屏边县经济发展系统动力学预测模型.doc

Copyright SD20041 2004 年全国系统动力学学术会议会论文集年全国系统动力学学术会议会论文集 系统动力学理论 方法与应用新进展系统动力学理论 方法与应用新进展 2004 年年 8 月月 21 日至日至 23 日 上海日 上海 SD2004 31 屏边县经济发展系统动力学预测模型屏边县经济发展系统动力学预测模型 张宁 李林 上海理工大学管理学院 上海军工路516号 200093 glxybs 摘要摘要 本文应用系统动力学方法 分别建立了 屏边县工业和农业子系统模型和综合发展模 型 预测了 2010 年屏边县工 农业投资规模 和国民生产总值 及 2020 年国民生产总值 关键词关键词 系统动力学 预测模型 经济 1 概述概述 屏边县地处云南省南部 是一个典型的 少数民族自治县 被南溪河从北至南切割成 对称东西两部 东部地区群峰凸起 高寒贫 瘠 粮食作物以旱粮为主 西部峡谷众多 气候温和 水旱两种作物种植均宜 中部 河谷地带 地形狭长低凹 气候炎热 水旱 两种作物兼有 矿产有铅 锌 锑 锰 石 英石 大理石等 水能资源和旅游资源丰 富 由于屏边县的历史原因 造成了文化落 后 生产力底下 商品观念不足 商品经济 不发达的局面 而且 屏边县的工业基础薄 弱 产业结构不合理 造成了工业数量少 规模小 设备落后和经济效益低的结果 然 而 屏边县也有着自己自然条件优越的优 势 适宜发展多种作物 这是带动全县脱贫 致富的主要经济来源之一 以山木为主的林 业优势 以南溪河为主的水能资源优势 以 大理石为主的矿产资源优势 以大围山原始 森林风景名胜区为主的旅游资源 怎样合理 地利用资源 尽快改变贫困面貌 就需要深 入研究现状 制定符合实际的经济发展战 略 使屏边县能够在科学的发展观指导下 取得社会与国民经济的协调发展 2 农业子系统与工业子系统系统分析农业子系统与工业子系统系统分析 在农业子系统中考虑了农业投资与工业 投资的关系 单产是一个变量 受系统状态 的影响 其中考虑了土地本身的肥力 科技 水平 水资源状况 交通运输状况及劳动力 能力等因素 在工业子系统中着重体现了投 资与产值的关系 纳入了影响投资效果的各 种因素如 收益递减规律的影响 非再生能 源有限性的影响 科技进步的影响 交通运 输状况的影响 水资源状况的影响及经济体 制改革的影响等 农业子系统与工业子系统 之间的关系图见图1 屏边县经济系统运行主要是以各产业的 生产活动为转换中心 通过资源 主要是资金 的加工 流转和分配而完成的 这个过程涉 及到两个状态的变化 即产业生产状态和资 金运转状态 它们之间的因果反馈联系见图 2 农业工业 工业资源农业资源 农业产值 工业生产力 图 1 农业子系统与工业子系统之间的关 系图 Copyright SD20042 此图表明 国民经济状况的好坏决定了 投资的规模 并通过投资的分配直接影响到 产业部门的生产规模及生产能力 产业系统 生产能力的大小反过来又影响国民经济状况 的好坏 这是一个正反馈环 资金系统的扩 张将降低投资边际效益 从而约束生产呈指 数型增长的趋势 这是一个负反馈环 因 此 资金投放的规模和结构是人们控制和影 响经济系统运行的主要决策变量 也就是说 资金是经济发展的主要推动 力 如果投入规模增加 那么国民经济的增 长速度即可作相应的增加 然而如果人们能 够根据不同部门及不同行业的效益和发展需 要 调整投放结构 合理分配资金 提高资 金使用效果 那么县域经济就会以更快的速 度 更高的效益向前发展 由此可见 对于屏边县经济战略发展来 说 投入资金与合理分配资金使用是发展屏 边县经济 早日实现脱贫致富的首要关键 我们根据经济模型大体规律 基本结构 和基本反馈回路来制定屏边县农业与工业的 经济系统动力学模型 3 农业子系统模型农业子系统模型 在农业模型中 依照上一章提到的总体 框架 决定各个参变量对于整个反馈回路的 作用 以及可以对反馈回路起到决定性作用 的屏边县产值 地理状况 政府投资等 以 资金作为模型的基本调控变量 做出模型结 构 模型的主要因果反馈关系如图3 在上述反馈回路中有两组政策变量 1 政 府投资与积累率 它们控制着总投资规 模 2 地理 文化约束和气候 资源优势 它们影响着资金投入的整体边际效益 这两 组政策变量都具有改变系统运行状况的功 能 我们使用Dynamo2软件来模拟我们所建 立的农业经济系统模型 模型的系统动力学 流图见图4 模型中涉及到的各种参变量说明 如下 农业总投资规模包括种植业 牧业 林 业 副业和渔业5个小行业 农业是农村经济 的主要组成部分 农业的发展对于增加农民 收入 增加储蓄及稳定整个县域经济运行起 重要作用 同时农业的发展 又有利于促进 以农副产品为原料的工业的兴起 长期以 来 该县农业生产结构单调 种植业比重过 大 制约了农业的发展 我们以屏边县志中 2000年的农业总产值作为预测2010年经济发 展的初始值 并且对于农业投资总规模这个 level变量做出以下的公式解释 农业投资总产值 上年农业投资总规模 资产形成率 1 农业折旧率 政府投资理论上应该是一个变量 它随 着屏边县以上级别的政府机关的政府资金变 化和给与屏边县的拨款变化 但是 因为每 年的政府计划不同 2000 2020年的政府拨款 计划是不能事先知道的 所以 我们只能根 据1990 2000年中政府投资的数据曲线 预测 一下政府投资在2020年中的发展状况 我们 使用的是线性发展思路 即 政府投资率 政府投资 上年政府投 资 政府投资 在模型中 无法做到以比率形式来表示 政府每年对农业投资的增长 同时 因为政 府投资数额在整个模型体系中影响并不是很 大 即政府投资额占农业投资总产值的份额 非常微小 所以我们在这里暂且使用常数的 形式来表示振幅的投资额度 政府投资率 const 200 对于在经济模型中level量的农业投资总 规模起决定性作用的控制流量资产形成率来 说 我们使用如下的公式来控制其变化 资产形成率 政府投资 国民收入 农业 投资总规模 积累率 同时对level量起到决定性作用的还有农 业折旧率 它是根据农业投资总规模的变化 而起变化的 经验告诉我们 一个经济系统 必定不可能无限制的发展下去 它必定会由 于规模的过大而导致发展速度日趋缓慢 这 是毋庸置疑的 也就是说 投资规模扩大所 带来的必定效果就是折旧的扩大 从而限制 国民经济状况投资规模及结构 生产规模及效益 图2产业生产状态和资金运转状态的因果关系 图 投资边际 Copyright SD20043 了资产的无限生产 所以 我们使用exp函数 来表现这种效果 农业折旧率 1 EXP 农业投资总规模 18000 需要说明的是 其中的参数18000是根据 农业投资总规模的初始值调整的 模型中的一些中间变量如下 边际效益 农业投资总规模 交通文化约 束 资本产出率 农业投资总规模 17100 边 际效益 气候资源优势 农业生产力是影响整个系统发展趋势的 一个很重要的变量 并且 农业生产力也是 一个很大的 很难说清楚的变量 其中涉及 到了一些很细小的变化 根据模型中的阐 述 我们看到 农业生产力是由农业总投资 与资本的产出效益之间有着十分密切的关 系 农业总投资我们可以看到 但是 资本 产出效益的变化是根据当地的地理因素 气 候因素 资源因素 人口因素 产业因素等 密不可分 如何决定这些因素资本产出率影 响的大小 是我们应该要把握的 很显然 农业生产力 资本产出能力 农业投资总 规模 国民收入 农业生产力 社会净生产率 常数设置 地理文化约束 参照县志中的屏边县地 理情况 以及许珂同学对于屏边交通运输研 究的成果 我们可以看到 由于屏边县的交 通闭塞 与外界联系不足 并且不能由于历 史原因造成的文化落后 生产力低下等情 况 我们设置此参数为小于1的常数 表现出 在同样的投资规模下 由于地理文化的约 束 屏边县的生产能力要小于其他一些交通 便捷 文化层次高的县 地理文化约束 const 0 9 气候资源优势 同地理文化约束相反 屏边县有着它得天独厚的天然优势 其中有 大围山原始森林 可以用作旅游资源 大大 刺激了第三产业的发展 气候变化丰富 适 合种植各种经济价值高的作物 水资源丰 富 矿产资源丰富 为屏边县人民脱贫致富 提供了很多资源上的优势 气候资源优势 const 1 1 社会净生产率 0 6 积累率 0 01 4 工业子系统模型工业子系统模型 屏边县工业子块发展水平 决定着这个 县的经济实力 它对于增加财政收入 促进 县域经济结构的高度化演进有着重要作用 工业子块包括该县10个工业小行业 即食 品 饮料 纺织 机械 化工 工艺美术 造纸 塑料 建材及其他 该子块重点模拟 如何通过增加工业投资 提高工业生产效益 调整行业结构等策略来促进工业发展 以提 高全县经济实力 模型考虑了不同行业的投 资效果和投资边际效益递减规律 工业子系 统的因果反馈关系图见图5 工业子系统的系 统动力学流图见图6 工业投资规模是工业经济系统中唯一的 level量 它的变化直接影响到了整个屏边县 的工业发展水平 表达式如下 工业投资规模 上年工业投资规模 工业 资产形成率 1 工业折旧率 对工业投资规模起决定性作用的流量有 两个 工业资产形成率 工业投资规模 工业国 民收入 积累 工业折旧率 1 EXP 工业投资规模 7100 边际投资效益 工业投资规模 0 8 县镇工业产值 工业投资规模 工业生产 能力 积累 const 0 1 自筹投资 200 5 综合系统模型综合系统模型 综合模型流程图见图7 6 结果分析结果分析 模拟从2000年以后10年的数据变化 最 终预测2010年农业总产值为34102万元 2010 年工业总产值为26617万元 2010年国民总产 值为63264万元 误差在5 以内 预测结果 见表1 模拟从2000年以后20年的数据变化 二 十年后国民生产总值可以达到100297万元 最终预测国民生产总值结果见表2 Copyright SD20044 农业总投资规模 地理 文化状况约束 气候 资源优 势 边际投资效益 国民收入 积累率 农产品收入积累 政府投资 农业生产能力 图 3 因果反馈关系图 从预测结果可以看出 屏边县的工农生 产总值比较低 若按现状发展 改变贫困面 貌并非易事 各级政府有必要适度加大对农 业及工业生产的投资 充分利用当地的资源 优势 使该地区经济得以适度发展 人民生 活水平不断提高 表1 十年预测结果 年份农业总产值 工业总产值 国民生产总值 200017 2007 00030 000 200118 06310 61932 199 200219 12113 88734 572 200320 39116 57437 200 200421 87918 76640 143 200523 57620 58643 418 200625 46122 12947 004 200727 50023 46450 851 200829 64824 63654 892 200931 86325 67959 053 201034 10226 61763 264 表2 二十年预测结果 年份国民生产总值年份国民生产总值 200132 199201167 464 200234 572201271 605 200337 200201375 652 200440 143201479 582 200543 418201583 381 200647 004201687 041 200750 851201790 560 200854 892201893 939 200959 053201997 183 201063 2642020100 297 参考文献参考文献 1 屏边县苗族自治县国民经济和社会发展 九五 计划和2010年远景目标 屏边苗族自治县计划委员会 2 系统动力学原理及应用 苏懋康 1988年 3 社会经济系统工程 邓志刚 汪星明 1994年 4 社会经济系统工程 理论 方法 案例 高洪深 1990年 5 经济模型及其应用 乌家培 周方 1986年 6 经济系统工程 赵松山 1990年 Copyright SD20045 县镇工业产值 国民收入 积累自筹投资边际投资效益 县镇工业 生产能力 县镇工业 投资 图 5 工业子系统的因果反馈关系图 国民 收入 积累率 政府 投资 农业生 产能力 社会净 生产率 边际 效益 农业总投资规模 折旧率资产形成率 图 4 农业子系统的系统动力学流图 地理文 化约束 气候资 源优势 资本产