基于竞合关系的制造业绿色创新系统知识共享博弈研究

申 楠，李婉红

(哈尔滨工程大学 经济管理学院，哈尔滨 150001)

基于竞合关系的制造业绿色创新系统知识共享博弈研究

申 楠，李婉红

(哈尔滨工程大学 经济管理学院，哈尔滨 150001)

目前，推动制造业建立节能、降耗、降低污染的绿色创新系统已成为中国经济发展刻不容缓的任务之一。研究发现，制造企业在竞争主导型知识共享博弈过程中可获得的最优知识共享收益与知识未来效应因子、知识共享期望增加因子、折现率和淘汰率正相关,与知识共享单位成本负相关；合作主导型下的最优知识共享收益则与知识未来效应因子、知识共享期望增加因子、知识共享的边际收益系数和折现率正相关，与知识共享单位成本负相关。

制造业；绿色创新系统；竞合关系；知识共享；博弈

中国制造业以往主要以高能耗、高排放、低利用的粗放型增长模式为主，这不仅加剧了中国能源短缺和环境污染的不良态势，也与中国实现制造业可持续发展的目标相差甚远。从可持续发展的角度看，制造业需要在保护自然资源、改善生态环境的基础上，获得经济效益的持续增长，实现产业持续发展。绿色创新是一种综合考虑环境影响和资源消耗的创新模式，其目标是使产品在设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响最小、资源利用效率达到最高。制造业绿色创新系统是实现制造业绿色创新、提升制造业企业市场竞争能力的关键[1]，其包含制造业企业、高校与科研院所、政府机构，以及中介机构等系统主体在内。在这种背景下，推动制造业建立节能、降耗、降低污染的绿色创新系统，并通过绿色创新系统实现制造业的绿色转型，使其在发展过程中减少环境污染、节约资源以及资源再生等目标，已成为中国经济发展刻不容缓的任务之一。

此外，知识已成为推动制造业绿色创新系统运行的重要资源和要素。制造企业与高校、科研院所的合作过程中，需经历隐性知识向显性知识的转化，并与知识库中原有的显性知识一起通过计算机网络、开放式数据库、印刷品等平台，与对方进行显性知识的传递与共享，对方将获取的显性知识通过分析、整合、储存为绿色知识和绿色技术，并最终应用于绿色创新过程中[2]。绿色创新系统的运行被越来越多地理解为有关清洁生产、循环制造、末端处理工艺等新知识在系统内的产生、应用和扩散的过程[3]。知识共享已成为绿色创新产生效应并推动创新系统运行的重要链条，制造业绿色创新系统研究的“系统范式”也必将高度关注知识在创新系统中各个创新机构和要素之间的共享机制，这是实现装备制造业绿色转型的关键所在。李林蔚、江能前等(2014)基于竞合视角对联盟企业的知识获取影响因素进行分析认为，合作要素和竞争要素对联盟企业知识获取以及共享等活动具有影响；Mention(2011)在关于开放式创新实践的协作与竞合研究中也提出了类似的观点。绿色创新主体必须通过合作获取互补性的异质资源来实现利益最大化，但是在知识共享的合作过程中，也必然伴随着竞争行为，这种竞合关系体现了绿色创新主体为了获得市场优势的利己行为。依据知识共享双方的知识资源依赖程度、创新目标的相关性等，可以将竞合关系分为合作主导型关系和竞争主导型关系。

基于以上背景，本文提出研究基于竞合关系的制造业绿色创新系统知识共享机制，该研究对构建基于知识管理的制造业绿色创新系统，提高系统中的知识存量，增强系统的绿色创新能力，进而推动中国制造业的可持续发展，提升制造业竞争优势具有重要的理论价值和实践意义。

一、制造业绿色创新系统知识共享竞合关系

1.竞争主导型关系中的知识共享。绿色创新系统中生产同质产品的企业之间所存在的关系更多以竞争主导型为主。它们之间的竞争不仅表现为对产品市场份额的争夺，还表现在对技术、知识、人力资源等方面的竞争。考虑到企业符合经济人假设，即使是以竞争为主导的关系，由于竞争对手拥有本企业进行绿色创新需要的技术和知识，因此在以竞争主导型关系为主的制造企业之间进行知识共享也成为可能。

通常竞争主导型制造企业之间的知识共享发生在建立联盟和不建立联盟两种情况下，由于通过联盟进行知识共享的方式更接近于合作主导型的知识共享，因此，本文仅研究在非联盟方式下的知识共享过程。在非联盟方式下，制造企业间没有组织约束和保障，因此属于非完全共同利益主体，各主体会通过独立决策的方式来确定知识共享量，确定自身最优的知识共享目标函数和知识共享的最优决策，自身和对方的知识资源可以得到合理利用和配置，从而实现在绿色创新过程中的低成本和高效率[4]。

2.合作主导型关系中的知识共享。在合作主导型关系中，绿色创新主体双方具有较为一致的绿色创新目标，对于所溢出的知识资源具有互补性，而且市场的重合性也较低。因此，合作主导型关系通常发生在制造企业与高校和科研院所之间。在制造企业与高校、科研院所的合作主导型关系中，各创新主体的合作意愿具有很强的互补性。制造企业是知识资源的主要需求者，需要通过合作获得绿色创新过程中所需的知识资源；而高校和科研院所具有较高的知识创造水平，主要作为知识资源的提供者为制造企业供给所需要的知识。因此，在这种合作主导型关系中，制造企业与高校、科研机构没有直接的竞争关系，更多是通过双方的合作来达到共赢。

二、基于两种竞合关系的知识共享博弈模型

1.基本假设构建。博弈论是研究理性的参与者在合作或竞争中的策略选择理论，可以划分为合作博弈和非合作博弈两大类，其中，合作博弈研究人们达成合作时如何分配合作得到的收益，即收益分配问题；非合作博弈则研究人们在利益相互影响的局势中如何选择决策使自己的收益最大，即策略选择问题。关于知识共享博弈研究，现有研究大多运用静态模型研究不同知识主体知识共享策略问题。然而，由于知识的更新周期不断缩短，绿色创新系统中主体之间的知识共享也是一个动态进行的过程，因此应用动态博弈模型中的微分对策模型研究这些主体的知识共享博弈问题更为符合现实[5]。

假设1：绿色创新系统中参与知识共享(Player)包括两方：{制造企业1，大学及科研院所2}或{制造企业1，制造企业2}，同时假设双方的知识共享目的是在通过知识共享所获得的知识创新量最大时，共享双方可获得知识共享的最大收益。

假设2：双方的知识共享从t0时点开始，在T时点终结。双方在S时点的知识共享量为xi(s)(i=1,2)，知识共享意愿为ui(s)(i=1,2)，进行知识共享的单位成本系数为ci(i=1,2)。借鉴于娱、施琴芬(2013)的研究，建立如下知识共享博弈模型。同时，考虑到知识共享成本与知识共享意愿有关，因此双方的知识共享成本函数可以表示为知识共享意愿的二次凸函数：

(1)

(2)

(3)

(4)

在这种关系中， 双方知识共享的变化受制于以下动态系统：

(5)

(6)

其中，ξi(i=1,2)为知识共享的边际收益系数且ξi>0，γ为固定的贴现率，hi(i=1,2)可以理解为知识的未来适用因子，用来衡量知识共享未来效应。

(7)

在双方合作的情况下产生知识共享对绿色技术创新的协同效应，双方知识共享的变化受制于动态系统：

(8)

其中，ρi表示共享意愿带来的知识共享期望增加因子，δ为知识淘汰率且δ>0，δxi(s)表示在s时点上共享知识的瞬间淘汰情况。

三、不同竞合关系下绿色创新系统知识共享博弈过程

1.竞争主导型的知识共享博弈过程。应用贝尔曼动态最优化原理：一个控制集u*(t)=φ*(t,x)构成最优化问题微分博弈方程的一个最优解法，若存在定义在[t0,T]×Rm→R上的连续可微的函数V(t,x)，且满足如下贝尔曼方程：

(9)

此处V(t,x)为t∈[t0,T]后所有瞬时收益之和的现值。

V(t0)1(T,x1)=e-γth1x1

V(t0)2(T,x2)=e-γTh2x2

(11)

此处的V(t0)1(t,x1)和V(t0)2(t,x2)表示参与人1和参与人2在时点t0开始的动态最优问题中，在t∈[t0,T]的价值函数。

本文以参与人1为例进行分析，参与人2的步骤省略。

首先定义汉密尔顿函数，即

(12)

观察到H是可微的和非线性的，可以对H应用一阶条件∂H/∂u1=0以得到：

因此，可以得出参与人1对于知识共享意愿的最优策略为：

(13)

同时，利用乘积法则进一步求导∂H/∂u1得出:

因此，(13)中的结果的确是最大化汉密尔顿函数。将结果(13)带入贝尔曼方程(10)，可得：

(14)

求解可得:

V(t0)1(t,x1)=e-γt[A1(t)x1+B1(t)]

(15)

公式(15)分别对t和x1求导数，得：

(16)

将(15)和(16)代入(14)，整理后可得：

(17)

令公式(17)中的x1系数和常数项都为0，并根据边界条件可得：

A1(T)=h1

B1(T)=0

(18)

将公式(16)代入(13)，可得参与人1的最优策略：

(19)

公式(18)中有关A1(t)的动态系统是对应于A1(t)的一阶线性微分方程，可以利用标准技术求解得到：

A1(t)=(h1-eγT)e(γ+δ)(t-T)+eγt

(20)

将(20)代入 (18)中有关B1(t)的动态系统， 可得：

(21)

(22)

因此，从公式(22)可以得出，在竞争主导型的知识共享博弈过程中，当制造企业之间独立进行知识共享的决策时，双方可获得最优知识共享收益与知识未来效应因子、知识共享期望增加因子、折现率和淘汰率正相关，与知识共享单位成本负相关。

通过公式(5)和(22)可求得参与人1的最优状态轨迹：

(23)

(24)

依据以上步骤，同理可得绿色创新系统中参与人2在知识共享中的最优状态轨迹和知识共享量。

2.合作主导型的知识共享博弈过程。应用贝尔曼动态规划技术，可以得到双方合作下进行知识共享的贝尔曼方程：

(25)

首先定义汉密尔顿函数，即

(26)

观察到H是可微的和非线性的，对H应用一阶条件∂H/∂ui=0，可以得出参与人对于知识共享意愿的最优策略为：

(27)

将(27)代入(25)可得:

(28)

求解(28),可得:

(29)

分别对t和xi求导数，得：

(30)

(31)

令公式(31)xi系数和常数项都为0，并根据边界条件可得：

Ai(T)=hi

Bi(T)=0

(32)

将(30)代入(27)，可得参与人的最优策略：

(33)

公式(32)中有关Ai(t)的动态系统是对应于Ai(t)的一阶线性微分方程,可利用标准技术求解得:

(34)

将(34)代入(32)中有关B1(t) 的动态系统， 可得：

(35)

(36)

同时将公式(34)代入(33)，可得最优策略为:

(37)

由公式(37)可以看出，在合作主导型的知识共享博弈过程中，双方可获得最优知识共享的收益与知识未来效应因子、知识共享期望增加因子、知识共享的边际收益系数和折现率正相关，与知识共享单位成本负相关。

通过公式(8)和(37)可求得双方的最优状态轨迹：

(38)

(39)

结 论

绿色创新系统的知识共享建立在制造企业、高校与科研院所、政府机构，以及中介机构间对溢出知识资源进行流动的基础之上，在此过程中绿色创新系统内部的绿色创新主体(主要指制造企业、高校与科研院所)通过相互之间的竞争与合作推动知识资源的流动。通过研究，本文得出以下结论：第一，在竞争主导型的知识共享博弈过程中，当制造企业之间独立进行知识共享的决策时，双方可获得的最优知识共享收益与知识未来效应因子、知识共享期望增加因子、折现率和淘汰率正相关，与知识共享单位成本负相关；第二，在合作主导型的知识共享博弈过程中，双方可获得的最优知识共享收益与知识未来效应因子、知识共享期望增加因子、知识共享的边际收益系数和折现率正相关，与知识共享单位成本负相关。

值得说明的是，考虑到博弈主体尤其是制造企业的类型具有多样性，因此本文尚未结合实际数据对不同竞合关系下的绿色创新系统知识共享博弈模型进行实证分析，在这一方面具有一定局限性。在未来的研究中，将重点依据不同类型的博弈主体，并通过采集、提取与绿色创新系统知识共享相关的定量数据对本文所构建的知识共享博弈模型进一步验证。

[1] 毕克新, 王禹涵, 杨朝均. 创新资源投入对绿色创新系统绿色创新能力的影响——基于制造业 FDI 流入视角的实证研究[J].中国软科学，2014，(3):153-166.

[2] 孙智妍. 校企合作中跨组织知识共享的影响机制——基于跨组织学习视角的实证分析[D]. 大连：大连理工大学，2013.

[3] 毕克新, 杨朝均, 黄平. FDI 对我国制造业绿色工艺创新的影响研究——基于行业面板数据的实证分析[J].中国软科学，2011，(9):172-180.

[4] 朱庆, 张旭梅. 供应链企业间的知识共享机制研究[J].科技管理研究, 2005，(10):73-74.

[5] 于娱, 施琴芬. 产学研协同创新中知识共享的微分对策模型[J].中国管理科学，2013，(S2):684-690.

[责任编辑：房宏琳，曾 博]

2015-04-20

国家自然科学基金青年项目“环境规制工具对绿色技术创新的驱动效应：基于时空分异视角(71202037)；黑龙江省自然科学基金“制造业绿色创新系统知识共享与溢出机制：理论建模及仿真研究”(G201210)

申楠(1981—)，女，助理研究员，从事绿色技术创新研究；李婉红(1978—)，女，副教授，从事绿色技术创新研究。

F273.1

A

1002-462X(2015)09-0117-05