政府差异化激励条件下有限理性制造集群的服务化策略演化研究

2019-08-19廖梦洁

运筹与管理 2019年7期

张健，廖梦洁，齐林

(1.北京信息科技大学经济管理学院，北京 1000192； 2.中国农业大学经济管理学院，北京 100083)

0 引言

服务化转型可以为处于价值链底端的传统制造企业带来多重差异化优势。随着劳动力成本与资源优势的不断减弱，过剩的同质化产品已不能满足客户的多样化需求，传统制造业面临着产品利润空间紧缩的挑战，而产品定制研发、售后维护等相关服务业务获利却不断提升[1,2]。较传统的物品加工销售而言，服务具有更高额的利润空间，企业可以通过服务化转型，摆脱低成本竞争困境，增加经济收益，以应对不断恶化的产品销售业绩[3～5]。对于日益重视环境效益的中国，服务化转型可以降低单位GDP的资源消耗、减少环境污染。通过制造业服务化转型，企业还可以为满足客户需求提供特定的“产品+服务包”，从而产生难以被同类制造企业模仿和超越的独特优势[6,7]。此外，服务型制造业具有较普通制造业而言更为丰富与频繁的知识创新和共享活动，有助于企业持续的产品创新与服务提升[8]。

然而，服务化转型在制造企业中的推行过程面临着多方阻碍。尽管学术界、产业界对于制造业服务化转型的优势观点趋于一致，但在制造企业推行服务化过程中，仍然会出现转型动力不足、无从下手等多种现实问题[9,10]。从企业内部来看，主导创造逻辑转换的困难、已有制造资源与能力优势同服务需求的冲突、对组织文化变革的惰性抵制等都降低了企业转型的动力[11]。从企业外部来看，长期形成的客户资源难以向全新的服务业务链条迁移、原产业链社会关系固化、市场环境不完善等问题，为企业市场拓展加深了难度[12]。

就企业规模划分的角度而言，传统制造企业依托产业集聚效应与规模经济多集中在制造集群内，而集群内不同规模、地位的企业则对服务化转型具有差异化认知与预期[13]。以包含寡头企业与一般企业的传统制造集群为例，寡头企业具有金融信贷资本注入的资本优势，为了捍卫自身市场地位，具有更强的转型动机与能力提供客户服务[14]。但服务化转型成本投入过高、对服务市场认知不足、缺乏服务业务的运营与管理经验等原因都有可能使企业陷入诸多转型风险[15]。对于集群规模较小的一般企业而言，虽然开展服务化战略对企业产品生产具有积极影响，利用先动优势有机会扭转企业在集群中地位[16]。但自身受资金预算约束、利润空间受限，更加难以凭借企业所有者独立注资完成服务化转型[14]。一旦转型失败，不仅会损失服务化成本投入，还会由于企业重心的转移而损失原有的制造市场份额，甚至面临经营失败的局面[17]。

就理论研究层面而言，学界对于制造业服务化多次研究热潮呈现明显的政策主导趋势，对政策保障合理化问题一直处于热点话题，部分学者认为我国实施政策保障有助于制造业产业结构的优化升级[18,19]。就国内外产业升级成功经验而言，部分制造企业服务化转型目的在于满足政策引导等多方面要求以获得相应资金与制度支持，适当的政府激励对服务化转型升级具有正向影响[20]。针对服务化转型困境，设定合理的政府支持力度成为提升全球价值链地位、顺利实现产业集群转型升级的关键驱动因素之一[21]。当前对于制造服务化转型的研究多集中在影响、驱动因素识别方面的定性分析，政府激励被当成影响因素中的逻辑变量以探究政策因素是否对制造业服务化具有正向作用。

面向制造业产业集群有限理性异质企业的服务化转型，分析和确定有效的政府激励水平，目前还未见相关研究。由于在一定的政府激励水平上，具有有限理性、异构规模与地位的集群制造业企业选择服务化转型，本质上是一个非线性系统中策略与行为涌现问题，难以通过解析分析得到结论。对此，本文借助演化动态仿真技术，以有限理性的制造集群为研究对象，赋予企业个体学习适应性与个体间自主交互性，利用演化博弈理论建立群体演化规则，直观演绎企业的服务化策略选择过程，建立政府差异化激励下集群寡头企业与一般企业的服务化策略演化博弈模型，以寻求在满足促进集群企业服务化转型的前提下，设置更为合理的政策激励。

1 问题描述

1.1 问题描述

演化博弈论最初产生于生物学领域，该方法将有限理性的个体定义为不具有准确计算自身支付收益、做出最佳决策能力的博弈个体，且只能通过试错与模仿高收益来最终达到系统的稳定均衡状态。假设大群体中突变小群体的收益支付小于大群体收益支付，将在博弈中迅速淘汰，所造成的扰动无法改变大群体最终的策略选择；反之，则会在群体中逐渐繁殖与蔓延，直至完全入侵群体，改变该群体的策略选择，达到最终的演化稳定状态，并称这种策略为演化稳定策略[22]。

本文将制造业集群中寡头企业群体与一般企业群体定义为具有有限理性的博弈双方，以政府制造业服务化激励为诱因，诱导处于价值链下游的纯制造企业群体，使其内部产生服务化主张的突变个体对群体产生扰动，由于有限理性个体不能准确计算自身收益支付，只能通过群体中个体向较高收益策略的学习与趋同，最终达到稳定均衡状态。两类群体随着策略选择的不同，收益支付矩阵对应的收益也会随之更改，在满足随机游走假设的前提下，不断演化博弈，最终达到系统的演化稳定状态。稳定状态下两群体对于服务化策略的决策，为一定政府服务化鼓励条件下的最优策略选择。

图1 系统演化博弈仿真概念模型

1.2 基本假设与参数描述

本文以包含有限理性寡头企业与一般企业的制造业集群作为研究对象，旨在通过演化博弈视角剖析政府差异化激励对集群的服务化转型策略选择的影响。基本假设如下：

假设1本文研究对象抽象定义为制造业集群中具有有限理性的寡头企业群体与一般企业群体。且寡头企业群体所含个体少于一般企业群体所含个体。未推行服务化转型战略前，纯制造市场空间为P，其中，寡头企业获得纯制造市场的大部分收益，且将净利润定义为A；而一般企业获得纯制造市场的小部分收益，且将净利润定义为B，其中A>B，P=A+B。

假设2在利润空间有限、创新驱动、政策引领等诸多因素下，制造企业群体内成员萌生服务化转型想法，企图通过服务化转型实现价值链低端到高端的跃进，获得更多的生产服务型收益。但服务化转型需要付出管理、营销等诸多成本，并有可能失败，使得群体内部产生博弈，持有该想法的成员个体有可能被同化，放弃转型想法。若持有服务化转型想法的个体在群体内不断蔓延，则有可能扭转整个制造企业群体的决策。令α表示寡头制造企业群体中持有服务化转型策略的个体占比，则专注制造的个体占比为1-α；令β表示一般制造企业群体中持有服务化转型策略的个体占比，则专注制造的个体占比为1-β。

假设4当且仅当寡头制造企业群体进行服务化转型时，由于企业生产成本有限，若进行服务化转型，则将一定比例的生产成本投入到服务化转型升级，从而降低了原有的生产成本，由于竞争企业采取纯制造策略，则寡头企业所丧失的纯制造市场份额将全部由一般企业占有，令这部分纯制造市场份额，也就是仅有寡头企业服务化转型时所丧失的生产性收益为π1。同理，当且仅当一般制造企业群体进行服务化转型时，企业同样会丧失部分纯制造市场份额，记为π2，并将由专注制造的寡头企业群体占有。仅有单一企业服务化的生产收益损失以及服务型收益如图2所示。

图2 模型参数概念模型

假设5当两制造企业群体同时进行服务化转型时，假定两企业投入的服务化转型成本占自身总生产成本比例相同，即两企业生产投入维持原有比例，则两群体获得同样比例纯制造收益，由于纯制造市场空间一定，令按照原比例制造成本投入，仍然按照原比例瓜分纯制造市场，则寡头企业群体仍获得A纯制造收益，一般企业群体仍获得B纯制造收益。

假设6政府对于进行服务化转型企业具有财税政策优惠、专项资金支持、转型培训指导、构建平台促进产业融合共创等多项政策福利，为简化计算，以经济效益加总G表示。上述假设中所含符号汇总于表1。

表1 符号与说明

2 模型构建与分析

2.1 模型建立

基于上述假设，建立政策激励下制造集群寡头企业群体与一般企业群体进行服务化转型选择的博弈收益矩阵(见表2)。

表2 演化博弈支付矩阵

(1)

UA2=β(A+π1)+(1-β)A

(2)

(3)

UB1=α(B+S2+G-CS)+

(1-α)(B-π1+S1+S2+G-CS)

(4)

UB2α=(B+π2)+(1-α)B

(5)

(6)

根据化博弈理论，可得寡头企业与一般企业服务化转型的复制动态方程：

(7)

=β(1-β)[α(S2+G-CS-π2)+

(1-α)(S1+S2+G-CS-π1)]

(8)

(9)

(10)

2.2 均衡点及稳定性分析

根据Friedman[23]提出的局部稳定分析方法，利用系统雅克比矩阵的局部稳定分析判定上述均衡点是否为系统的演化稳定策略。

(11)

其中:

(12)

f12=α(1-α)(π2-π1-S2)

(13)

f21=β(1-β)(π1-π2-S1)

(14)

f22=(1-2β)[α(S2+G-CS-π2)+

(1-α)(S1+S2+G-CS-π1)]

(15)

表3 局部均衡点处f11、f12、f21、f22的具体取值

(17)

为方便讨论局部均衡点的全局均衡性，引入过渡参数TA1,TA2,TB1,TB2，化简上述各式，其中令

(18)

(19)

TB1=S1+S2+G-CS-π1

(20)

TB2=S2+G-CS-π2

(21)

则

(23)

S2-G+CS+π1

(24)

恒成立，故TA2

局部均衡点处f11、f12、f21、f22的具体取值可表示为表4。

表4 局部均衡点矩阵各元素的参数表达式

当且仅当0<α*<1且0<β*<1时，系统存在5个局部均衡点，即

(25)

(26)

化简可得：TA1×TA2<0,TB1×TB2<2 ，即当TA1与TA2、TB1与TB2异号时，系统存在5个局部均衡点。

当局部均衡点对应的雅可比矩阵的行列式DetJ>0且其迹TrJ<0时,该局部均衡点渐进收敛，趋于稳定，对应策略为演化稳定策略(ESS)。排除不符合现实情况的参数取值范围，符合条件的过渡参数取值如表5所示。

表5 演化稳定策略分析

注：序号4～12过渡参数取值情况下不存在局部均衡点。

由表5可知：

结论1局部均衡点是否为全局均衡点，不受寡头与一般企业群体服务化的比率α与β、双方纯制造策略收益A与B的直接影响，但参数A与B作为参数π1与π2最大取值，关系到该参数的取值范围，对系统稳定性存在间接影响。

结论2对于局部均衡点(α*,β*)而言，若该点存在，则该点处迹恒为零，即TrJ=1恒成立，故(α*,β*)一定不是该系统的全局均衡点。

通过上表对于各过渡参数取值情况的探讨，每个局部均衡点为ESS的情况只与相关的两个过度参数取值有关，其余过度参数取零的特殊情况并不影响结论成立。

3 演化仿真分析

前文利用演化博弈理论分析了政府差异化激励下有限理性制造集群的服务化策略演化机制，但因参数设置复杂，不便进行具体分析讨论，采用Netlogo工具通过数值仿真验证本演化博弈模型结论的准确性。在仿真空间中随机生成200个异构企业个体，其中寡头企业个体占比20%，一般企业个体占比80%。个体在博弈空间中随机游走，异质个体相遇时博弈获得收益；同质个体相遇后依模仿最优规则进行策略更新[24]，策略更新的有限理性通过费米动力学过程实现[25]，即

(27)

其中si、sj分别为个体i、j的策略，Pi、Pj分别为个体i、j的收益，γ为非理性程度，γ→∞时高收益策略被确定性的模仿，γ→0时对高收益策略的模仿是完全随机的。

为消除仿真过程中其他参数变动可能带来的影响，根据现实情况和模型假设将参数设定如表6所示。博弈直至系统策略占比趋于平稳，且个别策略突变的个体无法侵入群体，即无法影响群体策略选择时演化停止。为消除随机性，每组参数设置下的仿真重复10次。

表6 演化仿真参数取值

3.1 系统稳定性分析

根据上文对系统稳定性策略分析表可知，系统稳态与α、β参数无关。以α参数为变量，固定其他参数取值，进行仿真分析，输出结果如图3(a)所示。如图可知，虽然不同的寡头企业初始群体服务化策略占比将影响系统按照不同演化路径向稳态趋近，但无法影响系统最终稳态，说明仿真结果与演化稳定策略分析结果(结论1)一致。为非理性程度对仿真结果的影响，分别将γ设为0、1、2，输出结果如图3(b)所示。由仿真结果可知，不同的非理性程度对系统博弈过程有影响，但对系统最终稳态无影响。在系统稳定性分析中，政府激励水平G=1。

图3 系统稳定性分析

3.2 存在稳态的演化博弈模型仿真

如表6所示，针对不同中间变量系统ESS的分布特点，以政府激励G为自变量，通过演化博弈模型仿真，分析五种不同的服务化政策扶持力度下系统稳态的变化情况，以此验证结论3～6。

(1)为验证结论3，保持其他参数取值如表6所示，令G=1。此时，政府奖励不足以诱导任何一个制造企业群体通过服务化转型盈利，反而企业若实行服务化转型策略，所获得的生产性收益小于服务化转型成本投入与生产收益损失，从而造成经济亏损、得不偿失的局面。对于演化博弈过程而言，群体内产生服务化主张突变的个体，无法侵入寡头与一般制造企业群体中其他个体，从而影响群体的策略决策。由于群体个体的有限理性，通过扰动所产生的主张服务化个体将很快被群体其他个体同化，演化为纯制造主张个体，从而保持系统稳定于均衡点(0,0)，如图4(a)所示。由此，结论3得证。

(2)为验证结论4，保持其他参数取值如表6所示，令G=20。此时，政府奖励G不足以诱导寡头制造企业群体通过服务化转型盈利，却可以使一般企业通过服务化获得更高收益空间。对于一般制造企业群体中持有服务化主张的个体而言，其支付收益由于群体中其他成员，将通过随机游走与博弈对手与群体同类的演化博弈而迅速扩张，最终演化为一般制造企业群体中个体全部持有服务化主张。而对于寡头企业群体而言，若实行服务化转型策略，所获得的生产性收益小于服务化转型成本投入与生产收益损失，从而造成经济亏损、得不偿失的局面。由于群体个体的有限理性，通过扰动所产生的主张服务化个体将很快被群体其他个体同化，演化为纯制造主张个体，从而演化为寡头制造企业全部持有纯制造主张，达到系统的稳态(0,1)，如图4(b)所示。由此，结论4得证。

(3)为验证结论5，保持其他参数取值如表6所示，令G=40。此时，政府奖励不足以诱导一般制造企业群体通过服务化转型盈利，却可以使寡头企业通过服务化获得更高收益空间。对于寡头制造企业群体中持有服务化主张的个体而言，其支付收益由于群体中其他成员，将通过随机游走与博弈对手与群体同类的演化博弈而迅速扩张，最终演化为群体中个体全部持有服务化主张。而对于一般企业群体，较纯制造策略而言，实行服务化转型策略将会造成经济亏损。

对于图4(c)中所示的扰动，可以解释为：由于一般企业群体个体的有限理性，通过政府奖励诱导所产生的主张服务化个体将很快被群体其他个体同化，演化为纯制造主张个体，从而演化为一般制造企业全部持有纯制造主张，而寡头企业全部持有服务化主张，进而达到系统的稳态(1,0)。由此，结论5得证。

(4)为验证结论6，保持其他参数取值如表6所示，令G=60。此时，政府奖励G可以同时满足寡头与一般制造企业群体通过服务化转型盈利。无论企业服务化投入与产出比是否大于1，政府奖励均可以使最终的服务化转型所获得收益高于纯制造策略下的生产性收益。两企业群体在政策奖励的诱导下，消除了一切由突变而改为纯制造主张的个体，使群体全部采取服务化主张并趋于平稳，如图4(d)所示。由此，结论6得证。

(5)为验证结论7，保持其他参数取值如表6所示，令G=28。此时，政府奖励G不足以诱导两企业群体同时通过服务化转型盈利，却满足使仅有一个企业群体服务化转型实现盈利。对于相同的参数设置进行多次仿真实验，出现“寡头制造，一般服务”策略(图4(e))与“寡头服务，一般制造”策略(图4(f))的概率相同，且结果不受初始群体数量与策略占比影响，结论7得到证实。但在仿真演化过程中，突变个体对于原有群体具备一定入侵性，以Ticks=600为演化结点，偶有造成由均衡态(0,1)向(1,0)转变的情况发生。由此，结论7得证。

图4 系统存在稳态的演化博弈模型仿真

3.3 不存在稳态的演化博弈模型仿真

为验证结论8，调整参数，令π1=44,π2=2,G=8,A=55,B=45，其余参数同表6，输出系统仿真结果图5所示。群体内个体的突变将通过博弈与学习不断引起群体策略分布的变化，两类企业群体内选择服务化策略的占比随之不断变化，群体策略无法达到稳态，且由于个体的随机游走与突变，策略变化不具有规律性，此时政策激励G使支付矩阵不存在占优策略，无法使集群演化为统一策略，一直处于博弈波动中，此时政策激励陷入困境。由此，结论8得证。

图5 系统不存在ESS的仿真结果

3.4 政府差异化激励下制造集群服务化策略的演化

为准确清晰探究政府差异化激励对系统服务化策略演化的过程，在其他参数一定(设置如表6)的情况下，对于不同政策激励水平(G值)进行多次仿真，将相应的稳定输出结果作为系统稳定策略演化结果，并可视化演释为图6所示。

当制造市场尚未达到饱和时，集群制造企业仅凭纯制造业务便可实现盈利，自身难以识别身处产业价值链底端利润空间的局限性。若政府不设立服务化转型相关财税、资金专项等激励政策，企业难以洞察价值链两端更大的利润空间，并且不具备独自服务化转型的能力与动机，此时的集群企业不会选择服务化转型策略。此外，当政策激励力度不足以支持服务化转型投入时，采取服务化转型战略的集群企业不得不将部分纯制造收益作为转型成本，然而，缺乏服务业经验的企业又难以立刻获得服务性收益，从而压缩了集群企业自身的整体利润空间，此时的集群企业同样不会选择服务化转型策略。

随着竞争对手产业升级的不断推进、自身人力成本的持续上涨、传统制造利润空间的不断缩小，政府与寡头企业开始意识到制造业服务化升级的必要性，但政府并未将制造业服务化转型作为产业结构调整的重心，只是着手筹划相关财税政策、逐步提升专项资金的投入比例，但相关扶持政策力度仍有限。对于集群制造企业而言，面对全新的服务化市场，企业在政策推动下，往往愿意发挥先动优势，优先抢占市场份额，但由于管理、人力、市场扩展等成本限制，政府激励只能影响制造集群中某类企业服务化转型的意愿，一旦某类企业选择了服务化转型战略，其余企业则会专注于制造产品，夺取由于服务化转型所释放出的纯制造市场份额。

当政府政策激励日益完善、服务化转型条件日益成熟时，制造企业服务化转型的成本相对早期而言大幅降低，从而激励越来越多的制造集群企业通过服务化转型战略获得更高收益，此时的政策激励不仅包含完善的财税政策、还包括金融服务、资金专项、产业升级孵化等多方面支持，帮助企业大大降低了服务化转型成本，提升了产业结构升级的成功率，使得制造集群企业主动选择服务化战略。