证三次产业合理比例等为目标,建立产业结构近期调整的
6、多目标优化模型,并对广东省产业结构调整与优化进行实证分析.1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/1 模型描述考虑包含n个部门的社会经济系统,已知某一确定年份各部门的投入(产出)向量X0=(x10,x20,xn0)T,最终需求向量Y0=(y10,y20,yn0)T,初始投入(固定资产折旧和劳动者报酬)向量V0=(10,20,n0)T,社会纯收入(生产税净额和营业盈余)向量M0=(m10,m20,mn0)T.根据投入产出行模型与列模型有(I-A)X0-Y0=0(1
7、)(I-HT)X0-V0-M0=0(2)其中A=(aij)nn为直接消耗系数矩阵,H=(hij)nn为中间产品分配系数矩阵.分别记X0=6nj=1xj0,Y0=6nj=1yj0,V0=6nj=1j0和M0=6nj=1mj0,则它们分别为当年总投入(产出)量、GDP、全社会初始投入总量和社会纯收入总量.现要对产业结构进行近期调整,即把X0调整为X,分别记相应的最终需求向量、初始投入向量、社会纯收入向量为Y、V、M.由于促进经济增长和提高社会纯收入是产业结构调整的主要目标,因此,本文首先研究的基本问题是:在总投入增量X-X0和总初始投入增量V-V0不变的条件下,通过调整产业结构(即确定未知向量X)
8、使国内生产总值增量(Y-Y0)和社会纯收入总和增量(M-M0)为最大(等价于Y和M为最大).上述问题的实际意义是不言而喻的,当在新的年份进行新的投入时,一般来说,总投入量的增量和总初始投入的增量是已知的,但各部门的具体投入量却要根据主要目标进行优化配置,这里以极大化GDP和社会纯收入的增量为首要目标.文献3讨论了当X=X0时使Y的值达到最大的情形.该文提出了以直接消耗系数矩阵A的特征值和特征向量为工具的求解方法,但文献4指出其方法是错误的.本文讨论了更一般的情形,并兼顾多个目标,因此,将使用目标规划方法来解决问题.设X-X0=C1和V-V0=C2,C1、C2都是常数.由于在短期内直接消耗系数矩
9、阵A和中间产品分配系数矩阵H都保持相对稳定性,具有固定的特征5,因此,X、Y、V和M仍然满足方程组(1)和(2).另外,由于是近期调整,各部门的产值不可能有很大的变动,即xj和xj0不可能相差太多.因此,可设(1-)X0X(1+)X0其中为较小的正数,可根据实际情形设定.由于产业结构的调整必须考虑到三次产业的合理比例,故把它定为另一个目标.设总产出向量为X0的第一、第三产业占GDP的比重分别为 和,分别记属于第一、第二和第三产业各部门的指标集为I1,I2和I3,则I1I2I3=1,2,n。注意到部门j的增加值率为1-6ni=1aij,因此有6jI1(1-6ni=1aij)xj0=Y0和6jI3
10、(1-6ni=1aij)xj0=Y0引入两个约束条件93第1期 薛声家:一类产业结构多目标优化的决策模型 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/6jI1(1-6ni=1aij)xj(-1)Y和6jI3(1-6ni=1aij)xj(+2)Y并把这些硬约束转化为目标约束(软约束)后加入到模型中去(1,20且充分小,可根据实际情形确定).从而有以下3个优先级目标的目标规划模型,其中,X、Y、V、M为各决策向量.minZ=P1d1-+P2d2-+P3(d3+d4-)(
11、3)s.t.(I-A)X-Y=0(4)(I-HT)X-V-M=0(5)(1-)X0X(1+)X0(6)X-X0=C1(7)V-V0=C2(8)Y+d1-d1+=U(9)M+d2-d2+=U(10)6jI1(1-6ni=1aij)xj-(-1)Y+d3-d3+=0(11)6jI3(1-6ni=1aij)xj-(+2)Y+d4-d4+=0(12)xj,yj,vj,mj,dk-,dk+0j=1,n;k=1,4 在模型(3)(12)中,目标函数式子(3)的P1、P2、P3为各优先因子(P1P2P3),式(9)和(10)的右端项U是非常大的正数,极小化它们的负偏差变量为了使GDPY和社会纯收入总量M分别
12、以第一和第二优先级达到最大.而第三优先级目标是:第一产业占GDP的比重不超过(-1),第三产业占G DP的比重不低于(+2)。其他式子的意义是显而易见的.以上述模型为基础,可适当增加目标和约束条件以解决更复杂的产业结构优化问题.比方,若要对工业部门的废水排放量进行限制,则可引入约束条件6jI2fjxjF,并把该硬约束转化为目标约束,其中I2是属于工业各部门的指标集,fj是部门j的废水排放系数,F为工业废水的允许排放量.又若要求第二产业和第三产业的就业率尽可能高,则可使用目标约束(6jI2U I3xj/lj)/L+d-d+=U(U为大的正数),并在目标函数中极小化d-.其中L为第二和第三产业当年
13、劳动力的总供给量,lj为部门j以总产值核算的员工劳动力生产率.诸多例子,不再一一列举.04暨南大学学报(自然科学版)2006年 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/2 实证分析本节使用广东省统计局编制的2000年投入产出资料6进行实证分析.为节省篇幅,只考虑农业、工业、建筑业、货运邮电业、商饮业和服务业6大部门.表1给出了各部门的增加值、产出值xj0、最终需求yj0、初始投入量j0和社会纯收入mj0.由表1可算出2000年广东省G DP中第一、第二和第三产业
14、的比重为10.2950.6939.02,即=0.102 9,=0.390 2.为了检验模型的有效性,考虑C1=C2=0,即X=X0与V=V0时的情形,并取=0.15.对于三次产业的比例,要求第一产业GDP的比重不超过10%,第三产业的比重不低于40%,因此取1=0.002 9,2=0.009 8.这样,要研究的问题为:当总投入和总初始投入都不增加时,如何通过调整产业结构(确定新的产业结构向量X)使GDP和社会纯收入总量达到最大,并实现三次产业合适比例的目标.表1 广东省2000年六部门部分投入产出数据亿元部门增加值最终需求yj0产出值xj0初始投入量j0社会纯收入mj0农业1 000.0678
15、6.141 701.18895.93104.13工业4 353.943 866.0018 652.12 610.961 742.98建筑业573.721 877.762 064.12427.43146.29货运邮电业908.4538.021 788.09482.42426.03商饮业968.99268.132 116.48643.43325.56服务业1 915.982 885.093 962.061 229.56686.42合计9 721.149 721.1430 284.036 289.733 431.41 在实算中,对基础模型作了一些修正,具体考虑了以下4个不同的方案:(1)GDP最大为
16、第一优先级,社会纯收入总量最大为第二优先级,三次产业合适比例的要求为第三优先级;(2)GDP最大、社会纯收入总量最大以及三次产业合适比例的要求这3个目标具有同样的优先级;(3)GDP最大为第一优先级,三次产业合适比例要求为第二优先级,社会纯收入总量最大为第三优先级;(4)三次产业合适比例要求为第一优先级,GDP最大和社会纯收入总量最大分别为第二和第三优先级.表2给出了上机求解后的主要结果,为方便比较,也列出了广东省2000年相应的实际数据.从表2可看出,模型的运行结果对各目标优先级的敏感性较弱,前3个方案的结果是相同的,与第4个方案有少许差别.由于篇幅所限,下面只作几点简要分析1)与实际数据相
17、比,前3个方案求出的GDP增加370.31亿元,提高了3.81%;所求出的社会纯收入总量增加176.39亿元,提高了5.14%.而第4个方案所求出的GDP增加约280亿元,提高了2.88%;所求出的社会纯收入总量增加111.3亿元,提高了3.24%.所以,模型的确具有提高GDP和社会纯收入总量的作用,在这方面,前3个方案优于第4个方案.但在三次产业比例的改善方面,后者的结果却比前者要好.2)要提高GDP和社会纯收入总量,应降低工业的产值,提高第三产业的产值,特别是服14第1期 薛声家:一类产业结构多目标优化的决策模型 1994-2010 China Academic Journal Elect
18、ronic Publishing House.All rights reserved.http:/务业.但应注意到工业一直为其他产业和社会提供大量的中间产品和工业制品,而且广东的工业化进程还未完成,因此工业的产值不能减少很多,且在具体实施过程中应该是有些工业部门增加产值,另一些则减少产值(若使用参考文献6的40部门投入产出表,将可以确定哪些工业部门应该增产,那些应该减产).同时必须大力调整工业内部结构,对基础设施与基础工业建设仍需加强投入。发展高加工度、产品技术含量高的加工工业.发展电子信息、生物工程、新能源、新材料等高新技术产业.以高新技术改造纺织、食品饮料、建材等传统产业.积极扶持和培育一
19、批有潜力、能形成新的经济增长点的产业.表2 模型运行的主要结果亿元部门实际数据方案1、2、3方案4产值最终需求产值最终需求产值最终需求农业1 701.18786.141 956.381 020.991 701.12792.83工业18 652.103 866.0017 526.493 258.2817 781.743 403.24建筑业2 064.121 877.761 754.501 565.611 754.501 564.04货运邮电业1 788.0938.022 056.30252.652 056.30254.57商饮业2 116.48268.132 433.95582.862 433.
20、95575.76服务业3 962.062 885.094 556.373 411.064 556.373 410.54合计30 284.039 721.1430 284.0310 091.4530 284.0310 000.98GDP9 721.1410 091.4510 000.98社会纯收入总量3 431.413 607.803 542.70三次产业比10.2950.6939.0211.4045.1943.4110.047.242.8 对于第三产业,虽然增加其产值能提高GDP和社会纯收入总量,但应看到目前广东省第三产业的效益、影响力等还未有明显优势,仅强调在规模上大力发展第三产业,对整个经
21、济的发展未必能产生较好的促进作用.所以,我们应首先注重提高第三产业的经济效益,在此基础上扩大其规模.具体来说,对第三产业中一些国有经济处于垄断地位或直接垄断经营的行业如电信、金融、保险、科研教育、医疗卫生部门、铁路与航空运输等,必须推进改革开放的力度,促进竞争,发挥市场机制的调节作用,并加大投入.为解决就业问题、保持社会稳定,应当加快发展各类服务业,特别是商业零售和批发、餐饮、居民服务、修理等传统产业,提高这些行业的素质和现代化程度.此外,还需逐步完善健全的社会保障体系及城乡社会化的综合服务体系,促进第三产业的高效发展.如果我们把国民经济细分为更多部门,并提出多一些目标和要求,则上机求解后将会得到更为详尽和有指导意义的结论.参考文献1 李京文.对2001年我国产业结构调整的几点意见J.数量经济技术经济研究,2001(6):8-11.2 郭克莎.结构优化与经济发展M.广州:广东经济出版社,2000.3 童恒庆.产业结构的最优调整方向J.数量经济技术经济研究,1995(2):21-25.4 薛声家,王伯成.论产业结构的最优调整J.数量经济技术经济研究,1997(5):17-19.5 钟契夫,陈锡康.投入产出分析M.北京:中国财政出版社,1996.6 广东省投入产出资料(2000年)Z.广州:广东统计局,2002.责任编辑:王蔚良24暨南大学学报(自然科学版)2006年