基于实物期权理论的企业设计创新投资时机研究

刘小静+邹涛+陈彦颖

摘 要：产品的设计创新已经成为企业培养和维持核心竞争优势的关键。已有文献较少基于经济管理的视角来探讨不确定条件下企业设计创新所具有的实物期权特性，且传统的DCF无法对管理决策柔性做出科学的评价。为此，根据实物期权理论，构建企业设计创新的投资时机模型，并利用案例证明该模型的科学性和可行性。结果表明，企业在DCF分析的同时，应充分考虑企业设计创新的投资期权价值，把握最佳投资时机，实现科学决策。

关键词： 实物期权;设计创新;投资时机;不确定性

中图分类号：G306 .3   文献标识码： A    文章编号：1003-7217（2015）01-0064-04

一、引 言

在经济全球化的新背景下，企业的生存和发展充满了不确定性和竞争性。产品的设计创新已经成为企业培养和维持核心竞争优势的关键，产品创新项目的开发也逐渐成为一项重要的企业战略投资。张君丽（2011）以不同时期ALESSI品牌的产品设计创新为例，论证了设计创新在帮助企业把握消费者需求以及开拓新市场方面所起到的重要作用^[1]。因此，在后危机时代，处于经济转型期的中国企业应该格外重视企业设计创新、产品开发等方面的战略投资，进而提高企业在产品供应链价值创造方面的竞争地位。

鉴于设计创新的重要性，学术界也非常重视相关方面的研究和应用。例如，陶蓉蓉探索了设计创新过程的阶段模式与核心价值^[2];李志榕和屈芳娟（2013）从设计控制理论的角度，分析了企业产品设计创新各个系统的风险控制问题^[3];李聪（2011）对工业建筑设计创新的相关问题进行了专门的研究^[4];高志强等（2010）以江苏省服装企业为例，对处于转型期的企业产品设计创新模式进行了研究^[5]。而针对产品设计创新的评价和决策等问题，现有的研究文献大多是基于艺术设计的角度[6，7]，甚少从经济和管理的视角对企业设计创新进行有效的分析和研究。

现实中，产品设计创新面临着市场需求的不确定性和技术上的不确定性等诸多现实因素的影响。实际上，在不确定条件下，产品设计创新这种形式的投资具有实物期权的特性，这种投资期权赋予企业在合适的时机以一定的执行成本投资新产品开发的权利而非义务。经典的折现现金流法（DCF）由于忽略产品设计创新项目投资的灵活性价值以及潜在的战略价值，已经无法适应现代企业设计创新决策的要求^[8]。因此，本文将利用实物期权理论研究企业设计创新，并借鉴Dixit和Pindyck（1994）^[9]的最优投资理论，重点对企业设计创新的投资时机进行研究，以使决策者在瞬息万变的投资环境下把握投资机会。

二、理论分析

（一）企业设计创新的期权特性

产品设计是企业综合利用工程技术理论、人机工程学、服务营销学以及广告心理学等多学科交叉知识的一种创造性投资活动[10，11]，是企业实施标新立异战略的有效工具，通过产品的开发或再设计影响企业自身以及对手的竞争策略。而产品设计的核心在于创新，通过产品的设计创新挖掘潜在顾客的潜在需求，开拓新的市场空间，进而实现顾客效用的最大化与企业利润的提升。

建立在创新基础上的企业产品设计并不是一个简单的、静态的、确定性的过程，而是一个充满了各种不确定性因素影响的过程^[12]。企业设计创新主要受技术不确定性和市场不确定性等因素的制约。这种不确定性存在于创新过程的每一个环节，影响着创新过程每一阶段的各个决策。企业设计创新涉及到新产品开发生产、产品商业化推广等多个环节，在设计创新的过程中技术因素和市场因素共同发挥作用。以新产品的开发为例，可分为：（Ⅰ）构思形成、筛选;（Ⅱ）R&D;（Ⅲ）评价;（Ⅳ）商业化等四个阶段^[13]。在新产品开发项目投资发展的各个阶段，影响项目价值以及投资成功与否的主要不确定性因素也不一样。如图1所示。

图1 企业设计创新中新产品开发的不确定性

财经理论与实践（双月刊）2015年第1期2015年第1期（总第193期）刘小静，邹 涛等：基于实物期权理论的企业设计创新投资时机研究

在产品设计创新的各个阶段，受不确定性因素的影响越大，越需要更高程度的创新;更高程度的创新会使产品设计的前景更加不确定，此时未来投资的机会价值也就越大。因为不确定可以创造投资机会价值，赋予决策者必要的管理柔性机会和价值。例如，产品设计创新往往需要前期大量的项目准备，会耗费一定量的沉没成本，具有非常高的不可逆性;在面临较大的市场需求风险的条件下，企业会延迟产品设计创新项目的投资，从而获得灵活性的投资期权以减少投资的不确定性。而这种不确定性必然使企业的设计创新具有某些实物期权的特性。决策者可以在新产品开发的每一个步骤前，有权利而非义务来决定是否进入下一个阶段的开发。此外，在设计创新的各个阶段上都可能包含诸如延迟投资、扩张投资、收缩投资、转换投资以及在糟糕情况下放弃投资等相应的基本期权，以及由这些基本期权组合而成的复合期权和投资期权链^[14]。

传统的DCF未能充分考虑设计创新过程中的各种不确定性因素的影响，被动地对待企业的战略投资决策制定和实施，因此，无法适应不确定性对企业设计创新提出的新挑战。而实物期权理论可以很好地弥补经典DCF理论的这一缺陷，充分识别设计创新过程中所蕴含的各种机会价值和期权，充分体现了管理柔性的价值，更加有利于提高企业对设计创新这种高风险战略项目的投资积极性。

（二）企业设计创新期权与投资时机

实物期权理论特别重视时间价值和管理灵活性对企业设计创新项目投资的影响。实物期权方法在投资决策及分析中的运用，通常是以投资的这种可递延性和部分及完全不可逆性为条件的。而企业设计创新则很好地吻合了这种实物期权应用的情况，因此，实物期权理论可以较好运用于研究企业设计创新项目投资时机的决策方面。

在面对日趋复杂且动态变化的内外部环境时，投资时机的优化在一定程度上甚至比资源和能力更加重要^[15]。在企业现实的设计创新和技术更新投资活动中， 无论是投资收益问题还是投资时机问题都是决策者非常关心的决策点。相对而言，最佳投资时机的选择才是决策者必须立即直面的问题，并且只有掌握了正确的投资时机，企业才有可能获得项目的投资收益。根据实物期权理论，企业设计创新期权为企业的经营管理提供了柔性决策价值，能够使企业权衡技术不确定、市场不确定等各种因素影响，做出最优决策。

传统的DCF法分析，只要产品设计项目的预期投资收益超过投资成本，就可以立即执行投资。一方面，忽略了巨大的投资机会成本;另一方面，也忽略了决策者推迟投资所产生的时间价值。而根据实物期权理论，任何有价值的实物期权均存在最佳的执行时机，并且决策者是有能力把握投资项目的最佳投资时机的。研究表明，只有当投资项目的预期价值至少与超过投资成本的某一临界值相同时，投资决策才是最优的。

以创新产品的商业化阶段为例，企业决定何时将产品向市场推广，何时将产品进行批量生产等问题均是一个如何把握最优时机的问题。在不确定条件下，当一项新产品过早地推向市场，往往会因为过高的推广和教育成本以及后来者的“坐享其成”而遭受巨大的损失。因为任何一个市场从发育到成熟是受到各种不确定性因素的影响和决定的，包括政治法律环境、经济环境、社会文化环境以及技术发展水平的影响。同样地，当企业的创新产品一旦错过进入市场的最佳时机，这项新产品投资的价值就无法实现，进而导致企业设计创新的失败。因此，实物期权与投资时机是密不可分的，企业设计创新期权的价值很大程度上依赖于投资期权执行时机的选择和把握。

三、建模与应用

（一）投资时机模型

假设企业设计创新项目价值变化适合于几何Brown运动：

dp=updt+σpdz （1）

其中，u是根据市场调查得到的类似项目价值预期增长率;σ是项目预期变化的波动率，其估计方法可以参照文献Davis（1998）^[16];dz为标准维纳过程增量。

假定无风险回报率为δ，则投资成本为C的条件下，企业因此而将产生机会成本为I=Cδ。则设计创新投资净收益为Pt-C-I，因此，设计创新项目总利润为V（p，t）=e-rt（Pt-C-I），假设企业进行设计创新的最佳时机为τ，设计开发所需时长为t′，忽略寻求交易等所需时间的影响。

风险中性的企业以追求预期收益最大化为目标，则企业的目标利润函数为：

V（p，t+t′）=maxpEt+t′e-r（t+t′）Pt+t′-C-I （2）

其中r为无风险利率，可以参照同期国债的市场收益率。由伊藤定律可以得到：

dV（p，t）=V（p，t）pdp+V（p，t）tdt+

0.52V（p，t）p2dp2 （3）

根据标准几何布朗运动的数学特性，可知dz2=0，dt2=0，dzdt=0。将式（1）带入式（3），可得：

dV（p，t）=V（p，t）t+upV（p，t）p+

0.5σ22V（p，t）p2dt+σpV（p，t）pdz （4）

于是：V（p，τ+t′）-V（p，t）=

∫τ+t′tV（p，s）s+μpV（p，s）p+0.5σ22V（p，s）p2ds+

∫τ+t′tσpV（p，s）pdz（5）

解方程得，当P

V（p，t）t+μpV（p，t）p+0.5σ22V（p，t）p2=0 （6）

其中，P*为待求临界价值。

根据无风险套利条件，可知：V（P，t）=e-rt（P-C-δ） 。其解的形式为：V（p，t）=e-rtF（P） 。

其中，F（P）=APβ 。A为待定系数;β为方程12σ2ββ-1+μ-σβ-r=0 中大于1的根，即β=0.5-μ-δσ2+（μ-δσ2-0.5）2+2rσ2。

满足如下的边界条件^[17]：初始条件：F（0）=0 ;平滑粘贴条件：F（P*）=P*-C-δ;价值匹配条件：F′（P*）=1 。

由无风险套利和边界条件可得投资临界值：P*=ββ-1（C+I） ，

则企业进行设计创新的最佳投资时机为：

t=inft：Pt≥Pt=ββ-1（C+I） （7）

只有当设计创新项目的预期市场价值大于投资临界值P*时，企业才应该选择立即投资。则时刻t=t*即为企业进行设计创新投资的最佳时机。而由β>1，β/（β-1）>1可知，根据实物期权理论企业进行设计创新投资的最佳时机和投资阈值均高于根据传统DCF得出的结果。两者的差异恰恰体现了等待投资的灵活性价值。

（二）案例应用分析

1.案例描述。

东菱公司将推出一款新的产品——家用豆奶机。在全新产品设计理念下，运用高温高压纤维乳化技术与特殊工艺处理，得到了口味比豆浆更清香、柔和的产品。

从市场来看，豆浆机的市场总容量在3000万台，其中前20%定位高端市场，最高端的是前5%的市场，定价约高于700元/台。豆奶机的定位就在这5%的150万台之中。豆浆机的市场份额中九阳和美的占据了绝大部分，东菱公司约只占到1%～2%的市场份额，因而豆奶机预期销售量能够达到1.5万～2万台就达到理想水平。前期工业设计部分投入在50万元左右，后期要投产上市还需要投资500万～1500万元，预计市场生命周期在4年左右，项目开发所需时间为1年。预计该产品预期增长率为5%，波动率为30%，假定无风险利率为10%。豆奶机的销售目标为60万台，每台市场价800元计算，将提供4.8亿元的市场容量，企业按10%的无风险回报率计算能够得到4800万元的可观利润，大约每年可获利1200万元。随着豆奶机被市场知晓，其产品优势能在高端市场逐步取代豆浆机，销量也将呈增长趋势，因而能为企业带来较大的收益。根据项目的财务总结，整个项目工业设计活动投资1575万元，按目前保守估计总收益最大为4.8亿元。

2.结果计算。

根据DCF，可得此设计创新项目价值为：NPV=∑5t=21200×e-0.1t-1575=1828.68万元>0，

根据决策NPV（净现值）规则，企业应该选择立即投资该设计创新项目。

而根据投资时机的实物期权模型，经计算可得，投资阈值为P*=2411.81万元>1828.68万元。根据投资时机模型，选择推迟进行设计创新是更为明智的做法。

因此，可以得出以下结论：（1）由实物期权方法得到的投资临界值P*比净现值法所求得的投资临界值高。原因在于传统的NPV忽视了企业在设计创新过程中管理柔性（期权）的价值，即没有考虑企业进行立即投资的机会成本。

（2）实物期权理论在企业设计创新中的新产品开发投资项目价值评价中的应用，不仅充分考虑了预期自由现金流时间价值，而且考虑了技术和市场等不确定性因素所产生的期权价值，为更全面科学的企业设计创新投资与决策提供了一种全新的框架和思路。

四、结论与政策建议

以上研究表明：由实物期权方法得到的投资临界值比NPV所求得的投资临界值高; 并且实物期权理论对于预期自由现金流时间价值和不确定性因素所产生的期权价值进行了充分考虑，能够帮助企业实现更全面科学的设计创新投资与决策。企业设计创新是一个复杂的系统决策投资过程，只有有效地把握决策和投资时机才能真正获得投资的期权价值，进而实现利润的最大化。因此，企业应该积极把实物期权理论及其暗含的管理思维和方法，作为不确定条件下传统投资决策方法DCF的有益补充。在设计创新的过程中，企业应该审慎地对待各种嵌入的简单期权和复合实物期权，构建科学的模型，从而对设计创新项目进行科学全面的评价和决策。由于市场形势的瞬息万变，机会稍纵即逝，因此，处于不确定条件下的企业应该积极地把握重要的投资机会价值，又需要科学分析以降低设计创新的投资风险。

参考文献：

[1]张君丽. 以 ALESSI 为例浅论产品设计创新的重要性 [J]. 科技管理研究， 2011，（5）：5-6.

[2]陶蓉蓉.从OEM到OBM：论企业设计创新的核心价值[J].艺术探索，2012，（1）：120-122.

[3]李志榕，屈芳娟. 论基于设计控制理论的产品创新研究[J]. 求索，2013，（7）：241-243.

[4]李聪. 工业建筑设计创新研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.

[5]高志强，包旦妮，占必传，薛生辉. 企业转型中的产品设计创新模式——以江苏服装企业为例[J]. 文艺争鸣，2010，（20）：118-120.

[6]艾英旭. 建筑设计创新可拓菱形评价方法[J]. 北京工业大学学报， 2010，（1）：58-62.

[7]陈继文， 杨红娟， 张进生等. 基于变型空间 FBS 本体映射的产品创新设计方法[J]. 计算机集成制造系统， 2013，（19）：11-12.

[8]杨意坚. 实物期权理论在新产品开发项目价值评估中的应用[J]. 生产力研究， 2009，（22）： 110-111.

[9]Avinash K. Dixit， Robert S. Pindyck. Investment under Uncertainty [M].Princeton，NJ： Princeton University Press， 1994.

[10]刘国昌，苟秉宸. 产品概念设计可制造性评价方法研究[J]. 计算机工程与应用，2013，（5）：55-58.

[11]Ashby M F， Johnson K. Materials and design： the art and science of material selection in product design[M]. Butterworth-Heinemann， 2013.

[12]陶福平， 向刚， 孙璐. 企业持续创新项目的实物期权管理初探[J]. 科技进步与对策， 2007， 24（3）： 104-107.

[13]汤佐群. R&D 项目的期权价值： 基于流程的规范化分析[J]. 科学学研究， 2005， 23（1）： 76-81.

[14]Lewis N， Eschenbach T， Hartman J. Where real options might really work[C].New England American Society for Engineering Education Conference，2007.

[15]吴崇， 胡汉辉， 吕魁. 基于动态核心能力的企业知识创新战略选择研究[J]. 科学学研究， 2009， 27（6）： 947-954.

[16]Davis G A. Estimating volatility and dividend yield when valuing real options to invest or abandon[J]. The Quarterly Review of Economics and Finance， 1998， 38（3）： 725-754.

[17]鲁皓，张宗益. 基于实物期权方法的新兴技术项目投资时机和投资规模选择[J].系统工程理论与实践，2012，（5）：1068-1074.

（责任编辑：宁晓青）

A Study on Timing of Design Innovation

Investment Based on Real Options Theory

LIU Xiaojing1，2，ZOU Tao2，CHEN Yanying2

（1.Business School， Central South University， Changsha Hunan 410083， China;

2. School of Architecture and Art， Central South University， Changsha Hunan 410083， China）

Abstract：Product design innovation has become crucial to developing and maintaining core competitiveness of enterprises. Design innovation in a company has the real option features under uncertainty， which have been merely analyzed in perspectives of economic and management. Then， the DCF method does not value the embedded management flexibility correctly. Consequently， a model of timing on a corporate design innovation is built based on real options theory. Furthermore， a case is given to demonstrate the reasonability and the feasibility of this method. Finally， on the basis of the above analysis， the paper gives some advice for concerned enterprises that they should take the whole embedded real options into account during the design innovation investment together with a DCF analysis， and grasp the optimal investment timing to ensure scientific decisionmaking.

Key words：Real options; Design innovation; Timing; Uncertainty