公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新兩階段研發(fā)競賽機制設(shè)計

王 露

(江蘇海洋大學(xué) 商學(xué)院,江蘇 連云港 222005)

一、引言

黨的十九大報告明確指出“我國經(jīng)濟已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段”。推動高質(zhì)量發(fā)展是當(dāng)今的發(fā)展思路,而創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力,是推動高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力。當(dāng)前,科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,技術(shù)創(chuàng)新不僅是企業(yè)增強競爭力的關(guān)鍵手段,也是公共部門在國防、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、公共醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)保等公共領(lǐng)域提升公共服務(wù)水平的重要途徑。因此,技術(shù)創(chuàng)新不僅有服務(wù)于私人產(chǎn)品的企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,還有圍繞公共產(chǎn)品的公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新。公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新,即指公共部門(包含政府和政府直屬單位)根據(jù)社會公共需求,研發(fā)和應(yīng)用各種新知識和先進技術(shù),開發(fā)新的公共產(chǎn)品,以更高的效率、更低的消耗提供更優(yōu)質(zhì)的公共服務(wù),產(chǎn)生良好社會效益[1]。例如,疫苗研發(fā)、載人航天、青藏鐵路、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、殲20戰(zhàn)斗機等重大科技創(chuàng)新工程均屬于公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新范疇。

公共部門是公共產(chǎn)品的供給者,也是公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新主體,但是在公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的過程中,公共部門可以采購企業(yè)擁有的各種技術(shù),或者委托有實力的企業(yè)進行研發(fā)[2],積極利用企業(yè)的研發(fā)力量,這不僅有利于縮短公共產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)周期,提高公共產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新水平及公共服務(wù)水平,還可以提升企業(yè)技術(shù)研發(fā)能力。例如,在武器裝備等國防產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過程中,充分利用了企業(yè)擁有的技術(shù)及研發(fā)力量,實現(xiàn)軍民融合,既提升了國防產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新水平,又增強了企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力。

對于某項公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)項目,公共部門委托企業(yè)進行研發(fā),由于研發(fā)成果的不確定性,企業(yè)的資源投入和努力水平難以觀察,尤其是知識、技術(shù)、人力資本等知識性資源具有無形性和難以度量性等,企業(yè)會產(chǎn)生降低努力程度、研發(fā)投入不足的道德風(fēng)險問題,公共部門需要設(shè)計激勵機制來解決企業(yè)研發(fā)投入不足的道德風(fēng)險問題。如果研發(fā)成果是可以驗證的,上述道德風(fēng)險問題可以在激勵理論的標(biāo)準(zhǔn)委托—代理框架中分析和解決。而當(dāng)研發(fā)成果具有不可驗證性時,委托代理契約就是不完全的,單獨的委托機制則是帕累托無效的,需要引入競爭機制來解決該問題,主要形式是研發(fā)競賽[3],研發(fā)競賽作為一種有效的技術(shù)獲取方式,在公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新中得到了較多應(yīng)用。例如,美國國防部為研發(fā)“聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機”(JSF)而在各大飛機制造企業(yè)之間舉辦研發(fā)競賽。

目前關(guān)于研發(fā)競賽的研究主要集中在兩個方面:一是競賽獎勵的分配和支付;二是競賽者數(shù)量的優(yōu)化。研發(fā)競賽的獎勵可以分為預(yù)先固定獎金和競價獎勵兩種。Fullerton等[4]、Che等[5]認為,競價獎勵可以減少信息租金,并且增加了競爭激烈程度,因此競價獎勵優(yōu)于預(yù)先固定獎金。Schottner[6]考慮了創(chuàng)新的不確定性,研究認為競價獎勵會給獲勝企業(yè)高額租金,所以研發(fā)競賽的組織者應(yīng)該選擇固定獎金競賽。與預(yù)先固定獎金競賽相比,競價獎勵競賽的周期更長、操作復(fù)雜、實用性較差,所以固定獎金競賽是在開放式創(chuàng)新實踐中采用最多的獎勵機制[7]。關(guān)于競賽者數(shù)量的優(yōu)化,Taylor[8]指出,隨著研發(fā)競賽參賽者數(shù)量的增加,參賽者的獲勝概率會減少,因此會減少投入或者降低努力程度。但Boudreau等[9]研究認為,對于高度不確定性的創(chuàng)新問題,研發(fā)競賽組織者可以通過增加參賽者數(shù)量來提高研發(fā)成果的多樣化。Andreoni等[10]考慮了研發(fā)競賽中參賽者的能力差異,研究表明隨著參賽者數(shù)量的增加,低能力參賽者的努力會降低,而高能力參賽者的努力則會增加,這可以增加研發(fā)競賽的激勵程度,但也會增加競賽組織者的組織成本。由此可見,參賽者數(shù)量對于研發(fā)競賽的績效有很大影響,進而將會影響公共部門技術(shù)獲取的研發(fā)競賽機制設(shè)計。

同時,公共部門作為社會管理者,還需要考慮整個社會的福利剩余,即要追求社會福利最大化[11],由于研發(fā)努力為沉沒成本,如果參賽企業(yè)很多時,會造成社會資源的浪費、社會福利的損失,為了避免過度競爭帶來的無效率,需要限制參賽者數(shù)量,從眾多企業(yè)中挑選出少量研發(fā)能力強的企業(yè)參賽。然而,企業(yè)的研發(fā)能力是其私人信息,存在信息不對稱,某些研發(fā)能力弱、履約能力差的企業(yè)存在謊報自己能力的可能。對公共部門而言,這就會產(chǎn)生如何挑選合適研發(fā)企業(yè)參加研發(fā)競賽的逆向選擇問題。

因此,公共部門在公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的技術(shù)獲取過程中,同時存在逆向選擇和道德風(fēng)險問題,關(guān)于研發(fā)競賽機制的研究,通常分別考慮其篩選或者激勵功能,分別解決逆向選擇或者道德風(fēng)險問題,而很少將這兩種功能結(jié)合起來。本文旨在優(yōu)化一種兩階段的研發(fā)競賽機制,以期望能夠同時解決上述逆向選擇和道德風(fēng)險問題,并且在達到公共部門期望收益最大化的同時,盡可能減少社會成本,實現(xiàn)社會福利最大化。

二、機制設(shè)計和模型假設(shè)

首先,分析企業(yè)的研發(fā)能力是其私有信息的逆向選擇問題。因為高能力的研發(fā)企業(yè)可以以相同的研發(fā)成本得到更高質(zhì)量的研發(fā)成果或者以更小的研發(fā)成本得到相同的研發(fā)成果和競賽獎金,所以當(dāng)公共部門宣布一個公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)項目時,高能力的研發(fā)企業(yè)對項目的估價會高于低能力研發(fā)企業(yè)對項目的估價,因此可以考慮通過參賽費預(yù)選拍賣機制選出能力最高的研發(fā)企業(yè)參與研發(fā)。根據(jù)拍賣理論的基本原理,當(dāng)投標(biāo)者是風(fēng)險中性,滿足對稱、獨立的私人估價(SIPV)假設(shè)時,投標(biāo)者的均衡投標(biāo)函數(shù)會隨著其估價的遞增而遞增[12]。因此,挑選高能力研發(fā)企業(yè)的逆向選擇問題可以通過一個第一價格密封拍賣機制、第二價格(統(tǒng)一價格)密封拍賣機制或者是全支付拍賣機制來解決,其中統(tǒng)一價格密封拍賣機制最易實施和操作,故本文考慮該拍賣機制。

接下來,考慮企業(yè)研發(fā)努力不可觀察的道德風(fēng)險問題。通過參賽費預(yù)選拍賣機制選拔出高能力研發(fā)企業(yè)參與研發(fā)后,由于仍然存在道德風(fēng)險問題,需要再次引入競爭。因此,在第一階段預(yù)選拍賣階段,應(yīng)該選出兩個或兩個以上的研發(fā)企業(yè)來參與研發(fā)。被選出的企業(yè)參與第二階段公共部門組織的研發(fā)競賽,公共部門選出提交最高質(zhì)量研發(fā)成果的研發(fā)企業(yè)作為最后的勝利者,由于競爭的存在,參賽企業(yè)會選擇最優(yōu)的研發(fā)努力,從而解決了道德風(fēng)險問題。

為解決逆向選擇問題和道德風(fēng)險問題,設(shè)計兩階段的研發(fā)競賽機制,作如下假設(shè)。

假設(shè)1：有N個企業(yè)參與第一階段的參賽費預(yù)選拍賣,其中前n高競價的企業(yè)進入第二階段的研發(fā)競賽。

假設(shè)2：企業(yè)i第一階段的參賽費報價為Bi,i=1,2,…,N,令B1>B2>…>BN,即B1為N個報價中最高報價,依次類推。統(tǒng)一價格參賽費預(yù)選拍賣中,報價前n高的企業(yè)進入研發(fā)競賽,參賽企業(yè)交納參賽費Bn+1。

假設(shè)3：如果企業(yè)進入第二階段的研發(fā)競賽,付出非負的努力xi時,研發(fā)成果質(zhì)量水平為h(xi)=θlnxi[8],其中,θ為企業(yè)研發(fā)努力的效用系數(shù),h′>0,h″<0。

假設(shè)5：公共部門提供固定獎金P。

兩階段研發(fā)競賽機制的具體步驟為:

第一步,公共部門宣布公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)項目,確定技術(shù)研發(fā)目標(biāo)和固定獎金P;

第二步,采用統(tǒng)一價格拍賣的方式對參賽費進行競價,公共部門根據(jù)企業(yè)的競價從N個企業(yè)中,選出前n高競價的企業(yè)進入研發(fā)競賽,參賽企業(yè)交納第n+1高競價的參賽費;

第三步,進入研發(fā)競賽的n個企業(yè)選擇自身最優(yōu)的研發(fā)努力水平進行研發(fā);

第四步,研發(fā)成果實現(xiàn),公共部門從所有研發(fā)主體提交的成果中選擇最大效用的研發(fā)主體作為最后的勝利者。其中,第一步和第二步解決的是逆向選擇的問題,第三步和第四步解決的是道德風(fēng)險和成果不可驗證的問題。

三、企業(yè)的均衡決策

(一) 研發(fā)競賽階段的均衡

采用逆向歸納法,假設(shè)企業(yè)i進入第二階段的研發(fā)競賽,則他需要決策努力水平xi,以最大化自己的期望利潤,其決策問題可以表示為

(1)

假設(shè)除企業(yè)i外,所有競賽企業(yè)均采用對稱的努力函數(shù)g(t),g(t)是嚴(yán)格遞增可微函數(shù),即能力越高的企業(yè),努力水平越高,g(t)存在反函數(shù)g-1(·)，即

Pr{h(xi)>h(xj),j=1,…,i-1,i+1,…,n}
=Pr{h(g(tj))=Fn-1(g-1(xi))

(2)

研發(fā)競賽階段企業(yè)i的均衡研發(fā)努力為

(3)

第二階段企業(yè)i的均衡利潤為

結(jié)論1：在研發(fā)競賽階段,研發(fā)能力越強的企業(yè)付出的均衡研發(fā)努力水平越高,從而研發(fā)成果質(zhì)量水平越高,因此獲勝的概率越大;同時,企業(yè)研發(fā)能力越強則其單位研發(fā)努力成本越低,從而研發(fā)能力越強的企業(yè),獲得的均衡期望利潤也就越高。

結(jié)論1是第一階段通過參賽費預(yù)選拍賣機制能有效挑選出研發(fā)能力最強的企業(yè)的前提和基礎(chǔ),接下來設(shè)計第一階段的預(yù)選拍賣機制并分析其有效性。

(二) 預(yù)選拍賣階段的均衡

第一階段,采用統(tǒng)一價格參賽費預(yù)選拍賣從N個企業(yè)中挑選出n個企業(yè)參加研發(fā)競賽,即,報價最高的前n個企業(yè)獲得參賽資格,其須支付第n+1高的企業(yè)報價作為參賽費,即交納參賽費Bn+1。

假設(shè)有N個企業(yè)參加參賽費競價拍賣,則該階段企業(yè)i的期望利潤為

四、公共部門的均衡決策

公共部門以社會福利最大化為目標(biāo)來做出研發(fā)競賽的相關(guān)決策,社會福利函數(shù)為

(4)

車站的防水質(zhì)量問題主要體現(xiàn)在以下方面：（1）車站主體結(jié)構(gòu)滲漏，主要體現(xiàn)在車站的側(cè)墻、頂板位置的結(jié)構(gòu)混凝土表面有滲漏現(xiàn)象，會出現(xiàn)水珠；（2）車站施工縫處存在滲漏現(xiàn)象，洪運路站施工縫滲漏主要體現(xiàn)在車站側(cè)墻的底部以及頂部、頂板，分二次進行澆筑，因此，施工期間產(chǎn)生的施工縫易產(chǎn)生嚴(yán)重的泄露；（3）車站變形縫處滲漏。洪運路站變形縫是為了引導(dǎo)結(jié)構(gòu)變形設(shè)置的施工縫，此處是洪運路站主要滲漏部位，也是最易出現(xiàn)滲漏的部位，即整個車站主體結(jié)構(gòu)和“三縫”易發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

(5)

其中，E[h(x)max]為獲得的研發(fā)成果最高質(zhì)量水平,FN(t)為所有N個企業(yè)中,具有最強研發(fā)能力企業(yè)的能力參數(shù)分布函數(shù)。

將(3)式和(5)式代入(4)式,可得社會福利函數(shù)的具體表達式為

(6)

公共部門以社會福利最大化為目標(biāo),根據(jù)一階條件,以(6)式對P求導(dǎo),可以得到公共部門的均衡決策P*,即公共部門提供的最優(yōu)獎金額;以(6)式對n求導(dǎo),可以得到公共部門的均衡決策n*,即在第一階段預(yù)選拍賣階段挑選出來參加第二階段研發(fā)競賽階段的企業(yè)數(shù)。

由于該模型的復(fù)雜性,分析抽象函數(shù)下的企業(yè)和公共部門的均衡決策比較困難,難以發(fā)現(xiàn)管理意義。因此,通過算例分析,把企業(yè)能力分布函數(shù)形式具體化,便于分析。

五、算例分析

(7)

由(7)式,得

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

將(11)式和(12)式代入社會福利函數(shù)，可得

(13)

由(13)式P*對θ和n求偏導(dǎo),可得

(14)

(15)

由(14)式可得,研發(fā)競賽中公共部門的最優(yōu)獎勵與企業(yè)研發(fā)努力的效用系數(shù)成正比,研發(fā)努力的效用系數(shù)越大,邊際研發(fā)努力水平對提高研發(fā)成果質(zhì)量水平的作用越大,則越應(yīng)該增加獎金額度以激勵企業(yè)提高努力水平從而獲得更高質(zhì)量水平的研發(fā)成果。由(15)式可得,公共部門的最優(yōu)獎勵與進入第二階段研發(fā)競賽參賽企業(yè)數(shù)成反比,進入第二階段研發(fā)競賽的企業(yè)越少,最優(yōu)獎金額越高,且上文分析中指出參賽企業(yè)的均衡研發(fā)努力水平與研發(fā)競賽的獎金數(shù)額成正比,所以進入第二階段研發(fā)競賽的企業(yè)越少,獎金數(shù)額也就越大,從而參賽企業(yè)的均衡研發(fā)努力水平也越大,相應(yīng)的研發(fā)成果質(zhì)量水平也就越高。

由此,可以得到有關(guān)公共部門均衡決策的結(jié)論3。

通過分析可知,本文設(shè)計的兩階段研發(fā)競賽機制如下。

第二階段,研發(fā)能力最強和次強的兩家企業(yè)開展研發(fā)競賽,由于仍然保持競爭性,因此可以解決道德風(fēng)險問題,兩家企業(yè)投入最優(yōu)研發(fā)努力,獲得最優(yōu)研發(fā)成果,同時由于已優(yōu)化了參賽者數(shù)量并已選出合適的參賽企業(yè),則最小化了社會資源浪費,最大化了社會福利。所以,該兩階段研發(fā)競賽機制是有效的。

六、案例:美國國防采辦的研發(fā)競賽機制

為規(guī)范管理美國國防采辦,美國國防部于1971年制定了第一個國防采辦指令性文件DoDD5000.01,隨后又不斷依據(jù)國防采辦的實踐和技術(shù)進步進行修改,至今一共公布了九個修訂版本,最新版本DoDI5000.02于2017年公布。依據(jù)DoDI5000.02文件,美國國防采辦的設(shè)計競爭模式大致流程可概括為[15-16]:第一階段,美國國防部根據(jù)國防采辦計劃,定期向社會發(fā)布國防采辦項目,有意愿參加國防采辦項目的公司,或單獨、或聯(lián)合向美國國防部提交體現(xiàn)自身水平的競爭方案參與國防采辦計劃，美國國防部對各個廠家所提交的競爭方案進行詳細評估,并依據(jù)方案質(zhì)量進行定級,然后從中挑選出兩個評估得分最高的廠家進入下一階段;第二階段,兩家被挑選出的企業(yè)按照競爭方案,在美國國防部的支持下開展創(chuàng)新研發(fā)和試生產(chǎn),美國國防部根據(jù)創(chuàng)新研發(fā)裝備的性能選出最終的優(yōu)勝企業(yè),與其簽訂生產(chǎn)合同進行裝備量產(chǎn)、備件采購、維修服務(wù)和人員培訓(xùn)等。

美國國防部于1995年開始開展的JSF(Joint Strike Fighter 聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機)計劃,成為美國國防采購史上最大的一筆訂單[17]。JSF計劃從項目開始便采用研發(fā)競賽機制。

第一階段,美國國防部于1995年12月發(fā)布關(guān)于開展JSF項目的計劃方案征詢書,并于1996年3月公布正式方案。該方案吸引了洛克希德馬丁公司、波音公司等眾多廠商的參與,他們依據(jù)項目計劃和自身研發(fā)能力提出各自的競爭方案。美國國防部對各廠商的競爭方案進行評估,經(jīng)過一系列的方案評比與試驗,最終挑選出洛克希德·馬丁公司和波音公司作為優(yōu)勝企業(yè)。美國國防部分別支付兩家優(yōu)勝企業(yè)6.6億美元用于開展前期研發(fā)工作,至此JSF計劃進入方案驗證階段。

該階段相當(dāng)于本文設(shè)計的兩階段研發(fā)競賽機制中的第一階段,各廠商根據(jù)項目計劃和自身研發(fā)能力提出的競爭方案相當(dāng)于本文設(shè)計機制中的參賽費報價,通過對競爭方案的評估,挑選出研發(fā)能力最強和次強的兩家企業(yè),從而解決逆向選擇問題,挑選出合適的企業(yè)進入下一階段的研發(fā)競賽。

第二階段,洛克希德馬丁公司聯(lián)合諾斯羅普格魯門公司和英國航宇公司，波音公司聯(lián)合麥道公司分別開展裝備研發(fā)和樣機試制。兩家企業(yè)分別制造了兩架驗證機型(一架為常規(guī)起降機型，另一架為短距起飛/垂直降落機型),驗證機型經(jīng)過51個月的方案驗證競爭,洛克希德馬丁公司的X-35機型戰(zhàn)勝波音公司的X-32機型,成為美國國防部JSF計劃最終機型F-35。至此,洛克希德馬丁公司作為最終的優(yōu)勝企業(yè),順利成為JSF計劃的主合同商。2001年10月開始,F-35戰(zhàn)機進入工程和制造發(fā)展階段。

該階段相當(dāng)于本文設(shè)計的兩階段研發(fā)競賽機制中的第二階段,研發(fā)能力最強和次強的兩家企業(yè)(或者企業(yè)聯(lián)合體)開展研發(fā)競賽,由于保持競爭性,兩家企業(yè)均投入最優(yōu)研發(fā)努力,獲得最優(yōu)研發(fā)成果,以期能贏得研發(fā)競賽,從而解決了投入不足的道德風(fēng)險問題。

從JSF項目計劃發(fā)布開始到F-35戰(zhàn)機確定機型投產(chǎn),整個過程與本文所設(shè)計的兩階段研發(fā)競賽機制相符,從而驗證了本文兩階段研發(fā)競賽機制在公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的可行性和優(yōu)越性。

七、結(jié)語

公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的技術(shù)獲取過程中,由于研發(fā)成果的不確定性,企業(yè)研發(fā)投入行為的難以觀察性等,企業(yè)會產(chǎn)生研發(fā)投入不足的道德風(fēng)險問題,而當(dāng)研發(fā)成果具有不可驗證性時,一般的委托代理契約是不完全的,這時需要引入競爭機制來解決該問題,主要形式是研發(fā)競賽。同時,公共部門作為社會管理者,還需要考慮整個社會的福利剩余,即要追求社會福利最大化,由于研發(fā)努力為沉沒成本,如果參賽企業(yè)很多時,會造成社會資源的浪費,為避免過度競爭帶來的無效率,需要限制參賽者數(shù)量,挑選出高能力的研發(fā)企業(yè)參賽。當(dāng)研發(fā)企業(yè)的研發(fā)能力是企業(yè)的私人信息時,對公共部門而言就會產(chǎn)生如何挑選合適研發(fā)企業(yè)參賽的逆向選擇問題。因此,公共部門在公共產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的技術(shù)獲取過程中,同時存在逆向選擇和道德風(fēng)險問題。本文設(shè)計了一種兩階段研發(fā)競賽機制,第一階段,公共部門宣布研發(fā)競賽獎金額,同時宣布將選擇兩家企業(yè)參加第二階段的研發(fā)競賽,通過統(tǒng)一價格參賽費預(yù)選拍賣,參賽費報價最高的兩家企業(yè)勝出,而這兩家企業(yè)正是所有企業(yè)中研發(fā)能力最強和次強的兩家企業(yè),說明統(tǒng)一價格參賽費預(yù)選拍賣機制可以解決逆向選擇問題,挑選出合適的參賽企業(yè);第二階段,研發(fā)能力最強和次強的兩家企業(yè)開展研發(fā)競賽,由于仍然保持競爭性,兩家參賽企業(yè)均會投入最優(yōu)研發(fā)努力,獲得最優(yōu)研發(fā)成果,以期能贏得研發(fā)競賽,從而解決了投入不足的道德風(fēng)險問題。因此,該兩階段研發(fā)競賽機制可以解決逆向選擇和道德風(fēng)險問題,同時由于優(yōu)化了參賽者數(shù)量并已選出合適的參賽企業(yè),則最小化了社會資源浪費,最大化了社會福利。