基于DEA模型的高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析

白湧沨

(1.邯郸学院，河北邯郸 056001；2.韩国又石大学，韩国全州 565701)

21世纪起新兴技术开始迅速发展，信息技术产业为主的高技术产业得到高速发展，并逐渐成为国家综合竞争力的主要体现，同时也成为知识经济时代的战略性技术发展需求[1-2]。如今正处于经济全球化的重要时期，现代经济体系中创新在经济发展的过程中越发重要，并成为推动社会发展的主要动力因素。科技是经济的命脉，经济高速发展依赖科技进步，而科技的发展需要高校与区域产业共同完成。高校科技创新与区域产业科技创新的协调发展是保证经济运行质量的前提条件，对两者的研究是当前经济学与多个领域关注的热点问题，特别是在新时期，创新驱动发展战略变得非常紧要。

一个国家想要持续发展和人才培养，就需要创新。自走进新时期以来，我国企业经历了由小到大、由弱到强的一系列蜕变。企业的发展带动了国家综合实力的提升。但在科技创新的过程中存在一些问题，区域产业与高校对科技创新的内涵存在认知误区，高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析过程较为烦琐且分析结果可信程度较低，影响分析结果的应用性能[3-4]。针对此问题，在协同发展有效性分析过程中引入DEA模型，降低分析难度，推动科技发展。

一、高校科技创新与区域产业技术创新协同发展

(一)高校科技创新

无论是何种创新，都会强调结果的经济行为。比如：高校科技创新，就是属于产生创新成果，实现产出成果价值的过程。在此过程中，价值体现涵盖经济价值和学术价值。高校在进行科技创新时，产生的学术论文、出版专著、专利等阐述，只是高校科技创新过程中的中间产物，他们的价值是否能够实现，需要更加深入的研究。

创新生产是一系列的过程，参与因素很多，包括各种知识的创造活动、成果价值的实现阶段等。不同的过程互相影响，是一个价值传递的整体。在此过程中创新价值链各个环节的管理都要重视起来。高校科技创新就是这样的一条价值链，投入、产出和成果转化各环节彼此牵连。从创新价值链进行分析，高校科技创新体系可分为输出和成果转化两部分，通过分析不同地区、不同类型高校各阶段的创新效率变化、内部影响因素、动态变化原因、创新效率的趋同特征和溢出效应，为高校科技创新提供了新的路径，拓宽了研究的思路。

(二)区域产业技术创新

区域创新的含义是创新主体在一定范围内形成的虚拟创新网络。创新网络的作用主要体现在：凝聚创新资源，增强区域创新动力，发挥杠杆作用，扩大科技使用效应，从而提高创新绩效。区域创新是国家创新体系的组成部分，具有开放性特征。它的主要任务是努力培育科学技术的发展、转化或转移，并在实践中加以应用，发挥技术扩散效应。同时，在全社会范围内，建立健全促进区域创新能力提升的相关政策制度。可见，区域创新体系的运行和发展必须以市场上的各种创新资源为基础，包括科技型企业按照市场规则运营，以及各级政府部门出台的各种支持创新的措施。

区域经济的腾飞和持续发展取决于区域创新系统杠杆的发挥，取决于区域创新系统是否有新的增长极。区域创新体系提升区域创新能力的途径和机制是：一是区域创新体系通过将创新资源凝聚在特定范围内，整合、优化资源配置效率，促进区域创新，形成区域经济稳定增长的保障；二是区域创新体系的建立和发展，有利于促进掌握核心科技的企业和多种形式科技园的可持续发展。在所有以企业和园区为区域经济发展主导力量的地区，这意味着区域新兴产业不断发展，形成新的经济增长点；三是构建区域创新体系，能够不断将引进的各种方式方法进行消化、吸收，再创新，同时还能加强各企业的初始创新能力，对企业创新具有积极的正向促进，推动区域内前沿科技产品和高新技术产品数量增多，抢占更多市场份额，实现区域竞争力的增强；同时，区域创新体系还可以为区域内规模以下企业提供服务或技术支持，促进技术溢出，促进经济快速增长。

(三)高校科技创新与区域产业技术创新协同发展机制分析

协同发展机制是一种系统化的、不同要素之间相关相辅相成的机制。该机制不断发生变化，其协同内部之间的主要控制、引导和激励推动该机制的定向发展趋势。这种趋势的发展对协同双方具有重要的影响，需要对其中事物进行控制、协同等引导。

高校科技创新与区域产业技术创新协同发展机制发展中，高校与区域产业技术直接构成了复杂的协同系统。从高校科技创新和区域产业技术创新协同的不同层面理解该协同机制的内涵。这二者之间协同是一种多层次系统，不是独立的个体，二者通过不同的影响因素进行协同。

高校科技创新与区域产业技术作为同一复杂系统机制的重要组成部分。首先是在高校科技创新战略与区域产业科技战略的协同，属于一种宏观层面的协同机制。设置该层面中二者的协同性为Si，文化层面的协同性为Vi，则此时二者在宏观层面的协同水平为：

φi=φ(Si×Vi)

(1)

在微观层次上，二者的协同必须在技术上进行协同。将高校科技创新与区域产业创新技术协同性设置为F,高校实际创新技术层面的协同型设置为ω，则此时二者在微观层面的协同水平为：

L=L(F,ω)

(2)

根据上述宏观层面和微观层面二者协同性的分析，为后续的发展有效性奠定分析的基础。

二、高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析方法设计

(一)设定科技技术创新协同发展指标体系

在对高校科技创新与区域产业技术创新协同发展的有效性分析之前，首先要设定合理的科技创新投入与产出指标，构建科学的指标体系。对以往研究中提出的科技创新投入与产出指标进行梳理后可以看出，在指标的选取上多立足于人力与资本两个角度[5-6]。根据以往结果，在本次研究中将技术创新协同发展指标体系划分为投入指标与产出指标两部分。

(1)投入指标

经费投入比例：

(3)

其中，Wi表示第i个科研项目的研发经费；Qi表示主要经营业务的收入；A表示Wi在Qi中的占比。

新技术研发经费投入比例：

(4)

其中，Ri表示的i项新技术投入的研发经费；Qi表示主要经营业务的收入；B表示Ri在Qi中的比重。

研发人力投入比例：

(5)

其中，T表示研发人员的全年研发投入时间。

(2)产出指标

根据本次研究对象以及研究目标，对产出指标进行了相应的调整，具体内容如下：

新技术应用项目个数

G=Gi

(6)

其中，Gi表示新技术立项个数。

人才流动比例

(7)

其中，Ga表示新技术投入使用后吸引到的人才，Si表示该区域经济发展所需人才总量。

区域科技进步程度

(8)

本次研究，将此指标使用新技术产出与投入的比重表示，根据此指标确定该区域的科技发展呈良性循环。

使用上述指标，可对高校与区域产业的科技创新能力进行分析，为了使此分析结果更加可靠，本次研究中将分析决策单元的数据采用下述公式进行计算：

n≥max(km,3(k+m))

(9)

上式中，n表示分析决策环节个数；k表示使用投入指标个数；m表示使用产出指标个数。根据公式(9)计算结果，完成本次研究中的首次分析过程。

(二)划分协同发展有效性分析决策单元

在科技技术创新协同发展指标体系后，需要确定协同发展有效性分析决策单元个数，为后续的有效性分析模型构建提供基础。决策单元是DEA模型中对研究对象的特殊表示方式，使用其可对多输入、多产出指标加以分析[7]。

设定投入数据与产出数据分为Z与V，输入数据有α类，输出数据有β类，以此构成技术创新协同发展可能集，此集合采用U表示，则有：

(10)

假设在本次研究中共计n个决策单元，Zj表示第j个决策单元的输入数据量；Vj表示第j个决策单元的输出数据量。此时,(Zj,Vj)表示此决策单元的生产可能。根据上述设定构建协同发展有效性分析中的生产可能集。为保证此数据集的使用效果，设定下述约束条件完成数据处理过程。

η(Z,V)+(1-η)(Z′,V′)=(ηZ+(1-η)Z′，

ηV+(1-η)V′

(11)

s.t.ϖ1z1+…+ϖnzn+P+=ϖ(z1+…+zn)

v1+…+vP-P-=v1+…+vn

ϖj≥0,j=1,2,…,n

P+≥0,P-≥0

(12)

(三)构建DEA协同发展有效性分析模型

数据包络分析(data envelopment analysis, DEA)方法，是一种评价方法，主要在投入产出数据中进行有效性评价。最早DEA方法是在1978年提出的，当时的学者为了能够处理衡量相对效率，构建了CCR和DEA模型。之后，不断有学者进行模型的升级和优化，DEA模型通过与数学和决策方法进行结合，实现了多种模型的优化和升级。DEA模型中，采用“黑匣子”来比喻一个决策单元，通过决策单元的输入和输出实现技术效率的计算。目前经济发展的日新月异，促使效率评价更加优化。这就要在DEA模型中，查看决策单位内部结构，找到存在的问题，网络DEA模型就是在这样的环境下产生的，主要的方式方法就是从决策单元中，评估整体效率，对复杂的内部流程进行深度剖析，发现问题，解决问题，并得到具体操作流程中每个不同阶段的效率分析。网络DEA模型的构建，中心思想来自于法雷尔对生产率的相关研究，法雷尔指出，之前对决策单元生产率的分析，并没有全面的考虑多个输入和输出，存在片面性，无法实现更精准的剖析，如果在之前决策单元的基础上，将生产率的概念扩展到效率，那么就能更好更全面的解决诸多局限性。DEA方法是目前多输入多输出条件决策单元相对有效性和规模回报研究中最为常用和广泛度最高的数学方法之一。

本次研究中选用DEA中的C2R模型作为高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析模型的基础[8]，采用上文中设定内容，改良此模型中的相关内容，完成有效性分析过程。本次研究中，将高校与区域产业的科技创新协同发展情况作为研究对象，因此将我国四个经济区的科技创新数据作为数据来源。通过大量的数据分析发现，此部分数据存在数据缺失情况，需要对此部分数据进行处理，用以全面分析两者之间的协同发展有效性。

此次模型构建中，使用Xi表示高校科技创新以及区域产业技术创新协同发展的投入；Yi表示高校科技创新以及区域产业技术创新协同发展的产出。假设协同发展的过程中设有n个决策单元，每个决策单元在不同环节的投入与产出有所不同。在本次研究中，将协同发展综合效益设定为，则高校科技创新以及区域产业技术新的创新效率1、2可表示为：

(13)

(14)

(15)

根据上述公式，将可持续发展评价理论应用到有效性模型的构建过程中，对研究对象协同发展有效性进行全面分析。故而，将协同发展有效性划分为综合效度、协同效度以及发展效度三部分[9-10]。假设D表示高校科技创新情况，F表示区域产业技术创新情况，则两者协同发展有效性模型可以表示为：

(16)

(17)

(18)

上述公式中，I(D,F)表示协同发展综合效度；η(D,F)表示表示协同发展的协同效度；(D,F)表示协同发展的发展效度。对公式(13)至公式(18)进行整合，得到协同发展有效等级：

(19)

其中，(·)min表示相关规定下的协同发展有效性最低值；(·)max相关规定下的协同发展有效性最大值；(·)ave表示相关规定下的协同发展有效性平均值。由此公式可知，当(D,F)≤(·)min时，两者的协同发展不佳；当(·)maxmin时，两者的协同发展较差；当(·)ave<(D,F)≤(·)max时，两者的协同发展良好；当(D,F)>(·)max，两者的协同发展较佳。整合上述设定内容，完成高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析过程。

三、实例论证分析

本次研究中提出了一种基于DEA模型的高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析方法，为证实此方法具有可行性，引用真实数据进行实例分析，证实此方法的应用效果。

(一)数据来源

本次研究中，将2019—2020年某省份的高校科技创新以及区域产业技术创新的投入与产出数据作为实验分析的数据来源。为保证数据精度不对实例分析结果造成影响，本次实验分析数据来源于国家各大学科技园等相关网站数据整理而成。立足于经济角度，将此省份划分为10个决策单元，将此部分数据导入DEAP软件中，计算该区域的科技创新率，具体数据如表1所示。

表1 研究区域科技创新数据分析统计表

将上述数据作为本次实例分析的基础数据，应用此部分数据完成方法使用效果分析。

(二)高校科技创新与区域产业技术创新协同发展综合效益分析

使用分析方法，利用获取到的实验数据对高校科技创新与区域产业技术创新协同发展综合效益进行分析，所得综合效益如表2所示。

表2 高校科技创新与区域产业技术创新协同发展综合效益

由上述数据可知，本次实例分析中使用的数据就有一定的应用价值，使用其可对高校科技创新与区域产业技术创新协同发展综合效益进行分析。与此同时，此结果从侧面证实了方法具有相应的可行性，可对此方法的使用效果进行更加细致的分析。

(三)高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性方法使用效果分析

为了获取最终的高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析结果，将实验数据年限由2019年—2020年增设为2011年—2020年，并获取此年限间的协同发展综合效益加以分析，具体结果如表3所示。本次实例分析结果将与当前使用的分析方法所得结果进行对比，确定两者与真实发展趋势的相似度，以此确定文中方法的使用效果。

表3 2011年—2020年高校科技创新与区域产业技术创新协同发展综合效益

在本次研究中，将综合效益分布区间设定为4个等级，分别为0-0.6；0.6-0.8；0.8-0.9；0.9-1。根据此分析结果可知，自2016年起高校科技创新与区域产业技术创新协同发展速度较快且发展趋势迅猛，由此可知此时两者的协同度与有效性相对较高。

(四)分析方法讨论

使用此结果与当前使用分析方法所得结果以及真实发展趋势绘制科技创新协同发展趋势图像进行比对，确定两种方法与真实走向的相似度，分析方法在进行动态分析时的使用效果更佳。

对图1进行分析可以看出，该方法所得分析结果与此区域的真实走向相对一致，两者较为贴近。基础方法所得分析结果与此区域科技创新的真实走向存在一定的差异，可见此方法使用效果相对较差。综合上述内容可以确定，该方法的使用效果相对较好。

图1 高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性方法使用效果

结束语

为提升高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析，设计基于DEA模型的高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析方法。通过定义高校科技创新与区域产业技术创新的概念，确定了高校科技创新与区域产业技术创新之间的协调关系；在此基础上，设定科技创新协同发展指标体系以及划分协同发展有效性分析决策单元，根据构建DEA模型分析高校科技创新与区域产业技术创新之间的协调效度，完成高校科技创新与区域产业技术创新协同发展有效性分析。通过实验分析了该方法的有效性。在高校科技创新与区域产业技术创新协同发展过程中，应加强战略规划，优化内外部动力环境。高校在培养人才中重视产学研用，并借助多种政策等支持，大力推进校企协同创新人才的培养。高校还需要不断的完善内部激励环境，不断提升师资队伍能力，保证人才培养中教学的质量等。