郭鴻雁

(1.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，河南 鄭州 450046；2.航空經(jīng)濟(jì)發(fā)展河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450046)

航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)與空間格局
——基于突變級數(shù)與聚類分析方法

郭鴻雁1,2

(1.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，河南 鄭州 450046；2.航空經(jīng)濟(jì)發(fā)展河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450046)

文章采用突變級數(shù)法構(gòu)建航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的指標(biāo)體系與評價(jià)模型，運(yùn)用2000～2014年航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利數(shù)據(jù)，結(jié)合聚類分析方法，對我國航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)與空間格局進(jìn)行分析。結(jié)果表明：航空航天業(yè)創(chuàng)新能力在2000～2014年間經(jīng)歷三個(gè)階段躍遷：較低水平階段(2000～2007年)、中等水平階段(2008～2011年)、較高水平階段(2012～2014年)，兩次突變時(shí)點(diǎn)分別對應(yīng)2008年與2012年；當(dāng)前航空航天業(yè)創(chuàng)新能力在空間格局上呈現(xiàn)出顯著的馬太效應(yīng)以及階梯狀分布特征，該特征與產(chǎn)業(yè)資源稟賦因素密切相關(guān)。

航空航天業(yè)；創(chuàng)新能力；動(dòng)態(tài)演進(jìn)；空間格局

一、引 言

當(dāng)前，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)全球范圍內(nèi)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)革命。各國都在加大科技創(chuàng)新力度，推動(dòng)3D打印、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域取得新突破。2015年5月，國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》行動(dòng)綱領(lǐng)，明確提出“以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題”，“以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線”，“培育有中國特色的制造文化，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史跨越”。其中，特別強(qiáng)調(diào)“堅(jiān)持把創(chuàng)新擺在制造業(yè)發(fā)展全局的核心位置”，并制定創(chuàng)新能力指標(biāo)：“規(guī)模以上制造業(yè)每億元主營業(yè)務(wù)收入有效發(fā)明專利數(shù)”到2025年達(dá)到1.10。

2015年10月，黨的十八屆五中全會(huì)審議通過《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》，進(jìn)一步明確提出“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力”。航空航天業(yè)是以航空、航天器作為主要研制、生產(chǎn)、維修和經(jīng)營對象的國家戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，具有產(chǎn)業(yè)鏈長、輻射面寬、技術(shù)擴(kuò)散率高、拉動(dòng)效應(yīng)強(qiáng)等鮮明特點(diǎn)，對科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大帶動(dòng)作用。

伴隨工業(yè)化的不斷深化，航空航天業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性作用日益突出。目前，我國航空航天業(yè)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)力不足，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級與優(yōu)化較多依賴外商投資與技術(shù)引進(jìn)，在世界航空航天科技和工業(yè)發(fā)展速度不斷加快的背景下，研究航空航天業(yè)技術(shù)尤其是關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，對于促進(jìn)航空航天業(yè)技術(shù)進(jìn)步、推動(dòng)航空航天業(yè)向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)型升級、打造有中國特色的航空制造文化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文采用突變級數(shù)法構(gòu)建航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的指標(biāo)體系與評價(jià)模型，運(yùn)用2000～2014年航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利數(shù)據(jù)，結(jié)合聚類分析方法，對我國航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)與空間格局進(jìn)行分析。

二、基于突變級數(shù)的航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)

突變理論是研究客觀世界非連續(xù)性突然變化現(xiàn)象的一門新興學(xué)科，由法國數(shù)學(xué)家勒內(nèi)·托姆(René Thom)于1972年在其專著《結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形態(tài)發(fā)生學(xué)》中首次系統(tǒng)提出。在該書中，托姆將系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的整體性“突躍”稱為突變，用以描述自然界和人類社會(huì)活動(dòng)中的跳躍式轉(zhuǎn)變、不連續(xù)過程和突發(fā)性質(zhì)變。由于該理論突破了長期以來微積分只能解決光滑連續(xù)變化問題的局限，因此問世后備受關(guān)注，被譽(yù)為“牛頓和萊布尼茨發(fā)明微積分三百年以來數(shù)學(xué)上最大的革命”，托姆也由此榮獲國際數(shù)學(xué)界的最高獎(jiǎng)——菲爾茲獎(jiǎng)。

目前關(guān)于航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的理論研究中，較多采用了定性分析或以審計(jì)評價(jià)(楊德林、劉方、楊俊波，2004[1])、結(jié)構(gòu)模型(張政治、謝毅梅、張文強(qiáng)，2011[2]；劉光智，2012[3])等為主要手段的定量分析，而將突變理論運(yùn)用其中，則鮮有類似思路和方法。運(yùn)用突變理論，結(jié)合專利數(shù)據(jù)研究航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)，主要基于以下考慮：首先，創(chuàng)新能力的狀態(tài)演進(jìn)是從量變到質(zhì)變的過程，當(dāng)創(chuàng)新能力達(dá)到某一臨界點(diǎn)時(shí)將會(huì)引起狀態(tài)突變，因此采用突變理論進(jìn)行分析恰如其分；再者，專利是測度技術(shù)研發(fā)績效的核心指標(biāo)，航空航天業(yè)的專利數(shù)據(jù)代表了該產(chǎn)業(yè)的整體創(chuàng)新水平。

(一)突變級數(shù)評價(jià)法概述

突變級數(shù)評價(jià)法是將突變理論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合，通過突變模糊隸屬函數(shù)對評價(jià)目標(biāo)進(jìn)行分析的綜合評價(jià)技術(shù)。由于該方法沒有對評價(jià)指標(biāo)采用權(quán)重，而是考慮各指標(biāo)的相對重要性，從而在減少主觀性的同時(shí)不失科學(xué)性和合理性；同時(shí)，該方法計(jì)算過程簡易準(zhǔn)確，因此其應(yīng)用范圍較為廣泛。

突變級數(shù)評價(jià)法的操作步驟主要包括：

1．建立評價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)評價(jià)目標(biāo)，將待評價(jià)對象進(jìn)行逐層分解，形成由若干評價(jià)指標(biāo)組成的多層系統(tǒng)，并排列成倒立樹狀層次結(jié)構(gòu)。其中，指標(biāo)分解要求直至出現(xiàn)能夠量化的指標(biāo)為止，同級指標(biāo)須以重要程度為序進(jìn)行排列。

2．確定評價(jià)體系各層次突變系統(tǒng)模型及其狀態(tài)變量臨界值歸一化算式

將評價(jià)體系各層次評價(jià)指標(biāo)視為該層次的控制變量，根據(jù)控制變量個(gè)數(shù)選定相應(yīng)的突變系統(tǒng)類型。具體來說，單一控制變量選擇折疊突變系統(tǒng)模型，兩控制變量選擇尖點(diǎn)突變系統(tǒng)模型，三控制變量選擇燕尾突變系統(tǒng)模型，四控制變量選擇蝴蝶突變系統(tǒng)模型。

對于不同層次的突變系統(tǒng)模型，運(yùn)用該勢函數(shù)的一階和二階條件求解該模型的分歧點(diǎn)集方程。當(dāng)控制變量滿足分歧方程時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)將發(fā)生突變。不同突變系統(tǒng)類型的勢函數(shù)及其狀態(tài)變量臨界值歸一化算式見表1。

表1 不同突變系統(tǒng)模型及其歸一化算式

3．在對底層數(shù)據(jù)正規(guī)化處理基礎(chǔ)上逐層計(jì)算狀態(tài)變量的歸一化值

為了排除量綱及數(shù)據(jù)取值范圍對分析結(jié)論的影響，首先對底層原始數(shù)據(jù)剔除量綱，即采取正規(guī)化處理。正規(guī)化轉(zhuǎn)換公式如下：

zij= xij/max(xij)

(1)

式(1)中，xij代表底層第j個(gè)指標(biāo)的第i個(gè)原始數(shù)據(jù)，max(xij)代表底層第j個(gè)指標(biāo)的最大原始數(shù)據(jù)，zij代表正規(guī)化轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。

在對底層數(shù)據(jù)進(jìn)行正規(guī)化處理后，根據(jù)各層次突變系統(tǒng)模型及其狀態(tài)變量臨界值歸一化算式，逐層計(jì)算各層次狀態(tài)變量的歸一化值。歸一化值的取值原則是：當(dāng)該層次諸控制變量間屬于互補(bǔ)關(guān)系時(shí)，其狀態(tài)變量歸一化值的綜合值采用算術(shù)平均值計(jì)算；當(dāng)該層次諸控制變量間不存在互補(bǔ)關(guān)系時(shí)，其狀態(tài)變量歸一化值的綜合值按照“大中取小”原則計(jì)算。

4．根據(jù)頂層狀態(tài)變量的歸一化綜合值進(jìn)行綜合評價(jià)

根據(jù)各層次突變系統(tǒng)模型及其狀態(tài)變量臨界值歸一化算式，通過逐層計(jì)算，最終得到頂層狀態(tài)變量的歸一化綜合值。以此為評判指標(biāo)，進(jìn)而對待評價(jià)對象的突變特征進(jìn)行綜合評價(jià)。在評價(jià)過程中，多采用統(tǒng)計(jì)分析方法，例如聚類分析，即以頂層狀態(tài)變量的歸一化綜合值為指標(biāo)，對待評價(jià)對象的演變路徑進(jìn)行分段，如果相鄰演進(jìn)階段之間存在統(tǒng)計(jì)上的顯著差異，則可斷定上述兩階段之間發(fā)生了狀態(tài)突變。

(二)航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的突變級數(shù)評價(jià)模型

1．指標(biāo)選擇

專利是測度技術(shù)研發(fā)績效的核心指標(biāo)，航空航天業(yè)的專利數(shù)據(jù)代表了該產(chǎn)業(yè)的整體創(chuàng)新水平。根據(jù)專利研究的國際慣例，結(jié)合指標(biāo)數(shù)據(jù)的全面性、科學(xué)性與可得性，本文從專利數(shù)量與專利質(zhì)量兩個(gè)維度，分別選取“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)”“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利占比”作為衡量航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的分析指標(biāo)。

2．模型構(gòu)建

根據(jù)突變級數(shù)評價(jià)法的工作思想與研究思路，結(jié)合上述指標(biāo)選擇，構(gòu)建航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的突變級數(shù)評價(jià)模型，如圖1所示。

圖1 航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的突變級數(shù)評價(jià)模型

在圖1中，狀態(tài)變量“航空航天業(yè)創(chuàng)新能力x”通過兩個(gè)控制變量——“航空航天業(yè)專利數(shù)量x1”“航空航天業(yè)專利質(zhì)量x2”予以反映，故屬于尖點(diǎn)突變系統(tǒng)模型；“航空航天業(yè)專利數(shù)量x1”“航空航天業(yè)專利質(zhì)量x2”分別通過單一控制變量“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)a1”“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利占比a2”予以反映，故均屬于折疊突變系統(tǒng)模型。需要說明的是，控制變量“航空航天業(yè)專利數(shù)量x1”“航空航天業(yè)專利質(zhì)量x2”的排序，表明航空航天業(yè)在創(chuàng)新轉(zhuǎn)型初期，創(chuàng)新數(shù)量較創(chuàng)新質(zhì)量更為重要。

(三)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與描述

1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

根據(jù)航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的突變級數(shù)評價(jià)模型，原始數(shù)據(jù)取自國家統(tǒng)計(jì)局、科學(xué)技術(shù)部編寫的《中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006～2015)[4]，選用數(shù)據(jù)包括“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)”“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利”，時(shí)間跨度為2000～2014年。

根據(jù)研究需要，“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利占比”由“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利”與“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)”計(jì)算比值得到。航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利原始數(shù)據(jù)(2000～2014)見表2。

表2 航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利原始數(shù)據(jù)(2000～2014)

數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計(jì)局、科學(xué)技術(shù)部編，《中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006～2015)，中國統(tǒng)計(jì)出版社.

2．?dāng)?shù)據(jù)描述

(1)航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)

航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)(2000～2014)的變化趨勢如圖2。由圖可見，剔除個(gè)別年份的數(shù)據(jù)波動(dòng)，航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)在2000～2007年間處于低水平緩慢上升階段，其取值均在1000單位以下；而2008年后則大幅上揚(yáng)，目前取值已突破5000單位。

圖2 航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)(2000～2014)

(2)航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利占比

航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利占比(2000～2014)的變化趨勢如圖3。由圖可見，剔除個(gè)別年份的數(shù)據(jù)波動(dòng)，航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利占比在2000～2007年間處于快速下降階段，其取值一度跌至40%以下；而2008年后則進(jìn)入平穩(wěn)上升階段，其取值接近50%；值得一提的是2014年，取值近60%。

圖3 航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利占比(2000～2014)

(四)分析過程與結(jié)論

1．?dāng)?shù)據(jù)處理

根據(jù)航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的突變級數(shù)評價(jià)模型，按照突變級數(shù)評價(jià)法的操作步驟，在對底層數(shù)據(jù)進(jìn)行正規(guī)化處理基礎(chǔ)上，根據(jù)各層次突變系統(tǒng)模型及其狀態(tài)變量臨界值歸一化算式，通過逐層計(jì)算，最終得到頂層狀態(tài)變量，即一級指標(biāo)的歸一化值及其綜合值，見表3。

表3 航空航天業(yè)創(chuàng)新能力一級指標(biāo)的歸一化值及其綜合值

在表3中，計(jì)算得到的一級指標(biāo)的歸一化綜合值xz，即為衡量航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的綜合指標(biāo)。按照綜合值xz由大到小進(jìn)行排序，年份依次為：2014、2013、2012、2011、2010、2009、2008、2007、2006、2000、2005、2003、2001、2002、2004。不難看出，航空航天業(yè)創(chuàng)新能力自2005年以來進(jìn)入穩(wěn)步上升過程， 而在2004年以前則處于低水平波動(dòng)狀態(tài)。

2．結(jié)合聚類方法的進(jìn)一步分析

在表3基礎(chǔ)上，通過繪制綜合值xz的變化趨勢，能夠更好地展現(xiàn)出航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)歷程，如圖4所示。據(jù)圖判斷，航空航天業(yè)創(chuàng)新能力在2000～2014年間大致經(jīng)歷了三個(gè)階段的躍遷：第一階段在2000～2007年，綜合值xz基本處于0.7以下，處于較低水平階段；第二階段在2008～2011年，綜合值xz大致處于0.7～0.8，處于中等水平階段；第三階段在2012年后，綜合值xz接近0.9左右，處于較高水平階段。

進(jìn)一步利用統(tǒng)計(jì)分析方法對上述結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。令聚類數(shù)為3，對綜合值xz按所屬年份進(jìn)行K-均值聚類，結(jié)論見表4。

圖4 航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)(2000～2014)

表4 航空航天業(yè)創(chuàng)新能力演進(jìn)的K-均值聚類分析

階段劃分F檢驗(yàn)時(shí)段區(qū)間2000～20072008～20112012～2014F統(tǒng)計(jì)量顯著性xz中心值0.65670.77450.884766.7450.000

從分析結(jié)論看，K-均值聚類將航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)歷程劃分為2000～2007年、2008～2011年、2012～2014年三個(gè)階段，各階段xz中心值分別為0.6567、0.7745、0.8847，且方差分析的F統(tǒng)計(jì)量通過顯著性檢驗(yàn)。為此，K-均值聚類結(jié)論很好地驗(yàn)證并支持了上述經(jīng)驗(yàn)判斷。

3．分析結(jié)論

基于以上分析不難得到，航空航天業(yè)創(chuàng)新能力在2000～2014年間經(jīng)歷三個(gè)階段躍遷：較低水平階段(2000～2007年)、中等水平階段(2008～2011年)、較高水平階段(2012～2014年)，期間歷經(jīng)兩次突變，時(shí)點(diǎn)分別對應(yīng)2008年和2012年。在這兩個(gè)時(shí)點(diǎn)上，航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)的專利申請數(shù)和發(fā)明專利占比均出現(xiàn)了顯著變化，二者共同作用，導(dǎo)致相關(guān)狀態(tài)變量突破相應(yīng)突變系統(tǒng)模型狀態(tài)變量的臨界值，進(jìn)而發(fā)生突跳，從而形成了不同階段的躍遷。

值得注意的是，突變的發(fā)生往往以頂層狀態(tài)變量歸一化值的綜合值顯著變化為特征，通常要求突變系統(tǒng)模型中各個(gè)控制變量均呈現(xiàn)出不斷逼近并突破相應(yīng)臨界值的變動(dòng)趨勢。為此，僅有突變系統(tǒng)模型中部分或個(gè)別控制變量的顯著變化，并不能形成突跳，進(jìn)而產(chǎn)生突變。

三、基于聚類分析的航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的空間格局

聚類分析起源于分類學(xué)，是一種常見的多元統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，主要致力于將研究對象區(qū)分為具有相對同質(zhì)的不同群組。利用聚類分析方法，能夠?qū)娇蘸教鞓I(yè)創(chuàng)新能力的區(qū)域分布特征進(jìn)行分類研究，從而較好地把握其空間格局。

(一)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與描述

1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在前文分析基礎(chǔ)上，結(jié)合航空航天業(yè)創(chuàng)新能力空間格局的研究需要，原始數(shù)據(jù)取自國家統(tǒng)計(jì)局、國家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部編《中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2015)[5]，選用數(shù)據(jù)包括“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)”、“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利”，分析對象包括全國31個(gè)省市自治區(qū)，時(shí)點(diǎn)為2014年。

同前所述，“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利占比”由“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利”與“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)”計(jì)算比值得到。全國31個(gè)省市自治區(qū)航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利原始數(shù)據(jù)(2014)見表5。

表5 全國31省市自治區(qū)航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利原始數(shù)據(jù)(2014)

注：原始數(shù)據(jù)部分缺失.

數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計(jì)局、國家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部編，《中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒(2015)》，中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

2．?dāng)?shù)據(jù)描述

根據(jù)表5數(shù)據(jù)，以“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)專利申請數(shù)”、“航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)發(fā)明專利”為坐標(biāo)軸，利用散點(diǎn)圖繪出2014年全國31省市自治區(qū)航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)的專利分布情況，從中能夠大體得出航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的空間格局特征，如圖5所示。

圖5 航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的空間格局(2014)

(二)分析過程與結(jié)論

1．分析過程

根據(jù)圖5所示2014年全國31省市自治區(qū)航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)的專利分布情況，當(dāng)前我國航空航天業(yè)創(chuàng)新能力在空間分布上呈現(xiàn)出顯著的馬太效應(yīng)，即“強(qiáng)者恒強(qiáng)、弱者恒弱”，在圖形上即表現(xiàn)為相關(guān)散點(diǎn)整體呈現(xiàn)向右上方傾斜的變動(dòng)趨勢。以由強(qiáng)及弱為序，航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的空間格局大體能夠被區(qū)分為“強(qiáng)—次強(qiáng)—次弱—弱”等四種不同類型。其中，“強(qiáng)”類型主要體現(xiàn)在陜西、遼寧、貴州等航空航天工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)；“弱”類型主要體現(xiàn)在安徽、浙江、河北、山東、天津等航空航天工業(yè)相對落后地區(qū)；其他地區(qū)則介于二者之間。

進(jìn)一步分析，利用聚類分析方法對上述結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。令聚類數(shù)為4，對航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)的專利申請數(shù)、發(fā)明專利及發(fā)明專利占比進(jìn)行K-均值聚類，結(jié)論見表6。

表6 航空航天業(yè)創(chuàng)新能力空間格局的K-均值聚類分析

從分析結(jié)論看，K-均值聚類將航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的空間格局劃分為四大類區(qū)域，第一類區(qū)域包括河南、湖北、上海、湖南、江蘇，專利申請數(shù)、發(fā)明專利及發(fā)明專利占比的中心值分別為212、111、0.5101；第二類區(qū)域包括廣東、黑龍江、江西、北京、四川，專利申請數(shù)、發(fā)明專利及發(fā)明專利占比的中心值分別為430、265、0.6076；第三類區(qū)域包括安徽、浙江、河北、山東、天津，專利申請數(shù)、發(fā)明專利及發(fā)明專利占比的中心值分別為41、13、0.4571；第四類區(qū)域包括陜西、遼寧、貴州，專利申請數(shù)、發(fā)明專利及發(fā)明專利占比的中心值分別為653、381、0.5813；此外，專利申請數(shù)以及發(fā)明專利的F統(tǒng)計(jì)量均通過顯著性檢驗(yàn)。因此，K-均值聚類結(jié)論很好地驗(yàn)證并支持了上述經(jīng)驗(yàn)判斷。

2．分析結(jié)論

基于以上分析不難得到，2014年我國航空航天業(yè)的創(chuàng)新能力在空間格局上呈現(xiàn)出顯著的階梯狀分布特征，由強(qiáng)及弱分別對應(yīng)于：強(qiáng)——陜西、遼寧、貴州等航空航天工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)；次強(qiáng)——廣東、黑龍江、江西、北京、四川等航空航天工業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)；次弱——河南、湖北、上海、湖南、江蘇等航空航天工業(yè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)；弱——安徽、浙江、河北、山東、天津等航空航天工業(yè)相對落后地區(qū)。

深入剖析上述空間分布特征，與我國航空航天業(yè)發(fā)展的歷史背景及其工業(yè)化進(jìn)程密切相連。在此過程中需要強(qiáng)調(diào)指出的是，繼20世紀(jì)50年代艱難起步之后，以“三線建設(shè)”為重要內(nèi)容的全國工業(yè)布局戰(zhàn)略性調(diào)整，在帶動(dòng)中西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)繁榮的同時(shí)，更為航空航天業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)部署與空間布局奠定了重要基礎(chǔ)。

上述結(jié)論一方面印證了產(chǎn)業(yè)資源稟賦對于技術(shù)創(chuàng)新能力具有基礎(chǔ)而深遠(yuǎn)的影響作用，提升航空航天業(yè)創(chuàng)新能力必須充分發(fā)揮資源稟賦優(yōu)勢；另一方面，該結(jié)論也從動(dòng)態(tài)角度指明了未來航空航天業(yè)創(chuàng)新能力空間格局的發(fā)展方向與變動(dòng)趨勢，為優(yōu)化航空航天產(chǎn)業(yè)科技資源布局提供了理論依據(jù)。

四、結(jié) 語

本文采用突變級數(shù)法構(gòu)建航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的指標(biāo)體系與評價(jià)模型，運(yùn)用2000～2014年航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)的專利數(shù)據(jù)，結(jié)合聚類分析方法，對我國航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)演進(jìn)與空間格局進(jìn)行分析。結(jié)果表明：航空航天業(yè)創(chuàng)新能力在2000～2014年間經(jīng)歷三個(gè)階段躍遷：較低水平階段(2000～2007年)、中等水平階段(2008～2011年)、較高水平階段(2012～2014年)，期間歷經(jīng)兩次突變，時(shí)點(diǎn)分別對應(yīng)2008年和2012年；當(dāng)前，航空航天業(yè)創(chuàng)新能力在空間格局上呈現(xiàn)出顯著的馬太效應(yīng)以及階梯狀分布特征，這一特征與產(chǎn)業(yè)資源稟賦因素密切相關(guān)。

航空航天業(yè)是關(guān)系到國計(jì)民生的戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，提升其創(chuàng)新能力意義重大。在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步剖析航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的演化動(dòng)力與機(jī)制、從動(dòng)態(tài)角度深入探討航空航天業(yè)創(chuàng)新能力的空間轉(zhuǎn)換，將成為下一步研究的重點(diǎn)。

[1]楊德林，劉 方，楊俊波．中國航空工業(yè)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力評價(jià)[J]．清華大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版)，2004，(4)：77-83．

[2]張政治，謝毅梅，張文強(qiáng)．我國航空航天產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力提升路徑分析[J]．科技管理研究，2011，(5)：7-10．

[3]劉光智.中國航空航天產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力及其評價(jià)研究[D]．合肥工業(yè)大學(xué)，2012．

[4]國家統(tǒng)計(jì)局,科學(xué)技術(shù)部．中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒[M]．北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2006～2015．

[5]國家統(tǒng)計(jì)局,國家發(fā)展和改革委員會(huì),科學(xué)技術(shù)部．中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒[M]．北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015．

責(zé)任編校：陳 強(qiáng)，王彩紅

Dynamic Evolution and Spatial Pattern of Innovation Capability of Aerospace Industry

GUO Hong-yan1,2

(1.Zhengzhou University of Aeronautics, Zhengzhou 450046,China;2.Collaborative Innovation Center for Aviation Economy Development ofHenan Province, Zhengzhou 450046, China)

Building the index system and evaluation model by the catastrophe progression method,and using the patent data of aviation, spacecraft and equipment manufacturing industry from 2000 to 2014, combined with the clustering analysis method, the paper analyses the dynamic evolution and spatial pattern of innovation ability of aerospace industry in China. The results show that the innovation ability of aerospace industry experienced three stages from 2000 to 2014: low level (from 2000 to 2007), medium level (from 2008 to 2011), higher level (from 2012 to 2014), and the two mutation time points are 2008 and 2012; The current spatial pattern of innovation ability of aerospace industry has remarkable characteristics of Matthew effect and ladder-like distribution, which are closely related to the industrial resource endowments.

aerospace industry; innovation capability; dynamic evolution; spatial pattern

2016-10-05

河南省高等學(xué)校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究優(yōu)秀學(xué)者資助項(xiàng)目(2016-YXXZ-09)

郭鴻雁，女，博士，教授，研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)。

10.19327/j.cnki.zuaxb.1007-9734.2016.06.001

F426.5

A

1007-9734(2016)06-0001-07