专利食品工业两化融合发展实证分析

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摘要:信息技术在传统产业中的应用促进了这些产业的转型升级，但不同产业两化融合之路各异。本文围绕食品工业，从信息技术在食品工业中的应用出发，参照《工业企业“信息化和工业化融合”评估规范（试行）》提出的两化融合评价框架，基于相关专利，从两化融合基础设施投入、融合度、经济效益和社会效应等方面，运用Granger因果关系模型和VAR脉冲信号响应模型，分析食品工业两化融合的经济效益和社会效益，提出推进食品工业两化深度融合，加速食品工业转型升级的见解与思路。

关键词：食品工业；两化融合；实证分析

1引言

工业化应用提升了食品工业的生产自动化水平，提高劳动生产效率，进一步满足人们对食品日趋多样性的需求。然而，对食品安全的考虑使得传统工艺与现代技术的冲突无时不刻地萦绕于食品工业。进入信息化时代，信息技术与工业技术的融合发展孕育着新型的食品工业生产方式。工业4.0概念的提出以及工业化和信息化“两化融合”的积极推进，为有效解决食品工业对产业发展的需求与社会对食品安全的诉求之间的矛盾提供了新思路、新途径和新方法。信息化是工业化之后的一个新阶段[1]。信息技术作为一种新型生产力，与传统工业融合发展，通过技术扩散促进传统工业的技术进步，进而提高传统产业的社会生产力，实现对传统产业的升级改造。近年来，我国进入产业结构调整时期，运用信息技术，提高劳动生产率和资源利用效率，促进科技创新能力，增强产业的市场竞争力是当前各个行业所面临的重大挑战。在推进信息化与工业化深度融合的过程中，由于传统产业对信息技术的价值意识和运用能力有待提高，而信息技术部门对各个传统产业的具体特征也缺乏认识，导致了目前两者之间所达到的融合水平尚无法产生可推动传统产业有效升级的新思维、新动力。而作为传统产业之一，食品工业也同样面临这一现象。本文即围绕我国食品工业两化融合现状，基于我国食品工业相关专利，计算跨产业技术融合度；进而采用皮尔逊相关系数模型、格兰杰因果关系模型和VAR脉冲信号响应模型，对食品工业两化融合所产生的经济效益和社会效益进行实证分析。

2我国食品工业两化融合现状分析

2.1食品工业应用信息技术现状

运用中献专利软件，检索并逐条标引与食品工业信息技术应用的相关专利，共获得有效专利1182条（截至2013年底）。其中，最早的相关专利申请于1989年。从专利数量时间序列来看，基本符合专利成长曲线特征。将食品产业按供应链可划分为原料生产、食品加工、物流与服务、装备制造、质量安全五个环节[2]，在原料生产环节，信息技术主要应用于农副产品信息管理、农副产品种植与养殖环境监控、农副产品品质鉴定等方面。运用于食品原料生产的各种信息技术，是实现食品价值增值的新型保障力量。在食品加工环节，信息技术的应用不仅可以提高生产效率，更重要的是，通过加工现场的封闭式设计，可以有效避免食品在加工过程中与外界的接触，保障食品品质。目前，信息技术在食品加工环节主要应用于产品缺陷和异物检测、加工过程控制、加工配料控制等。食品加工环节的信息化，是实现食品产品价值增值的物质保障，是创造新型生产力的源泉。在物流与服务环节，信息技术运用于包装仓储、物流配送、批发零售等过程，涉及传感器技术、识别技术、无线通信技术、过程跟踪与监控技术、智能决策技术等。信息技术是组成食品物流过程信息化管理不可或缺的要素，对实现现代化科学管理和先进的服务方式起到了关键的作用。各种信息技术在食品物流和服务过程中各司其职。信息技术应用于仓储和物流配送，可有效控制品质劣变与物流损耗、信息化监控物流过程；通过部署实施配送与销售管理的智能化系统、实现对物流产品的动态质量追溯，从而以最低的成本、最优质的服务、最快速的反应、最具创新的服务模式，提高边际收益。在食品装备制造环节，自动控制技术、机电一体化技术、光电技术是食品机械制造领域的前沿技术，这些技术是食品产业实现创新的根本保证。比如，计算机视觉技术应用于自动在线检测中；自动控制技术、不规则固体自动计量技术、电子计量技术等应用于食品包装装备制造中等等。伴随光、机、电技术在食品装备领域的深入应用，信息技术得到了更大的施展空间，成为推动食品装备技术创新的崭新力量。在质量安全环节，信息技术主要应用于安全检测、检测与预警、可追溯等领域，具体体现在快速检测技术、可追溯系统等等应用之中。在技术发展和实际应用过程中，信息技术已经成为“确保食品质量与安全”这条生命线畅通的中坚力量。通过信息技术可进一步实现上述5个环节相互之间的协同创新和发展。其中，信息技术构建的产供销集成实现了按订单生产、按订单自动排产并自动形成物流供应计划；进行优化排产、动态调度；覆盖供应链各个业务环节的信息处理与综合控制；对用户订单进行全程跟踪，实现产品质量全程可追溯。相关技术包括ERP、BI、DW等经营管理平台技术与系统；MRO、CALS等服务保障平台技术与系统。具体到食品工业，则主要表现在供应链管理（SCM）、企业资源计划系统（ERP）系统、食品安全可追溯系统（FTS）的应用。

2.2食品工业两化融合水平实证分析

2011年，工信部了我国首部“两化融合”评估规范《工业企业“信息化和工业化融合评估规范（试行）》，提出的评估框架如图3所示。这里，我们参照评估规范选择适合行业分析的指标，分析食品工业两化融合水平及其在经济和社会效益方面的表现。

2.2.1食品工业信息化基础建设投入情况分析

2002年，我国食品工业用于信息技术的投入为72.3亿元，2005年上升至123.1亿元，但是2007年又下降至94.7亿元，2010年又回升至144.9亿元。分部门来看，食品工业企业对信息技术的投入金额中八成以上用于信息传输、计算机服务和软件等领域，而通信设备、计算机及其他电子设备的投入比重相对较低。但是，从投入金额变化趋势来看，通信设备、计算机及其他电子设备的投入持续稳定增长，投入金额由2002年的10.1亿元稳步增长至2010年的24.9亿元，复合年均增长率为8.5%；而信息传输、计算机服务和软件方面的投入金额则出现较大的波动，投入金额从2002年的62.6亿元增加至2005年的108.2亿元后，到2007年却大幅减少至74.7亿元，之后又回升至2010年的120亿元。比较食品工业部门与其他工业部门对信息产业投入产出直接消耗系数和完全消耗系数发现：首先，食品工业对信息产业的直接投入水平远低于工业部门的整体水平，其中对通信设备、计算机及其他电子设备的直接投入差距更大。其次，食品工业部门对信息技术服务投资的变化趋势与其他工业部门一致，而对信息设备投资的变化趋势则与其他工业部门相反，呈持续下降趋势。第三，食品工业部门对通信设备、计算机及其他电子设备与其他投入产品的融合应用水平远高于其他工业部门，与其他部门投入品的关联度很大。

2.2.2食品工业两化融合程度计量分析

Fai、Tunzelmann等学者运用专利数据来衡量产业的技术融合程度，该方法所获得的数据能够较为有效的描述具体行业与其他行业的融合程度[3]。因此，本文采用该方法反映食品工业中信息产业的融合程度，即使用专利产业融合度S为衡量依据。其中：PIT表示食品工业中关键领域历年的专利数；PALL表示食品工业各关键领域中信息技术应用的专利数。该指标介于0~1之间，数值为0时表示食品工业与信息技术完全没有融合；数值为1时表示信息技术与食品工业完全融合。运用公式1计算食品工业两化融合度。将相关专利按食品产业链环节划分为原料生产、食品加工、装备制造、物流服务和质量与安全5个环节，分析各个环节的信息技术融合程度。

2.2.3食品工业两化融合促进经济效益实证分析

计算两化融合度（S）与食品工业产值（Y）之间的皮尔逊相关系数为0.9353，表明两者之间存在紧密的相关性，并且随着两化融合程度的提高，食品工业产值也相应的有所提高。进而，对两个变量进行格兰杰因果关系检验。验证结果显示（表2），假设条件1在滞后1、2期的F—统计量分别为4.4062、7.6338，表明在95%的概率条件下，拒绝了“产业融合不是产业经济增长的原因”的原假设；假设条件2在滞后3期的F—统计量达到26.2341，表明在90%的概率条件下拒绝了“产业经济增长不是产业融合的原因”原假设。因此，信息技术融合与食品产业经济增长之间互为因果关系。其中，产业技术融合促进了产业经济的增长；并在一段时间后，产业经济的增长开始反作用于产业技术的融合。使用VAR模型对两者进行脉冲响应函数模型检验。结果显示（图6），食品工业产值受到信息技术融合度变化后产生的反应。在信息技术融合度发生变化后的第2年食品工业产值开始受到影响，并在第3年达到最大值，之后进入漫长的影响衰减期，直到第27年这种影响才完全消失。实证研究结果有力地支持了信息技术融合度的提升能够有效促进食品工业的经济增长的假设，并且这种促进作用是显著的。根据格兰杰因果关系和脉冲响应函数模型的检验结果，虽然信息技术融合对食品工业经济增长的作用要小于资本积累的作用，但是这种影响依然具有持续性。

2.2.4食品工业两化融合促进社会效益实证分析

分别计算两化融合度（S）与食品企业平均规模（A）和两化融合度（S）与食品工业单位产值能源消费量（uCEC）之间的相关系数。计算结果表明（见表3），两化融合度（S）与食品企业平均规模（A）之间的相关系数达到0.74，该数值为正，且大于0.7，表明两个系数之间具有一定的相关性。两化融合（S）与食品工业单位产值能源消费量（uCEC）之间的相关系数为-0.97，该数值为负值，且接近于-1，表明S与uCEC之间存在非常强烈的负相关性，即两化融合程度的提升将有效减少食品工业单位产值能源消费量。格兰杰因果验证结果表明，两化融合度与企业平均规模之间没有明确的、直接的关系；而两化融合度（S）与单位产值能源消费量（uCEC）则存在显著的因果关系（表4）。信息技术融合与食品工业单位产值能源消费量之间存在显著的因果关系。其中，食品工业单位产值能源消费量减少是信息技术融合发展的一个长期因素；信息技术融合达到一定程度（3年）后，它将成为食品工业单位产值能源消费量减少的原因之一。

3主要结论

上述计量分析结果表明：

（1）相对于其他工业部门，食品工业对信息技术的投入水平不高。食品工业对信息技术的直接投入金额占整个食品工业投入品金额的比重波动较大，并呈现出下降的趋势。与其他工业部门相比，该行业信息技术投入水平具有相当大的差距。

（2）食品工业的两化融合水平持续提升，但是各环节融合水平差异较大。食品产业链的5个主要环节中，物流服务、质量与安全和装备制造3个环节的信息化程度相对较高，而原料生产、食品加工2个环节的信息化程度相对较低。2011年，原料生产环节的两化融合度仅为0.002，为食品工业两化融合度的约五分之一；而物流服务的两化融合度达到0.0289，远高于整体融合度，是原料生产环节融合度的13.6倍。

（3）两化融合对提高食品产业经济效益并非立竿见影，需要持续投入。信息技术对食品工业经济的影响并非短期的，一项信息技术的应用及其与食品工业其他技术的融合将影响今后数十年的部门经济发展。

（4）两化融合对食品产业资源优化的作用不显著。验证发现，两化融合度与企业平均规模之间没有明确的、直接的关系。由此推断，信息技术可能通过复杂的中间环节，间接地促进了企业规模的优化发展。基于上述结论，笔者认为，食品工业两化融合发展研究有必要聚焦两化融合的经济效益与社会效益转化问题，从中观乃至微观层面，进一步深入剖析食品工业自身发展特点，研究信息化与工业化融合的发展路径和内在机理，形成一系列具有实用性、可操作性的研究成果。根据相关研究，工业4.0时代的产品生产不再是各个厂商各自为政的碎片化生产模式，而是通过互联网技术、通信技术和传感器技术等下一代信息技术将工厂与社会、工厂与工厂紧密链接，构成完整的、有机的体系化生产结构，生产过程日益透明化[4]。从消费者到厂商、直至上下游供应商，各个环节上发生的信息将迅即传输至执行机构。这一构想对于食品工业的未来发展方向具有一定的借鉴意义。通过信息技术与食品工业的深入融合，使食品生产更具有柔性化，更为透明，逐步形成面向社会化的食品工业生产道路。因此，当前应着力推进食品产业集群建设，提高食品企业规模，促进食品工业规模化生产，实现食品产业间协同创新，为食品工业的社会化生产奠定基础。

参考文献：

[1]陈亮.信息化对工业化的推动作用研究[D].武汉：华中科技大学博士论文，2011.

[2]贾敬顿,蒋丹平,陈昆松.食品产业科技创新发展战略[M].北京：化学工业出版社，2013.

[3]胥军.中国信息化与工业化融合发展的影响因素及策略研究[D].武汉：华中科技大学博士论文，2007.

[4]乌尔里希森德勒.工业4.0即将来袭的第四次工业革命[M].北京：机械工业出版社，2014.

作者：耿昊裔 单位：上海市轻工业科技情报研究所