專利食品工業(yè)兩化融合發(fā)展實(shí)證分析

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摘要:信息技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用促進(jìn)了這些產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，但不同產(chǎn)業(yè)兩化融合之路各異。本文圍繞食品工業(yè)，從信息技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用出發(fā)，參照《工業(yè)企業(yè)“信息化和工業(yè)化融合”評估規(guī)范（試行）》提出的兩化融合評價(jià)框架，基于相關(guān)專利，從兩化融合基礎(chǔ)設(shè)施投入、融合度、經(jīng)濟(jì)效益和社會效應(yīng)等方面，運(yùn)用Granger因果關(guān)系模型和VAR脈沖信號響應(yīng)模型，分析食品工業(yè)兩化融合的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，提出推進(jìn)食品工業(yè)兩化深度融合，加速食品工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的見解與思路。

關(guān)鍵詞：食品工業(yè)；兩化融合；實(shí)證分析

1引言

工業(yè)化應(yīng)用提升了食品工業(yè)的生產(chǎn)自動化水平，提高勞動生產(chǎn)效率，進(jìn)一步滿足人們對食品日趨多樣性的需求。然而，對食品安全的考慮使得傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代技術(shù)的沖突無時(shí)不刻地縈繞于食品工業(yè)。進(jìn)入信息化時(shí)代，信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的融合發(fā)展孕育著新型的食品工業(yè)生產(chǎn)方式。工業(yè)4.0概念的提出以及工業(yè)化和信息化“兩化融合”的積極推進(jìn)，為有效解決食品工業(yè)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求與社會對食品安全的訴求之間的矛盾提供了新思路、新途徑和新方法。信息化是工業(yè)化之后的一個(gè)新階段[1]。信息技術(shù)作為一種新型生產(chǎn)力，與傳統(tǒng)工業(yè)融合發(fā)展，通過技術(shù)擴(kuò)散促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)而提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的社會生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造。近年來，我國進(jìn)入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)期，運(yùn)用信息技術(shù)，提高勞動生產(chǎn)率和資源利用效率，促進(jìn)科技創(chuàng)新能力，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)的市場競爭力是當(dāng)前各個(gè)行業(yè)所面臨的重大挑戰(zhàn)。在推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合的過程中，由于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)對信息技術(shù)的價(jià)值意識和運(yùn)用能力有待提高，而信息技術(shù)部門對各個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的具體特征也缺乏認(rèn)識，導(dǎo)致了目前兩者之間所達(dá)到的融合水平尚無法產(chǎn)生可推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有效升級的新思維、新動力。而作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一，食品工業(yè)也同樣面臨這一現(xiàn)象。本文即圍繞我國食品工業(yè)兩化融合現(xiàn)狀，基于我國食品工業(yè)相關(guān)專利，計(jì)算跨產(chǎn)業(yè)技術(shù)融合度；進(jìn)而采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)模型、格蘭杰因果關(guān)系模型和VAR脈沖信號響應(yīng)模型，對食品工業(yè)兩化融合所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益進(jìn)行實(shí)證分析。

2我國食品工業(yè)兩化融合現(xiàn)狀分析

2.1食品工業(yè)應(yīng)用信息技術(shù)現(xiàn)狀

運(yùn)用中獻(xiàn)專利軟件，檢索并逐條標(biāo)引與食品工業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)專利，共獲得有效專利1182條（截至2013年底）。其中，最早的相關(guān)專利申請于1989年。從專利數(shù)量時(shí)間序列來看，基本符合專利成長曲線特征。將食品產(chǎn)業(yè)按供應(yīng)鏈可劃分為原料生產(chǎn)、食品加工、物流與服務(wù)、裝備制造、質(zhì)量安全五個(gè)環(huán)節(jié)[2]，在原料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，信息技術(shù)主要應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品信息管理、農(nóng)副產(chǎn)品種植與養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控、農(nóng)副產(chǎn)品品質(zhì)鑒定等方面。運(yùn)用于食品原料生產(chǎn)的各種信息技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)食品價(jià)值增值的新型保障力量。在食品加工環(huán)節(jié)，信息技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高生產(chǎn)效率，更重要的是，通過加工現(xiàn)場的封閉式設(shè)計(jì)，可以有效避免食品在加工過程中與外界的接觸，保障食品品質(zhì)。目前，信息技術(shù)在食品加工環(huán)節(jié)主要應(yīng)用于產(chǎn)品缺陷和異物檢測、加工過程控制、加工配料控制等。食品加工環(huán)節(jié)的信息化，是實(shí)現(xiàn)食品產(chǎn)品價(jià)值增值的物質(zhì)保障，是創(chuàng)造新型生產(chǎn)力的源泉。在物流與服務(wù)環(huán)節(jié)，信息技術(shù)運(yùn)用于包裝倉儲、物流配送、批發(fā)零售等過程，涉及傳感器技術(shù)、識別技術(shù)、無線通信技術(shù)、過程跟蹤與監(jiān)控技術(shù)、智能決策技術(shù)等。信息技術(shù)是組成食品物流過程信息化管理不可或缺的要素，對實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化科學(xué)管理和先進(jìn)的服務(wù)方式起到了關(guān)鍵的作用。各種信息技術(shù)在食品物流和服務(wù)過程中各司其職。信息技術(shù)應(yīng)用于倉儲和物流配送，可有效控制品質(zhì)劣變與物流損耗、信息化監(jiān)控物流過程；通過部署實(shí)施配送與銷售管理的智能化系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)對物流產(chǎn)品的動態(tài)質(zhì)量追溯，從而以最低的成本、最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、最快速的反應(yīng)、最具創(chuàng)新的服務(wù)模式，提高邊際收益。在食品裝備制造環(huán)節(jié)，自動控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、光電技術(shù)是食品機(jī)械制造領(lǐng)域的前沿技術(shù)，這些技術(shù)是食品產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的根本保證。比如，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用于自動在線檢測中；自動控制技術(shù)、不規(guī)則固體自動計(jì)量技術(shù)、電子計(jì)量技術(shù)等應(yīng)用于食品包裝裝備制造中等等。伴隨光、機(jī)、電技術(shù)在食品裝備領(lǐng)域的深入應(yīng)用，信息技術(shù)得到了更大的施展空間，成為推動食品裝備技術(shù)創(chuàng)新的嶄新力量。在質(zhì)量安全環(huán)節(jié)，信息技術(shù)主要應(yīng)用于安全檢測、檢測與預(yù)警、可追溯等領(lǐng)域，具體體現(xiàn)在快速檢測技術(shù)、可追溯系統(tǒng)等等應(yīng)用之中。在技術(shù)發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用過程中，信息技術(shù)已經(jīng)成為“確保食品質(zhì)量與安全”這條生命線暢通的中堅(jiān)力量。通過信息技術(shù)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上述5個(gè)環(huán)節(jié)相互之間的協(xié)同創(chuàng)新和發(fā)展。其中，信息技術(shù)構(gòu)建的產(chǎn)供銷集成實(shí)現(xiàn)了按訂單生產(chǎn)、按訂單自動排產(chǎn)并自動形成物流供應(yīng)計(jì)劃；進(jìn)行優(yōu)化排產(chǎn)、動態(tài)調(diào)度；覆蓋供應(yīng)鏈各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的信息處理與綜合控制；對用戶訂單進(jìn)行全程跟蹤，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量全程可追溯。相關(guān)技術(shù)包括ERP、BI、DW等經(jīng)營管理平臺技術(shù)與系統(tǒng)；MRO、CALS等服務(wù)保障平臺技術(shù)與系統(tǒng)。具體到食品工業(yè)，則主要表現(xiàn)在供應(yīng)鏈管理（SCM）、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）系統(tǒng)、食品安全可追溯系統(tǒng)（FTS）的應(yīng)用。

2.2食品工業(yè)兩化融合水平實(shí)證分析

2011年，工信部了我國首部“兩化融合”評估規(guī)范《工業(yè)企業(yè)“信息化和工業(yè)化融合評估規(guī)范（試行）》，提出的評估框架如圖3所示。這里，我們參照評估規(guī)范選擇適合行業(yè)分析的指標(biāo)，分析食品工業(yè)兩化融合水平及其在經(jīng)濟(jì)和社會效益方面的表現(xiàn)。

2.2.1食品工業(yè)信息化基礎(chǔ)建設(shè)投入情況分析

2002年，我國食品工業(yè)用于信息技術(shù)的投入為72.3億元，2005年上升至123.1億元，但是2007年又下降至94.7億元，2010年又回升至144.9億元。分部門來看，食品工業(yè)企業(yè)對信息技術(shù)的投入金額中八成以上用于信息傳輸、計(jì)算機(jī)服務(wù)和軟件等領(lǐng)域，而通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備的投入比重相對較低。但是，從投入金額變化趨勢來看，通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備的投入持續(xù)穩(wěn)定增長，投入金額由2002年的10.1億元穩(wěn)步增長至2010年的24.9億元，復(fù)合年均增長率為8.5%；而信息傳輸、計(jì)算機(jī)服務(wù)和軟件方面的投入金額則出現(xiàn)較大的波動，投入金額從2002年的62.6億元增加至2005年的108.2億元后，到2007年卻大幅減少至74.7億元，之后又回升至2010年的120億元。比較食品工業(yè)部門與其他工業(yè)部門對信息產(chǎn)業(yè)投入產(chǎn)出直接消耗系數(shù)和完全消耗系數(shù)發(fā)現(xiàn)：首先，食品工業(yè)對信息產(chǎn)業(yè)的直接投入水平遠(yuǎn)低于工業(yè)部門的整體水平，其中對通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備的直接投入差距更大。其次，食品工業(yè)部門對信息技術(shù)服務(wù)投資的變化趨勢與其他工業(yè)部門一致，而對信息設(shè)備投資的變化趨勢則與其他工業(yè)部門相反，呈持續(xù)下降趨勢。第三，食品工業(yè)部門對通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備與其他投入產(chǎn)品的融合應(yīng)用水平遠(yuǎn)高于其他工業(yè)部門，與其他部門投入品的關(guān)聯(lián)度很大。

2.2.2食品工業(yè)兩化融合程度計(jì)量分析

Fai、Tunzelmann等學(xué)者運(yùn)用專利數(shù)據(jù)來衡量產(chǎn)業(yè)的技術(shù)融合程度，該方法所獲得的數(shù)據(jù)能夠較為有效的描述具體行業(yè)與其他行業(yè)的融合程度[3]。因此，本文采用該方法反映食品工業(yè)中信息產(chǎn)業(yè)的融合程度，即使用專利產(chǎn)業(yè)融合度S為衡量依據(jù)。其中：PIT表示食品工業(yè)中關(guān)鍵領(lǐng)域歷年的專利數(shù)；PALL表示食品工業(yè)各關(guān)鍵領(lǐng)域中信息技術(shù)應(yīng)用的專利數(shù)。該指標(biāo)介于0~1之間，數(shù)值為0時(shí)表示食品工業(yè)與信息技術(shù)完全沒有融合；數(shù)值為1時(shí)表示信息技術(shù)與食品工業(yè)完全融合。運(yùn)用公式1計(jì)算食品工業(yè)兩化融合度。將相關(guān)專利按食品產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)劃分為原料生產(chǎn)、食品加工、裝備制造、物流服務(wù)和質(zhì)量與安全5個(gè)環(huán)節(jié)，分析各個(gè)環(huán)節(jié)的信息技術(shù)融合程度。

2.2.3食品工業(yè)兩化融合促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益實(shí)證分析

計(jì)算兩化融合度（S）與食品工業(yè)產(chǎn)值（Y）之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.9353，表明兩者之間存在緊密的相關(guān)性，并且隨著兩化融合程度的提高，食品工業(yè)產(chǎn)值也相應(yīng)的有所提高。進(jìn)而，對兩個(gè)變量進(jìn)行格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)。驗(yàn)證結(jié)果顯示（表2），假設(shè)條件1在滯后1、2期的F—統(tǒng)計(jì)量分別為4.4062、7.6338，表明在95%的概率條件下，拒絕了“產(chǎn)業(yè)融合不是產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的原因”的原假設(shè)；假設(shè)條件2在滯后3期的F—統(tǒng)計(jì)量達(dá)到26.2341，表明在90%的概率條件下拒絕了“產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長不是產(chǎn)業(yè)融合的原因”原假設(shè)。因此，信息技術(shù)融合與食品產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長之間互為因果關(guān)系。其中，產(chǎn)業(yè)技術(shù)融合促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長；并在一段時(shí)間后，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長開始反作用于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的融合。使用VAR模型對兩者進(jìn)行脈沖響應(yīng)函數(shù)模型檢驗(yàn)。結(jié)果顯示（圖6），食品工業(yè)產(chǎn)值受到信息技術(shù)融合度變化后產(chǎn)生的反應(yīng)。在信息技術(shù)融合度發(fā)生變化后的第2年食品工業(yè)產(chǎn)值開始受到影響，并在第3年達(dá)到最大值，之后進(jìn)入漫長的影響衰減期，直到第27年這種影響才完全消失。實(shí)證研究結(jié)果有力地支持了信息技術(shù)融合度的提升能夠有效促進(jìn)食品工業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長的假設(shè)，并且這種促進(jìn)作用是顯著的。根據(jù)格蘭杰因果關(guān)系和脈沖響應(yīng)函數(shù)模型的檢驗(yàn)結(jié)果，雖然信息技術(shù)融合對食品工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的作用要小于資本積累的作用，但是這種影響依然具有持續(xù)性。

2.2.4食品工業(yè)兩化融合促進(jìn)社會效益實(shí)證分析

分別計(jì)算兩化融合度（S）與食品企業(yè)平均規(guī)模（A）和兩化融合度（S）與食品工業(yè)單位產(chǎn)值能源消費(fèi)量（uCEC）之間的相關(guān)系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明（見表3），兩化融合度（S）與食品企業(yè)平均規(guī)模（A）之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.74，該數(shù)值為正，且大于0.7，表明兩個(gè)系數(shù)之間具有一定的相關(guān)性。兩化融合（S）與食品工業(yè)單位產(chǎn)值能源消費(fèi)量（uCEC）之間的相關(guān)系數(shù)為-0.97，該數(shù)值為負(fù)值，且接近于-1，表明S與uCEC之間存在非常強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)性，即兩化融合程度的提升將有效減少食品工業(yè)單位產(chǎn)值能源消費(fèi)量。格蘭杰因果驗(yàn)證結(jié)果表明，兩化融合度與企業(yè)平均規(guī)模之間沒有明確的、直接的關(guān)系；而兩化融合度（S）與單位產(chǎn)值能源消費(fèi)量（uCEC）則存在顯著的因果關(guān)系（表4）。信息技術(shù)融合與食品工業(yè)單位產(chǎn)值能源消費(fèi)量之間存在顯著的因果關(guān)系。其中，食品工業(yè)單位產(chǎn)值能源消費(fèi)量減少是信息技術(shù)融合發(fā)展的一個(gè)長期因素；信息技術(shù)融合達(dá)到一定程度（3年）后，它將成為食品工業(yè)單位產(chǎn)值能源消費(fèi)量減少的原因之一。

3主要結(jié)論

上述計(jì)量分析結(jié)果表明：

（1）相對于其他工業(yè)部門，食品工業(yè)對信息技術(shù)的投入水平不高。食品工業(yè)對信息技術(shù)的直接投入金額占整個(gè)食品工業(yè)投入品金額的比重波動較大，并呈現(xiàn)出下降的趨勢。與其他工業(yè)部門相比，該行業(yè)信息技術(shù)投入水平具有相當(dāng)大的差距。

（2）食品工業(yè)的兩化融合水平持續(xù)提升，但是各環(huán)節(jié)融合水平差異較大。食品產(chǎn)業(yè)鏈的5個(gè)主要環(huán)節(jié)中，物流服務(wù)、質(zhì)量與安全和裝備制造3個(gè)環(huán)節(jié)的信息化程度相對較高，而原料生產(chǎn)、食品加工2個(gè)環(huán)節(jié)的信息化程度相對較低。2011年，原料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的兩化融合度僅為0.002，為食品工業(yè)兩化融合度的約五分之一；而物流服務(wù)的兩化融合度達(dá)到0.0289，遠(yuǎn)高于整體融合度，是原料生產(chǎn)環(huán)節(jié)融合度的13.6倍。

（3）兩化融合對提高食品產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益并非立竿見影，需要持續(xù)投入。信息技術(shù)對食品工業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響并非短期的，一項(xiàng)信息技術(shù)的應(yīng)用及其與食品工業(yè)其他技術(shù)的融合將影響今后數(shù)十年的部門經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（4）兩化融合對食品產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)化的作用不顯著。驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，兩化融合度與企業(yè)平均規(guī)模之間沒有明確的、直接的關(guān)系。由此推斷，信息技術(shù)可能通過復(fù)雜的中間環(huán)節(jié)，間接地促進(jìn)了企業(yè)規(guī)模的優(yōu)化發(fā)展。基于上述結(jié)論，筆者認(rèn)為，食品工業(yè)兩化融合發(fā)展研究有必要聚焦兩化融合的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益轉(zhuǎn)化問題，從中觀乃至微觀層面，進(jìn)一步深入剖析食品工業(yè)自身發(fā)展特點(diǎn)，研究信息化與工業(yè)化融合的發(fā)展路徑和內(nèi)在機(jī)理，形成一系列具有實(shí)用性、可操作性的研究成果。根據(jù)相關(guān)研究，工業(yè)4.0時(shí)代的產(chǎn)品生產(chǎn)不再是各個(gè)廠商各自為政的碎片化生產(chǎn)模式，而是通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)等下一代信息技術(shù)將工廠與社會、工廠與工廠緊密鏈接，構(gòu)成完整的、有機(jī)的體系化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)過程日益透明化[4]。從消費(fèi)者到廠商、直至上下游供應(yīng)商，各個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)生的信息將迅即傳輸至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這一構(gòu)想對于食品工業(yè)的未來發(fā)展方向具有一定的借鑒意義。通過信息技術(shù)與食品工業(yè)的深入融合，使食品生產(chǎn)更具有柔性化，更為透明，逐步形成面向社會化的食品工業(yè)生產(chǎn)道路。因此，當(dāng)前應(yīng)著力推進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)，提高食品企業(yè)規(guī)模，促進(jìn)食品工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，實(shí)現(xiàn)食品產(chǎn)業(yè)間協(xié)同創(chuàng)新，為食品工業(yè)的社會化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

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作者：耿昊裔 單位：上海市輕工業(yè)科技情報(bào)研究所