企業(yè)自主研發(fā)與合作創(chuàng)新的風險測度及組合優(yōu)化

余 謙, 劉雅琴

(武漢理工大學 經濟學院,湖北 武漢 430070)

0 引言

知識經濟時代下，研究與開發(fā)(Research and Development，R&D)作為技術創(chuàng)新的主要源泉，已成為企業(yè)獲取競爭優(yōu)勢的重要途徑。特別是當前隨著市場競爭日趨激烈、技術創(chuàng)新步伐加快、產品生命周期縮短以及信息網絡迅速擴展，為保持自身的可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)所開展的R&D項目逐漸增多，同時從事多個R&D項目已成為常見的企業(yè)經營活動。企業(yè)在整合內部創(chuàng)新要素進行自主研發(fā)的同時，也會尋求外部創(chuàng)新資源進行合作創(chuàng)新，前者反映了企業(yè)對于自身作為創(chuàng)新主體的準確認識，而后者則體現(xiàn)了企業(yè)對于挖掘利用外部互補資源的充分重視，這兩種研發(fā)方式均為企業(yè)獲取新技術、實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要途徑。

國內外相關研究表明，企業(yè)的內部自主研發(fā)與外部合作創(chuàng)新不能簡單視為相互獨立的關系，這兩者在提升企業(yè)創(chuàng)新績效方面，既可表現(xiàn)為替代關系，又可表現(xiàn)為互補關系(Love；Lee；原毅軍)[1～3]。即外部創(chuàng)新資源既可替代企業(yè)內部創(chuàng)新活動，又可與企業(yè)現(xiàn)有創(chuàng)新能力相結合，有效發(fā)揮內外創(chuàng)新能力的協(xié)同作用，因而在企業(yè)所開展的眾多R&D項目中既包含自主研發(fā)項目，又包含合作創(chuàng)新項目。然而，由于市場環(huán)境、研發(fā)技術以及項目管理等不確定因素的存在，在這兩類R&D項目的開展過程中總包含著不確定性，在分析與評價企業(yè)的R&D項目時，必須對其所面臨的風險及不確定性進行詳細研究，否則將會影響到項目投資決策的合理性與可靠性，進而影響到企業(yè)的長期發(fā)展。

R&D項目的風險因素主要來源于技術與市場兩個方面[4]。相較于自主研發(fā)，合作創(chuàng)新由于引入大量合作伙伴帶來了更多的創(chuàng)新資源與技術，在一定程度上有效分散了R&D項目原有的技術風險。但同時，合作伙伴數(shù)量的增加將導致產品競爭情況發(fā)生改變，從而增加了企業(yè)創(chuàng)新過程中所面臨的市場風險。當研發(fā)成功后，參與主體均可以將研發(fā)成果轉化為產品投入市場，從而類似地形成一個寡頭壟斷市場，相較于自主研發(fā)時企業(yè)可以獨占產品的市場收益，在合作創(chuàng)新的情況下，企業(yè)則需要與其他合作伙伴共同分配產品的市場份額，從而導致企業(yè)所獲取的創(chuàng)新收益有所降低。因此，多主體合作創(chuàng)新雖然降低了研發(fā)的技術風險，但同時也帶來了市場風險的增加，如何在不確定條件下，科學分析企業(yè)R&D項目投資的策略選擇及風險優(yōu)化，已成為當前學者與企業(yè)共同關注的熱點問題。

一些學者指出企業(yè)通過分散其創(chuàng)新活動可在一定程度上降低風險，同時還能帶來創(chuàng)新績效及項目價值的提升(Boer；Lin；Luo)[5～7]。鑒于此，投資組合優(yōu)化理論無疑為解決企業(yè)創(chuàng)新過程中的風險問題提供了一個全新的視角，通過針對不同項目的收益及風險特性進行投資權重的合理分配，可有效分散企業(yè)的創(chuàng)新風險。Linton、Lin等指出一組管理良好的R&D項目投資組合可以有效提高企業(yè)的研發(fā)績效，而關于投資組合管理的合理分析工具則有助于企業(yè)進行準確的決策判斷[8,9]。通常情況下，企業(yè)所擁有的創(chuàng)新資源是有限的，而同一時間內需要獲得資助的R&D項目卻可能很多，那么企業(yè)應當如何戰(zhàn)略性地取舍R&D項目，合理進行R&D投資決策以及R&D戰(zhàn)略調整，準確選擇出一組低風險高收益的R&D項目投資組合，對于企業(yè)獲取經濟效益、實現(xiàn)長期發(fā)展而言具有重大的戰(zhàn)略意義。

針對于R&D項目投資組合優(yōu)化問題，不少學者提出了相應的研究方法及理論框架。Chien指出決策者應將企業(yè)的R&D活動作為整體來考慮，與整體目標不一致的好項目可能無法入選最優(yōu)項目組合[10]。劉亞旭等設計出以最大化期望收益為主、最小化風險為輔的啟發(fā)式算法，對于具有不對稱風險交互效應的R&D項目組合選擇問題進行了研究[11]。杜先進等、任嶸嶸等應用模糊集理論研究了R&D項目組合選擇優(yōu)化問題，并結合具體算例進行了系統(tǒng)分析[12,13]。Guo基于收益、風險、技術以及資源之間的依賴關系，通過建立0-1非線性規(guī)劃模型解決了R&D項目組合選擇問題[14]。楊穎等構建了基于多依賴性的R&D項目組合選擇模型，并設計出基于模擬退火的算法進行求解[15]。Luo通過計算企業(yè)分別對于研究型和開發(fā)型兩類R&D項目投資組合的最優(yōu)投資權重，有效實現(xiàn)了整體項目組合的最優(yōu)風險分散目標[16]。陳蓉等考慮多技能研發(fā)人員的學習效應，建立了以技能增值、研發(fā)周期和成本為目標的新產品R&D項目組合多目標調度模型[17]。王景玫等構建了以魯棒性風險、項目資源為約束，收益最大化為目標函數(shù)的R&D組合選擇優(yōu)化模型，并采用量子遺傳算法對其進行求解[18]。

上述文獻均表明，企業(yè)R&D項目投資組合優(yōu)化是投資組合理論在企業(yè)研發(fā)活動中的重要應用，其為企業(yè)的R&D投資戰(zhàn)略調整優(yōu)化提供了重要的理論支持與決策依據(jù)。基于此，本文根據(jù)企業(yè)是否采取合作創(chuàng)新策略，將其R&D項目分為自主研發(fā)與合作創(chuàng)新兩類。分別以R&D項目的研發(fā)成功率和投資收益率代表技術風險和市場風險，并以此測度自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目的技術及市場風險。最后在此基礎上構建企業(yè)R&D項目投資組合優(yōu)化模型，合理分配企業(yè)對于自主與合作兩類R&D項目的最優(yōu)投資權重，以期為企業(yè)制定風險最小化的創(chuàng)新投資策略提供理論參考依據(jù)。

1 企業(yè)自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目的風險特性

根據(jù)企業(yè)是否采取合作策略進行R&D項目的研發(fā)，可將企業(yè)的R&D項目分為自主研發(fā)和合作創(chuàng)新兩類。這兩類R&D項目均存在著市場風險和技術風險，前者是指項目市場價值的不確定性，可通過創(chuàng)新產品的收益率加以反映；而后者主要是指研發(fā)能否成功或是否會被其他研發(fā)技術超越所帶來的不確定性，可由研發(fā)的成功率來加以表示。相較于自主研發(fā)，合作創(chuàng)新可共享創(chuàng)新資源與技術，在一定程度上分散了技術風險并提高了研發(fā)成功率。但合作伙伴的增加同時也改變了創(chuàng)新產品的競爭情況，導致企業(yè)創(chuàng)新所面臨的市場風險增加，從而降低了原本自主研發(fā)時可獲取的創(chuàng)新收益。

將企業(yè)分別進行合作創(chuàng)新與自主研發(fā)時的收益率進行對比可得

然而，計算合作創(chuàng)新項目的期望收益率時，除了市場風險的作用效果，還應考慮到技術風險的影響?；趦煞N風險因素的共同影響，可將合作創(chuàng)新項目的期望收益率表示為

YC和rC所分別反映的技術與市場風險來源于不同的影響因素，如技術風險主要是指由于創(chuàng)新復雜性較高、開發(fā)難度較大、技術可行性不足及獲取手段缺乏所帶來的風險，導致項目研發(fā)失??；而市場風險則主要是由于顧客購買力或需求偏好的改變、市場規(guī)模及產品競爭情況的變化、產品生命周期及市場開發(fā)的不確定性所導致的風險。因此，YC和rC是相互獨立的，可將合作創(chuàng)新項目的期望收益率表示為E(YCrC)=E(YC)E(rC)。

2 企業(yè)R&D項目投資組合優(yōu)化模型

2.1 基本假設

現(xiàn)實市場中，一家大型創(chuàng)新公司往往擁有多個R&D項目，而根據(jù)其是否與外部創(chuàng)新主體共同進行研發(fā)活動，可將其項目主要分為自主研發(fā)與合作創(chuàng)新兩類。這兩類項目均存在著技術風險和市場風險，通常自主研發(fā)項目的技術風險較高而市場風險較低，即研發(fā)成功率較低而投資收益率較高，而合作創(chuàng)新項目則正好反之。為保證企業(yè)在不確定條件下，有效進行R&D項目投資的策略選擇及風險優(yōu)化，需合理分配其對于自主研發(fā)與合作創(chuàng)新這兩類項目的投資權重，以實現(xiàn)創(chuàng)新風險最小化的投資目標。

上述過程本質上即為投資組合優(yōu)化過程，即在不確定情況下，根據(jù)既定目標收益率和風險容許程度，應用相關數(shù)學理論方法，優(yōu)化創(chuàng)新資源配置，重新組合項目投資，從而有效分散創(chuàng)新風險。鑒于此，可將企業(yè)所投資的所有R&D項目作為一組R&D項目投資組合，而根據(jù)項目研發(fā)方式分為自主型與合作型，進一步劃分出自主研發(fā)項目投資組合與合作創(chuàng)新項目投資組合，有效分配企業(yè)對于這兩類投資組合的投資權重，可實現(xiàn)整體R&D項目投資組合的風險優(yōu)化目標。

哈里·馬科維茨于1952年發(fā)表了一篇題為《資產組合選擇——投資的有效分散化》的文章[19]，該文首次將數(shù)理統(tǒng)計方法運用于投資組合選擇問題的研究當中，建立起均值-方差模型，將風險定義為投資收益率圍繞期望收益率的波動程度，并以均值代表投資組合的期望收益率，以投資收益率的方差來度量風險，為解決投資收益與風險之間的矛盾提供了全新視角。馬科維茨運用均值-方差模型對投資風險的定量測度與防范進行了開創(chuàng)性研究，后續(xù)有大量關于投資資產優(yōu)化配置的分析方法基于馬科維茨所提出的投資組合理論而建立[16,20,21]，本文也將基于馬科維茨的均值-方差分析框架進行模型構建。為便于進一步研究，做出以下四條基本假設：

(1) 投資市場是有效的，即投資者可以充分了解各自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目的收益及其變動，從而計算出這兩類R&D項目投資組合的期望收益率及方差；

(2) 投資者均為風險厭惡者，即在整體R&D項目投資組合期望收益率一定時往往追求整體風險最小化，且本文僅考慮單期投資；

(3) 投資者僅根據(jù)自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目投資組合的期望收益率和風險水平來分配投資權重，且風險是根據(jù)收益率的方差來加以度量的；

(4) 自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目投資組合的收益率之間存在一定的相關性，可使用協(xié)方差對其加以表示。

2.2 收益及風險分析

2.3 模型構建及求解

基于上述收益及風險分析，以整體R&D項目投資組合的風險最小化為策略目標，則可根據(jù)2.2中整體投資組合的收益率、期望收益率及方差，如下建立企業(yè)R&D項目投資組合優(yōu)化模型:

(1)

該模型的解可表示為：

(2)

(3)

=0

由此可得，企業(yè)對于自主研發(fā)項目投資組合與合作創(chuàng)新項目投資組合的最優(yōu)投資權重分別為：

(2)

由(2)式可以發(fā)現(xiàn)，企業(yè)分別對于自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目投資組合的最優(yōu)投資權重，主要由這兩類R&D項目投資組合的期望收益率、收益率方差、期望成功率以及兩組合之間的協(xié)方差等參數(shù)所決定。企業(yè)可以通過合理估算這幾個關鍵參數(shù)，來制定出最優(yōu)的R&D項目投資組合選擇策略，合理分配研發(fā)資金以達到風險最小化的目標。然而，企業(yè)由參數(shù)估算所確定的最優(yōu)投資權重并不是持續(xù)不變的，而是會隨著實際市場情況、企業(yè)管理者的未來預期，以及不同項目研發(fā)成功率的變化而不斷發(fā)生改變。因此，在現(xiàn)實市場中，企業(yè)應當及時關注市場狀況的改變或研發(fā)技術的提高，對模型中的關鍵參數(shù)進行合理估算并帶入模型當中，以有效調整企業(yè)對于自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目投資組合的投資權重，從而實現(xiàn)其創(chuàng)新風險最優(yōu)分散的投資目標。

3 應用案例

本文引用文獻[16]中的算例數(shù)據(jù)，來說明企業(yè)自主研發(fā)與合作創(chuàng)新的風險測度及組合優(yōu)化模型的應用。根據(jù)R&D組織的評估，某企業(yè)擁有(A)和(B)兩個R&D項目投資組合，其中組合(A)的研發(fā)成功率較高，因此企業(yè)選擇采取自主研發(fā)形式，以獨占研發(fā)產品的市場利潤；而組合(B)的研發(fā)成功率則相對較低，為提高R&D項目的研發(fā)成功率，分散研發(fā)過程中的技術風險，企業(yè)選擇采取合作創(chuàng)新形式。

文獻[16]中的算例已經給出了5期內組合(A)和合作前組合(B)的期望收益率、收益率方差和期望成功率等數(shù)據(jù)，并指出經公司研發(fā)部門的測定，兩組合間的相關系數(shù)為0.25，則協(xié)方差可通過σAB=0.25×σA×σB計算出來。在此基礎上，假設企業(yè)為組合(B)中的每個R&D項目均引入一個合作伙伴，則可以計算得到合作后組合(B)的相關數(shù)據(jù)，從而可得到本文應用案例所需的全部數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)表中的相關參數(shù)，可計算得到，當該企業(yè)在5期內對自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目投資組合的投資權重分別為(0.44,0.56)、(0.60,0.40)、(0.47,0.53)、(0.62,0.38)、(0.74,0.26)時，該企業(yè)可實現(xiàn)整體R&D項目投資組合風險最小化，從而達到創(chuàng)新風險最優(yōu)分散的投資目標。若該企業(yè)每期的研發(fā)預算均為100萬元，則可以得到該企業(yè)每期對自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目投資組合的資金分配如圖1所示。

表1 R&D項目投資組合(A)、(B)的相關數(shù)據(jù)及投資權重

圖2 不同合作伙伴數(shù)情形下的最優(yōu)投資權重分配

由于在合作創(chuàng)新項目中，當合作伙伴數(shù)量增加時，一方面可為企業(yè)帶來更多的創(chuàng)新資源和技術，使得技術風險降低，研發(fā)成功率增加；而另一方面又將導致產品競爭情況加劇，使得市場風險增加，投資收益率降低。因此，為了考察合作伙伴數(shù)量的變化，對于企業(yè)對自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目投資組合的最優(yōu)投資權重分配有何影響，選取兩類投資組合資金分配比例相差最小的第3期，來觀察合作伙伴數(shù)增加時最優(yōu)投資權重的變化趨勢。在原本各合作創(chuàng)新項目中合作伙伴數(shù)均為1的基礎上，逐步增加合作伙伴數(shù)量，相應地可以得到不同合作伙伴數(shù)情形下的企業(yè)最優(yōu)投資權重分配結果如圖2所示。

由圖2可以得知，當合作創(chuàng)新項目中的合作伙伴數(shù)量增加時，企業(yè)將增加其對于合作創(chuàng)新項目投資組合的投資權重，而減少其對于自主研發(fā)項目投資組合的投資權重。該結果說明合作伙伴數(shù)增加所帶來的技術風險降低的正效應，可能大于市場風險增加的負效應，從而使得企業(yè)進一步加大其對于合作型R&D項目的投資。同時，根據(jù)圖2可以發(fā)現(xiàn)，隨著合作伙伴數(shù)量的增加，企業(yè)對合作創(chuàng)新項目投資組合的投資權重增加的幅度逐漸降低，最終趨于平緩。這說明當合作伙伴數(shù)超過一定閾值后，所帶來的正負效應相互抵消，此時企業(yè)對于自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目投資組合的最優(yōu)投資權重分配將最終趨于穩(wěn)定。

4 結論

R&D項目投資組合優(yōu)化是企業(yè)經營活動當中常見的策略選擇問題，而研發(fā)不確定性和投資風險則是企業(yè)決策下的必然產物。由于R&D項目相較于企業(yè)的金融資產和實際資產而言，往往存在著更大的技術風險及市場風險，因此本文主要強調于企業(yè)創(chuàng)新過程中的整體風險控制。在應用現(xiàn)代投資組合理論進行企業(yè)R&D項目投資組合優(yōu)化時，必須應用恰當?shù)哪Ｐ蛠頊蚀_度量項目組合的投資風險?；诖?，本文根據(jù)企業(yè)是否選擇合作創(chuàng)新策略，將其所擁有的R&D項目分為自主研發(fā)與合作創(chuàng)新兩類，在同時考慮到技術與市場的不確定性，以及自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目的不同收益及風險特性的基礎上，對兩類R&D項目的技術及市場風險進行了測度，并構建了企業(yè)R&D項目投資組合優(yōu)化模型，通過計算得到企業(yè)對于自主研發(fā)與合作創(chuàng)新項目的最優(yōu)投資權重分配，可在這兩類R&D項目之間進行合理權衡取舍，從而有效實現(xiàn)企業(yè)創(chuàng)新風險優(yōu)化。

因此，在現(xiàn)實市場中，企業(yè)管理者應基于各R&D項目的相關歷史數(shù)據(jù)，及時關注實際市場情況及研發(fā)技術水平的變化，并根據(jù)企業(yè)運營情況的未來預期及發(fā)展偏好，對模型當中的關鍵參數(shù)進行合理估算，最終得到企業(yè)對于自主與合作這兩類R&D項目投資組合的最優(yōu)投資權重分配。從而更為有效地進行企業(yè)整體R&D項目投資組合的選擇優(yōu)化，實現(xiàn)企業(yè)創(chuàng)新風險動態(tài)分散的投資目標，保證企業(yè)長期可持續(xù)發(fā)展。

當然，本文的研究仍存在一定局限性，例如在風險度量方面暫時僅考慮了市場風險和技術風險，而現(xiàn)實市場中R&D投資組合的風險是由多種因素所決定或影響的，如利率風險、道德風險等，并不僅僅依賴于期望收益率的不確定性而決定。而且本文主要采用計量方法對投資組合優(yōu)化問題進行研究，在一定程度上具有一般性規(guī)律。但在實踐中，投資者的投資行為屬于個體行為，受多方面因素的綜合影響，因而現(xiàn)實市場中的實際投資結果可能會與本文研究所得結論存在一定偏差。故在本文的研究基礎上，可就企業(yè)應當如何在自主研發(fā)與合作創(chuàng)新之間理智地進行權衡取舍，更好地進行R&D項目投資組合策略選擇，提出幾點對策與建議。

首先，企業(yè)管理者需要注重多元化投資，其應將投資風險控制作為投資的首要考慮因素。企業(yè)應根據(jù)其對于風險控制程度的要求，尋找合適的R&D投資領域與時機以及項目種類，注意不要將全部資金投資于單一R&D項目類型，以防項目研發(fā)失敗而導致資金全部虧損。其次，企業(yè)管理者需依據(jù)客觀經濟環(huán)境，考慮國家宏觀經濟政策，并以此為導向進行理性而謹慎的投資行為。當外部政策環(huán)境改變而使得部分R&D項目的收益與風險發(fā)生變動時，企業(yè)應審慎考量其投資的R&D項目能否獲得期望收益，動態(tài)地調整R&D項目投資組合方案。最后，企業(yè)管理者應重視對R&D項目投資組合實施專業(yè)化管理，并積極引進和培養(yǎng)高素質的專業(yè)化投資人才。投資人才在R&D項目投資組合策略優(yōu)化過程中起著關鍵性作用，企業(yè)若想在當前的激烈競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位，就必須建立起專業(yè)化管理機制，并注重高素質投資人才的引進與培養(yǎng)，只有這樣才能保證企業(yè)最終能選擇出最優(yōu)組合進行投資實踐操作。