战略性新兴产业集群生态链协同运作研究

王丹丹,菅利荣,付帅帅

(1.南京航空航天大学经济与管理学院，南京 211106；2.东南大学经济管理学院，南京 211189)

0 引言

战略性新兴产业的培育与发展已成为促进中国经济结构转型的重要途径[1-2]。随着创新驱动发展战略的实施及供给侧结构改革的推进，中国战略性新兴产业在总量与规模上也取得了快速发展，但依然存在产业与自然发展不协调、资源消耗大及废物排放多、产业集群内企业尚未实现高效链接、整体创新能力还不够强等关键问题，这些问题已经开始严重制约经济和社会的可持续发展[3-4]。而随着中国生态文明建设的推进，如何将战略性新兴产业的发展与自然环境、人类健康保护相协调，建立集物质流、能量流、信息流等的产业集群生态链，发挥集群企业生态链的协同效应[5]，解决战略性新兴产业集群发展与环境间“割裂”的现实困境，以实现经济、社会及环境效益的统一，是推进战略性新兴产业集群绿色、低碳、循环发展亟需解决的关键问题[6]。

目前学者们对战略性新兴产业集群的研究主要集中在演化机制[7]、创新效率[8-9]、发展路径[10-11]及协同创新[12-13]等方面。随着资源短缺及经济发展矛盾的日益突出，如何促进战略性新兴产业集群的生态化发展已成为政府及企业面临的当务之急。产业集群生态化的内涵是生产方式的生态化，可分为企业内部的清洁生产及集群企业之间的生态化[14]。其中，集群企业内部的清洁生产的核心在于技术创新，通过对企业生产设备及流程的改造，达到减少污染排放的目的。集群企业之间的生态化则是通过构建具有循环共生特征的组织模式，以提高资源利用的效率，降低对环境生态的破坏，这也是本文的研究主体。针对战略性新兴产业集群，随着集群内部各参与企业业务分工及后期业务运作的不断交互，会使得集群不断演化出各类生态群落特征，进而促使集群自发形成以核心企业(物质或技术的生产企业，即主要的生产者)为链核，各类配套企业(包括加工生产企业和环保治理企业，即消费者和分解者)共同参与业务运作的生态链。在此生态链中，核心企业、各类配套企业以及外部利益相关者之间会通过构建“信任和承诺”或以正式契约等方式，建立基于资源、能量和废物高效利用的合作关系，完善集群的废弃物处理体系，共同实现战略性新兴产业集群的生态化运作。目前已有学者借助生态学理论对战略性新兴产业发展进行研究[15-16]。

综上，现有研究虽然对战略性新兴产业集群生态化发展具有一定参考作用，但仍存在一些问题：一是现有针对战略性新兴产业集群企业生态化发展的相关研究较少，且研究视角较多关注产业集群生态化；二是基于中国现阶段国情，政府是推动战略性新兴产业集群发展的重要力量，但目前对发挥政府政策在产业生态发展中的引导调节作用，进而促进战略性新兴产业集群生态链协同运作的研究较少；三是针对政府、核心企业及配套企业在战略性新兴产业集群生态链协同运作过程中的不同行为决策，如何从系统的角度，对各参与者的动态决策行为进行刻画的思考也比较少。针对上述问题，本文以企业集群生态业务运作为研究视角(不考虑科研机构、高校等非企业群体)，考虑政府、核心企业及各类配套企业在战略性新兴产业集群生态链协同发展中的复杂决策行为，利用演化博弈分析各方在决策行为时的动态博弈，以分析各方的博弈决策的机理。同时系统动力学作为解决各类非线性问题的常用方法，可有效对政府、核心企业及各类配套企业在参与集群生态链协同运作过程中的各类复杂非线性关系进行刻画。

1 模型构建及稳定性分析

1.1 模型假设及参数设置

假设1：战略新兴产业集群生态链协同运作中的核心企业、配套企业及政府信息不完全对称，且均为有限理性。其中，核心企业群体的决策集合为{参与，不参与}，各类配套企业群体的决策集合为{参与，不参与}，政府群体的决策集合为{引导，不引导}。设定核心企业群体中选择参与策略的比例为x，不参与策略的比例为1-x；配套企业中选择参与策略的比例为y，不参与策略的比例为1-y；政府群体中选择引导策略的比例为z，不引导策略的比例为1-z，且x,y,z∈[0,1]。同时其他参与群体会随一方参与群体策略的调整，相应调整自身策略。在战略新兴产业集群生态链协同运作过程中，政府会制定专门的产业引导及财政政策，如专项财政补贴、税收减免等，此时政府的引导成本为d。而随着战略新兴产业集群生态链的运作发展为政府带来增加税收及居民就业、增强环境保护等方面的收益为a。若政府因地域、资源禀赋、产业发展体制等原因的限制，采取不参与引导战略新兴产业集群生态链的运作，则政府的保留收益为b。同时政府对积极进行参与协同发展的核心企业给予专项资金s的补贴。

假设2：核心企业与配套企业参与战略新兴产业集群生态链协同运作时的总成本为c，双方的成本分担系数为β。当政府选择引导策略时，所提供的各类扶持政策可降低集群生态链协同运作的成本e。即在政策选择引导策略时，配套企业和核心企业的成本分为(c-e)β，(c-e)(1-β)，双方在政策选择不参与策略下的成本分别为cβ，c(1-β)。核心企业与配套企业在不进行生态链协同运作前的收益分别为m，n。当双方都选择参与生态链协同运作时，可有效促进各核心企业及配套企业在技术互补、环境生态、知识共享等方面的发展，可为集群生态链协同运作带来额外收益h，此时双方的利益分配系数为θ。即核心企业参与生态链协同发展的额外收益为h(1-θ)，配套企业参与生态链协同运作的额外收益为hθ。

假设3：当核心企业选择参与生态链协同，而配套企业选择不参与生态链协同运作时的收益为q；当配套企业选择参与生态链协同，而核心企业选择不参与其他生态链协同运作时的收益为p。考虑到战略新兴产业集群生态运作对参与企业带来的机遇，设定战略新兴产业集群内所有的核心企业与配套企业都会选择与上下游的合作企业共同参与生态链协同运作，当彼此出现违约时，需向彼此缴纳的违约罚金为k。

结合各方决策行为分析及相关假设，设定模型支付矩阵如表1所示。

表1 博弈支付矩阵

1.2 演化博弈模型构建

设定核心企业群体决策为参与和不参与时的期望收益为Le1,Le2，平均期望收益设定为Le，同理求得：

Le1=yz[m+s+h(1-θ)-(1-β)(c-e)]+z(1-y)[m+s+k-(1-β)(c-e)]+
y(1-z)[m-c(1-β)+h(1-θ)]+(1-y)(1-z)[m+k-c(1-β)]

(1)

Le2=yz(m+p-k)+z(1-y)m+y(1-z)(m+p-k)+(1-y)(1-z)m

(2)

Le=xLe1+(1-x)Le2

(3)

设定配套企业决策为参与协同和不参与协同的期望收益为Lu1,Lu2，平均期望收益设定为Lu，由表1知:

Lu1=xz[n+θh-β(c-e)]+x(1-z)[n+hθ-cβ]+(1-x)z[n+k-β(c-e)]+(1-x)(1-z)[n+k-cβ]

(4)

Lu2=xz(n-k+q)+x(1-z)(n-k+q)+z(1-x)n+n(1-x)(1-z)

(5)

Lu=yLu1+(1-y)Lu2

(6)

设定政府决策为参与和不参与时的期望收益为Lg1,Lg2，平均期望收益设定为Lg，同理求得：

Lg1=xy(a-d-s)+x(1-y)(a-d-s)+y(1-x)(a-d)+(1-x)(1-y)(a-d)

(7)

Lg2=xyb+x(1-y)b+y(1-x)b+(1-x)(1-y)b

(8)

Lg=xLg1+(1-x)Lg2

(9)

1.3 模型求解

结合演化博弈原理，可求得核心企业、配套企业及政府的复制动态方程分别为

F(x)=dx/dt=x(Le1-Le)=x(1-x){y[(1-θ)h-p]+z[(1-β)e+s]+k-c(1-β)}

(10)

F(y)=dy/dt=y(Lu1-Lu)=y(1-y)[β(ze-c)+k+x(hθ-q)]

(11)

F(z)=dz/dt=z(Lg1-Lg)=z(1-z)[a-b-xs-d]

(12)

结合复制动态方程(10)～(12)，令F(x)=F(y)=F(z)=0,求得系统各局部均衡点分别为X1=(0,0,0)，X2=(0,1,0)，X3=(0,0,1)，X4=(0,1,1)，X5=(1,0,0)，X6=(1,0,1)，X7=(1,1,0),X8=(1,1,1)。将8个均衡点分别代入雅各比矩阵中，求得各对应特征值，如表2所示。

表2 系统的各特征值

为进一步分析战略新兴产业集群生态链各参与主体间的决策行为对集群生态链协同运作的影响，可结合数值仿真分析各参与主体的决策行为对系统演化方向的影响，以揭示其协同运作机制，并得出相应的管理启示。

2 演化博弈仿真分析

结合系统动力学构建战略新兴产业集群生态链协同运作演化博弈模型，如图1所示。因模型参数的仿真数据难以获取，且相关参数数值无法进行量化，本文结合江苏省战略性新兴产业集群生态链发展的现实情境，综合对支付矩阵的仿真数据进行假设，各参数初始赋值如表3所示，仿真周期设置为2a，步长为0.01，同时在后续的仿真过程中，只改变相关参数，其余参数数值不变。

图1 战略新兴产业集群生态链协同运作演化博弈模型

表3 参数初始赋值

2.1 初始意愿对集群生态链协同的影响

图2是核心企业、配套企业及政府的初始意愿对战略性新兴产业集群生态链协同运作影响的仿真结果，设定x=y=z=0.5。在初始阶段，因得不到政府政策及财政等方面的引导支持，核心企业及配套企业参与生态链协同发展的意愿会逐渐降低。但当战略性新兴产业集群发展到一定规模及强度时，如何促进及提高战略性新兴产业集群的生态化发展则成为政府面临的难题，对此政府会采取一系列的政策进行引导；当政府采取相关措施进行引导时，核心企业及配套企业的参与意愿也会随之增加。图3是核心企业初始意愿对自身及配套企业决策的影响，图中分别表示x为0.4，0.5，0.6。可知核心企业参与意愿越高，其选择参与策略的收敛速率越快，且核心企业的参与意愿对配套企业的决策影响的临界值区间为[0.4,0.5]，同时配套企业对核心企业参与集群生态链协同运作的参与意愿比较敏感，当核心企业的参与意愿较强烈时，配套企业的参与意愿会随之增加。

图2 初始条件下的演化结果

图3 x对核心及配套企业决策的影响

图4是政府不同初始意愿对自身及配套企业决策的影响，图中分别表示z为0.3，0.5，0.7。可知若政府参与意愿越高，配套企业的参与意愿也会随之增加，但核心企业的参与意愿则与政府参与意愿的大小无关。

图4 z对核心及配套企业决策的影响

2.2 财政补贴及引导降本系数对集群生态链协同的影响

图5为专项补贴对核心企业决策的影响，专项补贴力度分别为低、中、高等3个强度，此时专项资金补贴分别为6，12，18。当专项补贴力度增加时，可促使核心企业由不参与转变为参与，并有效激发其参与协同运作的积极性。这是因为虽然核心企业处于战略性新兴产业集群生态链协同运作的中心地位，通过借助政府的财政补贴及资源支持，可有效促进集群生态链内的资源及要素的合理流动及优化配置。因此专项财政补贴越多，核心企业的参与意愿越强。

图5 s对核心企业决策影响

图6 e对配套企业决策影响

图7 e对核心企业决策影响

图6、7分别为政府引导降本对核心企业及配套企业决策的影响，将政府引导降本力度分为低、中、高等3个强度，设定政府引导降低的协同运作成本分别为2，4，6。随着引导降本力度的增加，核心企业会从不参与转化为参与，配套企业收敛至参与的速度也会加快，提高了集群生态链内核心企业及配套企业参与协同运作的积极性。

2.3 违约惩罚力度对集群生态链协同的影响

图8、9分别为违约罚金对核心企业、配套企业决策的影响，将违约惩罚力度分为低、中、高等3个强度，设定违约金分别为5，10，15。随着违约惩罚力度的不断增加，核心企业及配套企业均会由参加演化为不参加策略，但双方策略演化的收敛速度不同，其中核心企业违约惩罚的临界区间为[5,10]，配套企业违约惩罚的临界区间为[10,15]，这是因双方在集群生态链中的生态位不同，且核心企业规模及体量远大于配套企业，导致双方对违约惩罚的敏感度不同。

图8 k对核心企业决策影响

2.4 损益系数对集群生态链协同运作的影响

图10为协同运作成本对核心企业及配套决策的影响，将运作成本分为低、中、高等3个强度，设定协同运作成本分别为30，40，45。随着协同运作成本的增加，核心企业及配套企业最终收敛于参与的速率均会降低，并最终均演化为不参与策略，且配套企业对于协同运作的成本较核心企业更为敏感。图11为收益分配系数对核心企业及配套决策的影响，将收益分配系数分为低、中、高等3个强度，设定利益分配系数分别为0.4，0.5，0.6。随着配套企业的收益系数下降，其参与的意愿倾向会下降，当收益系数继续下降时，最终会收敛于不参与策略。而当核心企业收益分配系数增加时，参与集群生态链协同运作的意愿越强。通过对比发现集群生态链的利益分配系数越接近0.4，双方越能达成一致的状态，否则会出现因不满利益分配而不愿参与协同运作的现象。

图9 k对配套企业决策影响

图10 c对核心及配套企业决策影响

图11 θ对核心及配套企业决策影响

3 结论

考虑政府的外部性影响及各参与主体间的决策的交互作用，借助演化博弈理论，基于企业运作视角，构建了政府引导、核心企业及配套企业参与的战略性新兴产业集群生态链协同运作的博弈模型，分析了不同情境下各方的演化稳定均衡策略，并结合仿真得出结论：1)战略性新兴产业集群生态链的协同运作受各成员不同策略行为的共同作用。其中，政府及核心企业参与意愿对配套企业策略选择的影响相对较大，而核心企业策略选择受政府政策引导扶持的影响相对较小。这是因为核心及配套企业在集群生态链中的生态位、市场规模等不同，单纯依靠政府的引导不可能完全促使核心企业调整其策略选择，还需市场调节的共同作用，而配套企业一般为中小企业，其策略选择容易受政府及核心企业决策的影响。2)政府对核心企业的专项财政补贴可有效激发其参与集群生态链协同运作的积极性。核心企业及配套企业对违约惩罚力度敏感，因此可通过制定不同的违约惩罚力度，促使集群生态链内企业朝协同发展的方向演化。3)当核心企业及配套企业对集群生态链协同运作的投入成本高于双方的违约惩罚金时，系统存在两个稳定均衡策略，即(参与，参与，引导)和(参与，参与，不引导)。此时政府参与引导扶持对核心企业及配套企业的参与意愿基本无影响，双方的决策行为主要受市场调节影响。因此如何分配并合理接受政府引导和市场调节则是战略性新兴产业集群生态链协同运作的关键。4)战略性新兴产业集群生态链进行业务运作时，需建立合理的成本分担及利益分配机制。核心企业和配套企业对于业务运作分担的成本及收益的决策行为不同，合理的成本分担及利益分配机制有助于加快战略性新兴产业集群生态链进行协同运作的演化进程。