基于供应链的集群企业与物流企业技术创新博弈分析

钱存华 樊伟 付亚洲

内容摘要：集群企业与物流企业在供应链关系下对接紧密，无缝链接是双方企业重点关注且逐渐加大创新投入的关键环节。本文在传统对接技术创新模式的基础上，提出了两企业之间的技术创新协同新模式，针对影响协同策略选择问题构建博弈模型进行分析。从内部生产、外部销售两阶段入手，引入成功率、研发费用、溢出系数等变量建立完全信息动态博弈模型，求解各策略博弈均衡时最优定价、利润函数关系式，得出企业可根据不同技术溢出系数、创新因子水平选择相应技术创新策略。

关键词：供应链   企业协同   技术创新   完全信息动态博弈

两企技术创新协同必要性和可行性分析

（一）两企技术创新协同必要性

近年来，我国政府及各企业逐渐认识到技术创新是驱动市场利益的有效机制，有助于提升企业核心竞争力。加大经费投入是注重技术创新的主要体现，2016年社会各界共有15676.7亿元用于各种研发，其中用于基础研发占比5.25%。2017年全国社会物流总额252.8万亿，其中工业品物流总额234.5万亿，占比物流总额的92.76%。管理费用、运输费用、保管费用分别为1.6万亿元、6.6万亿元、3.9万亿，分别同比提高7.6个百分点、5.4个百分点、2.7个百分点。

以上数据表明，技术研发高投入、物流高需求情况下，资源消耗仍然居高不下，提高物流业与制造业协同研发对接技术，一方面降低制造业物流服务成本，另一方面增强企业响应市场能力，提高其市场竞争力，同时也为物流业进一步优化发展指明方向。新时代背景下现代物流业被赋予了更多使命，作为一种新兴产业近年来受到各方学者的广泛关注，其研究涉及物流业与集群制造业模式创新、机制创新、机理研究等定性理论研究，缺少包装、运输、仓储、装卸、搬运等具体问题的实证研究。物流技术是物流业智能化、提高物流运作、管理效率、服务水平的关键点。生产技术是制造业重要核心竞争力之一，通过技术创新使物流更好的服务于生产，一直是企业所追求的目标。

（二）两企技术创新协同可行性

基于两企技术创新协同能否有效的实施以及能否具有现实可行性这两个问题，笔者通过对历史文献以及研究成果的梳理，发现近年来一些学者在两企合作、联动关系方面逐渐从理论层进入实证研究。理论方面，邹筱（2014）提出物流业能够融入制造业中构成供应链关系。供应链集群企业间具有地域盟约关系易推动复杂协作形式运行，其对物流服务需求总量较大，易達到物流企业技术创新门槛值。刘国巍（2018）指出区域物流企业技术创新能够消化、吸收外部先进技术进一步促进协同创新。实证方面，吴永林（2016）通过实证分析得出两企协作技术创新能够做到技术互补和资源互补。以上文献为协同技术创新可行性提供相关依据，并为文章研究方法选择、参数变量设置提供技术支持。

集群企业与物流企业技术创新协同模式

集群企业与物流企业技术创新协同包括生产阶段和销售阶段，其创新流程如图1所示。集群企业与外包物流企业对合作中容易出现的问题以及能够降低成本的包装、运输、仓储、装卸、信息系统、生产搬运、生产技术等对接环节进行技术协同改进、创新协商，并对成本按照相应的比例分摊、利益共享等达成协议。力求精益物流、准时生产，最大化解决以往外包中出现的供应不及时、对接损失大、服务质量低、风险高等问题。该协同模式，一方面，能够在两企对接中因不符合规范、标准不统一等问题造成损失之前有效解决，避免为应对单一企业需求投入大量资金研发;另一方面，能够综合集群各企业集思广益为物流对接技术研发出力，增加企业之间合作频繁度，不断提高纵向供应链、横向供应链企业之间的相互依赖性，不断深化企业之间竞合伙伴关系，增强信任度。其不足之处在于，技术创新协同能够有效运作，硬件方面需要先进的信息管理系统能够及时有效的将信息反馈给各环节。除此之外，相关协同模式、运作机制、保障机制等都有严格要求。

两企如何对技术创新协同做出有效策略选择，降低协同中的风险需要有效保障。本文将集群企业与物流企业视为供应链关系，其技术创新决策过程分为内部生产阶段和外部销售阶段。以供应链网络特征为基础，考虑技术溢出、物流服务环节、成功率、研发费用、创新效率因子等因素，运用完全信息动态博弈理论分析两企创新行为。以产品价格、物流服务价格、利润为决策内容，分析两企创新博弈竞合问题，并根据博弈分析相应结论为进一步推动技术创新有效运作提出相应建议。

供应链背景下两企技术创新动态博弈分析

（一）模型假设

为了简化分析，参与技术创新的集群制造企业记为企1，提供物流服务的第三方物流企业记为企2，企1所有物流服务全部外包给企2，它们之间信息公开，模型相关假设如下：

假设1：该过程由两个博弈阶段组成—生产阶段和销售阶段。在生产阶段，两种企业分别有两种策略可供选择（合作创新、非合作创新），企1按照市场需求量进行生产，企2对其提供相应的物流服务，两企同时决定各自价格。销售阶段，产品定价由企1决定，企2决定物流服务价格。

假设2：两企业合作过程中会出现技术溢出现象（这里指一方投资技术创新并取得一定成功会有利于另一方相应技术水平提高），技术溢出程度由技术溢出系数表示，两企业间的联系或互动等越频繁，技术溢出系数越大。

假设3：物流服务价格受企1对产品的初始定价影响，倘若技术创新成功为企业带来的效益能够降低企1对产品和企2对物流服务定价。

假设4：企业单位生产成本、市场需求和溢出系数等信息双方完全共享。

假设5：在生产和销售阶段，企 1和企2都无法准确了解对方，一些技术创新策略无法达成共识，双方属于同时决策。

（二）模型构建

模型分为两部分，第一部分为生产，两企业在生产阶段可自由选择是否进行合作技术创新，该阶段视为同时做出决定。其中一方或者两方不合作时又可分为选择独立创新或选择不创新，Yi表示选择不同策略下所对应的研发投入费用。第二部分为销售，企1按照市场订单需求进行生产，企2提供相应物流服务，且两企业可通过协商决定产品价格或物流服务价pi，本文采用逆向归纳法对模型求均衡解。

市场对产品需求量用线性函数Q=a-bp表示。基于供应链关系，物流企业为集群内部企业生产提供的原材料物流服务环节分为运输、储存、装卸、搬运、包装、配送、流通加工等，设p1为企1的产品价格，企2初始物流服务单位价格为p2。假设一个单位产品完成生产需要r个物流服务环节，则产品的市场销售价格为p1+rp2。设q1为企1的产量，q2为物流服务需求环节的总次数。由假设1可知，企2按照企1的生产量提供物流服务，所以q2=rq1。将企1的订单视为市场需求，则企1的需求函数可表示为q1=a-b（p1+rp2），则企2的需求函数可以表示为q2=r[a-b（p1+rp2）]。

两企业的单位成本用Gi表示，技术创新前的单位成本用G0i表示，技术创新成功后单位成本可用函数公式表示为Gi=G0i-Xi-τXj（i，j=1或2，i≠j），其中τ∈[0，1]表示企业间的技术溢出系数，该系数由两企业间沟通能力、协调能力、知识传播能力、合作次数、社会政策、集群内企业竞争激烈度、生产过程或物流服务中各节点之间技术相互利用的需要程度而定。Xi表示技术创新程度，这里以成本下降量表示，由于技术溢出效应的存在，τX2表示物流企业在进行技术创新后使得集群企业单位生产成本下降的量，τX1表示集群企业在进行技术创新后使得该物流服务费用下降的量，若企1、企2对其技术创新采取合作的方式，则τ=1。

企业研发投入函数满足Yi=1/2σX2i（σ>0），则，其中2/σ表示技术创新效率因子。

技术创新能够成功概率为gi，则不成功概率可表示为1-gi。由假设2以及技术创新成功后的单位成本，将创新成功概率代入得出单个企业创新成功后期望单位成本E（Gi）=G0i-gjτXj（i，j=1或2，i≠j）。当两企业进行合作技术创新时，取得成功概率可表示为g=（g1+g2）/2，则失败概率1-g。综上，技术创新期望单位成本函数可改写为E（Gi）=（G0i）-gXj-gτXj，由以上假设可推导得出集群企业与物流企业的利润函数：

（三）模型求解及分析

销售阶段博弈均衡分析。考虑第二阶段产品价格或物流服务价格。由模型假设1可得，在销售阶段，集群企业按照订单销售，物流企业为其提供相应物流服务。两企业同时就产品价格或物流服务价格pi的大小达成一致，使自身收益最大化，对pi求偏导：

生产阶段博弈均衡分析。两企业在生产阶段的合作策略分为合作研发和非合作研发。非合作研发是指某一企业确定投入费用，另一企业在其自主选择的条件下其研发费用投入水平不定（为0时，表明企业选择不研发），以使得自己获得利润最大化。所有研发投入费用由两企业共同承担，表示两企合作研发，生产阶段策略矩阵见表1。

由于合作研发只有在双方都选择合作策略的情况下才有可能实现，所以（合作，不合作）、（不合作，合作）两种组合可认为是不可能实施的策略组合。在不合作研发策略中包括自主研发和不研发两种选择，所以η2=（不合作，不合作）可以用子策略矩阵表示（见表2）。

企业不合作时的博弈均衡分析。设该创新技术需要研发投入为M。在企1、2选择不合作时，可能有四种情况出现：企1、2均不研发（Y1=Y2=0）;企1不研发（Y1=0），企2自主研发（Y2=M=1/2σX22）;企1自主研发（Y1=M=1/2σX21），企2不研发（Y2=0）;企1、2均自主研发（Y1=M=1/2σX21、Y2=M=1/2σX22）。下文分別讨论以上四种情况，看两企业间的最大利润关系。

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结论1：通过模型求解可知，两企定价跟技术溢出系数以及技术创新因子无关，在双方都不创新的情况下，两企分别在各自最优定价下获得最大收益。经过比较得∏1*2>∏1*1，即企2获得的最大利润比企1多。这是由于在双方均不研发的情况下，此时企1和企2之间按订单生产，此时对于企1而言，每多一笔订单就意味着成本增加，而对于企2则意味营业额增加。所以当双方在各自获得最大利益时，企2的最大利润要大于企1。

结论2：通过对模型求解可知，企1、2定价受到技术溢出系数和技术创新因子影响且成一定线性关系，∏2*1>∏2*2，即企1获得的最大利润大于企2。这是因为由于企2的自主研发使得物流成本下降，这样就使得企1的物流费用相对下降，从而出现利润增加。而由于企2的自主研发需要投入研发资金，所以最终企1获得的最大利润大于企2。

结论3：通过对模型求解可知，企1、2定价受到技术溢出系数和技术创新因子影响且成一定线性关系，且∏3*2>∏3*1，即企2的最大利润大于企1。这是由于当企1采用新技术的情况下，由于存在技术溢出现象，产品相对成本下降，销售量增加。在此基础上，企2承接的物流订单更多，业务量增加，所以利润会提高;而此时由于企1需要投入研发费用，因此企2的最大利润大于企1。

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结论4：通过对模型求解可知，企1、2定价受到技术溢出系数和技术创新因子影响且成一定线性关系，两企在各自企业最优定价下获得最大收益相等时，有∏4*2>∏4*1，即企2所获最大利润大于企1。这是由于企2不但降低了物流运输成本，而且业务量还出现增长，所以最终所获利润高于企1。与此同时，创新时两企各自所获得的最大利润均大于未创新时。

企业合作时的博弈均衡分析。在合作研发的情况下，企1与企2的地位相等，设该技术创新需要的研发投入为：Y=M=1/2σX2，由于二者同时选择研发投入Y1=Y2=M/2，则X1=X2=X，由于二者协同，则τ=1，则成功概率为g=1/2（g1+g2）。在创新成功的情况下，双方进行博弈决策取决于企1的产品价格或企2的物流服务价格，p*1和p*2改写为：

结论5：通过对模型求解可知，企1、2定价受到技术溢出系数和技术创新因子影响且成一定线性关系，由于两企业采取合作创新形式，双方研发投入将减半、共享创新技术、平分创新利润，此时两企业各自利润大于两企业在不合作创新时的四种策略下各企业所获得的最大利润。

结论与建议

基于物流服务企业与集群生产企业供应链关系，文章通过动态博弈方法对模型进行求解，得出两企达到技术创新均衡条件，并得出不同策略选择下各企业最优定价水平以及利润关系式，最后通过算例模拟分析对模型进一步验证，得出以下结论并提出相应建议：

考虑技术溢出系数、创新因子、创新成功率、研发费用等参数变量能够为存在供应链关系的两企在技术创新策略选择时提供更精确的参考，企业可以通过模型求解相应关系式为决策提供支持。

兩企在技术创新策略选择以及定价决策时应根据充分考虑技术溢出系数、创新因子大小，根据不同环境下两参数的不同做出最优决策，企业在决策后可通过调节两参数大小，促使合作朝着更有利于自身发展的方向偏移。

政府等相关部门能够通过政策给予两企适量的奖励与惩罚引导技术溢出系数、创新因子等变量，以保证两企协同创新的社会效应最大化，促进产业结构升级、技术更新。

两个企业间应鼓励一线工人参与创新加强关键或者常出现问题环节的沟通交流，为两企业在共性技术、无缝链接等方面进言献策，一方面有利于确保适当的技术溢出系数，增加创新因子;另一方面有利于提高集群整体竞争力，为社会消费者提供更加物美价廉的产品与服务。

此外，文章仍然存在一些不足之处有待进一步研究，如物流服务定价标准、在不完全信息情况下的博弈分析、缺少实证检验，合作技术研发成本由各自投入，未考虑按一定比例分摊情况下两企博弈情况。

参考文献：

1.国家发展改革委员会.2017年全国物流运行情况通报[EB/OL].（2018-2-6）.http：//www.chinawuliu.com.cn/lhhkx/201802/06/328520.shtml

2.邹筱，张玲.竞合关系下制造业与物流业共生发展模式实证研究[J].湖南社会科学，2014（4）

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4.张红波.不确定环境下物流技术创新的决策机制—基于制造业与物流业联动的视角[J].中国流通经济，2013，27（10）

5.刘国巍.物流技术创新对物流业的影响测度与路径分析—基于2000-2015年省际空间杜宾面板数据模型[J]. 中国流通经济，2018，32（1）

6.吴永林，万春阳.协同技术创新中的技术互补、资源互补与技术创新能力研究[J].工业技术经济，2016，35（6）