基于技术创新系统(TIS)的产业竞争情报分析框架研究——以稀土产业为例

燕 娜 杨 萍 周 雷 袁汝兵

(1. 北京市科学技术情报研究所 北京 100044;2. 北京市科技战略决策咨询中心 北京 100044)

0 引 言

随着经济全球化的深入，世界各国经济联系不断增强，相互之间的依赖程度也日益提高，生产要素在全球范围内得到自由流动，市场也不再是封闭性、区域性，彼此间的合作较以往也更加密切。在产业不断形成与发展过程中，不同国家或地区会逐渐形成和拥有相同或相近的产业[1]。价值链的不合理分配、贸易保护主义以及全球经济一体化都在一定程度上加剧了国与国、地区与地区之间相关或相近产业竞争的激烈程度。特别是，随着我国经济实力、科学技术的不断提升，我国所面临的产业问题已经由原先结构性问题逐步转向为功能性问题。产业竞争情报如何在其中发挥“耳目尖兵参谋”的作用，就显得尤为重要。本文便是以技术创新系统(TIS)为模型(以下简称“TIS系统”)，构建产业竞争情报分析框架，并以稀土产业为例详细说明，为产业竞争情报研究提供参考。

1 产业竞争情报研究综述

早在2005年，彭靖里等[2]就利用Porter模型对国内影视旅游服务业的产业竞争态势进行了情报分析。此后，陈峰[3]2008年在中国科协第182次青年科学家论坛上，正式提出产业竞争情报概念，产业竞争情报研究从理论方法到应用案例已经产生了大量成果，主要可以分为产业竞争情报应用研究和产业竞争情报分析框架研究，其中前者主要借助专利信息进行相关产业的分析，文献数量巨大。关于产业竞争情报分析框架形成了一些具有代表性的研究。鲁晶晶、丁宁等[4-5]利用产业链建立了竞争情报分析框架，并以我国光伏产业和医药产业为例进行说明。赵筱媛[6]结合风电行业使用市场、管理、战略概况、产品、技术等进行竞争对手分析。周晓燕[7]利用供应链并以汽车产业为例进行产业竞争情报框架研究。郑彦宁等[8]提出了基于多源信息与多元方法的产业竞争情报分析范式，并利用五力模型和九力模型进行分析方法模型的构建。邢宪光等[9]基于系统动力学研究产业竞争情报供需模型。吴骁远等[10]借助EPFOW模型进行多源数据融合来分析产业竞争情报。

从现有文献看，在产业竞争情报分析领域，已经建立起了基于产业链、供应链等理论，并结合图书情报学特点的具体研究方法。但是，理论基础广度尚不完善，分析方法也相对单一，特别是在涉及多领域的产业竞争情报分析，如果没有理论基础和信息关联融合方法，无法生产出专业的情报产品。现阶段，数据决策正逐渐成为科学研究范式和社会治理现代化的新模式，同时在传统供给侧，对于科技决策、情报服务方式也都产生了巨大影响[11]。而产业竞争情报涉及经济贸易、技术创新、刺激政策，具有综合利用多种数据源、进行全领域、多维度信息资源分析的重要特点[12]。但由于专业性质的原因，图书情报机构智库型情报分析人才队伍还较为薄弱[13]，以学科为基础的专业分析框架也还较少，造成数据应用不清晰，成为信息向情报、资源保障向智库转变的阻碍因素之一。

2 TIS系统概述

2.1 TIS系统发展TIS系统是由Carlsson和Stanckiewicz在分析瑞典技术体系和未来发展趋势研究中提出的，认为技术创新系统是在特定制度下，特定经济/产业领域中由相关参与者构成，且相互作用形成的动态网络，涉及技术的产生、传播和利用[14]。其核心思想是国家发展潜力和经济参与主体、技术创新体系密切相关，而这个体系是由知识和能力的流动组成的，其边界又往往与国界具有不重合性，特别是表现在资源聚集和制度基础方面可能存在错位。因此，TIS在原先创新要素识别的基础上着力扩展到系统功能分析上。之后众多学者开展了大量功能分析研究[15]。Johnson首先提出了知识交流、问题识别、市场激励、资源供给和阻力消除等5大系统功能[16]；Rickne在分析瑞典和美国俄亥俄州、麻省生物材料技术体系时，将原有功能概念问题具体化，并分为创造人力、合作伙伴、劳动力市场、区域政策等方面，为TIS系统提供了跨国和区域政策分析的实例[17]；之后，Carlsson、Chaminade在此基础上又对这些功能的可测量性进行了完善，如利用R&D投入表征知识的创新等[14,18]。对TIS系统贡献最大的是Hekkert和Bergek,他们将TIS系统和其他著名创新系统如国家创新系统(NIS)、区域创新系统(RIS)等进行了比较，并给出了涵盖其他创新系统学者所用方法的6大功能要素[15](Bergek给出了7个功能要素，但是第7个功能不是独立发挥作用的，其通过上述6大功能而不断得到加强)。此后的学者基本继承了两人的理论，将TIS系统应用到具体行业中。Bergek和Klein等[19-20]利用TIS系统分别对德国风机行业、太阳能电池领域进行了研究，Lukkarinen等[21]在TIS系统的基础上引入中介方法研究了芬兰清洁技术行业的创新部署，Esmailzadeh等[22]将TIS系统与多层次视角(MLP)相结合来研究阻碍伊朗光伏技术发展的问题。

2.2 TIS系统简介正如上文所述，Hekkert和Bergek的贡献获得广泛接受，故本研究使用基于此的TIS系统进行分析。该系统由6个部分组成[23]，如图1所示，第一部分是确定研究目标和边界；第二部分是确定整个系统中的结构组成，包括相关主体、关系网络和制度；第三部分是分析组织机构中的系统功能现状。所谓系统功能就是系统中不同组织的活动，他们相互作用，循环运转组成现有系统，影响系统目标。功能系统具体可分为知识的发展和扩散、市场形成、资源流动等6个关键过程；第四部分是功能状态运行评估。由于功能系统仅仅是对现状的描述，无法体现系统的动态变化，所以还要分析功能发挥作用的机制；第五部分是识别刺激和阻碍机制；第六部分则为在将系统结构、功能和影响机制建立全景之后，按照趋利原则进行政策制定或措施干预。

使用该系统进行产业情报分析，具有以下优点：a.TIS系统的建立基础是经济能力、制度基础设施和资源聚集理论，兼有行为者等组织元素，较为全面地反映了产业经济学基础。由于产业竞争情报的分析核心是判断产业经济在内部驱动因素和外部影响条件共同作用的动向，所以利用TIS系统具有理论基础明晰的前提条件；b.由于该系统包含行为者、网络、制度等全相关要素，满足了以往基于产业链和供应链的产业竞争情报分析框架，同时，制度因素的提出为分析框架添加了外部政策、法律、环境等其他宏观影响因素，且和一般产业情报分析实体较为类似，所以该模型对于情报分析具有较好的契合程度；c.TIS系统中功能系统共6个作用过程，该作用过程从理论上看是内部因素的作用机理，从方法上看关联分析的具体指导，大大简化了情报分析、数据分析中的关联因素研究，且相关过程具有相应学科基础，真实可靠。

图1 技术创新系统组成

3 基于TIS系统的分析步骤和方法

基于TIS系统的产业情报分析步骤和方法如表1所示。

表1 分析步骤和方法

3.1定义研究目标对于产业情报分析而言,定义研究目标就是要确定情报产品的技术/产业边界，在此基础上便可以围绕系统中行为者、制度以及他们之间的系统功能和运行状况的评估进行情报分析研究。

3.2结构组成辨析在系统结构组成辨析中，需要识别出系统所涉及的行为者(企业、研究机构等)和制度(政策、条例等)，而对于网络的识别主要指的是行为者与制度，以及行为者之间的关系网络。其中行为者识别主要依靠论文数据、专利数据进行企业、研究机构的筛选，制度主要通过政府数据、政策数据进行辨析，方法以计量方法为主。而关系网络的分析则要依据相关行为者的交叉程度、关联程度随着分析层面的变化而变化，如Lindmark[24]分析企业层面情报时就关注了企业与高校在研究合作的网络关系；而Rao在分析美国汽车行业时就更关注宏观层面的网络关系[25]，Kunshnir[26]在分析瑞典钢铁产业减排问题时就更加关注政策的驱动作用。

3.3系统内的功能分析这部分是整个框架的核心，其本质是弄清上述辨析出来的行为者和制度正在经历的系统功能模式及各自实现的程度如何。具体分析方法为：

a.知识的发展和扩散。目的在于既可以明确产业/技术的布局、产业链的分布，又可以了解其中的优势强弱，且可以为其他系统功能如搜寻指导、企业家活动提供依据。分析的数据来源包括表示技术发展的专利数据、科学研究水平的论文数据以及企业发展态势的研发数据等，具体方法包括静态分析、趋势分析。从相关案例看，产业竞争态势主要使用专利数据进行产业链分析和技术布局分析，新技术主要使用企业研发数据进行分析，论文数据相对使用较少，其主要作用在于为其他分析提供原始知识积累和研发合作的佐证[27]。

b.搜寻指导。该功能指的是新技术解决方案的搜索如何受到某些机制的影响。而影响搜索方向的重要机制是愿景和期望，主要体现在行为者对未来技术机会以及政策、法规的看法引起的系统发展变化。分析的目标是影响系统发展的激励/阻碍因素，而主要的数据来源是政府数据，特别是以税费、补贴为表现的产业政策等。

c.市场形成。市场的形成受到技术-市场的动态关系影响，主要体现在市场形成的初期(狭窄)、中期(成熟)和末期(变革)三个阶段。一般而言，一项新技术、一个新的参与者都会受到市场的排挤，所以，是否具有广阔的前景、充足的市场容量以及政策的保护往往都是形成新的市场或是带来改变的重要因素，如光伏产业，由起初的德国研发驱动转向后期的中国政策驱动[26]。所以，在情报分析过程中，该部分的主要分析也集中于潜在市场容量和外部政策影响等驱动因素上。

d.资源调动。随着技术、政策的发展变化，系统内包括人力和物力资源也会随之重新进行调配，分析目标多为资源变化指标，主要有R&D趋势分析/投资分析/高校毕业生数量分析[27]，如在新能源领域，国家研发投入在产业发展起到重要作用[26]。

e.合法性确立。合法性关系到社会对新技术/新业态的接纳程度及其与相关制度的协调程度。这种合法性的建立既可以是自上而下的，也可以是自下而上的，如产业政策就体现了自上而下的国家意志，而行业游说则相反[28]，该部分主要使用政府数据或者新闻数据，进行相关产业内容的检索。

f.企业(家)活动。企业(家)活动最初指的是创业活动为代表的新技术/新知识的具体应用，是企业进行创新商业实验将潜在的新知识、新技术进行市场转化的具体行动。Bergek[23]认为企业(家)活动的现实基础是技术/应用/市场的不确定性，并指出这是技术/产业的发展初期和变革阶段的重要特征。Gandenberger[30]在分析中国光伏产业的企业活动时指出，企业(家)活动就是产业转型升级在企业层面的升级改造或是随着而来的崛起、衰落。所以在进行情报研究时，既可以基于专利数据分析技术层面的变革，来映射企业活动，也可以从企业数量变化的宏观角度进行趋势分析。结合以上各部分，我们便可以综合评判各个系统功能的关联关系及联系的强弱，并得出现有系统的运行状况。

3.4运行状况的评估分析由于系统的运行状况一定是随着技术、市场、环境等动态变化的，所以评估的预期与结果也会依照时间的进程不断变化。比如中国的光伏产业，初期以出口为引导模式进行发展，2011年后随着欧盟补贴的下降，产业发展迅速下滑，2014年后，随着我国新能源政策的转变，光伏行业再次回升；同时，在每一时间点，横向比较又是了解差异、发现不足并制定发展策略的有效手段，还以光伏为例，光伏产业初期，德国是技术和市场领导者，我国是生产和产品的提供者，随着我国科技的发展，目前，我国在设备、生产、应用等实现全面提升[30]，而随之带来的产能过剩、竞争过度导致的利润下降成为我国光伏行业发展的重要阻碍因素。所以，这一部分可以分为发展阶段分析和比较分析，其核心目标是现有运行状况是否满足被服务方(情报的供给对象)的利益关切点。

3.5刺激和阻碍机制分析明确系统功能各个组成部分强弱的具体原因。一般来说，原因在系统功能分析时已经确认，所以，本部分的目标一方面是将原因进行归类归并，另一方面寻找可能的根本原因，从而得出良性/恶性循环机制[15]。如被多次讨论的荷兰生物质气化产业，由于多个示范项目未达到预期，并伴随投资减少、国家政策支持不稳定等其它衍生因素，最终导致失败[32]。

根据以上5个部分的分析，我们便可以根据希望达到的目标开始详细说明，如何才能加强/增加刺激机制和削弱/消除阻碍机制来补救相关组织中的系统功能性缺陷，而对整个过程进行政策干预。从服务的角度上说，也就是如何为被服务方(情报的供给对象)提供最终结论，实现从信息到情报的转变。

4 基于TIS系统的稀土产业竞争情报分析

稀土是镧系元素以及钪、钇共十七种金属元素的总称，被广泛应用于农业、冶金、石化、玻璃等40多个行业[33]及国防军工等高科技电子产品中，是国家重要的战略资源[34]。本文选择稀土产业为情报分析研究对象，利用以上框架对该产业全球发展进行分析，所用数据包括德温特专利数据、美国地质矿产局矿产数据、中国海关数据、美国国会图书馆研究服务数据、美国国会法案数据以及我国政府发布的关于稀土产业的政策文件等。

4.1背景简述随着科技的发展，稀土在工业中应用逐渐广泛，世界稀土贸易从1990年的930吨以百倍速的发展，到2004年已达267 000吨[35]。我国稀土资源丰富，在出口创汇的背景下，国内外总销量从20世纪90年代初的不到15 000吨，到2000年达70 000吨，一举成为稀土全球最大供应国[36]。2011年我国一度以12万吨的产量占据全球稀土产量的90%[37]。目前，我国仍是全球最大的稀土出产国，占比超过六成。

4.2结构组成辨析

4.2.1 制度 由于稀土的生产主要集中在我国，所以产业政策主要在我国，并表现为总量控制和技术提升两个方面。在恶性竞争的影响下，21世纪初稀土价格下降至1990年的1/4[38]。为此，2009年工信部出台《2009-2015年稀土工业发展规划》和《稀土工业产业发展政策》，制定出口配额制度[39]。随之而来西方国家则开始加紧稀土的相关研究，同时，西方国家向WTO起诉我国稀土出口配额制度，2014年我国取消相关出口配额和关税。在此背景下，2016年我国整合全国所有稀土矿产资源成立了稀土产业集团，并发布《稀土行业发展规划(2016-2020年)》指出我国要发展绿色开采和高端稀土材料研发，同时打击违法违规开采加工行动[40]。

4.2.2 行为者 稀土产业链可以分为稀土冶炼技术(上游)，稀土氧化物、稀土金属及合金铸造技术(中游)，改性技术、催化剂技术、储氢技术、光学技术、化工技术及轻工技术等(下游)。产业链各环节主要专利权人见表2。具体来看，我国稀土产业优势主要在产业链的中上游，尤其是冶炼、合金方面，85%的专利权人都来自国内；而产业链下游，我国劣势明显，国外尤其是美国、日本等国外公司占据了绝对技术优势。

表2 稀土产业链主要专利权人

4.3系统功能分析

4.3.1 知识的发展与扩散 主要国家专利家族分布见表3，主要分为三种，第一是专利主要集中分布在本国，比如中国；第二是专利分布遍布各国，比如美日韩三国；第三是本国专利申请少，而其他国家布局较多，比如澳大利亚、巴西、马来西亚，这些国家的共同特征是稀土矿藏丰富且已有相关开采项目，澳大利亚北领地的诺兰项目、巴西亚马逊州的皮廷加项目等[41]，这些国家在稀土产业上游都具有一定的潜力。对比表2，说明我国稀土产业相关专利多而不精，虽然研究角度多、产业覆盖面广，但核心知识相对其他三个国家分散。

表3 各国稀土产业专利布局状况

4.3.2 搜寻指导 搜寻指导功能的衡量指标包括行为人观点和评估、价格激励、规划和税收制度导向、技术瓶颈、消费者预期等。从贸易数据(见图2)和上文分析，不难看出：我国从80年代开始实施稀土出口战略，稀土价格持续走低，贸易量直线增高。2011年前后，我国实施稀土出口配额，稀土价格飙升。为了保持稀土产业可持续发展，抑制持续增高的出口量，开展了一系列措施，如上文提及的《稀土行业发展规划(2016-2020年)》、整合稀土企业等，以提质增效、绿色发展为主导，实行上游缩减产能，下游提升加工深度为手段。由此可见，我国稀土产业的影响机制主要表现在两方面：价格作用和政策作用。

图2 我国稀土贸易量和价格

4.3.3 市场形成 从稀土市场结构上看，我国不仅是稀土最大出口国，还是稀土的最大进口国(见图3)。2014年之前我国是稀土的净出口国，而此后，我国稀土进口量也开始上升，主要原因在于，我国在稀土初级加工领域具有较强优势，大部分稀土矿需要运送到中国进行提纯精炼加工，再出口给下游各个行业厂商进行产品制造。如美国芒廷帕斯开采的稀土原矿就需要运送到中国，进行初级加工再转运回美国。

从市场预期来看，稀土的主要应用领域包括永磁改性、化工、轻功、催化剂、储氢、光学等主要领域。其中，以作为机器人、磁悬浮列车和新能源电池基材的永磁材料和储氢材料潜力巨大[42]。据估计包括稀土在内的关键材料到2050年会增长10倍[43]，可见稀土在未来前景广阔。

图3 我国稀土进出口量

4.3.4 资源调动 创新方向是资源调动情况的主要表征，而专利数据变化趋势是发现创新方向的重要手段。我国稀土产业政策主要从2009年开始，因此本研究在具体测量上，使用2010年后不同研究方向专利年增长率的均值表示(如图4所示)。

图4 各国稀土产业链专利申请趋势

从稀土产业链专利增长趋势来看，我国稀土产业相关的各个技术领域投入都在持续增强；日本受经济整体下滑影响，稀土产业研发强度都呈现下降趋势；排名第三的美国曾经是世界上最大的稀土产出国和技术来源国，主要精力集中在产业链中下游，但近年来美国自认为上游受中国威胁，开始在稀土产业链中上游(冶炼)出现专利数量上升的势头；另外，韩国在铸造合金领域快速增长，具备成为稀土产业链中上游的重要来源国的潜力。

4.3.5 合法性确立 中国稀土产业发展于上世纪80年代，主要以扩大出口、赚取外汇为驱动模式，并逐渐占领国际市场，在上游产业优势明显。随着稀土出口优势的扩大，恶性竞争使得我国稀土价格逐渐降低，开采环境代价加大，我国也随之调整稀土产业发展模式，并开始转向出口配额制度建设和6大稀土集团为代表的国家统一发展策略，稀土资源得到保护，但价格仍较低，无法体现稀土的真实价值。随着稀土战略特性的凸显，2016年我国提出稀土产业绿色战略和科技战略，提升开采环境友好程度以及稀土产业附加值为未来稀土发展的驱动力。

图5 稀土产业刺激和阻碍机制分析

4.3.6 企业(家)活动 通过专利数据可以看出，我国大量企业进入稀土市场。目前，我国在上游基本掌握了资源、技术优势。同时我国组建6大稀土开采冶炼集团，中上游经营活动逐步规范。在产业链下游，我国虽同样存在大量企业，但核心技术还掌握在西方工业大国手里，我国的利用水平相对较低。而我国对稀土资源实施相关保护措施又使美、日等国产生了失去重要廉价稀土来源的危机感，开始实施稀土资源国际扩展战略。

4.4已经实现的功能模式及运行状况评估从国际贸易数据看，我国稀土产业达到相对稳定的运行模式，每年我国稀土开采配额约为105 000吨，稀土价格除2011年前后出现波动外，也较为稳定。同时，我国在稀土产业链中上游占据较大优势。但由于稀土产品附加值向下游逐渐升高，如稀土精矿、新材料和元器件价值之比为1∶50∶500[44]，所以，不仅高额的附加利润在国外，且由于没有出口配额限制，稀土向着增值方向流动，出口量不断增高，无法实现我国提出的稀土首先满足本国使用的发展要求，也无法体现稀土的战略价值。此外，近年中美贸易摩擦升级，稀土也成为焦点之一。美国白宫2017年12月发布行政命令EO13817[45]，全面提升以稀土为代表的关键矿物安全保障策略；2018年7月，美国总统特朗普在对我国产品加征关税的最终名单中，剔除了原名录中稀土氧化物等产业链中上游产品[46]，表明美国对我国稀土制品仍有很大需求。2019年7月美国发布“能源资源治理倡议”(Energy Resource Governance Initiative)[43]，其目的就是建立以美国等西方国家为首的国际资源治理体系来保障其供应。可见在国际稀土产业中，我国向产业下游发展的要求，与西方某些大国希望借扩大稀土来源保障而对他国实施贸易制裁存在激烈矛盾。

4.5刺激和阻碍机制分析对于我国稀土产业来说，主要的激励机制如图5所示，包括：a.提质增效和绿色发展的产业政策，为我国稀土产业指明了全方位、可持续的发展路径，对于稀土的知识发展(研发)、搜寻导向、资源调动、市场形成和企业行为、合法性确认都有积极促进作用；b.在上游我国已经形成企业集团，规范了企业经营活动，能有效避免恶性竞争；c.WTO认可稀土不可再生的资源特性，支持我国总额限制制度。而主要的阻碍机制则包括：a.下游产业集中于西方国家，同时稀土缺乏相关国际标准[47]，造成我国稀土产品质量话语权旁落；b.我国专利保护范围较窄，大部分为本国专利，而其他主要国家在马来西亚、巴西等重要稀土矿产国都有较广的专利布局；c.WTO不认同我国出口配额制度，造成稀土资源低价外流；d.2011年由于出口配额造成的稀土价格飙升，西方国家在稀土矿产领域结成联盟，阻碍我国相关产业正常发展。

4.6稀土产业态势分析通过以上机制分析不难得出，我国应从以下方面加强稀土产业竞争力[48]：a.加强稀土标准化建设。标准是技术能力的综合反映和市场秩序的维护手段。当国际贸易成为趋势和主流之后，稀土产业标准体系的统一化，可以在欧美日韩近乎垄断稀土产业链下游的环境中，使我国稀土中上游产品的合法权益得到保护，并且提高我国稀土产品的国际竞争力。b.加强中上游专利布局。稀土产业各国优势技术分布不均匀，导致各国在稀缺技术布局上考虑向其他优势国家发展。比如美国就采用境外投资、联合开采的战略向巴西、马来西亚、俄罗斯等稀土储藏丰富的国家倾斜；而对于我国稀土产业来说，稀土矿产收购已经受阻力，可以通过海外专利布局的方式保护冶炼、铸造等我国传统优势领域。c.加强尖端技术应用是稀土产业战略竞争的核心。从稀土产业链附加值的角度来看，上游的经济累计循环效应明显低于中下游的加工应用环节。欧美国家利用下游优势，获取了产业主要利润，并通过贸易手段压低上游稀土价格。因此，只有加快下游尖端技术的研发，才能逐渐摆脱对中下游国家的依赖，达到首先满足自用的目标。

5 结 论

本研究以稀土产业为例利用TIS模型进行了产业竞争情报分析框架研究，从专利、市场、政策等多个数据源全面把握产业发展在知识技术、贸易竞争、国际关系的基本态势，将产业经济学与图书情报学的分析方法进行融合，涵盖以机构、企业、制度为代表的多维情报主体，并将关联关系简化为6个系统过程，同时在分析维度层面又可以上下缩放，兼顾了理论方法和应用研究，表明该理论框架和分析方法具有一定的可用性和科学性。但也可以看出，在利用该框架进行分析时，数据来源的丰富程度是分析准确性和全面性的关键，因此规范数据来源是下一步研究的重点。