（运筹学与控制论专业论文）投入产出系数的修订及其多目标优化模型应用研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 在过去的6 0 多年里，投入产出分析渗透到经济发展的广阔领域，已成为一种不可 替代的经济分析方法，但是投入产出分析中仍然存在着很多方面的问题，这些问题阻碍 其在实际经济生活中的应用。本文结合目前投入产出分析在国内和国际上的研究现状和 发展趋势，进行了一些理论和应用研究。 在投入产出模型的分析与应用中，起关键作用的是直接消耗系数和投资系数，这些 系数在很大程度上决定了投入产出分析的精度。因此如何有效地修订直接消耗系数以及 如何正确地测算出投资系数就成为投入产出分析中的核心问题。本文首先对一些主要的 直接消耗系数修订方法进行了分析、比较，并采用实例对新出现的一种改进r a s 修订 法与传统的r a s 修订法进行了比较，为投入产出分析工作者如何采用正确的直接消耗 系数修订方法提供了一定的依据。 投资系数的测算也一直是动态投入产出模型应用中的一个关键问题，同时又是一个 难题。本文将动态投入产出模型和静态模型结合起来分析了投资系数和直接消耗系数、 生产性投资之间的关系，利用它们之间的关系给出一种简便的测算投资系数矩阵的方 法，同时也给出投资系数矩阵的修订方法。 另外，本文又将动态投入产出技术与最优化方法相结合，针对某地区研究制定“十 一五”规划的需要，结合该地区的社会经济发展实际，建立了一个多目标动态投入产出 优化模型，并采用目标规划法求解该模型，对该地区2 0 0 3 2 0 1 0 年的经济发展进行了预 测及分析，给出符合实际的优化发展方案。 关键词：投入产出分析；直接消耗系数：投资系数；多目标规划 雒晓娜；投入产出系数的修订及其多目标优化模型应用研究 r e s e a r c h e so nu p d a t i n gt h ec o e f f i c i e n t so fi n p u t - o u t p u t a n dt h ea p p l i c a t i o no fi t sm u l t i o b j e c t i v eo p t i m i z a t i o nm o d e l a b s tr a c t i nt h ep a s tm o r et h a n6 0y e a r s ，i n p u t o u t p u ta n a l y s i s ，i n f i l t r a t i n gi n t ot h ev a s tf i e l do f e c o n o m i ca n a l y s i s ，h a sb e c o m ea ni r r e p l a c e a b l ee c o n o m i ca n a l y s i sm e t h o d h o w e v e rt h e r e a r em a n yp r o b l e m se x i s t i n gi ni n p u t - o u t p u ta n a l y s i s ，t h e s ep r o b l e m sc o u n t e r a c ti n p u t - o u t p u t a n a l y s i st oa p p l yi ne c o n o m i cr e a l i t y c o m b i n i n ga c t u a l i t yo fr e s e a r c h e so ni n p u t - o u t p u t a n a l y s i sa n di t sd e v e l o p m e n t a lc u r r e n t , t h i sp a p e rd o e ss o m er e s e a r c h e so nt h e o r i e sa n d a p p l i c a t i o n sa b o u ti n p u t - o u t p u ta n a l y s i s d i r e c tc o n s u m ec o e f f i c i e n t sa n di n v e s t m e n tc o e f f i c i e n t sb yw h i c ht h ep r e c i s i o no f i n p u t o u t p u ta n a l y s i s i sd e c i d e de x e r tp o s i t i v ee f f e c t si n a n a l y z i n ga n da p p l y i n gt h e i n p u t - o u t p u tm o d e l s oi th a sb e c o m et h ek e yp r o b l e mo ft h ei n p u t - o u t p u ta n a l y s i st h a th o w t ou p d a t et h e d i r e c tc o n s u m ec o e f f i c i e n t se f f e c t i v e l ya n dh o wt oc a l c d a t et h ei n v e s t m e n t c o e f f i c i e n t sa c c u r a t e l y i nt h i sp a p e r ，m a n yi m p o r t a n tm e t h o d st ou p d a t et h ed i r e c tc o n s u m e c o e f f i c i e n t sa r ec o m p a r e da n da n a l y z e d ，t h e na ne x a m p l ei sg i v e nt oc o m p a r et h et r a d i t i o n a l r a sm e t h o da n dan e wm e t h o dw h i c hi st h er e f o r m a t i v ef o r mo ft h et r a d i t i o n a lr a sm e t h o d n ec o n c l u s i o nc a ng u i d ep e o p l et ou p d a t et h ed i r e c tc o n s u m ec o e f f i c i e n te f f e c t i v e l y t h ec a l c u l a t i o no ft h ei n v e s t m e n tc o e f f i c i e n t si sak e ya n dd i f f i c u l tp r o b l e mi nt h e p r o c e s so fa p p l y i n gt h ed y n a m i ci n p u t - o m p mm o d e l t h i sp a p e ra n a l y s e st h er e l a t i o n s h i p a m o n gt h ed i r e c tc o n s u m ec o e f f i c i e n t ，t h ei n v e s t m e n tc o e f f i c i e n ta n dt h ep r o d u c t i v e i n v e s t m e n t m o r e o v e ras i m p l em e t h o dt oc a l c u l a t ea n du p d a t et h ei n v e s tc o e f f i c i e n ti s p r e s e n t e da n da p p l i e d i no r d e rt os a t i s f yt h en e e do fm a k i n g “t h ee l e v e n t hf i v e - y e a rp l a n o fa r e ：g i o n ，a m u l t i - o b j e c t i v ea n dd y n a m i ci n p u t o u t p u to p t i m i z a t i o nm o d e l i ss e t u pb yc o m b i n g i n p u t - o u t p u ta n a l y s i sa n dl i n e a rp r o g r a m m i n ga c c o r d i n gt ot h es o c i a la n de c o n o m i cs i t u a t i o n o ft h er e g i o n w i 也t h em e t h o do fg o a lp r o g r a m m i n gt or e s o l v ei t ，t h i sp a p e rf o r e c a s t sa n d a n a l y s e st h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n to ft h er e g i o ni n 2 0 0 3 - 2 0 1 0 a n dg i v e st h eo p t i m a l d e v e l o p m e n ts c h e m e k e yw o r d s ：i n p u t - o u t p u ta n a l y s i s ；d i r e c tc o n s u m ec o e f f i c i e n t ；i n v e s t m e n tc o e f f i c i e n t ； m u l t i - o b j e c t i v ep r o g r a m m i n g 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：e l 期：型：! 兰! 生 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：塑垦缉 导师签名 l 睁 年月日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 投入产出分析是由美国经济学家瓦西里列昂惕夫( w a s s i l y l e o n t i e f ) 于2 0 世纪 3 0 年代首次提出的，经过各国学者半个多世纪的研究与实践，其理论和方法已曰趋成熟， 并在1 0 0 多个国家得到了推广和应用，成为研究宏观经济活动、进行经济预测和政策分 析及研究制定经济发展规划的基本工具【1 【2 j 【3 j 。 1 1 投入产出分析的产生与发展 列昂惕夫从1 9 3 1 年开始研究投入产出分析。他先后编制了1 9 1 9 年和1 9 2 9 年的美 国投入产出表，并于1 9 3 6 发表了投入产出方面的第一篇论文美国经济制度中投入产 出的数量关系( q u a n t i t a t i v ei n p u t o u t p u tr e l a t i o n si nt h ee c o n o m i cs y s t e mo ft h eu n i t e d s t a t e s ) ，文中阐述了有关第一张1 9 1 9 年投入产出表的编制工作、投入产出理论和相应 的数学模型，以及资料来源和计算方法，这篇文章宣告了一种新的数量经济分析方法的 诞生。1 9 4 1 年，列昂惕夫出版了他的第一本专著美国经济的结构( 1 9 1 9 1 9 2 9 年) ( 1 h es t r u c t u r e o f a m e r i c a n e c o n o m i c ，1 9 1 9 - 1 9 2 9 ) ，书中较详细的论述了投入产出技术的 基本内容，1 9 5 3 年又出版了另一本重要著作，美国经济结构研究( s t u d i e si nt h e s t r u c t u r eo f a m e r i c a ne c o n o m i c ) ，进一步完善了投入产出技术的理论体系。在这些著作 及以后的研究中，列昂惕夫提出了多种投入产出模型，继1 9 5 3 年将静态模型发展成动 态模型之后，又进一步提出了动态逆阵模型、地区间投入产出模型和世界投入产出模型。 投入产出分析的思想渊源，最早可追溯到1 8 世纪法国重农派魁奈( f q u e s a n y ) 的 经济表。这是古典经济学中第一次使用棋盘式平衡表来描述社会总产品的生产和流 通，是投入产出的雏形。马克思把国民经济生产划分为生产资料和生活资料两大部类的 再生产理论，对列昂惕夫创立投入产出分析方法有重要的影响。但列昂惕夫提出和研究 投入产出分析时受到的启发主要是1 9 世纪后期数理经济学家瑞士洛桑大学罩昂瓦尔拉 斯提出的全部均衡论及其数学模型，这一理论中关于经济活动间相互依存的观点，构成 了投入产出分析的基础。列昂惕夫认为：“全部均衡论的主要优点是，它能够使我们考 察高度复杂的纵横交叉的相互关系，这种交叉关系把任何局部的最初变动的脉搏，传送 到极远的角落。这一观点符合唯物辩证法和系统论的原则，【。列昂惕夫将全均衡论中 的繁杂的数学方程体系加以简化，从而建立了投入产出模型。因此，列昂惕夫的投入产 出分析是在前人工作成果基础上创立的。列昂惕夫功劳主要在于：在理论上他接受了全 部均衡论和马克思的再生产理论，在投入产出表的结构上吸收了前苏联国民经济平衡表 棋盘式表格的经验，将现代数学、统计学和经济平衡表结合起来，创立了投入产出分析。 雒晓娜：投入产出系数的修订及其多目标优化模型应用研究 由于在投入产出分析创立和应用发展上的卓越贡献，列昂惕夫获得了1 9 7 3 年的诺贝尔 经济学奖。 国际上对投入产出分析的研究和推广应用，从2 0 世纪4 0 年代开始，先是在美国和 欧洲各国，2 0 世纪5 0 年代以来又在日本、前苏联和东欧等国以及一些发展中国家得到 应用和发展。据不完全统计，迄今已有1 6 0 多个国家和地区编制了投入产出表。2 0 世纪 5 0 年代长期从事投入产出分析研究工作的英国剑桥大学里查德斯通( r i c h a r d s t o n e ) 教 授把投入产出表作为由他设计的联合国国民经济核算体系的一个重要组成部分。因为在 建立国民经济核算体系方面的贡献，斯通被授予1 9 8 4 年诺贝尔经济学奖。联合国经济 和社会事务部统计处于1 9 6 6 年和1 9 7 3 年先后出版和再版了投入产出表和分析一书， 明确了投入产出分析在国民经济核算体系中的重要作用以及二者的重要联系。总的来 说，投入产出分析已成为国际上公认的科学的经济分析方法和常规的经济核算手段。 半个多世纪以来，投入产出分析不仅在理论、方法和编表等方面有很大发展，而且 在应用方面也日益扩展。列昂惕夫创立的投入产出分析最初主要用于分析一国的国民经 济，其实这一分析方法的适用范围很广。在早期阶段，投入产出分析就已经作为地区经 济分析的方法加以应用。最早的模型是艾萨德( w l s a r d ) 于1 9 5 1 年提出的，列昂惕夫 等人在1 9 5 3 年的著作中则提出了另一种模型，前苏联对投入产出分析的研究和应用， 是从编制地区模型开始的。前苏联科学院经济数学方法研究所1 9 5 9 年前后编制了摩尔 多瓦、鞑靼和加里宁格勒等共和国及其州的投入产出表。地区表有两类，一类是反映某 一地区经济的投入产出关系的，另一类是反映全国各地区间的经济联系的。后者进一步 扩大为国际贸易和世界模型。列昂惕夫于1 9 7 9 年向联合国提出了分成1 5 个地区、4 8 个生产和消费经济部门的投入产出世界模型。近年来，投入产出分析在环境保护、信息 经济、人口、教育、收入分配、财务核算和国民核算等领域的应用均有所扩展。 在联合国工业发展组织等的支持下，关于投入产出分析的国际会议“i n t e r n a t i o n a l c o n f e r e n c e o n i n p u t o u t p u t t e c h n i q u e s ”已经召开了1 5 次，第十五届国际投入产出技术会 议于2 0 0 5 年6 月在我国召开，1 9 8 6 年成立了国际投入产出协会( i n t e r n a t i o n a l i n p u t o u t p u t a s s o c i a t i o n , i i o a ) ，1 9 8 9 年创办杂志“e c o n o m i cs y s t e m sr e s e a r c h ”，刊载了关于投 入产出方面的文章。半个多世纪的实践证明，投入产出分析并不象早期的批评者指责的 那样不够灵活和过分局限，恰恰相反，它是一种灵活和多面的技术。 1 2 投入产出在中国的应用和发展 在中国，投入产出分析是应用较早的数量经济分析方法，其发展过程大致可分为三 个阶段。 大连理工大学硕士学位论文 第一阶段( 1 9 6 0 1 9 6 5 ) ：在中国，投入产出体系大体上始于2 0 世纪5 0 年代末和 6 0 年代初。当时在著名经济学家孙冶方和著名科学家钱学森的倡导下，学术界和个别高 等院校少数学者开始研究和宣传投入产出分析。1 9 6 2 年，国家计委、国家统计局为投入 产出在我国的应用问题召开过座谈会。中国科学院数学所运筹室在鞍山钢铁公司试编过 联合企业的投入产出表。这一时期的主要工作是学习和介绍投入产出技术，并试图将之 应用到企业和地方。 第二阶段( 1 9 6 6 1 9 7 8 ) ：1 9 6 6 年由于文革动乱开始，投入产出分析的研究计划被 中断。直到1 9 7 4 1 9 7 6 年期间，在国家计委计算中心的组织下，才编出了中国第一张投 入产出表一1 9 7 3 年全国6 1 种产品的实物型投入产出表。 第三阶段( 1 9 7 9 一至今) ：这时期是投入产出分析的研究和应用在中国进展较快 和广泛深入发展时期。1 9 8 0 1 9 8 1 年期间中国科学院工业经济研究所试编了中国1 9 7 9 年 包含2 1 个部门的价值型投入产出表。国家计划统计部门于1 9 8 2 年编制了1 9 8 1 年包含 1 4 6 种产品的实物表和2 6 个部门的价值表，在成功的编制了我国1 9 8 7 年投入产出表之 后，国家决定今后每5 年编制一次全国投入产出调查表，五年中间通过调整系数编制全 国投入产出延长表。1 9 9 8 年，国家统计局国民经济核算司和香港中文大学亚太研究所共 同合作，依1 9 9 0 年的可比价，编制了1 9 8 l 、1 9 8 3 、1 9 8 7 、1 9 9 0 、1 9 9 2 和1 9 9 5 等六个 年份的可比价投入产出表，并在此基础上，进行了5 个方面的投入产出分析【5 1 。与此同 时，我国绝大多数省、市、自治区都已编制投入产出表，还有一些中小城市、县以及地 区经济开发区也编制过投入产出表i “。就部门而言，农业、化工、机电、冶金、船舶、 兵器、纺织等编制过投入产出表。此外，我国还有一批企业也编制过投入产出表，对企 业开展了统计分析、结构调整、定额管理、计划平衡、效益评价、规划预测等项工作， 取得了显著效果1 7j 。 陈锡康研究员【8 l 【9 】及其课题组在农业投入产出技术理论与应用研究方面取得了显著 成果，提出了投入占用产出技术，这是对列昂惕夫的投入产出分析的一种发展。经长期 研究，陈锡康等提出了以投入占用产出技术为核心的系统综合因素预测法来预测农作物 的产量。该方法的特点是利用数学与系统科学方法综合地研究和反映政策、科技、农业 投入和自然因素对产量的影响。利用这些方法每年5 月初由中国科学院院长把项目组完 成的当年度全国粮食、棉花和油料产量预测报告送到中央领导和中央有关部门。2 0 多年 来，预报全国粮食丰、平、欠方向正确，预测提前期在半年以上，预测平均误差为统计 产量的1 6 左右，在应用方面取得的经济效益和社会效益都是好的，对国家的宏观管 理很有实用价值。雷明教授 1 0 】在传统投入产出表的基础上，通过对其中“投入”、“部 雒晓娜：投入产出系数的修订及其多目标优化模型应用研究 门”等基本概念的拓展，提出了一套绿色投入产出核算理论方法，并构建了相应的投入 产出核算模型。 经过广大理论工作者和实际工作者的共同努力，投入产出分析在我国获得了广泛的 应用和发展，在促进宏观管理和决策的科学化，为制定政策、预测和规划提供科学分析 手段和依据，为提高基层企业管理水平和建立国民经济核算体系等方面取得了明显的效 益。 1 3 投入产出分析国内外研究现状和趋势 半个多世纪以来，经过各国经济学家的研究和应用，投入产出分析的理论和方法已 日趋成熟，其深度和广度均有很大发展。 1 3 1 静态模型的动态化 静态投入产出模型比较简单，易于应用，但它只能反映一个时点上的经济发展及其 结构情况，使静态模型的应用受到一定限制，动态模型可以分析与研究若干时期国民经 济各个部门之间的联系及其相互制约关系，给出国民经济各年的发展动态。因此，投入 产出分析的一个自然的发展趋势是：由静态模型向动态模型发展【1 2 】【1 3 】。投入产出分析问 世不久，就有人探索投入产出模型动态化的问题。如戴维哈京斯等人于1 9 4 8 年提出以 微分方程的形式表示动态投入产出模型。列昂惕夫于1 9 5 3 年和1 9 6 5 年也先后在哈京斯 等人研究成果的基础上系统地研究并提出了微分形式的连续型动态模型和以差分方程 的形式表示的动态投入产出模型，1 9 7 0 年又提出了著名的“动态求逆”，这些工作建立 动态投入产出模型奠定了基础。白2 0 世纪5 0 年代末起，前苏联和东欧一些国家也着手 研究动态投入产出模型。在1 9 8 6 年日本召开的第八届和1 9 8 9 在匈牙利召开的第九届国 际投入产出技术会议上，有关动态投入产出分析理论和应用研究的论文占有很大比重， 说明动态投入产出分析在许多国家日益受到重视。但实际计算表明，列昂惕夫动态模型 具有解的不稳定性。t a k a y a m a 1 4 曾给出了投入产出模型中存在性问题和稳定性问题是等 价的证明。郭崇惠利用矩阵特征值理论和广义系统理论研究了动态投入产出系统的渐进 稳定性和具有经济意义的均衡增长解问题，对动态投入产出模型的解及其灵敏度分析进 行了分析，给出了基年的总产出向量和各期的最终需求向量发生变动时，对国民经济各 部门的总产出可能产生的影响的计算公式。 近年来，随着投入产出分析在我国的推广和应用，我国经济工作者在动态投入产出 模型的研究和应用上，也取得了可喜的成果，夏绍伟和赵纯均等【l5 】研究了考虑投资时滞 的动态投入产出模型，并探讨了目标规划在动态投入产出模型中的应用。赵新良等经过 数十年的努力，于1 9 8 7 年8 月完成了辽宁动态投入产出模型研制与应用，是一项 大连理工大学硕士学位论文 达到了当时国际先进水平的成果，为地区动态投入产出模型的实证研究和应用提供了许 多可供借鉴的方法和经验。张金水将线性投入产出模型与可计算一般均衡模型 ( c o m p u t a b kg e n e r a le q m l i b f i u m ，c g e ) 相结合，建立了可计算非线性动态投入产出模 型，并将其应用于中国实践，构造出相应的单部门和六部门模型，对中国宏观经济的某 些重要经济指针进行了预测，取得了较好的结果【l “1 9 】。另外，对于随机动态投入产出模 型以及非线性投入产出模型也有一些研究成果。但由于动态模型的复杂性，总的来说， 动态模型目前还不够成熟，尚处于研究和试用阶段，还有不少问题有待深入研究和解决。 1 3 2 系数的修订和预测 在建立了适合经济结构的线性经济模型，并给定了变量和参数值的集合，用它进行 预测时，总是限定由模型参数刻画的经济结构在预测期间不会有较大的变动，可是，现 实经济结构在不断的变动，这就导致了模型结果与现实间的不一致。因此，在投入产出 模型的应用过程中，必须根据生产技术、产品结构以及生产资料价格等因素的变化及时 修正直接消耗系数等系数。直接消耗系数的修订工作直接影响到计划编制的质量和结 果。至于中长期预测和规划以及编制延长表，更需要修订系数。在投入产出分析中，直 接消耗系数的修订有重要意义，准确可靠的修订方法自然是根据实际调查资料，重新建 立直接消耗系数矩阵，但这样做要花费大量的人力，财力和时间，有效可行的方法是非 调查法( n o n - s u r v e yt e c h n i q u e s ) 。非调查法主要有专家评估法和经济数学方法。专家 评估法是根据专家的经验和意见来修订直接消耗系数的方法。这种方法的优点是利用了 专家对生产前景的判断信息，结合过去的历史和今后的发展对消耗系数的变动给予定量 的描述。但是专家评估法具有一定的主观随意性，它的精度取决于专家人选和评估方法 的选择。目前，已有不少修订直接消耗系数的经济数学方法，如r a s 法、拉格朗日待 定系数法、二次规划等【2 0 1 。实践中常用的修订方法是r a s 法以及各种形式的改进r a s 法。我国学者分别从经济理论和数学分析两个方面来考虑修订直接消耗系数问题，得到 了一些有意义的结果 2 1 。2 4 】。例如，唐小我等从矩阵摄动的角度出发，给出了确定的主要 消耗系数的方法，并提出了一种改进的算法矩阵逼近法。唐焕文等从优化模型的角度 出发，提出了另外一种r a s 法的改进方法，结果有很好的整体逼近精度和应用效果。 对投资系数如何修订，国内外均研究很少。投入产出分析的精度在很大程度上取决于这 些系数，因此这些系数修订方法至今仍是人们关注的重要问题。 1 3 3 投入产出技术与其它方法的融合 目前投入产出技术与其它经济分析方法如数量经济方法，特别是计量经济学、数学 规划方法、神经网络、数理统计和概率论等日益融合，各种经济方法在应用分析过程中 雒晓娜：投入产出系数的修订及其多目标优化模型应用研究 密切结合，以至于诺贝尔经济学奖获得者剑桥大学教授r i c h a r d s t o n e 曾指出，“投入产 出的核心难以辨别”1 2 ”。 7 0 年代以来，许多学者从不同的研究领域出发，运用各种方法和手段，如计量经济 学、运筹学和控制论等等，提出了各种投入产出模型。其中投入产出的优化模型应用最 广泛。美国经济学者r 多夫曼、p a 萨缪尔森、r m 索洛首先将线性规划和投入产出结 合起来进行经济活动的分析，并进行最优化投入产出模型的研究，即所谓的大道定理， 日本学者在这方面也建立了相应的模型。此外，还有西方的数量经济学家将瓦尔拉的全 面均衡论法发展成为可计算的全部均衡模型，简称为c g e 模型，就是将线性规划和投 入产出分析结合起来，在应用投入产出方法时要用计量经济学给出外生变量的预测，将 投入产出模型和优化模型结合以求最佳的经济发展轨迹。 目前将投入产出与优化方法、神经网络、计量经济学结合来研究经济发展，主要用 来预测一、二、三产业的增加值以及六个部门的增加值。这方面所作的工作已经很多 1 2 6 - 2 9 ，并且很成熟。而这些工作都忽视了经济增长应同环境效益分析相结合，因此现阶 段的研究应将经济增长同环境效益分析结合起来进行。 1 3 4 投入产出编表方法和手段的改进 投入产出分析是现代科学分析方法，它和计算机的运用是紧密相连的。由于国民经 济核算体系的建立，以及投入产出表、部门分类、指标定义、资料整理和加工等的标准 化和规范化从而为编制一套计算机通用程序，使编表和模型计算自动化创造了条件。从 2 0 世纪7 0 年代开始，原联邦德国和前苏联的学者就开始研制编制投入产出表的自动化 问题。目前，全部用计算机程序编制投入产出表的方法尚未普及，但的确是将来的发展 方向。近几年来，我国统计部门计算机系统的硬件建设发展非常快，计算及网络建设也 有所发展，但统计部门的计算机网络上只提供了一些简单的信息，比如历年g d p 、工业 生产发展等基本数据。如果将能够公布的投入产出表进入i n t e m e t 网，分免费服务和收 费服务两种情况提供，会大大促进投入产出的应用p 。 1 3 5 投入产出分析应用领域的扩展 早期投入产出分析主要用来进行经济分析、经济预测和编制经济计划等，近年来， 投入产出技术的应用日益深入，逐步向一些新产业和领域扩展，其应用范围如下： 1 与s d a 相结合研究经济、能源、环境问题 投入产出分析经常与s d a ( s t r u c t u r ed e c o m p o s i t i o na n a l y s i s ) ，即结构分解技术结合 起来研究经济总量和发展速度及经济结构的变动，最近几年，随着能源问题和环境问题 的日益严峻，国际上将s d a 方法与投入产出技术结合进行能源和环境问题的研究日益 大连理工大学硕士学位论文 增多。此外，基于投入产出分析的s d a 方法与另一种分析技术i d a ( i n d e x d e c o m p o s i t i o n a n a l y s i s ) 结合起来分析能源利用问题也是这方面研究的一个重要趋势。 2 知识创新与溢出效益 2 1 世纪世界进入了知识创新时代，很多投入产出工作者在此领域进行了大量研究， 溢出效应( s p i l lo v e r ) 通常指的是对一个部门进行了大量的r & d ( 研究与开发) 投资， 不仅会使该部门的技术进步，生产率得到提高，而且会使其它部门的生产率得到提高。 在“e c o n o m i cs y s t e mr e s e a r c h ”，1 9 9 7 年第一期曾出了关于技术进步溢出效应的专刊。 3 可持续发展 在可持续发展研究中利用投入产出技术是第十四届国际投入产出会议的重点。目 前在该领域已经作了大量的工作，例如：世界银行曾委托中科院系统所编制1 9 8 1 、1 9 8 7 、 1 9 9 0 、1 9 9 2 、1 9 9 5 年能源投入产出表，研究能源消耗的变动：西班牙在投入产出表的基 础上利用垂直综合系数法研究水资源的利用问题；我国曾经编制北京、山西、吉林、华 北等地区的水资源投入产出表；联合国世界银行在全球环境基金( c e f ) 支持下研究研 究世界c 0 2 等的排放问题，我国国家环保总局和中科院系统所也曾经受到世界银行委 托进行中国温室气体排放研究。 4 经济全球一体化和对外贸易 经济全球一体化是2 0 世纪9 0 年代世界经济的显著特征。进入2 1 世纪，全球化继 续向深度和广度发展，这是世界经济的一大趋势。全球化给投入产出分析的研究带来了 机遇，也带来了挑战，一方面研究者可以编制国际投入产出表，并且利用它对世界经济 的发展进行分析和预测。我国国家信息中心和日本有关单位合作编制过中国日本投入产 出表，日本电力部中央研究所利用国际投入产出表，研究1 9 9 7 1 9 9 8 年东亚经济金融危 机的相互影响，并在第十三届国际投入产出会议上发表了论文。另一方面，我国以往编 制的投入产出表都是竞争性投入产出表，为适应经济全球化的大趋势，我国应尽快编制 非竞争性的投入产出表【3 l j 。 在对外贸易方面，国务院发展研究中心的李善同等利用投入产出技术研究中国加入 w t o 对世界和中国的影响，美国斯坦福大学刘遵义教授、中科院系统所陈锡康研究员、 加州大学和香港科技大学曾合作编制了中国1 9 9 5 年对外贸易投入占用产出表，并利用 它计算中国对美国出口增加1 对中国g d p 增长和就业的影响。 1 4 多目标规划和目标规划的研究进展 多目标规划是数学规划的一个分支，研究多于一个目标函数在给定区域上的最优 化。又称多目标最优化，通常记为m o p 。在很多实际问题中，例如经济、管理、军事、 雒晓娜：投入产出系数的修订及其多目标优化模型应用研究 科学和工程设计等领域，衡量一个方案的好坏往往难以用一个指针来判断，而需要用多 个目标来比较，而这些目标有时不甚协调，甚至是矛盾的。因此有许多学者致力于这方 面的研究。多目标规划的思想萌芽于1 9 世纪末经济学中关于效用理论的研究。1 8 9 6 年 经济学家v p a r e t o 首先在经济平衡的研究中提出了多目标规划问题，引进了所谓的 p a r e t o 最优的概念，1 9 4 4 年，j v o nn e u m a n n 和0 m o r g e n s t e r n 在对策论的著作中提到 了多目标决策的问题，引起了人们对于多目标问题的重视。1 9 5 1 年，库恩和杜柯( k u h n 和t u k e ) 关于向量极值问题的工作也为这一学科的发展奠定了良好的基础。 多目标规划问题存在着大量的并且仍在不断增加的求解方法和设想，例如评价函数 法、目标规划法、线性加权法、约束法和分层序列法等。虽然求解多目标规划的算法很 多，但是至今仍缺少十分有效的方法1 3 。 目标规划方法，是在线性规划的基础上逐步发展起来的一种多目标规划方法。其基 本思想源于s i m o n ( 1 9 5 7 ) 的目标满意概念。即每一个目标都有一个要达到的目标值，然 后使距离这些目标的偏差最小。 查恩斯和库柏( a c h a m e s 和w w c o o p e r ) 等人在1 9 5 5 年发表的一篇关于用线性 规划来最优的测量经理人员酬劳的文章，为目标规划的产生打下了基础，但是目标规划 这一术语则是于1 9 6 1 年查恩斯和库伯所著的线性规划的管理模型和工业应用 ( m a n a g e m e n tm o d e l sa n di n d a s t r i a la p p l i c a t i o n so f l i n e a rp r o g r a m m i n g ) 一文章首次提出 的。由于目标规划具有多目标、软约束的特点，在多数情况下比线性规划更加接近于实 际决策的情况，故引起了运筹学界和管理学界的注意。l e e 在其1 9 7 2 年出版的决策分 析的目标规划( g o a l p r o g r a m m i n g f o r d e c i s i o n a n a l y s i s ) 一书中介绍了目标规划的基本 概念、解法及其在生产计划、财务决策、公司计划、学院计划、政府决策、医疗保险计 划等方面的应用，是致力于讨论目标规划的第一本专著。 伊各尼奇奥( i g n i z i o ) 在他1 9 7 6 年所著的目标规划及扩展( g o a lp r o g r a m m i n g a n de x t e n s i o n s ) 一书中阐明了目标规划的基本理论，并将其应用扩展到整数规划及非线 性领域，此后他提出了目标规划的对偶和效率较高的求解算法。s c h n i e d e l j a n s 在其1 9 8 4 年出版的线性目标规划( l i n e a rg o a l p r o g r a m m i n g ) 书中详细讨论了目标规划的应用。 大体上说，7 0 年代到8 0 年代初期是目标规划蓬勃发展的时期，许多学者进行多方 面的探索，发表了数百篇研究论文，在理论和实践方面都有不少的进展。 应当看到，目标规划的发展道路是曲折的。尽管学术界都承认目标规划是一种解决 实际生活中多目标问题的有效解法和强大工具，但对目标规划进行研究和应用的热情在 8 0 年代中期以后却有所减退，其原因之一是普遍缺乏建立有效的目标规划模型所需的知 识，二是缺少商业化的大型目标规划求解软件，从而阻碍了目标规划的实际应用。 大连理工大学硕士学位论文 从9 0 年代开始，目标规划又开始引起了人们的注意。r o m e o 在其1 9 9 1 年出版的目 标规划关键问题手册( h a n d b o o ko f c f i t i c a li s s u e si ng o a lp r o g r a m m i n g ) 。书中探索了 目标规划的建模方法，并给出了详尽的参考文献目录。在i g n i z i o 和c a v a l i e r 于1 9 9 4 年 出版的线性规划( 1 i n e a r p r o g r a m m i n g ) 一书中对目标规划及其向人工领域的扩展进 行了综述，1 9 9 4 年6 月在英国p o r t s m o u t l l 大学召开了第一届多目标规划与目标规划理 论及应用国际会议，会上共宣读了1 0 篇目标规划方面的论文，i g n i z i o 教授在会议上作 了有关目标规划的主题演讲。他指出，自从目标规划在6 0 年代提出并应用后，在解决 现实世界的一些难题中取得了相当大的成功，特别是对那些具有众多相互矛盾的目标， 以及软硬约束共存的问题。从解决美国太空计划的工程设计问题进行预测和成本预测， 都已证明了目标规划是一个解决现实问题的有效而使用的方法。但遗憾的是有些研究人 员只热衷于探索这一工具的新颖性，而忽视了去理解他在决策中的特定作用，从而阻碍 了目标规划的发展。他在报告中还列举了许多在多目标学术界还鲜为人知的目标规划的 新应用。1 9 9 6 年5 月在西班牙的t o r r e m o l i o n s 召开了第二届多目标规划理论及应用的国 际会议，会上宣读了8 篇目标规划方面的文章，从中可以看到理论和应用方面的新进展， 例如在克服决策变量的量纲不一致性、启发性搜索解法、动态目标规划以及在股票市场、 配送系统设计、股票行为、模糊设计等方面的应用。 我国学者在目标规划方面的研究大致开始于2 0 世纪8 0 年代初期，主要侧重于目标 规划的应用，不仅翻译了i g n i z i o 和l e e 的著作，宜家骥和方爱群、赵可培、程思危、 胡情淮和刘敏等学者还编写了目标规划方面的专著。特别是著名学者程思危等在2 0 0 0 年出版的大型线性目标规划及其应用专著，作者以从事我国三项大型线性目标规划 的实例( 全国磷资源开发系统研究、我国化肥系统研究、我国化学工业发展战略研究) 为基础，系统的介绍了大型线性目标规划的基本理论和应用技术，进一步推动了目标规 划在我国的深入进展。 1 5 本文的工作要点 本文以动态投入产出分析为基础，结合目前投入产出分析在国内和国际上的研究现 状和发展趋势，进行了一些理论和应用研究，主要研究成果如下： 第一，对一些主要的直接消耗系数修订方法进行了分析、比较，并采用实例对新出 现的一种改进r a s 修订法与传统的r a s 修订法进行了比较，为投入产出分 析工作者如何采用正确的直接消耗系数修订方法提供了一定的依据。 雒晓娜：投入产出系数的修订及其多目标优化模型应用研究 第二，将动态投入产出模型和静态模型结合起来分析了投资系数和直接消耗系数、 生产性投资之问的关系；利用它们之间的关系给出一种简便的测算投资系数 矩阵的方法；同时也给出投资系数矩阵的修订方法。 第三，将动态投入产出技术与最优化方法相结合，针对某地区研究制定“十一五” 规划的需要，结合该地区的社会经济发展实际，建立了一个多目标动态投入 产出优化模型，采用目标规划法求解该模型，对某地区2 0 0 3 2 0 1 0 年的经济 发展进行了预测及分析，给出符合实际的优化发展方案。 大连理工大学硕士学位论文 2 投入产出模型中直接消耗系数的修订 投入产出分析又称为部门联系平衡法或产业关联法，它主要通过建立数学模型和投 入产出表来表达经济系统各个部分( 各个部门、行业、产品) 之间表现为投入与产出的 相互依存关系，并用于经济分析、政策模拟、经济预测、计划制定和经济控制等方面。 它是经济学和数学相结合的产物，属交叉学科。投入产出分析作为数量经济学的分支学 科，它是建立在科学的经济理论、经济分析方法和数学结合的基础之上的。这种数量分 析方法，最初是由研究一国的国民经济各个行业间的联系发展起来的，但是实际上它的 应用范围很广泛。它既可用于分析和计量一个地区的经济活动、一个部门( 行业) 的经 济活动，也可用于研究国际经济关系。 本章首先介绍投入产出分析的基本理论，然后对投入产出模型直接消耗系数的修订 工作进行了总结及研究。 2 1 投入产出分析的基本理论 投入产出分析中的投入，是指经济活动过程中的各种投入( 消耗，包括中间投入和 最初投入) 及其来源，国民经济各部门在产品生产过程中的中间投入包括各种原材料、 辅助材料、燃料、动力及各种服务：最初投入是指增加值各要素的投入，包括固定资产 折旧、劳动者报酬、生产税净额及营业盈余。投入产出分析中的产出是指经济活动的成 果( 如得到一定数量的某种产品和劳务) 及其使用去向( 包括中间使用和最终使用) ， 中间使用是指经济系统各部分，如国民经济各部门所生产的产品被用于中间消耗的部分 产品；最终使用是指被用于最终消费、资本形成和净出口的产品。将投入产出分析应用 于研究经济系统，其主要内容是编制投入产出表和建立相应的线性方程组，构成一个模 拟现实的经济结构和社会产品再生产过程的经济数学模型，综合分析和确定经济系统各 个部门之间错综复杂的联系和再生产的重要比例关系。 投入产出分析的基础是投入产出表，投入产出表是反映一个经济系统各部分之问的 投入与产出间的数量依存关系的表格( 部门联系平衡表或产业关联表) 。其结构形式是 种特殊的纵横交错的棋盘式表格。投入产出表按计量单位的不同可分为实物型表和价 值型表，实物型是以实物量单位编制的，价值型是以货币单位编制的；按时间划分，有 统计和计划投入产出表；按性质划分有静态和动态，平衡和优化投入产出表。按内容划 分，有产