产学研耦合协调度及影响因素研究——以湖北武汉为例

朱 巍 张 景 安 然

(武汉科学技术情报中心，湖北 武汉 430023)

0 引言

产学研结合作为连接企业、高校和科研院所共同创新的模式，是解决研发成果和市场需求两张皮问题的有效渠道[1]。产学研结合在发达国家备受重视，在我国也进行了广泛的实践。为科学评价当前国内科教资源汇集的中心城市产学研结合情况，本文以武汉为例，运用耦合理论和灰色关联法对武汉产学研结合进行分析，量化评价产学研结合协调程度、影响产学研结合的关键因素，找出提升产学研结合效率的有效途径。

1 理论基础

1.1 产学研内涵

产学研结合即是产业界(企业)、高校、科研机构等间的合作，各方发挥优势，形成强大的研究、开发、生产一体化协同创新系统。具体来说，通常是以企业作为技术需求方，以科研院所或高等学校作为技术供给方，实质上是促进技术创新所需各种生产要素的有效组合。

在产学研结合活动中，企业作为需求者，从高校、科研机构中获取所需的科技成果、人才，为企业发展获取原动力，作为供给者为高校、科研机构提供开展研究和人才培养的资源，主要发挥经费提供、技术需求提供、承接技术转移、咨询反馈等作用；高校拥有丰富的科研和人才资源，具备强大的人才优势和科研创新能力，是原创性技术创新、基础研究的主要提供者，主要为企业输出人才、技术和科研成果，主要发挥原始创新、成果提供、技术瓶颈攻克、技术培训等作用；科研机构具有科研人才集聚、科研优势突出特点，研发重点着眼于产业需求，是创新成果研发与生产者，主要发挥行业共性技术研发、技术咨询、中试、产业化等作用。

1.2 产学研耦合内涵

“耦合”是指两个或两个以上的体系或两种运行形式间通过各种相互作用而彼此影响，形成互动关系，进行能量传递的现象[2]。一般而言，耦合程度越高说明体系间相互作用越多，独立性越差。企业、高校、科研机构互为独立系统，通过协同创新构建从科研、设计、工程、生产和市场紧密衔接的完整创新链条，实现从创新成果到一定规模商品生产的转化，系统间彼此影响、相互作用，形成耦合关系。耦合程度高说明产学研各子系统间相互作用多，创新链条上互补性合作多，协同效应明显；耦合程度低则说明产学研各子系统间更依赖自身体系创新，相互间合作较少[3-4]。产学研耦合程度是产学研结合水平及创新能力的综合体现。

1.3 产学研耦合协调评价

基于产学研结合三方都具有人、财、物的投入要素，有科技成果、产业化、产值等各类产出要素，可判断静态耦合关系是动态耦合作用的结果，以绩效为代表的静态耦合现象是动态耦合行为的展现。借鉴相关研究[5-7]，本文从产学研结合成果性绩效出发评价产学研耦合协调水平，通过测量产学研结合最直接、可衡量的投入与产出，采用标准、规范、易于获取的科技和经济数据评价产学研各方及整体状况。

2 样本选取、指标体系与研究方法

2.1 样本选取

武汉作为国家中心城市、全国知名的科教大市，拥有普通高校84所，其中“985”、“211”高校7所，院士68名；拥有众多科研实力雄厚的国家级科研机构，如中科院武汉分院下属8个研究所、邮科院、中船重工、长江科学院等；拥有武汉光电国家研究中心、P4实验室、脉冲强磁场、精密重力测量等国家重大科技基础设施，科教资源优势十分明显。将科教资源优势转化为城市产业发展优势，产学研结合至关重要。过去有关武汉产学研结合情况的研究，主要通过调研、专家座谈等方式开展，主观性较强，对产学研系统客观、量化的研究比较缺乏，科学评价武汉产学研结合状况十分必要。因此，本文选取武汉作为样本城市。企业、高校、科研机构相关数据来源于2013-2017年《武汉科技统计年鉴》和《武汉市科技创新活动主要指标》。

2.2 指标体系

由产学研结合、产学研耦合内涵可知，产学研耦合状况是多因素综合作用的结果，指标体系构建要充分考虑系统性、代表性、科学性。综合考虑产学研各方在合作创新中的主要作用，以及指标的稳定性、定量性、可获得性，本文从3个层次、4个维度设计产学研耦合协调度指标体系(见表1)。

指标体系第一个层次反映产学研耦合协调程度，通过计算产学研耦合协调度实现；第二个层次反映产、学、研三方各自的总体发展情况，通过分别计算产学研三方创新发展水平指数实现；第三个层次反映产学研各方的具体指标发展情况。

具体指标选取参照科技创新、产学研合作研究领域最具代表性的核心统计指标，从创新主体、创新投入、创新活动、创新产出4个维度选择23个指标，其中创新主体维度选取高新技术企业数、普通高校数、科研机构数表征；创新投入维度考虑人、财、物三方投入，分别选取R&D经费内部支出、R&D人员全时当量、科研仪器设备原价表征；创新活动维度由R&D项目数表征；创新产出维度从成果产出、经济绩效产出两方面考虑，分别选取发明专利拥有量、科技论文数、新产品销售收入占主营业务收入的比重、高新技术产业中规上工业产值占全市规上工业产值的比重、高新技术产业增加值占GDP的比重、技术合同成交额等指标表征。各项指标均为正向指标，量度方式为绝对量和相对量相结合，指标在研究期间统计口径保持一致。

表1 武汉产学研耦合协调度评价指标体系

2.3 研究方法

2.3.1 耦合协调度模型

在物理学中，耦合是指两个或两个以上系统相互影响的运动方式。由于仅凭借耦合度体现协同效应可能会产生偏差，难以很好地表征系统内部协调发展程度,而耦合协调是系统或要素间相互和谐、良性循环的关系，用耦合协调度衡量不同子系统发展的相互适应程度，能够较好地体现内部状况好坏程度。鉴于企业、高校、科研机构3个创新子系统间存在相互促进又相互制约的关系，本文借鉴物理学耦合系数模型，构建产学研创新系统协调度评价指标体系，在耦合度模型的基础上引入耦合协调度模型[8]，测算企业、高校、科研机构3个子系统间相互耦合协调程度，以此科学客观地判别产学研创新系统内部好坏。

2.3.2 灰色关联分析法

灰色关联分析法[9-10]是对动态过程发展态势的量化分析，通过比较或描述系统间或系统中各因素之间在发展过程中随时间而相对变化的情况，即分析时间序列曲线几何形状，用它们变化大小、方向与速度等的接近程度，衡量因素间的关联性大小。如果两个比较序列的变化态势基本一致或相似，其同步变化程度较高，即可认为两者关联程度较高；反之，两者关联程度较低。这种用于度量系统间或因素间随时间变化关联性大小的尺度，称为关联度。将关联度以大小排序，称关联序，比较各子序列对同一母序列孰大孰小，即可明确并理顺各子序列与母序列的“主次”关系。由于产学研结合影响因素众多而非线性，为更加客观反映影响产学研结合主要因素及影响差异，本文采用灰色关联分析法对23个产学研耦合协调发展水平影响因素进行分析研究。

3 企业、高校、科研机构创新发展水平测度与分析

3.1 创新发展水平测度结果

3.1.1 创新发展水平测度方法

第一步，采用最小-最大标准化方法对2012-2016年23项指标进行标准化处理，选取的指标数据均为正数，公式如下：

(1)

其中，xij为标准化处理后的指标值，αij和βij分别为各序列参量的上限值和下限值。

第二步，熵值法是以指标离散程度判断指标信息数据量，从而确定指标权重的数学方法，能够有效避免人为赋权的主观性。本文采用熵值法计算评价指标的权重系数。

首先，对指标做比重变换，公式为：

(2)

再计算第j项指标的熵值(3)，如下：

(3)

其次，根据熵值法确定指标权重wj, n为指标数。

(4)

最后，计算各子系统对总系统的功效贡献，也就是子系统的创新发展水平Ui。

(5)

3.1.2 创新发展水平测度结果

按照创新发展水平测度方法，利用公式(1)对2012-2016年武汉企业、高校和科研机构的23项指标数据进行无量纲化处理。在此基础上，利用公式(2)(3)(4)确定各指标的权重，并根据标准化后的各指标值及其权重，利用公式(5)计算各子系统的综合序参量值，即各子系统对总系统的功效贡献，各子系统创新发展水平指数结果如表2所示。

表2 武汉企业、高校、科研机构创新发展水平指数结果

3.2 创新发展水平指数分析

通过计算2012-2016年企业创新发展水平指数发现(见表2和图1)，企业创新发展水平指数呈持续增长态势，尤其是2016年，武汉企业创新发展水平指数增幅近60%。2012-2016年，企业发明专利拥有量、技术合同成交额、高新技术企业数、R&D项目数以及高新技术产业增加值占GDP的比重等创新发展指标出现快速增长，说明武汉高新技术产业发展迅速，企业自主创新能力不断提高，企业更加注重专利和知识产权，创新发展水平得到持续提升。

通过计算2012-2016年高校创新发展水平指数(见表2和图1)发现，高校创新发展水平指数呈现波动增长态势，2014年高校创新发展水平指数突降，主要是因为当年高校R&D人员全时当量异常，降低约一半，高校R&D经费内部支出有所下降。

通过计算2012-2016年科研机构创新发展水平指数发现(见表2和图1)，2012-2015年科研机构创新发展水平指数呈稳步增长态势，但2016年科研机构创新发展水平指数锐减，降低63%，主要是因为当年科研机构发明专利拥有量急剧下降，科研机构R&D经费内部支出、R&D人员全时当量、科研机构数、科技论文等指标也有所下降。

图1 企业、高校、科研机构创新发展水平指数(2012-2016年)

对比企业、高校、科研机构创新发展水平发现(见图1)，研究期间3个子系统创新发展水平排序经历了3个阶段：①2012-2013年，高校>科研机构>企业；②2014-2015年，科研机构>企业>高校；③2016年，企业>高校>科研机构。高校创新发展水平指数在2013年和2014年经历两个转折点，科研机构创新发展水平指数在2015年经历一个转折点，仅企业创新发展水平指数在2012-2016年持续保持增长态势，并逐步在产学研创新系统中处于领先地位。由此可知，武汉经历了由高校主导到科研机构主导再到企业主导产学研发展的一个过程。

4 产学研耦合协调度测评与分析

4.1 耦合协调度测评结果

4.1.1 耦合协调度测评方法

根据物理学耦合系数模型可知，利用产学研子系统创新发展水平Ui可计算产学研耦合度，记为C，计算公式如下：

(6)

式(6)中，0≤C≤1,其值越大，表示子系统间耦合度越高。U1、U2、U3U1分别代表企业、高校和科研机构3个子系统的创新发展水平，C为产学研耦合度。

在耦合度的基础上计算耦合协调度，其计算公式如下：

(7)

其中，D为产学研耦合协调度，T为企业、高校和科研机构3个子系统的综合发展度，反映了各子系统创新发展对协调度的贡献；α、β、γ为待定系数，且α+β+γ=1。考虑到企业创新子系统在产学研协同创新系统中的重要作用，在此设定α=0.4、β=0.3、γ=0.3。D值越大，说明三大子系统间耦合协调程度越高，反之则越低。

借鉴相关研究[11-12]，将产学研耦合度划分为5个阶段：0≤D<0.2为低度耦合；0.2≤D<0.4为较低度耦合；0.4≤D<0.6为中度耦合；0.6≤D<0.8为较高度耦合；0.8≤D<1为高度耦合；将武汉市产学研耦合协调度也划分为5个阶段：0≤D<0.2为低度耦合协调；0.2≤D<0.4为较低度耦合协调；0.4≤D<0.6为中度耦合协调；0.6≤D<0.8为较高度耦合协调；0.8≤D<1为高度耦合协调。

4.1.2 耦合协调度测评结果

根据企业、高校、科研机构创新发展水平指数，即产学研各子系统的综合序参量值，通过公式(6)、(7)分别计算系统耦合度和耦合协调度，结果分别如表3、表4所示。

表3 武汉产学研耦合度情况

表4 武汉产学研耦合协调情况

4.2 产学研耦合协调度分析

通过2012-2016年武汉产学研耦合协调变化情况(见表4和图2)发现，武汉产学研耦合协调度呈现波动增长态势，从2012年的0.404 6增长到2013年的0.602 3，由中度耦合协调阶段跨入较高度耦合协调阶段，2014年出现波动，降低到0.584 9，重新回到中度耦合协调阶段，从2015年(0.7623)开始，一直处于稳步增长状态，在2016年跨入高度耦合协调阶段(0.809 9)。其中，武汉产学研耦合协调度在2012-2013年增幅最大。

2012-2015年，武汉产学研属于高校—科研机构主导型。武汉高校、科研机构丰富的创新资源和创新成果主导产学研协同创新发展，但科技成果转化以及与企业间的合作仍需进一步加强。因此，在此期间，其产学研耦合协调度一直在中度和较高度耦合协调阶段间波动。由于企业创新发展水平持续提升，2016年武汉产学研跨入高度耦合协调阶段，以企业为主导的创新体系逐步形成。

图2 武汉市产学研耦合协调度(2012-2016年)

武汉产学研耦合协调度在研究时段上数值跨度为0.404 6-0.809 9(见图2)，共涉及3种协调类型，其发展趋势如下：2012年为中度耦合协调，2013年大幅上升为较高度耦合协调，2014年又小幅降至中度耦合协调，2015年重回较高度耦合协调，2016年继续跃升为高度耦合协调。虽然整体来看，武汉产学研耦合协调度有反复波动增长态势，但耦合协调度增长速度快，具有跳跃式跨越一个层级的潜力，所以跨越后偶有的反复常常在阶段划分的临界节点处发生。从表象上看，临界节点处发生的稍许回退形成了耦合协调阶段的回退，而实际上是跨越式增长后平稳发展的正常反应，是强劲发展潜力的体现，反映出武汉科教资源对产学研创新活动的强力支撑。

5 产学研耦合协调度影响因素计算分析

5.1 关联度计算结果

5.1.1 关联度计算方法

采用灰色关联分析法计算产学研耦合协调度影响因素，关联系数计算公式如下：

(8)

取平均值计算关联度，公式如下：

(9)

5.1.2 关联度计算结果

根据灰色关联分析法，将产学研耦合协调度作为参考数列，采用式(8)和式(9)计算23个武汉产学研耦合协调度影响因素的关联度，结果如表5所示。

表5 武汉产学研耦合协调发展水平影响因素关联度结果

5.2 产学研耦合协调度影响因素分析

武汉产学研耦合协调度影响因素关联度数据表明(见表6)，各指标与产学研耦合协调度关联度均较强，数值跨度从0.473 6到0.759 1，全部指标关联度均值达0.603 0。

从企业、高校、科研机构3个类别看，企业类指标关联度均值为0.570 8，高校类指标关联度均值为0.607 5，科研机构类指标关联度均值为0.640 0。除企业类指标关联度均值低于整体均值外，高校类、科研机构类指标关联度均值皆高于整体平均水平。在超过影响因素整体均值的指标中，企业占3个，分别是高新技术产业增加值占GDP的比重(0.692 5)、技术合同成交额(0.644 1)、高新技术企业数(0.628 5)；高校占4个，分别是科研仪器设备原价(0.754 6)、普通高校数(0.660 9)、科技论文(0.633 4)、发明专利拥有量(0.603 6)；科研机构占5个，分别是发明专利拥有量(0.759 1)、科研仪器设备原价(0.659 9)、R&D项目数(0.655 9)、R&D经费内部支出(0.640 9)、科研机构数(0.614 6)。

表6 武汉产学研耦合协调度影响因素关联度排序

在23个指标中，影响因素关联度最高的3个指标分别是科研机构发明专利拥有量、高校科研仪器设备原价、高新技术产业增加值占GDP的比重。

科研机构发明专利拥有量关联度(0.759 1)最高，表明武汉科研机构发明专利拥有量对产学研耦合具有重要意义。我国科研机构经过几轮科技体制改革，相较高校，大量开发类科研机构市场化程度显著提高，自收自支的科研机构既需要科研实力的证明，又有将科研实力转化为经济效益的迫切需要。专利一方面是科研机构创新成果以专利形式的确认，另一方面可从法律上为科研机构经济利益独占权提供确认，因此科研机构十分重视专利成果获取，而武汉拥有以中科院武汉分院、船舶重工研究所等为代表的大批国家级科研机构，使得科研机构创新能力、经济驱动力在专利上体现充分。

高校科研仪器设备原价关联度(0.754 6)第二，表明武汉高校科研仪器资源对产学研耦合有很大的促进作用。现阶段高校与企业产学研结合活动，除高校已有科研成果转化外，还有企业委托高校科研攻关、开发、测试、整体外包等，必须有相应仪器设备提供支撑，特别是工程化的仪器设备，这是武汉高校开展产学研合作的必要条件。

高新技术产业增加值占GDP的比重关联度(0.6925)第三，表明高新技术产业绩效对产学研耦合有较大影响。高新技术企业是各类型企业中创新驱动力与研发实力最强的群体，产学研结合通过对企业技术创新能力、科技成果转化承载力的提升影响高新技术产业收益、规模、技术条件，而高新技术产业绩效状况也直接体现产学研结合水平，高新技术产业效益好，既能反映当前产业内部产学研合作的高效，又能为搭建更高水平的产学研合作平台提供资金保障，产学研合作进入良性循环，促使产学研耦合协调度得到进一步提升。

6 结论与建议

6.1 研究结论

本文从产学研合作成果性绩效出发，借助耦合理论对武汉产学研子系统创新发展水平、产学研耦合协调度以及影响产学研耦合协调度的关键因素进行实证研究，得出如下结论：

(1)武汉产学研创新子系统发展水平在研究期间内大体呈上升趋势：2012-2016年，企业创新发展水平持续保持增长态势；高校创新发展水平在2014年呈向下波动趋势，2015年后重新进入稳步提升阶段；科研机构创新发展水平在2016年出现向下波动。

(2)武汉产学研创新系统经历了由高校主导到科研机构主导再到企业主导的过程，企业创新主体地位和主导作用日益凸显，以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的科技创新体系逐步形成。

(3)武汉产学研合作潜力巨大，产学研耦合协调度受企业、高校、科研机构创新发展水平关联的影响，呈现波动增长态势，在中度和较高度耦合协调间重复波动，最终凭借子系统创新发展水平持续增长，拉动产学研创新系统朝着良性循环有利发展，步入高度耦合协调阶段。

(4)对武汉产学研耦合协调度提升效应最大的三大因素分别是科研机构发明专利拥有量、高校科研仪器设备投入、高新技术产业增加值占GDP比重，能够显著影响产学研耦合协调度，尤其值得关注。

6.2 对策建议

综合以上产学研耦合协调度及关键影响因素分析，基于研究结论，本着可操作性原则，对提升武汉产学研结合绩效提出以下建议：

(1)大力培育高新技术企业，进一步推动企业、产业高层次转型升级。高新技术企业创新内生驱动力强，具有持续技术创新与成果转化特点，其数量增长直接推动高新技术产业发展，是开展更高层次产学研结合、提升产学研耦合协调水平的重要基础。因此，应综合利用多种政策手段，出台针对性激励政策措施，坚持引资引智并举，进一步加大高企培育力度，实现数量倍增，以企业发展实现产业集群集聚，以产业发展推动企业提质增效，在高层次转型升级中共生共赢。

(2)发挥高校仪器设备平台优势，进一步推进科研基础设施和仪器设备开放共享。高校作为基础研究的主要承担者，科研基础设施和仪器设备是其进行科技研究及成果转化的物质基础，大量高校科研仪器设备投入，尤其是工程化研发设备投入，能够有效提升科技成果产业化效率及水平。此外，以科研仪器设备为代表的创新资源是推动区域科技进步和产业技术创新的基础保障和重要支撑，进一步推进高校科研基础设施和仪器设备全面开放，共享共用，能有效提升科技资源的使用效益，更好地促进产学研协同创新。

(3)挖掘科研机构创新潜力，进一步加强以发明专利为代表的成果产出水平。科研机构研发目的与重点在于应用需求和产业需求，着力于行业共性技术、关键技术研发、中试、产业化等，其研发活动开展需要大量资金和专业性行业性强的实验仪器设备和技术支持，往往还涉及科技成果系统化和工程化开发，保证研发资金与科研仪器设备投入量，并鼓励科研机构在研发活动中加大专利取得与运用力度，强化对成果新颖性、创造性的确认，对经济收益权的确认为成果转化和产学研合作利益分配问题提供法律化解决机制。

(4)探索产学研合作新路径，进一步促进不同创新主体的有效聚集整合。充分发挥企业在市场需求把握和技术转化方面的优势，高校和科研机构在人才、学科、创新成果等方面的资源优势，探索产学研合作创新模式，通过共建工业技术研究院、组建产业创新战略联盟、共享科研设备等多种形式开展协同创新；以产学研联盟、工业技术研究院为实施主体，在重点产业加快关键技术突破、获取自主知识产权；建设新技术产业园区、新型孵化载体，建立科技成果转化公共服务平台、创新科技成果转化机制，加快促进科技成果产业化,有效提升产学研合作水平。