消費者異質需求下企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為演化模擬與分析

趙愛武，杜建國，關洪軍

( 1.江蘇大學管理學院，江蘇 鎮(zhèn)江　212013； 2.山東財經大學管理科學與工程學院，山東 濟南　250014)

1　引言

經濟的快速增長伴隨著越來越嚴重的工業(yè)污染，資源和環(huán)境問題已成為經濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，如何緩解經濟增長和高能源消耗及環(huán)境惡化之間的矛盾，成為一個極具挑戰(zhàn)的世界級難題[1-2]。人們普遍認識到，清潔生產、環(huán)境創(chuàng)新是可持續(xù)發(fā)展的關鍵。為此，許多國家制定了環(huán)境保護法律以減少工業(yè)發(fā)展對環(huán)境的影響[3]。這種以政府規(guī)制為主的污染控制手段在促進企業(yè)控制污染排放、推進清潔生產、保護生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮了十分重要的作用[4-5]。然而，由于企業(yè)規(guī)模、創(chuàng)新偏好等背景特征因素的差異性，導致環(huán)境政策對企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新水平及經濟績效產生不同的影響。徐建中等[6]研究發(fā)現(xiàn)，盡管企業(yè)管理者的環(huán)保意識對規(guī)制壓力與企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新戰(zhàn)略具有正向調節(jié)效應，但其對企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為的調節(jié)效應并不顯著。另一方面，Axsen等[7]認為，消費者需求是幫助企業(yè)從傳統(tǒng)技術成功過渡到環(huán)境創(chuàng)新技術的一個重要條件，如果消費者缺乏環(huán)境偏好，創(chuàng)新補貼和環(huán)境稅等政策在加速環(huán)境創(chuàng)新技術采納方面難以長期奏效[8]。只有當企業(yè)管理者認為外部市場環(huán)境充滿機會時，才會傾向于采用積極的方式處理環(huán)境問題。也就是說，管理者的市場機會感知會影響企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為[9-10]。于是，眾多學者從利益相關者理論與競爭優(yōu)勢期望視角出發(fā)，將環(huán)境問題視為企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢的機會而非威脅，探索企業(yè)通過環(huán)境產品創(chuàng)新實現(xiàn)環(huán)境績效與經濟績效“雙贏”的條件[11-13]。

然而，傳統(tǒng)觀點認為，提高企業(yè)環(huán)境水平將損害企業(yè)經濟績效[20]。一方面，環(huán)境創(chuàng)新具有雙重外部性，創(chuàng)新過程面臨變幻莫測的商業(yè)周期，市場和監(jiān)管框架的變化可能會影響技術發(fā)展歷程，為企業(yè)帶來一定的風險；另一方面，市場上綠色產品的成本通常比傳統(tǒng)產品高，由此會帶來綠色產品的價格也比傳統(tǒng)產品高，一些不良制造商就會以次充好，用普通產品來代替綠色產品，損害了企業(yè)綠色創(chuàng)新的積極性。同時，很多顧客不愿意降低產品質量換取產品綠色屬性[21]；而且，顧客的綠色需求與他們的實際購買行為常常不一致[22]。因此，對企業(yè)來說，如何準確適應市場需求是個挑戰(zhàn)。Lin等[23]通過對越南摩托車行業(yè)的調查研究，發(fā)現(xiàn)隨著消費者環(huán)保意識的提高，綠色創(chuàng)新企業(yè)最終可以實現(xiàn)“綠色”與“競爭力”的“雙贏”。Eva[24]通過對1176家企業(yè)2004-2008年的環(huán)境績效與經濟績效數據統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，企業(yè)為提高環(huán)境績效投入的短期成本可能會影響其經濟績效，但長期來看，環(huán)境創(chuàng)新可以實現(xiàn)環(huán)境績效與經濟績效的“雙贏”。

盡管當前國內外學者大多認為綠色需求對企業(yè)的環(huán)境管理產生了重大影響，并從理論和實踐層面對綠色需求和企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為進行了大量研究，為保護環(huán)境提供了寶貴的建議和思路[25]，但目前成果大多基于實證研究，較少從微觀視角剖析不同情景下企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新的微觀動因及不同內外部環(huán)境下企業(yè)特質對環(huán)境創(chuàng)新經濟績效的影響，尚未打開企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新的“黑箱”探討其內在機理。Ilker[26]指出，綠色產品市場還很年輕，并且在不斷成長中，政府和制造商承諾改善環(huán)境，客戶支持購買綠色產品，這對綠色市場的發(fā)展將產生至關重要的影響。因此，從微觀角度入手，研究不同企業(yè)在需求異質性環(huán)境下的技術創(chuàng)新路線，深入分析不同創(chuàng)新策略下企業(yè)短期及長期經濟績效實現(xiàn)情況，可以探索不同綠色需求情境下企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為的演化規(guī)律，并從宏觀層面歸納企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為的動態(tài)軌跡。為此，本研究在實證分析的基礎上，構建企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為動態(tài)模型，利用社會科學計算實驗方法[27]，模擬消費者產品選擇及企業(yè)環(huán)境產品創(chuàng)新過程，并通過個體消費者異質需求的變化反映市場需求的動態(tài)演化及其對企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為的影響，探索綠色需求對企業(yè)環(huán)境行為影響的內在機理及演化規(guī)律，為環(huán)境政策制定者提供微觀理論支持，進而通過相應政策的制定實施，提高企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新水平，實現(xiàn)環(huán)境績效與經濟績效的“雙贏”。

2　模型構建

2.1　情景抽象與假設

根據馬媛等[9]對企業(yè)市場機會感知的實證研究成果，本研究對現(xiàn)實場景進行抽象和簡化，假定系統(tǒng)中存在兩大類主體：市場消費者主體和生產企業(yè)主體。其中消費者根據自身偏好選擇不同生產企業(yè)的產品，而生產企業(yè)根據市場需求選擇技術創(chuàng)新路徑；同時，生產企業(yè)通過技術創(chuàng)新滿足消費需求，搶占市場份額，并進而影響消費者偏好及市場整體需求水平。為更好地觀察生產企業(yè)在消費需求及同行競爭動態(tài)變化情景下技術創(chuàng)新路徑選擇的規(guī)律，本模型在考慮現(xiàn)實系統(tǒng)復雜性及多樣性的基礎上，盡可能將規(guī)則簡化，提出如下假設:

(1)系統(tǒng)內有n個生產企業(yè)，m個消費者，所有生產企業(yè)生產同類產品，產品屬性包括產品價格、質量、環(huán)境三個維度，而企業(yè)屬性包括可支配資金(與虧損閾值相關)、創(chuàng)新態(tài)度(積極、穩(wěn)健、保守)、創(chuàng)新偏好(環(huán)保型、經濟型、需求型)三個維度，當企業(yè)累計虧損額大于其虧損閾值時，企業(yè)退出市場。

(2)根據對產品價格、質量及環(huán)境屬性的敏感程度，將消費者劃分為3類，分別占消費者總數的a1、a2和(1-a1-a2)。第1類為實用型消費者，對產品的品質要求較高，期望適中的價格，對產品環(huán)境屬性要求不高；第2類為經濟型消費者，對價格非常敏感，對質量和環(huán)境屬性要求相對較低；第3類為綠色消費者，優(yōu)先考慮產品環(huán)境屬性，對價格和質量相對不敏感。各類消費者在產品三個維度的整體需求水平不同，同一類別內不同消費者對產品各屬性的具體需求水平也不同，消費者根據自身偏好選擇滿足其需求的生產企業(yè)產品。

(3)產品為不變報酬型，即生產效率不會隨生產規(guī)模的擴大而提高，只有對生產效率進行技術改造，才會降低生產成本，提高經濟效益。因此假定產品定價基于生產成本，即p=c(1+μ)，其中p為產品價格，μ為生產者的滿意利潤水平(考慮生產者為有限理性)，c為生產成本，假定所有生產企業(yè)滿意利潤水平一致，可以通過生產企業(yè)的生產效率水平反映其產品價格水平。

(4)生產企業(yè)通過擴大市場份額獲取更多的經濟效益。為在同行競爭中獲得優(yōu)勢，滿足更多消費者的需求，企業(yè)根據自身特點及市場信息反饋選擇技術創(chuàng)新時機及技術創(chuàng)新類型。 其中針對提高生產效率(降低產品價格)、產品質量的技術創(chuàng)新歸屬為傳統(tǒng)創(chuàng)新，而以開發(fā)環(huán)境創(chuàng)新產品，提高產品環(huán)境屬性為目的的技術創(chuàng)新歸屬為環(huán)境創(chuàng)新。兩類技術創(chuàng)新在提高產品性能的同時，均產生一定的創(chuàng)新成本；而產品環(huán)境創(chuàng)新在提高產品環(huán)境屬性的同時，由于采用環(huán)保原材料等原因，會在一定程度上提高產品價格，降低產品質量。

(5)假設產品為易耗必需品，消費者每個周期必定根據自身偏好選擇一個生產企業(yè)的產品，當所有產品均不能滿足消費者偏好時，消費者將根據路徑依賴原則選取上期生產企業(yè)產品[28-29]。

2.2　主體行為規(guī)則

主體行為規(guī)則參考Ma?der[30]的清潔生產技術創(chuàng)新模型中對顧客和企業(yè)的行為規(guī)則定義，并按本研究的系統(tǒng)假設進行了適當調整(如:沒有考慮產品加價率與生產效率的非線性關系；消費主體加入偏好影響因子等)。

2.2.1消費者主體行為規(guī)則

(1)

(2)

其中εh(h=1,2,3)對應消費者主體在產品價格、質量、環(huán)境屬性三個維度的偏好調整幅度，εh>0。

2.2.2生產企業(yè)主體行為規(guī)則

生產企業(yè)為在同行競爭中獲取更多市場份額，通過技術創(chuàng)新提高自身產品性能，而技術創(chuàng)新伴隨著投入與風險，是否實施技術創(chuàng)新取決于消費者需求水平反饋RDj,t、生產企業(yè)對市場需求變化的預警限度SENSj、生產企業(yè)創(chuàng)新行為概率PROBj(生產企業(yè)屬性之一，由生產企業(yè)創(chuàng)新態(tài)度決定)、技術創(chuàng)新投入inv等。 其中消費者需求水平反饋RDj,t根據歷史交易中生產企業(yè)主體j的原有消費群體及潛在消費群體(原交易對象不能滿足需求的消費群體)對產品的選擇情況確定:

RDj,t=RDj,t-1+sens1j×Nj,t-1/(Nj,t-1+Pj,t-1)+sens2j×Oj,t-1/(Nj,t-1+Pj,t-1)

(3)

其中Nj,t-1、Pj,t-1、Oj,t-1分別表示上期生產企業(yè)主體j產品水平未達到消費者主體需求的數量、達到需求水平的數量和因不滿足消費需求而流失的消費者主體數量；sens1j和sens2j分別對應主體j對消費者主體不滿意的敏感程度和客戶流失的敏感程度。技術創(chuàng)新需要創(chuàng)新投入，假定該部分投入平均分攤到后續(xù)的w個周期，即t周期實施技術創(chuàng)新，t+1,...t+w周期成本增加inv/w，且在該周期范圍內不會進行新的技術創(chuàng)新。

生產企業(yè)主體首先計算消費者需求水平反饋值RDj,t，若RDj,t大于生產企業(yè)主體市場需求預警線SENSj，且該周期內無前期技術創(chuàng)新成本分攤，則根據其創(chuàng)新行為概率PROBj決定是否實施技術創(chuàng)新，即:ACTj,t=(If(PROBj>Random(0,1)),true,false)。當ACTj,t為真時，生產企業(yè)主體決定實施技術創(chuàng)新，分別比較三個維度產品性能不滿足消費者需求的程度:

(4)

(5)

否則，生產企業(yè)主體選擇傳統(tǒng)技術創(chuàng)新，價格和質量兩維度改變比例為:

(6)

即創(chuàng)新后產品價格和質量屬性調整為:

(7)

一定周期內，若生產企業(yè)主體的累計銷量小于累計成本，且超出企業(yè)的虧損閾值，則生產企業(yè)主體退出市場。

2.3　模型設計

根據系統(tǒng)假設及主體行為規(guī)則，將現(xiàn)實系統(tǒng)中復雜的生產企業(yè)及消費者個體映射為多個智能主體(Agent)，每個Agent有唯一識別號，并將生產企業(yè)及消費者的個性特征及行為映射為Agent的屬性和規(guī)則。各Agent記憶自身的歷次經驗，在交互中不斷學習與自適應，是一個動態(tài)的演化過程。建立一個多周期模型，可以模擬現(xiàn)實世界生產企業(yè)與消費者的交互。假定循環(huán)周期總數為T，各周期分別以t=1,2,…,T,觀察記錄各Agent在各周期的行為與決策規(guī)律，可以在過微觀層面觀察消費者產品選擇過程及生產企業(yè)在不同消費需求下的技術創(chuàng)新路徑，并在宏觀層面分析生產企業(yè)的環(huán)境創(chuàng)新行為演化規(guī)律。模型工作流程如圖1所示。

圖1　模型工作流程圖

如圖1所示，在每個交易周期，遍歷消費者主體，按預定規(guī)則完成產品選擇，并更新消費者主體屬性信息及歷史交易信息；然后遍歷生產企業(yè)主體，根據消費者選擇情況做出生產技術創(chuàng)新決策，周而復始，直至達到循環(huán)周期限定。通過計算實驗方法研究消費者異質需求下企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為演化路徑，可以通過參數調整模擬不同情景及其動態(tài)演化；并能夠通過隨機變量的引入模擬現(xiàn)實世界的不確定性，更全面地了解系統(tǒng)可能的演化方向。

3　實驗結果與分析

生產企業(yè)主體創(chuàng)新態(tài)度、創(chuàng)新偏好、可支配資金三個維度的屬性組合共有27種。為更好地觀察各種屬性組合下生產企業(yè)主體的環(huán)境創(chuàng)新行為演化規(guī)律，令m=27，分別對應27種屬性組合的生產企業(yè)；令n=2700，對應2700名消費者。

3.1　基于微觀層面的企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為分析

不同綠色需求情境下，企業(yè)在各周期實施傳統(tǒng)創(chuàng)新與環(huán)境創(chuàng)新的軌跡如圖2所示(其中0～1為傳統(tǒng)創(chuàng)新區(qū)間，1～2為環(huán)境創(chuàng)新區(qū)間)。

圖2　不同情境下企業(yè)創(chuàng)新軌跡

由圖2可見，不同的綠色需求水平影響企業(yè)技術創(chuàng)新路線及產品環(huán)境屬性，隨著綠色需求水平的提升，越來越多的企業(yè)采納環(huán)境創(chuàng)新路線，產品環(huán)境屬性也得到相應的提升。但從圖(d)顯示的產品環(huán)境屬性長期演化情況來看，綠色需求水平中等時，產品環(huán)境屬性的提升具有不確定性，為進一步分析不確定性產生的原因，進一步分析不同綠色需求下不同創(chuàng)新偏好企業(yè)生存狀況。根據模擬期間企業(yè)的實際環(huán)境創(chuàng)新行為，將企業(yè)分為綠色企業(yè)與傳統(tǒng)企業(yè)，其中綠色企業(yè)定義為累計實施環(huán)境創(chuàng)新一次以上(含一次)的企業(yè)，否則為傳統(tǒng)企業(yè)，則兩類企業(yè)在100周期內的生存及市場份額情況如圖3所示。

圖3　不同綠色需求下企業(yè)環(huán)境行為與生存狀況演化

由圖3可見，當綠色需求水平較低時，傳統(tǒng)企業(yè)生存數量及所占市場份額均高于綠色企業(yè)，且在30周期后，大批綠色企業(yè)紛紛被市場淘汰；而在中等程度的綠色需求水平下，雖然10周期后綠色企業(yè)的市場份額即已高出傳統(tǒng)企業(yè)，但演化后期大批綠色企業(yè)被市場淘汰，導致市場中傳統(tǒng)產品數量顯著高于環(huán)境創(chuàng)新產品數量，這解釋了圖2(d)中市場整體產品環(huán)境屬性大幅下降的原因。當綠色需求水平較高時，雖然短期內傳統(tǒng)企業(yè)占優(yōu)，但長期來看，綠色企業(yè)最終在市場中占據絕對優(yōu)勢。

3.2　基于宏觀層面的市場結構演化分析

當市場初期綠色消費人群比例分別為10%、30%、60%時，模擬市場運行100周期，并通過赫芬達爾指數HHI(Herfindahl Hirschmann Index)的倒數來反映市場集中度，則不同情境下各周期市場集中度的演化規(guī)律如圖4所示。

圖4　不同綠色需求水平下市場集中度演化規(guī)律

由圖4可見，在市場初期各企業(yè)所占市場份額均等，不同情境的市場集中度均較低；而經過多個周期后，不同綠色需求情境下市場結構發(fā)生了變化：消費者綠色需求水平越高時，市場集中度越高，即較少的企業(yè)占據了市場大部分的市場份額；同時，綠色需求水平越高，市場集中現(xiàn)象出現(xiàn)得越早，說明創(chuàng)新時機的把握對企業(yè)競爭力提高至關重要。企業(yè)只有準確把握需求信息并快速做出相應，才能成功占領市場。

進一步分析不同情境下企業(yè)創(chuàng)新態(tài)度、創(chuàng)新偏好與經濟績效實現(xiàn)情況。其中創(chuàng)新態(tài)度與經濟績效的實現(xiàn)情況如圖5所示。

圖5　不同情境下企業(yè)創(chuàng)新態(tài)度與經濟績效

由圖5可見，當綠色需求水平較低時，“穩(wěn)健”型創(chuàng)新策略能夠實現(xiàn)較高的經濟績效；而當綠色需求水平較高時，“積極”創(chuàng)新型企業(yè)經濟績效遠高于“穩(wěn)健”型和“保守”，這是由于傳統(tǒng)產品不能滿足大部分市場需求，“積極”創(chuàng)新型企業(yè)能夠搶先開發(fā)滿足消費者需求的新產品，從而獲取大量市場份額，使得創(chuàng)新收益遠大于創(chuàng)新資金投入，實現(xiàn)“先動優(yōu)勢”；而長期來看，“保守”型策略經濟績效最低。

觀察不同創(chuàng)新偏好在不同綠色需求水平下的經濟績效實現(xiàn)情況如圖6所示。

圖6　企業(yè)創(chuàng)新偏好與經濟績效演化

由圖6可見，不同創(chuàng)新偏好的企業(yè)在不同的綠色需求水平下能夠實現(xiàn)的經濟績效不同。當綠色需求水平較低時，“傳統(tǒng)”創(chuàng)新偏好企業(yè)可以獲得最高的經濟績效，而“環(huán)?！眲?chuàng)新偏好企業(yè)平均累計收益最低；綠色需求水平中等時，“需求”偏好企業(yè)逐步趕超“傳統(tǒng)”創(chuàng)新偏好企業(yè)；而當綠色需求水平較高時，雖然短期內三類創(chuàng)新偏好企業(yè)經濟績效基本相當，但長期來看，“環(huán)保”創(chuàng)新偏好企業(yè)最終跑贏市場，這從市場需求視角解釋了“波特”假說實現(xiàn)的條件。

4　結語

通過對不同綠色需求情境下企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為的演化模擬及結果分析，得出如下結論：

(1)消費者對產品屬性的異質性偏好影響企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新績效。雖然短期內環(huán)境創(chuàng)新行為不利于企業(yè)提高經濟績效，但當綠色需求水平較高時，環(huán)境創(chuàng)新企業(yè)最終能夠獲取競爭優(yōu)勢；

(2)由于綠色需求水平的變化可引起市場結構的變化，引致環(huán)境相關產品的市場壟斷，因此先驅型環(huán)境創(chuàng)新企業(yè)可以通過創(chuàng)新先動優(yōu)勢，實現(xiàn)環(huán)境績效與經濟績效的“雙贏”；為此，企業(yè)管理者應重視創(chuàng)新時機與創(chuàng)新策略的把握。

(3)由于企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新風險與綠色需求水平顯著相關，為推動企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新，政府在采取必要的激勵或補貼政策的同時，更應引導消費者重視產品環(huán)境屬性，以推動企業(yè)持續(xù)的環(huán)境創(chuàng)新行為。

本文尚存在以下問題有待進一步探索: (1)本文對消費者主體屬性的抽象及規(guī)則提取進行了簡化，沒有考慮消費者年齡、職業(yè)、教育程度、社會地位、健康狀況等對產品選擇的具體影響規(guī)則，這在某種程度上降低了主體信息的保真度；(2)本文假設各企業(yè)創(chuàng)新成本相同，沒有考慮企業(yè)具體情況與創(chuàng)新資金投入的關系，是一種理想狀態(tài)；(3)沒有考慮產品銷量與價格的關系，沒有考慮產品價格隨周期變動的情況。