基于牛鞭效应的我国基础产业投资波动研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 5 4 2.71MB 66 页 15积分

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摘要

2003 年以来，我国宏观经济出现的新一轮过热是由部分行业固定资产投资增

长过快主导的局部投资过热。同时，出现投资过热的行业集中位于以能源、原材料

为代表的基础产业。本文通过对钢铁行业和电力行业的实证研究发现，基础产业

在其发展过程中存在比较显著的投资波动，而引致这种投资的产品消费却并不存

在显著的变化，基础产业存在的问题是投资增长与消费需求的失衡，过度的投资

波动将对下游行业以及国民经济的发展造成不良影响。

本文回顾了已有理论对于投资过热问题的研究，在此基础上提出可以采用供

应链的牛鞭效应理论从研究产品消费需求变化的角度解释基础产业存在较大投资

波动的原因。牛鞭效应描述了产品需求在供应链中自下游向上游传递时发生的扭

曲和放大现象，本文扩展了这一理论，将产品需求进一步扩展为包含上游行业的

投资需求，推导了能够反映投资波动的牛鞭效应度量指标，并从产业链结构的角

度分析了牛鞭效应引起需求放大导致基础产业投资波动的原因。由于基础产业所

处产业链结构复杂，需求从下游行业传递至产业链顶端的基础产业要经过比较多

的层次，故容易出现需求扭曲的牛鞭效应，从而导致基础产业的投资波动。

由于牛鞭效应使需求发生扭曲，因而存在名义需求与真实需求的差别。在需

求扭曲不能消除的情况下，基础产业应对牛鞭效应的基本方法是提高需求预测的

精确度，有效识别真实需求的水平。本文研究了卡尔曼滤波方法在需求预测中的

应用，并以钢铁行业钢材表观消费量的实证数据为基础建立了一维系统的卡尔曼

滤波模型，计算了 1984 年至 2003 年间成品钢材的真实需求水平。分析的结果表明

钢铁行业的投资波动与钢材名义需求对真实需求的偏离有显著的关联，基础产业

的投资和生产决策应当以实现名义需求与真实需求相等为原则。

弱化牛鞭效应，减少基础产业的投资波动需要从产业链整体的角度对所有成

员的行为做出调整，基于此本文提出了实施供应链模式的产业链协调与合作的方

法。通过产业链成员的信息共享和战略合作，降低上下游行业之间的不确定性和

信息不对称的程度，弱化牛鞭效应引起的需求放大和扭曲，从而实现对基础产业

投资过度波动的控制。具体方式包括实现产业链上的信息共享、建立产业链成员之

间的合作伙伴关系、发展基于电子商务的第三方物流以及建立行业监控和预警体

系。

关键词：基础产业投资波动牛鞭效应卡尔曼滤波产业链

ABSTRACT

The partial overheating of China’s economy since 2003 was led by the overspeed

investment growth of some industries. These industries, with few exceptions, are mainly

resided in the basic industry, such as power supply and raw material manufacturing.

This paper conducts an empirical analysis on China’s steel and electricity industry,

which perceives a distinct investment fluctuation of these basic industry sectors. While

there is an excessive undulation of the basic industry’s investment, its products

consumption undergoes a rather stable growth for the same period of time. This paper

attempts to explain the imbalance of the two sides with the theory of Bullwhip Effect,

and work out some practical solutions to avoid the excessive investment fluctuation of

the basic industry.

Bullwhip Effect is used to describe the phenomenon of demand amplification in supply

chains. When the demand information is transmitted from the lower reaches to the upper

reaches of a supply chain, the demand variation becomes greater. This paper extends the

conception of “demand” from product demand to investment demand, so that the theory

can be used to explain the excessive investment fluctuation of the basic industry. Due to

the complex structure of the industrial chain that contains the basic industry, demand

information, when transmitted from lower reaches industries to the top of the industrial

chain, is bound to be distorted and amplified. The result is that the basic industry

sectors’ investment is misguided and experiences excessive fluctuations.

When the Bullwhip Effect is inevitable, the best way to counteract the distortion of

demand information is to increase the accuracy of demand forecast. Under Bullwhip

Effect, nominal demand is deviated from real demand, so demand forecast should aim at

identifying the real demand from nominal demand. This paper adopts the method of

Kalman Filter to conduct basic industry’s demand forecast, and practises this method

with statistical data of China’s steel demand between 1984 and 2003. The calculated

results of steel products’ real demand show that the investment fluctuation of steel

industry has a close relation with nominal demand’s deviation from real demand.

Since the Bullwhip Effect derives from strategic interactions of different members in an

industrial chain, it relies on the efforts from all members of an industrial chain to lessen

the Bullwhip Effect and reduce basic industry’s investment fluctuation. This paper

advocates that industrial chain coordination and cooperation should be put into practice

based on the theory of supply chain management. Through information sharing and

strategic cooperation between industrial chain members, information dissymmetry and

operational uncertainties can be effectively reduced. Once information distortion is

weakened, basic industry’s investment fluctuation can be controlled. Some solutions for

industrial chain coordination and cooperation are also studied in the paper, including

information sharing, formation of strategic cooperation relationship, practice of third

party logistic and establishment of industry monitoring and guarding system.

Key Word：Basic Industry Investment Fluctuation Bullwhip Effect

Kalman Filter Industrial Chain

目  录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论..........................................................1
§1.1 课题的来源及意义...............................................1
§1.2 本文的主要内容和逻辑结构.......................................2
第二章 我国基础产业投资现状的分析....................................5
§2.1 基础产业概述...................................................5
§2.1.1 基础产业的界定
...............................................5
§2.1.2 基础产业的特征
...............................................5
§2.2 我国基础产业存在的投资波动问题.................................6
§2.2.1 背景：2003 年以来宏观经济的局部投资过热
.......................6
§2.2.2 实证：我国基础产业中钢铁、电力行业存在的投资波动
.............8
§2.2.3 结论：基础产业投资增长与消费需求的失衡
......................15
§2.3 文献综述及对经典经济学理论的参考..............................16
§2.3.1 对新一轮宏观经济局部投资过热的几种解释
......................16
§2.3.2 加速理论
....................................................17
§2.3.3 蛛网模型
....................................................18
第三章 供应链牛鞭效应与基础产业的投资波动...........................20
§3.1 供应链理论概述................................................20
§3.1.1 供应链的含义
................................................20
§3.1.2 供应链关系的特征
............................................22
§3.1.3 供应链与产业链的区别和联系
..................................23
§3.2 供应链中的牛鞭效应............................................23
§3.2.1 牛鞭效应的定义及其危害
......................................23
§3.2.2 牛鞭效应的度量指标和基本模型
................................25
§3.2.3 导致牛鞭效应发生的微观原因
..................................29
§3.3 牛鞭效应导致的基础产业投资波动................................32
§3.3.1 牛鞭效应用于解释基础产业投资波动的扩展
......................32
§3.3.2 产业链结构与基础产业的需求放大及投资波动
....................35
第四章 牛鞭效应下基础产业投资的需求预测方法分析
——以钢铁行业为实证........................................41
§4.1 需求信息的处理过程与牛鞭效应..................................41
§4.2 卡尔曼滤波方法的理论..........................................43
§4.2.1 卡尔曼滤波方法对于基础产业需求预测的适用性
..................43
§4.2.2 卡尔曼滤波模型的基本原理
....................................44
§4.2.3 一维系统的卡尔曼滤波模型
....................................46
§4.3 实证分析：钢铁行业投资的需求预测...............................48

§4.3.1 初始条件的设定
..............................................49
§4.3.2 模型参数的确定
..............................................50
§4.3.3 卡尔曼滤波模型的计算和分析
..................................53
第五章 通过产业链协调与合作减少基础产业的投资波动...................59
§5.1 产业链协调与合作的必要性......................................59
§5.2 产业链协调与合作的方式........................................61
§5.2.1 应用现代信息技术实现信息共享
................................61
§5.2.2 建立产业链成员的合作伙伴关系
................................63
§5.2.3 发展基于电子商务的第三方物流
................................65
§5.2.4 建立行业的监控和预警体系
....................................66
§5.3 结论及展望....................................................67
参考文献............................................................69

基于牛鞭效应的我国基础产业投资波动研究

第一章绪论

§1.1 课题的来源及意义

国民经济中的投资波动问题是宏观经济研究领域中的一个重要分支，由于关

系到经济周期的变化以及宏观经济整体的稳定增长，投资波动历来都受到了来自

理论界和政府部门的广泛关注。在一国国民收入的组成中，投资是相对于其他几

个部分而言最不稳定的一块，经济周期或经济波动的根源很大程度上与投资波动

密切相关，因此稳定投资增长是稳定经济增长的必要条件。

我国经济自 2003 年以来出现的新一轮过热，是由部分行业固定资产投资增长

过快主导的局部过热。从行业分布来看，出现投资过热的行业大部分是位于产业

链上游的基础产业行业，如原材料行业中的钢铁、水泥、电解铝，能源产业中的电

力行业等。通过对钢铁行业和电力行业历史数据的实证分析可以看到，出现投资

过热的基础产业行业往往也存在比较显著的投资波动，固定资产投资增长率表现

出明显的周期性，具有大起大落的特征。例如，钢铁行业固定资产投资增长率在

最高的 2003 年达到了89.13%，而在 1997 年却出现了 18.92%的负增长；电力部门

在90 年代以后也反复经历了从电力明显过剩而建设不足到电力出现严重短缺又迅

猛建设的过程。

在基础产业中许多行业的固定资产投资增长存在较大波动的同时，通过实证

研究发现这些行业产品消费量增长的波动却相对小得多，钢铁、电力等的市场需

求量增长率基本保持比较平稳的水平，不存在明显的周期特征或大起大落的趋势

由于行业的固定资产投资是其产品市场需求的引致投资，基础产业固定资产投资

波动显著大于其产品需求波动的现象值得我们关注。投资波动与消费需求波动之

间存在较大差异意味着相关行业的供给和需求不能实现很好的匹配，供求不平衡

将引起市场价格的较大波动，使资源配置的效率降低，并且由于基础产业在一国

国民经济中的基础性地位，其产品的供求失衡还会牵连下游行业，甚至使整个国

民经济的发展受到影响。

基于此，分析导致基础产业固定资产投资增长过度波动的原因，并寻找相应

的弱化这种波动的方法，对于保持基础产业乃至整个国民经济稳定、持续、健康的

发展有着重要的意义：

第一，明确基础产业投资波动的来源，充分认识基础产业位于产业链结构顶

端的位置特殊性，能够使我们从行业特征的角度出发考虑投资过热和投资波动的

问题，避免对投资过热和投资波动的一概而论，并结合行业的特征寻找适宜的解

决方法。

第二，弱化基础产业的投资波动，保持行业投资的稳定增长，能够避免大量

资金的过度进入和退出给行业发展造成的伤害，保证社会资本的有序流动和经济

资源的合理配置，减少盲目投资和重复建设造成的资源浪费，并降低由此可能产

生的金融风险。

第一章绪论

第三，减少基础产业发展过程中的不确定性，消除大起大落的现象，能够使

基础产业提供的多种重要产品保持稳定协调的供求关系。基础产业产品供给在价

格、数量上的稳定将给下游行业的健康发展创造良好的条件，并保证产业链整体

实现较强的竞争力，提高下游各行业的收益。

第四，由于基础产业一般投资规模较大，资本密集度高，在国民经济中占有

重要的地位，其投资波动将直接影响到宏观经济的稳定增长，因而减少基础产业

的投资波动对于提高宏观经济运行效率，保持国民经济的健康发展也起着非常重

要的作用。

§1.2 本文的主要内容和逻辑结构

如前所述，本文研究的对象是基础产业存在的投资过热和投资过度波动问题。

本文在利用历史数据对基础产业的固定资产投资情况进行实证分析的基础上，提

出可以采用供应链理论中的牛鞭效应理论对问题做出解释，从基础产业位于产业

链结构顶端的这一特殊性出发，分析了基础产业与下游行业在需求传递上的关系

认为需求放大是基础产业投资过热和投资波动的主要原因。在理论分析的基础上

本文尝试利用卡尔曼滤波模型实现从被放大的名义需求中有效识别出真实的需求

水平，以指导行业的生产和投资决策，并以 1984 年至 2003 年间我国钢铁行业钢

材表观消费量的实证数据为例进行了计算和对比分析。在文章的结论部分，提出

通过开展产业链上协调与合作的办法来弱化导致需求扭曲和放大的牛鞭效应，以

减少由此引起的基础产业投资波动，并初步探讨了进行产业链协调与合作可以采

取的几种方式。

由上述，本文的主体框架由四个部分构成，每个部分各为一章，其逻辑结构

如下图所示：

基于牛鞭效应的我国基础产业投资波动研究

图1.1 本文框架及逻辑结构

本文第一部分从研究现象出发，由对现象的分析提出了本文所要研究和解决

的问题。我国 2003 年以来出现的新一轮宏观经济过热是以局部行业投资过热为特

征的，并且投资过热的行业集中于能源、原材料等基础产业行业。通过对 90 年代

以来我国钢铁行业和电力行业实证数据的研究发现，基础产业的固定资产投资波

动比较显著，而相对的其产品消费需求的增长却不存在明显的波动，基础产业的

投资增长与其产品消费需求的增长存在失衡现象。在提出问题的基础上，本部分

对有关的文献和理论做了进一步的思考，比较了几种对于局部投资过热的理论解

释，分析了经典经济学理论中的加速理论和蛛网模型，结论是这些理论无法清楚

的说明投资过热和过度波动集中发生在基础产业的原因，因此应当尝试采用新的

理论工具来研究这一问题。

第二部分是使用牛鞭效应理论作为工具对基础产业的投资波动进行理论分析

的部分，研究了描述需求在供应链中自下游向上游传递时会发生扭曲和放大现象

的牛鞭效应，分析了牛鞭效应的度量指标 BE 系数以及牛鞭效应形成的几个微观

原因。在此基础上扩展了牛鞭效应理论，使其能够解释基础产业存在的投资波动

问题，推导了能够描述投资波动的 BE 系数的表达式，并分析了产业链结构对于

牛鞭效应导致基础产业投资过度波动的影响。结论是由于基础产业所处产业链的

结构复杂，下游分支较多，加之基础产业处于产业链的顶端，需求在自下而上表

达时经过的层次较多而容易发生扭曲，从而导致了上游基础产业的投资波动。

第三部分提出了基础产业应对牛鞭效应的一种方法，即提高需求预测的精确

度，有效的识别名义需求背后的真实需求水平，以指导合理的生产和投资决策。

研究了卡尔曼滤波模型在需求预测中的应用，通过滤波的方法“滤除”被扭曲的

名义需求中非真实的波动而实现对真实需求的有效估计。在对一维系统的卡尔曼

滤波模型进行分析的基础上，以 1984 年至 2003 年间我国钢铁行业钢材表观消费

量的历史数据为根据，计算了成品钢材的真实需求水平，对真实需求和名义需求

进行了对比分析，并结合钢铁行业投资增长的数据分析了钢铁行业投资波动的情

通过产业链协调与合作减少基础产业的投

资波动

牛鞭效应下基础产业投资的需求预测方法

分析——以钢铁行业为实证

供应链牛鞭效应与基础产业的投资波动

我国基础产业投资现状的分析现象

理论

应用

对策

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摘要：

摘要2003年以来，我国宏观经济出现的新一轮过热是由部分行业固定资产投资增长过快主导的局部投资过热。同时，出现投资过热的行业集中位于以能源、原材料为代表的基础产业。本文通过对钢铁行业和电力行业的实证研究发现，基础产业在其发展过程中存在比较显著的投资波动，而引致这种投资的产品消费却并不存在显著的变化，基础产业存在的问题是投资增长与消费需求的失衡，过度的投资波动将对下游行业以及国民经济的发展造成不良影响。本文回顾了已有理论对于投资过热问题的研究，在此基础上提出可以采用供应链的牛鞭效应理论从研究产品消费需求变化的角度解释基础产业存在较大投资波动的原因。牛鞭效应描述了产品需求在供应链中自下游向上游传递...

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