李春雪，劉春學，張欽禮

(1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650093；2.云南財經(jīng)大學城市與環(huán)境學院，云南 昆明 650221；3.中南大學資源與安全工程學院，湖南 長沙 410083)

有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)定性的熵評價分析

李春雪1，劉春學2，張欽禮3

(1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650093；2.云南財經(jīng)大學城市與環(huán)境學院，云南 昆明 650221；3.中南大學資源與安全工程學院，湖南 長沙 410083)

大宗商品價格波動頻繁，有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到極大影響。在熵理論和耗散理論的基礎上，對云南有色金屬產(chǎn)業(yè)進行了熵評價。根據(jù)“運行熵”的計算結果可以看出，云南有色金屬產(chǎn)業(yè)在2006～2008年熵值變化較大，從時序的評價結果看，有色金屬產(chǎn)業(yè)總體運行質(zhì)量正在下滑，產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定性減弱，混亂無序狀態(tài)加劇。通過有色金屬產(chǎn)業(yè)的影響因素分析，推測這種無序主要是由于市場的競爭性造成的，產(chǎn)業(yè)投資、收益和財務狀況也影響了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。

有色金屬產(chǎn)業(yè)；發(fā)展；穩(wěn)定性評價；熵；云南省

有色金屬產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，尤其是在我國西部省份的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中占有重要的地位。但近年來有色金屬價格的劇烈變動，極大的影響了有色金屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進而對區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展造成了嚴峻的影響，急需分析有色金屬產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定性發(fā)展的途徑，促進有色金屬產(chǎn)業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。

有色金屬種類復雜，包括銅、鉛、鋅、錫、鋁等數(shù)多種金屬，同時有色金屬產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎部門，與許多國民經(jīng)濟部門之間都具有緊密的復雜聯(lián)系，需要用復雜性科學分析其發(fā)展的穩(wěn)定性。

復雜性科學的研究領域已從生物學、物理學等自然科學為重點逐漸向經(jīng)濟學、管理學等多個學科領域引申[1-3]，并逐漸在可持續(xù)發(fā)展[4]、貨幣政策[5]、環(huán)境與經(jīng)濟增長[6]、石油經(jīng)濟模式[7]、供應鏈[8]等方面嘗試從復雜的演化系統(tǒng)中尋找規(guī)律。其中熵被廣泛地應用于許多交叉學科，用來度量系統(tǒng)的混亂程度或有序程度[9-11]。

本文以云南有色金屬產(chǎn)業(yè)作為典型案例，利用熵評價研究有色金屬產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的有序度，為有色金屬產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供參考，進而促進云南區(qū)域經(jīng)濟的健康發(fā)展。

1 有色金屬產(chǎn)業(yè)耗散結構分析

有色金屬產(chǎn)業(yè)的演化過程滿足耗散結構形成和維持所必備的基本條件，與國內(nèi)外政治、經(jīng)濟、文化、政策、技術等外部環(huán)境之間的關系復雜，不斷進行著信息、能量、物質(zhì)的交換，各類狀態(tài)參量隨時間和空間的變化而變化。有色金屬產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)可看作是遠離平衡態(tài)具有非線性作用的開放系統(tǒng)。

有色金屬這類資源型產(chǎn)業(yè)受資源環(huán)境的影響，在資源稟賦、分布和產(chǎn)業(yè)部門等方面存在著經(jīng)濟勢差，并且隨著時間的發(fā)展，有色金屬產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)各要素的發(fā)展速度不平衡，在外界環(huán)境的驅(qū)動下，就會出現(xiàn)有規(guī)律的波動或隨機擾動相疊加造成的漲落，當這種漲落超過一定臨界點的范圍就會發(fā)生突變，從當前狀態(tài)躍升到更有序的狀態(tài)，形成新的耗散結構，從而不斷推動系統(tǒng)向前發(fā)展[12]。其中衡量系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的熵可應用于評價有色產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的運行效果。

有色金屬產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部的部門關聯(lián)可以用聯(lián)系熵描述部門間的橫向和縱向關聯(lián)。而有色金屬產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的運行狀態(tài)可以用“運行熵”分析，根據(jù)各項指標數(shù)值的變異程度。按照香農(nóng)的信息熵模型，評價第j個指標的熵值(Hj)定義為式(1)。

(1)

(2)

海明距離只注重偏差的部和，一般情況下，取p=1，于是有式(3)。

(3)

顯然，距離越小越更接近理想值[13]。按照L(w,i)的大小進行排序，進而評價產(chǎn)業(yè)運行的有序程度。

2 云南有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)定性測度

有色金屬產(chǎn)業(yè)包括采選業(yè)、冶煉及壓延加工業(yè)。因此，根據(jù)國民經(jīng)濟行業(yè)分類，有色金屬產(chǎn)業(yè)由有色金屬礦采選業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)兩個部門構成。

從有色金屬產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看，有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈是由采選業(yè)→冶煉業(yè)→加工業(yè)構成的縱向延伸的產(chǎn)業(yè)鏈，即從礦石等原料到精礦等礦產(chǎn)品，再到型材、板材等初級加工品構成的產(chǎn)業(yè)鏈，則系統(tǒng)關聯(lián)有序度為0.25。

云南有色金屬產(chǎn)業(yè)運行的有序度可以用“運行熵”從動態(tài)的角度描述時間序列上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的健康和活躍程度。

2.1 指標選擇

有色金屬產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的有序程度受來自多方面因素的影響，從產(chǎn)業(yè)宏觀經(jīng)濟運行方面看，可以通過產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長速度和固定資產(chǎn)投資兩項指標評價；企業(yè)是產(chǎn)業(yè)的微觀構成，從企業(yè)的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關系看，生產(chǎn)力是企業(yè)發(fā)展的終極動力，技術是生產(chǎn)力的集中體現(xiàn)和標志，生產(chǎn)關系是企業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)生的經(jīng)濟關系，生產(chǎn)運營是這種關系的載體[14]，而盈利是企業(yè)發(fā)展追求的最終目標。從空間上看，以云南有色金屬產(chǎn)業(yè)作為研究對象，有其區(qū)域性特點，不同省區(qū)在全國有色金屬產(chǎn)業(yè)市場中的競爭力存在差異；從時間上看，從2002年開始，中國有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模大幅增長，在全球有色產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也發(fā)揮了越來越重要的作用。而有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可避免對外部環(huán)境帶來危害，生產(chǎn)活動會消耗能源，產(chǎn)生廢物，也應該作為評價產(chǎn)業(yè)運行的指標。

1)成長性指標(xi1)。該指標是通過增加值增值率來表示的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增速，反映產(chǎn)業(yè)成長狀況對其在時間上有序狀態(tài)的影響，是正向指標，單位為“%”。其中，有色金屬產(chǎn)業(yè)的增加值增長率是采選業(yè)和冶煉及壓延加工業(yè)增長率的加權求和。

2)競爭性指標(xi2)。該指標是通過云南有色金屬產(chǎn)業(yè)工業(yè)銷售產(chǎn)值占全國的比重來計算的市場競爭性指標。體現(xiàn)云南有色金屬產(chǎn)業(yè)的競爭優(yōu)勢，即在全國的市場份額，是正向指標，單位為“%”。

3)獲利性指標(xi3)。該指標是通過成本費用率反映企業(yè)在當期發(fā)生的所有成本費用所帶來的收益的能力，是正向指標，單位為“%”。

4)技術性指標(xi4)。該指標是通過全員勞動生產(chǎn)率反映企業(yè)生產(chǎn)技術水平的指標，用工業(yè)增加值與同一時期全部從業(yè)人員平均人數(shù)之比計算，是正向指標，單位為“萬元/人”。

5)營運能力指標(xi5)。該指標是通過資產(chǎn)負債率反映的企業(yè)管理水平和市場駕馭能力的指標。不同使用者有不同的立場，一般認為，適宜水平是40%～60%。因為有色金屬行業(yè)屬于基礎性產(chǎn)業(yè)，資金需求量大，故認為適宜水平為50%，單位為“%”。

6)景氣預期指標(xi6)。該指標投資對誘導經(jīng)濟增長的作用是顯而易見的，投資對景氣具有調(diào)節(jié)功能，因此用固定資產(chǎn)投資來預期有色金屬行業(yè)的景氣，是正向指標，單位為“億元”。

7)環(huán)境指標(xi7)。由于三廢行業(yè)指標缺少公開數(shù)據(jù)，因此用能源消耗代表環(huán)境對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的反饋指標，是逆向指標，單位為“萬噸標準煤”。

根據(jù)2004～2015年《云南統(tǒng)計年鑒》及相關統(tǒng)計資料，整理指標及數(shù)據(jù)，結果如表1所示。

表1 2003～2014年評價指標數(shù)據(jù)

2.2 數(shù)據(jù)處理

由于數(shù)據(jù)評價指標的差異性，需要對數(shù)據(jù)進行非負化處理。根據(jù)選取的指標和表中數(shù)據(jù)可以看出，在評價指標中既有正向指標，又有逆向指標，數(shù)據(jù)中還存在負數(shù)，因此，選擇極差變換法進行標準化處理。由于正指標(指標數(shù)值越大越好)、逆指標(指標數(shù)值越小越好)數(shù)值大小的代表意義相反，并且某些指標有一個標準值(指標數(shù)值越接近標準值越好)。不同指標處理方法不同，見式(4)～(6)。

(4)

(5)

(6)

標準化后的數(shù)據(jù)見表2。根據(jù)前文產(chǎn)業(yè)有序度的測定方法，分別計算j指標在第i年數(shù)值xij的概率，再計算j指標的熵、差異系數(shù)，以及各指標的權重。其中，如果pij=0，則pij·log2pij=0。

表2 數(shù)據(jù)標準化及熵權

2.3 計算結果

2003～2014年標準化后的數(shù)據(jù)及各評價指標的權系數(shù)結果如表2所示，各指標熵值如圖1所示，有色金屬產(chǎn)業(yè)運行有序度如圖2所示。各指標熵值從小到大依次為反應競爭性(xi2)、景氣(xi6)、獲利(xi3)、營運(xi5)、環(huán)境(xi7)、技術(xi4)、成長性(xi1)的指標。熵的大小可以體現(xiàn)指標向決策者提供的有用信息的多少，熵值越小，該指標數(shù)值差異性越大，在評價目標時就可以貢獻更多有用信息，應重點考察。相應地，熵值越小，熵權系數(shù)就越大，對有色金屬產(chǎn)業(yè)的影響程度越強。2006年有色金屬產(chǎn)業(yè)運行熵最低，2007年次之，2003～2006年運行熵值整體低于2007年以后的熵值。

圖1 評價指標的熵

圖2 有色金屬產(chǎn)業(yè)運行狀況

2.4 結果分析

熵值作為系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的度量，熵越大，不確定性就越大，產(chǎn)業(yè)越無序，越不利于產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，也即產(chǎn)業(yè)運行質(zhì)量低。從各年有色金屬產(chǎn)業(yè)熵變化的總體趨勢看，有色金屬產(chǎn)業(yè)的有序程度出現(xiàn)了周期性的上下波動，熵值的總體趨勢是上升的，有序程度是減弱的，相比之下，運行質(zhì)量降低了。

從計算結果可以看出，有色金屬產(chǎn)業(yè)運行質(zhì)量在2006～2008三年中波動較大。從指標體系中可以分析出這三年熵波動的原因。2006年熵值跳躍較大，主要是因為2004～2006年有色金屬價格持續(xù)高幅度攀升，帶來行業(yè)的高速增長，并且國內(nèi)市場占有率也逐漸提高，獲利增大，綜合導致有色金屬產(chǎn)業(yè)熵的驟降，提高了市場運行質(zhì)量。2007年受有色金屬價格高漲的影響，幾種基本有色金屬價格依然在高位徘徊，雖然產(chǎn)業(yè)整體增長速度下降，但依然保持著較高的市場占有率和高收益，熵值大幅度增加，但仍小于2006年之前的熵值水平。2008年熵值的驟增則主要受國際大環(huán)境所致，全球金融危機導致有色金屬產(chǎn)業(yè)的不景氣，影響了有色金屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，致使市場占有率下降、獲利能力下降、債務風險加大、環(huán)境問題加劇，雖然技術水平有所提高、一系列經(jīng)濟刺激政策不斷出臺，但有色金屬產(chǎn)業(yè)運行狀態(tài)依然不容樂觀，相對混亂無序。

2003～2005年運行熵均在0.63以下，波動較小，2008～2014年熵值大幅增加，除2011年外，所有年份熵值均在0.63以上，并且產(chǎn)業(yè)運行質(zhì)量繼續(xù)惡化。對比這兩個時期的指標可以發(fā)現(xiàn)，2006年以前是有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金時期，與其相關的經(jīng)濟增速、市場競爭力、獲利能力、營運指標均明顯高于2008年后的指標值。相對地，受到全球經(jīng)濟危機的影響，增速、收益等相關指標值迅速下降，隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，技術在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了越來越重要的地位，環(huán)境問題也越來越受到重視，技術的提高也優(yōu)化了環(huán)境指標，2008年后技術、景氣、環(huán)境指標均遠遠大于2006年以前的指標值，這也是在經(jīng)濟不景氣時期依然使有色金屬產(chǎn)業(yè)有序度不至于大幅降低的原因。

總的來看，有色金屬產(chǎn)業(yè)的無序化程度增加，宏觀經(jīng)濟環(huán)境的惡化是混亂程度加劇的誘導因素。而產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展的劣勢導致競爭能力、獲利能力下降，才是導致產(chǎn)業(yè)有序度降低的主要原因。日益增進的技術水平才是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定有序發(fā)展的主要動力。

3 結論

本文在熵理論的基礎上評價了2003～2014年云南有色金屬產(chǎn)業(yè)的有序度，從“運行熵”的結果可以看出，云南有色金屬產(chǎn)業(yè)運行質(zhì)量正在下滑，混亂無序狀態(tài)加劇。導致有色金屬行業(yè)運行質(zhì)量下降的主要原因一是處于競爭劣勢地位，二是較弱的盈利能力。云南有色金屬產(chǎn)業(yè)多以銷售初加工原材料為主，下游精深加工、附加值高的產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足，在全國市場占有率微乎其微，有色金屬產(chǎn)業(yè)不合理的結構導致初加工產(chǎn)品過剩和精深加工產(chǎn)品不足。在經(jīng)濟新常態(tài)下，促進云南有色金屬產(chǎn)業(yè)進一步穩(wěn)定有序發(fā)展，需優(yōu)化升級產(chǎn)業(yè)結構，提高下游精深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術，提高產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢，實現(xiàn)經(jīng)濟效益，使有色金屬產(chǎn)業(yè)走向健康的可持續(xù)發(fā)展道路。

目前，對產(chǎn)業(yè)有序度的測定只能從結構和運行兩個方面分別評價，還沒有將兩個方面結合的評價方法，需要進一步思考。

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Analysis of development stability of nonferrous metals industry by entropy

LI Chunxue1, LIU Chunxue2, ZHANG Qinli3

(1.Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China; 2. School of Urban and Environment, Yunnan University of Finance and Economics, Kunming 650221, China; 3. School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Based on entropy theory and dissipative theory, the stability of Yunnan nonferrous metal industry is evaluated. According to the operation entropy, the results showed that the entropy of Yunnan nonferrous metals industry changed with a wide range in 2006-2008, and after entropy fluctuation the value has a relatively small increase compared with before. According to the timing of the evaluation results, non-ferrous metal industry in general the operation quality is declining, and the industrial stability is being weakened, the chaotic state is aggravating. By analyzing the influence factors of non-ferrous metal industry, it is speculated that this disorder is mainly due to the competition of the market, and the investment, the earnings and the financial condition also affect the stability of the industrial development.

nonferrous metal industry; development trend; evaluation of stability; entropy; Yunnan province

2016-07-17

云南省省院省校教育合作人文社科項目資助(編號：SYSX201511)

李春雪(1987-)，女，漢族，黑龍江哈爾濱人，博士研究生，主要從事有色金屬產(chǎn)業(yè)方面的研究，E-mail：li_chunxue@yeah.net。

劉春學(1975-)，男，漢族，河南林州人，博士，教授，博士生導師，主要從事資源環(huán)境經(jīng)濟方面的研究工作，E-mail：chunxueliu@hotmail.com。

F062.1

A

1004-4051(2017)03-0034-04