资源禀赋差异下中国工业企业的环境创新效率研究

摘要：基于企业资源禀赋差异，在行业视角下利用共同前沿DEA方法对中国35个工业行业2008-2014年的环境创新效率进行测算和分析。结果表明：中国工业企业平均环境创新效率波动上升但仍然偏低；环境创新效率存在行业异质性，技术依赖型行业的环境创新效率最高，但能源依赖型行业的环境创新效率整体提升幅度最大；各行业效率损失原因各有侧重，需明确效率损失原因，采取针对性措施提高效率。

关键词：资源禀赋；环境创新；共同前沿DEA方法；效率评价

中图分类号：F205文献标识码：A文章编号：10037217（2018）04012807

一、引言

工业发展是推动国民经济增长的重要动力，2017年中国工业增加值总量达28万亿元人民币，占GDP比重的33.9%。与此同时，我国资源消耗增加，2017年中国能源消费总量约为44.9亿吨标准煤，是世界上能源消耗最多的国家。“十二五”以来，由于中国工业化的深入和产业结构的调整，工业在能源消费中的比重有所下降，但2015年工业能源消费比重仍然高达67.97%，工业能源消耗及污染物排放给环境造成巨大负担。习近平新时代中国特色社会主义思想要求我国经济要转向高质量发展，现在1%的GDP增长是通过技术进步、创新驱动来实现，而不是依靠大量的资源投入。面对能源环境的约束以及创新驱动经济发展的国家战略，工业的绿色发展已是大势所趋，以经济社会可持续发展为目标的环境创新成为工业企业争取市场地位、赢得竞争优势的必然选择。

二、文献综述

Kemp（2011）提出环境创新是旨在减少对环境不利影响的创新，其通过引进新的思想、行为、产品和流程来减轻企业的环境负担或者实现特定的生态可持续发展目标[1]。根据目标，可分为“能源和资源有效型创新”和“外部性减少型创新”[2]。受外部经济和制度压力[3]、利益相关者的绿色诉求[4]、企业文化[5]、企业家精神及社会责任意识[6]等因素的影响，更多的企业开始采取环境创新实践，环境创新的绩效评价显得尤为重要。部分学者，如颜莉（2012）[7]、Sun（2017）[8]，对环境创新的综合绩效进行了评价。更多学者基于投入产出角度对环境创新的效率进行了评估。曹霞（2015）从绿色低碳视角出发，基于投影寻踪模型和SFA模型，用2005-2011年中国30个省市地区的面板数据研究了中国各区域创新效率[9]。由于环境创新是一个多投入多产出的过程，DEA方法在处理多产出模式下的效率评估具有优势。钱丽（2015）在引入工业“三废”和“二氧化碳”等指标的情况下，利用规模报酬不变和可变的DEA模型测度分析2003-2010年各省份企业绿色科技研发、成果转化效率，并且检验创新效率的影响因素[10]。冯志军（2013）进一步考虑要素的松弛问题，运用DEASBM方法比较分析了2009年中国三十个省级区域以及八大经济区规模以上工业企业的绿色创新效率[11]。但是这种方法只能区分无效单元和有效单元，对于同時效率为1的单元无法进行比较。基于此，部分学者采用SuperSBM模型，如王惠（2016）便采用该种方法来测算高新技术产业的绿色创新效率[12]。罗梁文（2016）基于两阶段创新价值链下工业企业绿色技术创新的过程，构建了中国区域工业企业绿色技术创新效率评价体系，采用主成分分析和DEA对各省份工业企业整体绿色技术创新效率进行评价及因素分解[13]。任耀、牛冲槐（2014）考虑到绿色创新的多方面绩效，建立了包含经济效率、创新效率和环境效率的DEA-RAM联合效率模型，同时对山西省各地市的绿色创新效率进行了实证分析，并从要素角度对无效率原因进行了探究[14]。

综上，学者主要采用SFA和DEA对省际或者区域环境创新效率进行研究，多数研究结果表明我国大部分地区存在环境创新无效率现象，且环境创新效率和地区的经济发展水平有一定的关系，区域差距较大，东部沿海地区的环境创新效率明显高于西部和东北地区。但是目前研究缺乏针对工业内部环境创新效率的探讨。由于各行业资源禀赋、行业特征、生产工艺等的不同，导致不同行业面临不同的生产技术，选择不同的可行生产集，若是基于同一技术前沿面展开，则会影响评价的准确性。因此本文考虑工业企业的资源禀赋差异导致的技术异质性，基于行业视角采用共同前沿DEA方法对中国工业企业的环境创新效率展开研究。

三、模型方法

（一）指标选择

1.投入产出指标。

投入主要考虑基础性的人力和资金两方面。人力方面，选择R&D人员全时当量（x1）作为人力投入的测算。资金方面，采用R&D经费内部支出（x2）和新产品开发经费（x4）作为技术和产品创新两阶段的资金投入。考虑到技术引进、消化吸收再创新也是我国企业创新的主要模式，把引进技术费用、消化吸收费用、技术改造费用、购买国内技术费用作为其它技术经费投入（x3），剔除价格影响，采用固定资产投资价格指数进行平减，转化为1990年不变价。

产出指标主要分为期望产出和非期望产出，环境创新的期望产出主要有市场化的产出和非市场化的产出。采用新产品销售收入（y1）作为市场化期望产出，并利用工业生产者出厂价格指数进行平减，转化为1985年的不变价。非市场产出主要是用专利来衡量，考虑企业专利的重要因素，采用发明专利申请数（y2）作为非市场化的期望产出，此外，采用综合能耗产出率（y3）衡量环境创新的能源节约效应，由于我国自2013年起不再公布行业的工业总产值，且工业总产值和工业销售总产值相差不大，因此采用工业销售总产值代替，采用分行业工业生产者出厂价格指数进行平减。工业企业活动对环境产生的负效应主要是污染物的排放，考虑“单位工业GDP废水、废气、烟粉尘和二氧化硫排放量”，采用熵值法综合成一个环境污染综合指数（b1），作为非期望产出。

2.分组指标。

本文按照GB/T47542002与GB/T47542011标准，剔除数据不可得行业，并进行一些调整，共选择35个工业行业。技术创新能力和能源消耗是影响环境创新效率的直接因素，这里选择研发强度和能源强度并采用两阶段聚类分析方法对工业企业进行分组，共分成三类，MH指中等研发强度高能源强度，一般指能源依赖型，LM指低研发强度中等能源强度，一般为劳动依赖型，HL指高研发强度低能源强度，一般指技术依赖型，具体分组情况如表1所示。

（二）测算方法

我国工业企业共分成35个工业行业，即有35个决策单元，用DMU表示，都具有4种投入，3种期望产出和1种非期望产出，xm0，yr0，bj0分别表示DMU0的第m种期望产出（m∈RM+），第r种非期望产出（r∈RR+），第j种非期望产出（j∈RJ+）。根据前面进行的分组，所有决策单元分为3个群组，每个群组有Nh个决策单元（N1=12，N2=16，N3=7）。群组h的投入产出集合：Th={（x，y，b）|x≥0，y≥0，b≥0；x在h群中能生产出（y，b）}，生产可能性集合：Ph（x）={（y，b）|（x，y，b）∈Th}，Ph（x）的上界为“群组前沿”。共同技术集合：Tm={（x，y，b）|x≥0，y≥0，b≥0；x能生产出（y，b）}，共同生产可能性集合：Pm（x）={（y，b）|（x，y，b）∈Tm}，Pm（x）的上界为“共同前沿”。共同技术集合是3个群组技术集合的并集，即Tm={T1∪T2∪T3}。方向性距离函数目标是使非期望产出减少的同时期望产出等比例适当增加，共同前沿和群组前沿下方向性距离函数分别定义如下：

这里，设定非零方向向量g=（gy=y，gb=b），表示DMU期望产出和非期望产出同时变化的比例，其中g∈RR+×RJ+。在规模报酬可变假设下决策单元DMU0在共同前沿下和组别前沿下的无效率分别用公式（1）和（2）两个线性规划方程测量，利用Matlab进行编程求解。

MaxDm（xhm0，yhr0，bhj0）=βm0

s.t.∑Hh=1∑Nhn=1λhnxhmn≤xhm0；m=1，2，3，4

∑Hh=1∑Nhn=1λhnyhrn≥（1+βm）yhr0；r=1，2，3

∑Hh=1∑Nhn=1λhnbhjn=（1-βm）bhj0；j=1

∑Hh=1∑Nhn=1λhn=1；h=1，2，3

λhn≥0；n=1，2，…，Nh（1）

MaxDh（xhm0，yhr0，bhj0）=βh0

s.t.∑Nhn=1μhnxhmn≤xhm0；m=1，2，3，4

∑Nhn=1μhnyhrn≥（1+βh）yhr0；r=1，2，3

∑Nhn=1μhnbhjn=（1-βh）bhj0；j=1

∑Nhn=1μhn=1

μhn≥0；n=1，2，…，Nh（2）

λhn和μhn分別代表相应共同技术集下和群组技术集下生产过程的权重变量，DMU0在共同前沿下和组别前沿下的环境创新效率分别用MEIE和GEIE表示，则0

四、实证分析

（一）数据来源

工业总产值和能源消耗数据分别来自《中国工业统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》，环境污染指数的计算数据来自《中国环境统计年鉴》，其余数据都来自《中国科技统计年鉴》。资金类指标根据相应的价格指数进行平减，变为不变价，相关价格指数来自《中国统计年鉴》。研究样本的时间跨度为2008-2014年，由于创新的成果一般不会在当年实现，相对于投入会有一定的滞后，参考大部分学者的研究，将滞后期选择为一年，即投入是2008-2014，产出是2009-2015年。

（二）结果及分析

1.变量描述性统计分析。

环境创新投入产出指标的描述性统计如表2所示。无论是人力还是资金，HL组在创新资源的投入上要显著高于其余两组行业，相应产出表现也要明显好于其余两组，而MH组整体上在创新人员和各项创新资金投入上都要高于LM组，期望产出绩效高于LM组的整体情况，但是非期望产出绩效差于LM组。从这一组数据也可以看出，HL组的企业生产更加依赖于技术，而MH组相对更依赖于能源和资金，LM组对两者的依赖相对较少。

2.共同前沿下环境创新效率分析。

表3列出了35个工业行业在共同前沿和组别前沿下的平均环境创新效率。在共同前沿下，我国工业行业的平均环境创新效率是0.799，从行业上看，只有两个行业达到整体相对有效，分别是文教、工美、体育和娱乐用品制造业与燃气生产和供应业，都在LM组，而作为投入最多的HL组行业，其在共同前沿下所有行业都存在一定的效率损失，这也意味着环境创新投入的增加只是一方面，关键是要提升效率。除上述的两个行业外，HL组的仪器仪表制造业的环境创新效率达到了1，即组内相对有效。效率排名前10的工业行业集中分布在LM组和HL组。结果表明，中国绝大部分工业行业都存在效率损失，环境创新效率有较大的提升空间。在这三种类型的行业中，在共同前沿下，HL组平均环境创新效率为0.926，高于LM组的0.812和MH组的0.707，MH组的行业平均环境创新效率最低，这和该组行业的资源依赖有很大的关系，该组对能源的依赖性很大，这在带来经济效益的同时也导致了资源的大量消耗和环境污染物的排放。因此要重点关注这类资源型的行业，尤其是造纸及纸制品业、非金属矿物制品业，其效率明显低于平均水平，提高其环境创新效率对整体提升我国工业的环境创新效率有很大帮助。

对具体行业的分析，以医药制造业为例，其在共同前沿下和组别前沿下的环境创新效率分别为0.731，0.845，说明医药制造业的环境创新效率只达到了总体有效的约73.1%和组内有效的约84.5%，其效率在共同前沿和组内可提升的空间分别为26.9%和15.5%，其他行业的分析类似。从每个行业的效率值可以看出，在共同技术前沿下，样本的效率缺口要不小于群组技术前沿评价标准下的效率缺口，也进一步说明效率评价中选择合适的技术前沿的重要性。

此外，本文利用箱形图直观体现每组内样本效率值的分布情况，如图1所示。HL组内的行业效率的均值最高，且效率值分布比较集中。相反，MH组的效率平均值较低，且分布较为分散，提升环境绩效要重点关注这类行业。此外LM组电力、热力的生产与供应业、HL组的医药制造业的环境创新效率明显偏离行业的平均水平，也需重点关注。

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从纵向看，如图2所示，工业行业的环境创新效率并不稳定，呈现波动上升趋势，环境创新效率由2008年的0.749上升到2014年0.819。但是在2009年和2014年的平均环境创新效率有一定幅度的下降，创新的投入在增加，但是相应期望产出增加的幅度低于投入的增加幅度。尤其是HL组，其波动幅度较大。从行业对比来看，HL组的行业的环境创新效率始终是高于其它两种类型的行业的，其次是LM组行业，表现最差的是MH组行业，但是同时也可以看出MH组的行业效率提升的幅度是非常大的，我国大力推行经济结构调整，从以要素驱动经济发展转向以创新驱动，创新产出的不断增加也提高了资源的使用效率，减少了污染物的排放，促进了整体效率的提升。

3.环境创新技术水平差异。

本文对工业行业的共同技术比率使用KruskalWallis测试来检验不同类型的工业行业间的技术异质性，结果P明显小于0.05，三大类型行业的共同技术比率在5%的检验水平下存在显著性差异。通过MTR的平均值进行比较，MH、LM和HL行业分别为0.755、0.935、0.969，HL组的环境创新技术水平明显高于其余两组，最接近于最优技术水平，MH组的技术水平最低。结果表明HL组内行业实现了整体最优技术的96.90%，而其余两种类型的工业行业环境创新技术水平离最优技术水平大约有24.5%和6.5%的提升空间。从纵向上看，如图3所示，HL组技术水平与潜在最佳技术水平的距离较为稳定，MH组技术水平提升的幅度最大，LM组的环境创新技术水平尤其值得关注，其共同技术比率反而在逐渐变小，其技术水平的提升不及整体的幅度。从三组的变化趋势也可以看出三种类型的工业行业的环境创新技术水平差距在不断缩小，行业间的发展逐渐均衡。

4.我国工业行业环境创新无效率原因探究。根据ChingRenChiu（2012）等[15]的研究，本文把环境创新无效率的来源从外部技术和内部管理进行分解。如图4所示，MH组的企业效率损失最严重，虽然该组企业的技术水平在不断提升，大约77%损失还是由于其环境创新技术水平与最优技术水平之间的差距导致，提高技术水平可以较大幅度提高其环境创新效率；LM组企业的环境创新效率损失主要是由于企业内部管理问题导致资源配置不当。HL组企业的效率损失较小，且技术原因和资源配置问题都占有相当的比例。

针对具体行业分析，如图5所示，造纸及纸质品业、橡胶和塑料制品业、计算机、通信和其他电子设备制造业等行业的效率有很大的差异，但是它们效率损失的主要原因是环境创新技术水平上的不足，分别占效率损失的90%以上，而酒、饮料和精制茶制造业、电力、热力的生产和供应业损失较多，其主要原因是内部的资源配置问题，农副食品加工业的效率损失中，技术原因和管理原因各占有相当的比例。

五、结论及启示

本文基于行业视角，采用共同前沿DEA方法对中国工业企业的环境创新效率情况及效率损失原因进行探究。主要结论如下：（1）中国工业企业环境创新效率波动上升，但达到相对有效的行业较少，整体环境创新效率还存在较大改进空间。（2）我国工业企业的环境创新效率因行业资源禀赋的不同存在差异。HL组内行业对技术创新资源投入较多，其环境创新效率最好，MH组内行业环境创新资源的投入并不是最低的，但是其环境创新效率最低，囿于技术限制的高能源消耗和污染物排放是主要原因。（3）环境创新技术水平整体呈上升趋势，不同工业行业技术水平差异较大，但技术距离在不断缩小，行业发展趋于均衡。（4）不同工业行业效率损失情况差异明显，需区别分析。整体看MH组效率损失最为严重，主要是由技术差距导致，LM组行业的效率损失主要由内部管理原因造成。HL组效率损失较少，技术原因和内部管理都占有相当比重。

基于以上结论，提出以下建议：（1）持續推进供给侧结构性改革，坚持实施创新驱动，强化工业企业创新主体地位，促进新旧动能顺利转换。在经济发展中要两手抓，既要金山银山，也要绿水青山。而这一切有赖于通过持续的创新促进技术的改进，推动清洁能源的开发。同时要顺应国际经贸规则新趋势，重塑我国工业竞争新优势，保障工业经济平稳健康运行。（2）提高工业企业的环境创新效率不能采取“一刀切”的形式，需针对不同行业特性和具体情况，明确效率损失根源，有针对性地采取措施。对于以技术为主导的行业，其整体效率较高，要鼓励其不断完善环境创新制度，加快环境创新的脚步，并引导其他行业进行环境创新，促使经济更快更好地发展；能源密集型行业由于其资源禀赋的不同，更需要加大科技创新的力度，增加人员和资金的投入，积极进行环境创新，提高环境创新的技术水平，进而提高能源的使用效率，同时开发清洁能源，降低污染物的排放。与此同时还要着重进行内部管理制度和结构的调整，提高创新资源的配置效率。（3）搭建创新平台，充分发挥高效率企业的技术优势与管理优势，促进不同企业、组织、公众的资源流通与互补。同类型行业中，他们面临的资源环境有很大的相似性，但是环境创新效率也存在很大的差异，有表现很突出的行业，也有表现很差的行业，所以各工业企业间要加强交流与合作，共同促进工业经济的健康发展。

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（责任编辑：王铁军）

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