高科技企业创新生态系统演化研究——基于系统动力学

柏明国,何 志

(安徽工业大学 商学院,安徽 马鞍山 243032)

一、引言

高科技企业是推动国家经济发展的重要组成部分,而高科技企业由于其产品科技含量高,产品技术具有前沿性、复杂性和交叉融合性,使得高科技企业更加注重与其他企业、高校和研发机构的合作。在当今环境下,高科技企业之间的竞争已经由单个企业之争发展成为多个企业合作的供应链之争,进一步发展成更多企业、高校、研究机构等共同参与的创新生态系统之争[1]。

高科技企业创新生态系统,是将生态学理论引入到创新管理之中形成的一种创新体系,本质是创新主体间的互利共生、共同进化。在高科技创新生态系统中,企业与高校、研究机构、用户等合作伙伴协同创新,系统的“知识和资源池”得到大大提高,以共同解决客户的需求[2-3]。高科技企业创新生态系统的演化能够与生物进化中的遗传、变异、选择、个体、种群、群落和无机环境等相对应,但创新生态系统的演化更加复杂[4-5]。目前高科技企业创新生态系统的演化研究已引起了国内外学者的关注,覃荔荔通过构建生态位适宜度法对高科技企业创新生态系统可持续发展进行评价,探讨了高科技企业创新生态系统的发展机理与演化趋势[6]。Still等在利用复杂网络中心性方法建立企业创新生态系统演化框架的基础上,进一步揭示了创新生态系统演化进程中蕴含的独特特征[7]。Yin等通过研究IPhone应用程序创新生态系统的案例,指出发展机遇、竞争水平和需求偏好是造成创新生态系统不同演进过程的重要因素[8]。胡京波等通过调研SF民机转包生产商的案例,探究创新生态系统的演化轨迹,指出其创新生态系统的演进经历了“零部件转包生产→大部件制造→风险合作式研制”3个阶段[9]。王宏起等探究了新能源汽车创新生态系统的演进机理,指出其创新生态系统的演进遵循“小生境→开放式平台→全面拓展”的三阶段路径[10]。

国内外学者关于高科技企业创新生态系统的演化研究为本研究奠定了重要的理论基础,但现有研究多基于对国内外成功案例的总结,研究成果的普遍性值得商榷。其次，系统的演化发展是一个长期复杂的过程,系统中创新主体众多、创新要素多样,在系统发展的过程中,创新主体、创新要素随着系统的发展如何变化,创新要素之间如何互动演化,这些问题还没引起学者的较多关注。由于系统动力学方法能够处理复杂系统各变量之间的动态演化关系,通过建立高科技企业创新生态系统动力学模型可对上述研究问题进行深入探讨。另外，面对日益复杂的外部环境,构建以自身为核心的企业创新生态系统,是企业尤其是高科技企业进行发展壮大的趋势。因此，基于系统动力学对高科技企业创新生态系统演化发展过程中要素与要素间的发展变化和要素随着系统发展如何变化进行研究,不仅可以丰富创新生态系统的研究内容,也可以对高科技企业创新生态系统的建立与发展提供指导。

二、高科技企业创新生态系统分析

高科技企业创新生态系统,是将生态系统理论引入到企业的技术创新之中进行研究的产物,在与自然生态系统进行类比的基础上,通过借用自然生态系统的相关理论研究系统的要素、特征、功能。高科技企业创新生态系统是一种由高科技企业形成的全球性的互利共生、共同进化的创新体系,以客户需求为导向,以技术标准为纽带[11],是在一定时空内,通过创新物质循环、能量流动和信息传递,由企业、高校、研究机构等创新复合组织与各种创新环境形成的整体系统[12]。在自然生态系统中，生产者、消费者、分解者和无机环境四大组成部分通过物质循环和能量流动构成一个完整的生态系统,生态系统中的食物链维持着生态系统的稳定与平衡。高科技企业创新生态系统也存在着类似的结构与特征,企业、用户、高校与研究机构三大创新主体在创新环境中进行合作交流、信息传递构成了创新生态系统,而创新平台正是物质、能量、信息传递的枢纽,依靠创新链的不断循环,创新生态系统不断壮大发展。基于创新生态系统与自然生态系统的对应关系,本文将从创新主体、创新平台、创新链和创新环境对高科技企业创新生态系统进行系统分析[13-18]。

(一)创新主体

系统能够进行技术创新,就需要有稳定的创新主体,创新生态系统内创新主体众多,但主要分为以下几类:企业、高校、研究机构及最终用户等[5]。在高科技企业创新生态系统中,企业是系统进行技术创新的最主要力量,众多企业共同进行研发,并将研发成果转化为最终产品销售给用户,获得创新收益;高校和研究机构技术性人力资源充沛,拥有强大的科研能力,是高科技企业创新生态系统中不可或缺的主体[19],依靠企业提供的信息与资源进行研发或者通过自身资源进行研发,将研发成果出售获得回报;最终用户是对产品的使用效果了解最深的群体,他们决定了产品能否在市场立足,将最终用户纳入到创新生态系统之中,依靠用户对产品的了解,获取用户最本质的产品需求,可以使得研发产品更加适应市场,更容易在市场进行推广,同时也可以依靠最终用户庞大的数量基础,提升系统总体的研发能力。

(二)创新平台

创新平台是由技术创新生态系统中的核心企业所搭建而成,并受核心企业所控制,是系统内部进行物质、能量、信息传递的枢纽,是系统内各成员进行合作交流的平台[20]。其作用主要有:创新平台的升级与维护、技术标准的建立、信息资源的流动等。为应对高科技企业技术复杂性、前沿性的难题,高科技企业创新生态系统要求各个创新主体的技术之间能够互通互用,而不是各自为战,独立发展。而系统内创新主体的千差万别,技术与技术之间的差异性,势必会阻碍到彼此之间的合作,为提高创新效率,就需要建立一个统一的技术标准体系。企业依靠自身强大的市场影响力,将有利于自身的技术标准进行推广,进而升级为市场标准,获取竞争优势,已经成为计算机业、通信业、高科技产品制造业等行业企业发展的重要战略[21]。高科技企业创新生态系统中有众多的企业、高校、研究机构,各个主体之间的合作交流是系统协作研发的基础,为方便各主体间的沟通,信息共享平台是系统的必备功能。

(三)创新链

高科技企业创新生态系统的创新链是一条类似于生物链的循环链条[20]。在生物链中,生产者、消费者和分解者共同组成循环,进行着物质、信息和能量的循环。在高科技企业创新生态系统中由于核心企业具有很强的技术创新能力,会对创新生态系统的发展产生重大的影响[22],承担着制定技术标准,搭建系统创新平台,提供创新能量和传递创新信息的任务,发挥着生产者的作用;企业、高校、科研机构、用户等系统成员通过利用核心企业传递的能量和信息,进行协作研发,最终得到技术创新成果或产品,发挥着消费者的作用,有别于我们普遍认识的消费者概念,这里的消费者指的是创新生态系统的研发主体[20];而最终的产品用户通过购买产品,获得产品的使用价值,并向创新生态系统支付资金,使创新生态系统获取创新所需要的资源,最终用户发挥着分解者的作用。生产者从最终的产品用户分解者获取市场信息和产品收益,并将信息与收益转化为创新资源提供给消费者;消费者利用生产者提供的创新资源进行研发,并将创新成果及产品提供给分解者;分解者向生产者支付资金购买产品。生产者、消费者与分解者构成的循环便是高科技企业创新生态系统的创新链。

(四)创新环境

创新环境是创新生态系统所处的各种具体环境,这些环境不断发生变化,时刻影响着企业创新生态系统的发展,包括市场环境、政策环境、金融环境、技术环境、文化环境、基础设施环境等[23]。良好的市场环境,是创新产品能够获得收益的保证;技术环境不达标,研发过程就会受到阻碍,或者研发成果不能转化为产品获取收益;政府通过政策方面的支持,可为创新生态系统的发展创造良好环境[24];文化环境是能否培养出创新人才的关键;金融环境决定了创新能否获得金融投资;基础设施环境如网络发展水平是系统进行协作交流的保障。

三、高科技企业创新生态系统动力学模型

(一)基本假设

高科技企业创新生态系统尚无成熟的系统动力学模型,且系统创新主体、创新要素较多,为简化模型,突出重点,便于后续研究,对模型作如下假定:

假定1:为简化模拟,本模型不考虑时间延迟问题。

假定2:系统平台的服务质量保障了各研发主体之间的协作研发,各研发主体的研发成果包含了协作研发部分,协作研发成果不再单独计算。

假定3:系统的投入包括企业投入资金、国家政策补助等;系统的支出包括研发投入、平台管理费用、市场调研费用、标准管理费用等,并且系统的收益全部用来进行上述支出;系统的收益为由系统研发得到的科研成果最终转化的创新产品收益。

(二)高科技企业创新生态系统因果关系图

高科技企业创新生态系统中的企业、用户、高校与研究机构是系统的三大创新主体,在系统中进行研发工作,并将研发成果转化为创新产品;创新平台是创新主体进行合作交流的枢纽,及时获取市场信息,制定技术标准,维护平台建设以保障创新主体间的合作交流;创新链是系统能够持续发展的基础,通过“创新产品→创新收益→创新资源→创新产品”的循环,促进创新生态系统不断发展;市场环境、政策环境、技术环境等创新环境共同影响着创新生态系统的发展。

在高科技企业创新生态系统中,随着系统的发展,系统规模不断壮大,创新主体不断增多,系统的创新能力不断提升,科研成果数日益增加,最终提高创新产品收益,而随着创新产品收益提高,系统的吸引力便随之提高,吸引更多创新主体的加入,形成良性循环;同时创新收益的增加使得系统有更多的资金进行技术标准的管理与推广,有助于系统主体间的合作交流,提升创新效率;创新平台的管理与维护会提升平台的服务水平,但随着系统规模的扩大,对系统平台服务水平的要求也会逐步提高,相应的平台管理与维护费用也会增加。

根据系统分析构建高科技企业创新生态系统因果关系图,具体如图1所示。

图1 高科技企业创新生态系统因果关系图

(三)高科技企业创新生态系统流图

根据系统的因果关系图1,建立系统流图,具体如图2所示。

根据2004～2015年中国统计年鉴中高技术产业发展状况,对方程中的政策支持力度、标准淘汰率、信息网络发展水平、科研成果自然淘汰率、新产品自然衰减率和市场容量增长率等参数进行计算,并在参考前人研究成果的基础上[25-26],进行进一步分析,得出系统模型的DYNAMO方程,主要方程如下:

图2 高科技企业创新生态系统流图

企业研发成果=LN(中介机构数量*权重A+企业研发投入*权重B+企业数量*权重C)*SQRT(信息网络发展水平)*EXP(平台服务质量*权重D).

(1)

系统创新能力不仅受研发投入的影响,也受系统规模的影响,同时信息网络发展水平也会对研发成果产生一定的影响[27],而创新平台作为高科技企业创新生态系统的枢纽,其服务质量会直接影响到系统的创新效率。

创新产品收入增长=科研成果转化量*(1 +用户增加量*权重E).

(2)

用户参与研发,不仅能够使产品更加符合用户的真正需求,而且通过用户的参与,可以培养用户对产品的信赖,提高创新产品的销量。

科研成果转化量=SQRT(科研成果数)+LN(市场调研投入*权重F).

(3)

在创新生态系统中,创新平台通过市场调研,了解市场变化,确定市场需求,指明系统的研究方向,确保研究成果能够转化为用户需求的产品,同时科研成果的基数越庞大,能够转化为客户需求的产品数量就越多,因此市场调研投入和科研成果数共同影响着科研成果转化量。

平台服务质量=LN(平台管理投入*权重G)/系统规模.

(4)

平台服务能力一定的情况下,系统规模越大,每个系统成员受到的服务质量就会降低,而增加平台管理的投入会提升平台的服务能力。

四、模型的检验与仿真分析

本文采用操作简单,仿真结果直观的Vensim PLE软件对模型进行检验和仿真。

(一)模型的检验

在建立高科技企业创新生态系统的模型后,需要对模型进行检验,判断模型的正确性,以保证模型的正常运行,为之后的仿真模拟做好准备。由于研究对象的复杂,系统内部变量间的定量关系包含较多的参数,虽然部分参数可以参考文献和相关资料计算得出,但仍有一些参数的设定含有主观因素,可能会影响系统的准确性。将模型中标准制定投入力度从0.05增加至0.15,相应的研发投入力度从0.8减少至0.7。参数调整前后模拟结果对比,如图3所示。可见在参数改变之后,模型运行的结果在幅度上虽有较小差别但总体运行趋势比较相近,说明模型的参数是不灵敏的,通过参数灵敏度检验。

图3 系统收益相对于市场调研投入的变化图

(二)仿真分析

1.系统规模的演化趋势。如下页图4所示,系统规模的变化呈指数递增的趋势,在高科技企业创新生态系统的起始阶段,系统规模较小,整体实力较弱,发展缓慢,随着系统的不断发展,系统规模也迅速扩大,这也与一般系统的发展历程相吻合。在系统的发展初期,创新生态系统的创新资源较少,创新投入不多,创新能力不足,在行业内也没能形成一定的知名度,对企业、高校、研究机构等不具有多少吸引力,发展相对缓慢;随着系统的发展,吸引了一部分企业的进入,积累了一定的资源,创新生态系统的创新效率与创新能力得到展现,更多的企业、高校、研究机构等加入到创新生态系统之中,系统规模的发展迅速扩大。

2.标准数量的演化趋势。如下页图5所示,标准数量的变化呈先小幅度下降后不断上升的趋势,起始阶段系统成员较少,创新能力不足,标准化研究缓慢,随着行业新标准的不断推出,自身原有的行业标准也会被逐渐淘汰,系统内标准数量缓慢减少;随着系统的不断发展,系统规模不断扩大,系统创新资源不断增加,创新能力不断提高,标准化研究加快,借助庞大的系统规模基础,在行业内建立标准所面临的阻力也会大大降低,标准数量逐渐提高。

图4 系统规模变化趋势图 图5 标准数量变化趋势图

图5 标准数量变化趋势图

3.平台服务质量的演化趋势。如图6所示,平台服务质量的发展呈倒U型的变化趋势,起始阶段平台服务质量有所提升,但提升速度不断降低直至速度为0,而后平台服务质量逐渐下降。在高科技企业创新生态系统中,核心是系统的平台,加强系统平台的建设,才能使系统的资源更好的服务于各个创新主体,提升创新效率。在系统发展的初期,随着系统收益的稳步提升,系统平台管理投入逐步升高,但系统规模较低,且成长缓慢,使得创新平台的服务能力逐步升高,但当系统规模激增后,由于需要服务的系统成员快速增加,系统平台的管理投入面临不足,平台服务质量下降。结合图7,系统收益的变化呈逐渐上升的趋势,可知由于系统规模的提升带来创新资源的增长,创新成果也得到提升,使得系统平台服务质量下降导致的创新效率低下得不到显现。

4.系统收益相对于系统平台建设投入的演化趋势。如图7所示,将平台管理投入力度提高0.05,0.10,0.15,增加平台建设投入,可以促进系统收益的提升。提高系统平台的建设投入,会提升系统的创新效率,从而提升创新收益。同时从图7可以发现,在初始阶段系统收益的提升效果不明显,而随着系统的发展,平台服务质量逐渐降低,由提高平台建设投入带来的系统收益的提升效果越来越显著;还可以发现随着平台管理投入力度的不断提高,系统收益的提高幅度不断减少,即边际效用递减。

图6 平台服务质量的变化趋势图

图7 系统收益相对于平台管理投入的变化趋势图

五、研究建议

本文对高科技企业创新生态系统的演化过程进行模拟仿真,从系统规模,标准数量,平台服务质量和系统收益等方面研究了高科技企业创新生态系统的发展变化,结合分析结果,提出促进我国高科技企业创新生态系统发展的如下建议。

第一,广泛吸收创新主体,渡过系统发展薄弱期。高科技企业创新生态系统的发展是一个长期规划,在构建创新生态系统的初期由于系统的创新主体较少,创新资源不足,创新生态系统的优势不能得到发挥,系统收益不高,此时的创新生态系统比较脆弱。因此在创新生态系统的建立初期,系统应当广泛吸收其他创新主体的加入,加强与企业、高校、研究机构、用户等创新主体的合作交流,建立与行业内领先企业的联系,使其融入到创新生态系统之中,通过创新主体的快速增加,渡过系统发展薄弱阶段。另外政府的支持是创新生态系统发展的一大助力,积极寻求政策扶持、政府帮助,可推动创新生态系统的构建与发展。

第二,依靠系统标准化推进优势,建立行业标准体系。行业标准是竞争优势的来源,标准的建立与创新能力的高低和自身规模的大小息息相关,自身创新能力越高,创新产品、创新技术方面处于行业前列,才能在标准化的建立过程中,具备发言权,自身规模越大,影响力越高,标准化推广过程中遇到的阻力越小。高科技企业创新生态系统,由于系统成员众多,系统规模庞大,系统创新能力较高,依靠这些标准化推进优势,可将系统内部的标准体系向系统外部进行推广,进而建立行业标准体系,获取竞争优势。

第三,提高平台管理投入,保障系统创新效率。高科技企业创新生态系统,随着系统规模的快速增长,平台服务质量有所下降,系统创新效率降低,而平台服务质量下降所导致的系统收益的降低会因为系统的快速发展而掩盖,管理者有可能专注于系统收益的提高,忽视了平台服务质量和系统创新效率的下降。因此在高科技企业创新生态系统的发展过程中,应注重系统平台的建设,加强平台的管理,提高系统平台的建设投入比例,使系统平台服务质量、系统创新效率维持在较高水平,获取更多系统收益。

本文在分析高科技企业创新生态系统的创新过程中,只是从创新的一般过程“创新投入→创新产出→创新收益”进行了分析,而对更加具体的创新过程没有进行详细研究;在构建系统模型时,没有对创新过程的时间延迟问题进行考虑,而时间延迟也是创新活动中一个很重要的考虑因素,在之后的研究中可加强对具体创新活动和时间延迟的问题的考虑,以弥补上述研究的不足。

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