專利食品工業兩化融合發展實證分析

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摘要:信息技術在傳統產業中的應用促進了這些產業的轉型升級，但不同產業兩化融合之路各異。本文圍繞食品工業，從信息技術在食品工業中的應用出發，參照《工業企業“信息化和工業化融合”評估規范（試行）》提出的兩化融合評價框架，基于相關專利，從兩化融合基礎設施投入、融合度、經濟效益和社會效應等方面，運用Granger因果關系模型和VAR脈沖信號響應模型，分析食品工業兩化融合的經濟效益和社會效益，提出推進食品工業兩化深度融合，加速食品工業轉型升級的見解與思路。

關鍵詞：食品工業；兩化融合；實證分析

1引言

工業化應用提升了食品工業的生產自動化水平，提高勞動生產效率，進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工藝與現代技術的沖突無時不刻地縈繞于食品工業。進入信息化時代，信息技術與工業技術的融合發展孕育著新型的食品工業生產方式。工業4.0概念的提出以及工業化和信息化“兩化融合”的積極推進，為有效解決食品工業對產業發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。信息化是工業化之后的一個新階段[1]。信息技術作為一種新型生產力，與傳統工業融合發展，通過技術擴散促進傳統工業的技術進步，進而提高傳統產業的社會生產力，實現對傳統產業的升級改造。近年來，我國進入產業結構調整時期，運用信息技術，提高勞動生產率和資源利用效率，促進科技創新能力，增強產業的市場競爭力是當前各個行業所面臨的重大挑戰。在推進信息化與工業化深度融合的過程中，由于傳統產業對信息技術的價值意識和運用能力有待提高，而信息技術部門對各個傳統產業的具體特征也缺乏認識，導致了目前兩者之間所達到的融合水平尚無法產生可推動傳統產業有效升級的新思維、新動力。而作為傳統產業之一，食品工業也同樣面臨這一現象。本文即圍繞我國食品工業兩化融合現狀，基于我國食品工業相關專利，計算跨產業技術融合度；進而采用皮爾遜相關系數模型、格蘭杰因果關系模型和VAR脈沖信號響應模型，對食品工業兩化融合所產生的經濟效益和社會效益進行實證分析。

2我國食品工業兩化融合現狀分析

2.1食品工業應用信息技術現狀

運用中獻專利軟件，檢索并逐條標引與食品工業信息技術應用的相關專利，共獲得有效專利1182條（截至2013年底）。其中，最早的相關專利申請于1989年。從專利數量時間序列來看，基本符合專利成長曲線特征。將食品產業按供應鏈可劃分為原料生產、食品加工、物流與服務、裝備制造、質量安全五個環節[2]，在原料生產環節，信息技術主要應用于農副產品信息管理、農副產品種植與養殖環境監控、農副產品品質鑒定等方面。運用于食品原料生產的各種信息技術，是實現食品價值增值的新型保障力量。在食品加工環節，信息技術的應用不僅可以提高生產效率，更重要的是，通過加工現場的封閉式設計，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。目前，信息技術在食品加工環節主要應用于產品缺陷和異物檢測、加工過程控制、加工配料控制等。食品加工環節的信息化，是實現食品產品價值增值的物質保障，是創造新型生產力的源泉。在物流與服務環節，信息技術運用于包裝倉儲、物流配送、批發零售等過程，涉及傳感器技術、識別技術、無線通信技術、過程跟蹤與監控技術、智能決策技術等。信息技術是組成食品物流過程信息化管理不可或缺的要素，對實現現代化科學管理和先進的服務方式起到了關鍵的作用。各種信息技術在食品物流和服務過程中各司其職。信息技術應用于倉儲和物流配送，可有效控制品質劣變與物流損耗、信息化監控物流過程；通過部署實施配送與銷售管理的智能化系統、實現對物流產品的動態質量追溯，從而以最低的成本、最優質的服務、最快速的反應、最具創新的服務模式，提高邊際收益。在食品裝備制造環節，自動控制技術、機電一體化技術、光電技術是食品機械制造領域的前沿技術，這些技術是食品產業實現創新的根本保證。比如，計算機視覺技術應用于自動在線檢測中；自動控制技術、不規則固體自動計量技術、電子計量技術等應用于食品包裝裝備制造中等等。伴隨光、機、電技術在食品裝備領域的深入應用，信息技術得到了更大的施展空間，成為推動食品裝備技術創新的嶄新力量。在質量安全環節，信息技術主要應用于安全檢測、檢測與預警、可追溯等領域，具體體現在快速檢測技術、可追溯系統等等應用之中。在技術發展和實際應用過程中，信息技術已經成為“確保食品質量與安全”這條生命線暢通的中堅力量。通過信息技術可進一步實現上述5個環節相互之間的協同創新和發展。其中，信息技術構建的產供銷集成實現了按訂單生產、按訂單自動排產并自動形成物流供應計劃；進行優化排產、動態調度；覆蓋供應鏈各個業務環節的信息處理與綜合控制；對用戶訂單進行全程跟蹤，實現產品質量全程可追溯。相關技術包括ERP、BI、DW等經營管理平臺技術與系統；MRO、CALS等服務保障平臺技術與系統。具體到食品工業，則主要表現在供應鏈管理（SCM）、企業資源計劃系統（ERP）系統、食品安全可追溯系統（FTS）的應用。

2.2食品工業兩化融合水平實證分析

2011年，工信部了我國首部“兩化融合”評估規范《工業企業“信息化和工業化融合評估規范（試行）》，提出的評估框架如圖3所示。這里，我們參照評估規范選擇適合行業分析的指標，分析食品工業兩化融合水平及其在經濟和社會效益方面的表現。

2.2.1食品工業信息化基礎建設投入情況分析

2002年，我國食品工業用于信息技術的投入為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，食品工業企業對信息技術的投入金額中八成以上用于信息傳輸、計算機服務和軟件等領域，而通信設備、計算機及其他電子設備的投入比重相對較低。但是，從投入金額變化趨勢來看，通信設備、計算機及其他電子設備的投入持續穩定增長，投入金額由2002年的10.1億元穩步增長至2010年的24.9億元，復合年均增長率為8.5%；而信息傳輸、計算機服務和軟件方面的投入金額則出現較大的波動，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。比較食品工業部門與其他工業部門對信息產業投入產出直接消耗系數和完全消耗系數發現：首先，食品工業對信息產業的直接投入水平遠低于工業部門的整體水平，其中對通信設備、計算機及其他電子設備的直接投入差距更大。其次，食品工業部門對信息技術服務投資的變化趨勢與其他工業部門一致，而對信息設備投資的變化趨勢則與其他工業部門相反，呈持續下降趨勢。第三，食品工業部門對通信設備、計算機及其他電子設備與其他投入產品的融合應用水平遠高于其他工業部門，與其他部門投入品的關聯度很大。

2.2.2食品工業兩化融合程度計量分析

Fai、Tunzelmann等學者運用專利數據來衡量產業的技術融合程度，該方法所獲得的數據能夠較為有效的描述具體行業與其他行業的融合程度[3]。因此，本文采用該方法反映食品工業中信息產業的融合程度，即使用專利產業融合度S為衡量依據。其中：PIT表示食品工業中關鍵領域歷年的專利數；PALL表示食品工業各關鍵領域中信息技術應用的專利數。該指標介于0~1之間，數值為0時表示食品工業與信息技術完全沒有融合；數值為1時表示信息技術與食品工業完全融合。運用公式1計算食品工業兩化融合度。將相關專利按食品產業鏈環節劃分為原料生產、食品加工、裝備制造、物流服務和質量與安全5個環節，分析各個環節的信息技術融合程度。

2.2.3食品工業兩化融合促進經濟效益實證分析

計算兩化融合度（S）與食品工業產值（Y）之間的皮爾遜相關系數為0.9353，表明兩者之間存在緊密的相關性，并且隨著兩化融合程度的提高，食品工業產值也相應的有所提高。進而，對兩個變量進行格蘭杰因果關系檢驗。驗證結果顯示（表2），假設條件1在滯后1、2期的F—統計量分別為4.4062、7.6338，表明在95%的概率條件下，拒絕了“產業融合不是產業經濟增長的原因”的原假設；假設條件2在滯后3期的F—統計量達到26.2341，表明在90%的概率條件下拒絕了“產業經濟增長不是產業融合的原因”原假設。因此，信息技術融合與食品產業經濟增長之間互為因果關系。其中，產業技術融合促進了產業經濟的增長；并在一段時間后，產業經濟的增長開始反作用于產業技術的融合。使用VAR模型對兩者進行脈沖響應函數模型檢驗。結果顯示（圖6），食品工業產值受到信息技術融合度變化后產生的反應。在信息技術融合度發生變化后的第2年食品工業產值開始受到影響，并在第3年達到最大值，之后進入漫長的影響衰減期，直到第27年這種影響才完全消失。實證研究結果有力地支持了信息技術融合度的提升能夠有效促進食品工業的經濟增長的假設，并且這種促進作用是顯著的。根據格蘭杰因果關系和脈沖響應函數模型的檢驗結果，雖然信息技術融合對食品工業經濟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性。

2.2.4食品工業兩化融合促進社會效益實證分析

分別計算兩化融合度（S）與食品企業平均規模（A）和兩化融合度（S）與食品工業單位產值能源消費量（uCEC）之間的相關系數。計算結果表明（見表3），兩化融合度（S）與食品企業平均規模（A）之間的相關系數達到0.74，該數值為正，且大于0.7，表明兩個系數之間具有一定的相關性。兩化融合（S）與食品工業單位產值能源消費量（uCEC）之間的相關系數為-0.97，該數值為負值，且接近于-1，表明S與uCEC之間存在非常強烈的負相關性，即兩化融合程度的提升將有效減少食品工業單位產值能源消費量。格蘭杰因果驗證結果表明，兩化融合度與企業平均規模之間沒有明確的、直接的關系；而兩化融合度（S）與單位產值能源消費量（uCEC）則存在顯著的因果關系（表4）。信息技術融合與食品工業單位產值能源消費量之間存在顯著的因果關系。其中，食品工業單位產值能源消費量減少是信息技術融合發展的一個長期因素；信息技術融合達到一定程度（3年）后，它將成為食品工業單位產值能源消費量減少的原因之一。

3主要結論

上述計量分析結果表明：

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

（2）食品工業的兩化融合水平持續提升，但是各環節融合水平差異較大。食品產業鏈的5個主要環節中，物流服務、質量與安全和裝備制造3個環節的信息化程度相對較高，而原料生產、食品加工2個環節的信息化程度相對較低。2011年，原料生產環節的兩化融合度僅為0.002，為食品工業兩化融合度的約五分之一；而物流服務的兩化融合度達到0.0289，遠高于整體融合度，是原料生產環節融合度的13.6倍。

（3）兩化融合對提高食品產業經濟效益并非立竿見影，需要持續投入。信息技術對食品工業經濟的影響并非短期的，一項信息技術的應用及其與食品工業其他技術的融合將影響今后數十年的部門經濟發展。

（4）兩化融合對食品產業資源優化的作用不顯著。驗證發現，兩化融合度與企業平均規模之間沒有明確的、直接的關系。由此推斷，信息技術可能通過復雜的中間環節，間接地促進了企業規模的優化發展。基于上述結論，筆者認為，食品工業兩化融合發展研究有必要聚焦兩化融合的經濟效益與社會效益轉化問題，從中觀乃至微觀層面，進一步深入剖析食品工業自身發展特點，研究信息化與工業化融合的發展路徑和內在機理，形成一系列具有實用性、可操作性的研究成果。根據相關研究，工業4.0時代的產品生產不再是各個廠商各自為政的碎片化生產模式，而是通過互聯網技術、通信技術和傳感器技術等下一代信息技術將工廠與社會、工廠與工廠緊密鏈接，構成完整的、有機的體系化生產結構，生產過程日益透明化[4]。從消費者到廠商、直至上下游供應商，各個環節上發生的信息將迅即傳輸至執行機構。這一構想對于食品工業的未來發展方向具有一定的借鑒意義。通過信息技術與食品工業的深入融合，使食品生產更具有柔性化，更為透明，逐步形成面向社會化的食品工業生產道路。因此，當前應著力推進食品產業集群建設，提高食品企業規模，促進食品工業規模化生產，實現食品產業間協同創新，為食品工業的社會化生產奠定基礎。

參考文獻：

[1]陳亮.信息化對工業化的推動作用研究[D].武漢：華中科技大學博士論文，2011.

[2]賈敬頓,蔣丹平,陳昆松.食品產業科技創新發展戰略[M].北京：化學工業出版社，2013.

[3]胥軍.中國信息化與工業化融合發展的影響因素及策略研究[D].武漢：華中科技大學博士論文，2007.

[4]烏爾里希森德勒.工業4.0即將來襲的第四次工業革命[M].北京：機械工業出版社，2014.

作者：耿昊裔 單位：上海市輕工業科技情報研究所