產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與仿真

王延榮，宋 磊，趙文龍

(華北水利水電大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南鄭州450046)

一、引言

產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新作為協(xié)同創(chuàng)新的主要形式，綜合企業(yè)的資金優(yōu)勢、高等院校的人才優(yōu)勢、科研機(jī)構(gòu)的研發(fā)平臺(tái)優(yōu)勢，不僅實(shí)現(xiàn)了資源的共享，更形成了資源的優(yōu)勢互補(bǔ)，因此成為各個(gè)地區(qū)大力支持并積極推動(dòng)的創(chuàng)新形式。目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的測度主要是對(duì)合作績效的評(píng)價(jià)［1-2］，其中運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新進(jìn)行研究是一個(gè)重要的研究方法。楊東升等建立了產(chǎn)學(xué)研合作的基本特征和演化規(guī)律的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，驗(yàn)證了企業(yè)在產(chǎn)學(xué)研合作中的主體地位以及R＆D投入比例等因素對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作過程的影響規(guī)律［3］。楊劍等通過建立區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，分析了創(chuàng)新系統(tǒng)中人才、知識(shí)和資金的循環(huán)反饋機(jī)制［4］。

目前學(xué)者們對(duì)產(chǎn)學(xué)研績效進(jìn)行定量分析的文獻(xiàn)較少。本文嘗試采取系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新過程中的主要變量進(jìn)行測度和評(píng)價(jià)，并結(jié)合河南省產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的具體情況進(jìn)行實(shí)證分析。

二、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)及其動(dòng)力結(jié)構(gòu)

(一)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的內(nèi)涵

產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)是以知識(shí)的研究和應(yīng)用為核心，以眾多成員的利益為基本出發(fā)點(diǎn)，按照一定的結(jié)構(gòu)和規(guī)則進(jìn)行協(xié)調(diào)合作并形成戰(zhàn)略聯(lián)盟的知識(shí)經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng)。本文對(duì)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)成員和環(huán)境成員劃分如下：系統(tǒng)成員包括企業(yè)、大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)、政府、市場、中介機(jī)構(gòu)等，環(huán)境成員包括社會(huì)環(huán)境、自然環(huán)境、法制環(huán)境以及其他相關(guān)組織等，其結(jié)構(gòu)層次如圖1所示。

在此基礎(chǔ)上，本文將產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)劃分為知識(shí)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化、人才流動(dòng)和協(xié)同支持四個(gè)子系統(tǒng)。各個(gè)子系統(tǒng)通過知識(shí)、資金、人才、協(xié)同度等公共變量連接在一起形成一個(gè)有機(jī)整體。

(二)系統(tǒng)的交互響應(yīng)

產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的交互響應(yīng)內(nèi)容主要包含兩個(gè)方面：一是創(chuàng)新系統(tǒng)與外界環(huán)境的交互響應(yīng)，二是創(chuàng)新系統(tǒng)內(nèi)部成員之間的交互響應(yīng)。前者體現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的功能，后者則是產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)的內(nèi)在機(jī)理。由于主體之間的交互響應(yīng)具有普遍性，但由于對(duì)于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)成長的重要性不同，本文只分析主要交互響應(yīng)，結(jié)果見表1所示。

(三)系統(tǒng)的輸入與輸出

產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，通過系統(tǒng)成員對(duì)于環(huán)境變化的適應(yīng)性調(diào)整來保持狀態(tài)穩(wěn)定，我們可以基于前文對(duì)系統(tǒng)成員進(jìn)行的詳細(xì)劃分和界 定，對(duì)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的輸入與輸出進(jìn)行分析。

圖1 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)成員、界限、環(huán)境

表1 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)主體以及環(huán)境主體交互影響

表2 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的輸入、輸出

三、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模

運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新進(jìn)行建模，主要是構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖并確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)關(guān)系。其中，流圖是利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特有的變量描述方式和符號(hào)繪制而成的，是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)定量建模的重要基礎(chǔ)，然后可以確定變量之間的邏輯關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)方程進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。

(一)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的因果關(guān)系

知識(shí)創(chuàng)新子系統(tǒng)主要變量有：協(xié)同創(chuàng)新綜合水平、知識(shí)創(chuàng)新能力、知識(shí)增長速率、創(chuàng)新系統(tǒng)產(chǎn)能和創(chuàng)新成果。其中，協(xié)同創(chuàng)新綜合水平受多方面因素影響，它影響到知識(shí)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新知識(shí)的增長速率，創(chuàng)新知識(shí)的增長速率影響到產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的效率，知識(shí)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新系統(tǒng)產(chǎn)能決定了創(chuàng)新成果的形成。

知識(shí)轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)主要變量有：知識(shí)產(chǎn)權(quán)、新產(chǎn)品銷售額、技術(shù)轉(zhuǎn)讓額、協(xié)同創(chuàng)新收入、協(xié)同創(chuàng)新基金。其中知識(shí)產(chǎn)權(quán)是貫穿產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的重要變量，可以通過商業(yè)化形成新產(chǎn)品銷售額，也可以通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓或出售形成協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的收入。協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的收入一方面作為收益直接分配給各個(gè)創(chuàng)新主體，另一方面注入到協(xié)同創(chuàng)新基金中。

協(xié)同支持子系統(tǒng)主要變量有：協(xié)同支持力度、系統(tǒng)成員合作意愿、系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同度。協(xié)同支持力度正向影響系統(tǒng)成員合作意愿，系統(tǒng)成員合作意愿又正向影響創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同度。此外協(xié)同度還受創(chuàng)新系統(tǒng)文化氛圍、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)程度、創(chuàng)新利益分配合理性的影響。

創(chuàng)新人才流動(dòng)子系統(tǒng)主要變量有：創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)水平、知識(shí)增值周期、創(chuàng)新系統(tǒng)產(chǎn)能、創(chuàng)新系統(tǒng)吸引力、創(chuàng)新人才數(shù)量、創(chuàng)新人才質(zhì)量以及創(chuàng)新人才結(jié)構(gòu)。其中，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)水平受多方面因素的影響，對(duì)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)產(chǎn)能和知識(shí)增值周期分別產(chǎn)生正向和負(fù)向的影響，創(chuàng)新系統(tǒng)產(chǎn)能又對(duì)創(chuàng)新系統(tǒng)的吸引力產(chǎn)生正向的影響，創(chuàng)新系統(tǒng)吸引力的增長又直接促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)中創(chuàng)新人才數(shù)量、創(chuàng)新人才質(zhì)量和創(chuàng)新人才機(jī)構(gòu)的增長和優(yōu)化。

通過上述分析得到整個(gè)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的因果回路圖，如圖2所示。

(二)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的動(dòng)力學(xué)流圖

根據(jù)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的因果回路圖，進(jìn)一步分析得到產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖，見圖3所示。

圖2 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)因果回路圖

圖3 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)整體流圖

(三)模型的描述

1．知識(shí)創(chuàng)新子系統(tǒng)

系統(tǒng)綜合創(chuàng)新能力具有積累效應(yīng)，是由區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展水平、創(chuàng)新人才指數(shù)、企業(yè)創(chuàng)新能力、科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力和高校創(chuàng)新水平?jīng)Q定的。企業(yè)創(chuàng)新能力受到其資金投入、R＆D人員數(shù)量、知識(shí)吸收能力和新產(chǎn)品制造能力的影響?？蒲袡C(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力受其資金投入和R＆D人員數(shù)量的影響。高校創(chuàng)新水平受其資金投入和R＆D人員數(shù)量的影響。創(chuàng)新人才指數(shù)是衡量協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)創(chuàng)新人才素質(zhì)和創(chuàng)新機(jī)構(gòu)合理性的綜合指標(biāo)。以上各變量的值域均為［0，1］。

2．知識(shí)轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)

協(xié)同創(chuàng)新收益為狀態(tài)變量，主要受新產(chǎn)品銷售收入、技術(shù)轉(zhuǎn)讓收入、新產(chǎn)品生產(chǎn)成本以及R＆D投入的影響，由于一些協(xié)同創(chuàng)新成果(如管理創(chuàng)新)難以在短期內(nèi)帶來經(jīng)濟(jì)收入，協(xié)同創(chuàng)新收益若出現(xiàn)負(fù)值并不代表協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的存在不必要。

3．協(xié)同支持子系統(tǒng)

協(xié)同創(chuàng)新基金來源于各個(gè)創(chuàng)新主體的創(chuàng)新投入以及系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)留的R＆D專項(xiàng)資金，用于研究開發(fā)過程中的各項(xiàng)支出。

協(xié)同度主要受協(xié)同支持力度、系統(tǒng)成員合作意愿、創(chuàng)新系統(tǒng)吸引力、協(xié)同創(chuàng)新文化氛圍以及系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的影響。

協(xié)同支持力度主要衡量的是產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新過程中環(huán)境因素對(duì)創(chuàng)新系統(tǒng)的影響，包括政府政策的支持力度、中介機(jī)構(gòu)的完善程度、金融機(jī)構(gòu)的支持力度以及法律的支持力度。

創(chuàng)新系統(tǒng)吸引力主要受系統(tǒng)內(nèi)R＆D平均薪酬以及系統(tǒng)知名度的影響，創(chuàng)新系統(tǒng)知名度則主要取決于創(chuàng)新系統(tǒng)口碑、專利數(shù)量和協(xié)同創(chuàng)新文化氛圍。創(chuàng)新口碑則受到創(chuàng)新收益分配總額、收益分配合理性、客戶滿意度的影響。

系統(tǒng)成員合作意愿一方面受協(xié)同創(chuàng)新文化氛圍和系統(tǒng)成員激勵(lì)效應(yīng)的正向影響，另一方面又受到系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的負(fù)向影響。系統(tǒng)成員激勵(lì)效應(yīng)則主要受收益分配總額及創(chuàng)新系統(tǒng)口碑的影響。

系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)受科技風(fēng)險(xiǎn)因子、市場風(fēng)險(xiǎn)因子、信用風(fēng)險(xiǎn)因子和資金風(fēng)險(xiǎn)因子的影響。

4．人才流動(dòng)子系統(tǒng)

人才是整個(gè)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的靈魂，所有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)都來源于R＆D人員的腦力勞動(dòng)，是整個(gè)體系的中堅(jiān)力量。由于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)具有明顯的針對(duì)性，因此這里的人才主要是指R＆D研究人員。

四、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真——以河南省為例

(一)河南省產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新概況

河南省是我國重要的經(jīng)濟(jì)大省，近年來不斷加大對(duì)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的資金投入和政策傾斜，引導(dǎo)企業(yè)、高等院校、科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同合作，并取得了豐碩成果，基本數(shù)據(jù)見表3。

表3 河南省產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新基本數(shù)據(jù)

(二)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真

本文運(yùn)用Vensim軟件實(shí)現(xiàn)模型，模型中所涉及的參數(shù)主要采取統(tǒng)計(jì)估算、實(shí)地調(diào)研、問卷調(diào)查等方法進(jìn)行確定。

1．模型參數(shù)估計(jì)

基于統(tǒng)計(jì)估算的參數(shù)確定。文中一些參數(shù)是根據(jù)2006—2011年河南省產(chǎn)學(xué)研的發(fā)展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)估算得出，如表4所示。

基于實(shí)地調(diào)研的參數(shù)確定。模型中部分參數(shù)是根據(jù)對(duì)業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行問卷調(diào)研得到的，如表5所示。

基于德爾菲法的參數(shù)確定。模型中的一些參數(shù)由于無法通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，也沒有相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行參考，對(duì)于這些參數(shù)本文采取德爾菲法進(jìn)行確定，如表6所示。

表4 基于統(tǒng)計(jì)估算的模型參數(shù)

2．模型修正與有效性檢驗(yàn)

河南省產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真所得結(jié)果與2006—2011年主要指標(biāo)的實(shí)際值如表7所示。其中專利數(shù)量、R＆D人員折合全時(shí)當(dāng)量和新產(chǎn)品銷售額的實(shí)際值均來自于河南省統(tǒng)計(jì)年鑒。

表5 基于實(shí)地調(diào)研的模型參數(shù)

表6 基于德爾菲法的模型參數(shù)

表7 模擬值與實(shí)際值比較

模擬值與實(shí)際值的偏差都小于10%，誤差較小，說明可以將模型用于短期分析。

3．仿真結(jié)果分析

通過調(diào)整參數(shù)和建立方程，對(duì)河南省產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真，結(jié)果見圖4至圖7。

圖4 知識(shí)創(chuàng)造子系統(tǒng)相關(guān)變量仿真結(jié)果

圖5 成果轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)相關(guān)變量仿真結(jié)果

圖4顯示了知識(shí)創(chuàng)造子系統(tǒng)中專利數(shù)量和系統(tǒng)綜合創(chuàng)新能力的仿真結(jié)果，從圖中可以看出，河南省系統(tǒng)綜合創(chuàng)新能力在2006－2008年增長較快，這表明河南省產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新主體的創(chuàng)新能力增長速度較快。而專利數(shù)量的指數(shù)增長表明產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)取得了不菲的成果。

圖6 協(xié)同支持子系統(tǒng)相關(guān)變量仿真結(jié)果

圖7 人才流動(dòng)子系統(tǒng)相關(guān)變量仿真結(jié)果

圖5顯示了成果轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中資金的動(dòng)向，從發(fā)展趨勢看產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的創(chuàng)利能力在不斷提升，從圖中可以看出創(chuàng)新收入主要來源于新產(chǎn)品銷售取得的收入，技術(shù)轉(zhuǎn)讓取得收入的貢獻(xiàn)比例較小。這與河南省技術(shù)市場機(jī)制不完善等具有一定的關(guān)系。

圖6顯示了2006—2011年河南省產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)中協(xié)同支持子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。可以看出協(xié)同度、創(chuàng)新系統(tǒng)吸引力、系統(tǒng)成員合作意愿均呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢，系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)也逐年變小，表明產(chǎn)學(xué)研各個(gè)主體產(chǎn)生了良性的互動(dòng)，合作關(guān)系融洽。

文中采用了“R＆D人員折合全時(shí)當(dāng)量”來衡量人才流動(dòng)子系統(tǒng)中的R＆D人員數(shù)量，從圖7中可以看出來自企業(yè)的R＆D人員數(shù)量最多，而且增長較快，而來自高校和科研機(jī)構(gòu)的科研人員所占比例并不大，且幅度增長較小。這一方面與企業(yè)與高校、科研機(jī)構(gòu)不同的人事制度有關(guān)，另一方面與企業(yè)所處的市場環(huán)境有關(guān)。

五、研究總結(jié)

本文將產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)劃分為知識(shí)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化、人才流動(dòng)和協(xié)同支持四個(gè)子系統(tǒng)，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的定性分析與定量仿真方法建立了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并以河南省2006－2011年產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了河南省產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，模擬結(jié)果的關(guān)鍵指標(biāo)誤差均在10%以內(nèi)，說明修正后的模型可用于實(shí)際系統(tǒng)的分析。

［1］王浩，梁耀明．產(chǎn)學(xué)研合作績效評(píng)價(jià)研究綜述［J］．科技管理研究，2011(11)：56 －61．

［2］Bonaccorrsi A，Piccalugadu A．A theoretical framework for the evaluation of university － industry relationships［J］．R＆D Management，1994(3)：229 －247．

［3］楊東升，張永安．產(chǎn)學(xué)研合作的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析［J］．北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(1)：140 －144．

［4］楊劍，楊鋒，王樹恩，等．基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制研究［J］．科學(xué)管理研究，2010(4)：1 －6．