考虑IT基础设施作用的外部知识对企业流程创新影响的博弈模型
2022-11-10刘伟,徐可
刘 伟, 徐 可
(东北财经大学 管理科学与工程学院,辽宁 大连 116025)
0 引言
生产和管理流程作为企业运营的核心要素，决定着企业管理的效率，高效的流程能够为企业建立长期战略优势。新技术的应用驱动企业流程创新，以适应组织结构、人员分工的变化以及业务流程的变革。流程创新是通过优化流程提高产出水平和产品品种，或提高产品的有效性，或降低生产成本[1]。企业可以采用新技术、购买新机器、培训员工或重组生产过程来实现流程创新[2]。一般来说，流程创新主要分为合作创新、独立创新和模仿创新三种类型，其中合作创新是企业与供应商、客户以及研究机构等联合开展流程创新合作活动，充分利用外部专业知识和先进技术，分散技术不确定性的风险，通过资源整合产生范围经济和规模经济，有助于解决独立创新和模仿创新的弊端[3]。采用合作创新方式进行流程创新越来越受到企业的重视，其关键问题是如何更好地获取、吸收和利用外部知识和技术以实现流程创新，而IT可以通过增强企业吸收(包括获取和转化)外部知识的能力促进流程创新能力的提升[4]。因此，考虑IT基础设施作用的外部知识对企业流程创新的影响机制是值得研究的重要问题。
关于IT、外部知识与流程创新的研究主题，相关文献可以从3个方面进行归纳。一是IT与创新关系的研究，现有研究普遍认为IT对企业创新的许多方面产生积极作用[5]，特别是与创新有关的知识密集型活动[4,6]。部分研究提出在许多与创新有关的知识密集型活动中，获取外部知识进行创新的企业绩效高于行业平均水平[7]，且IT对于促进企业搜索外部知识源起到关键作用[8]，但是这些文献的研究对象主要是产品创新。二是外部知识与流程创新的研究，部分研究认为流程创新需要吸收显性和隐性的新知识以实现企业经济绩效[9]。由于大部分生产流程相关的知识是隐性知识，企业识别和引入外部知识需要付出成本，当企业有能力深度搜索外部知识源，才会促进流程创新的成功[9]。Brown等[10]认为组织内部以及跨组织之间的知识分享与转移会促进组织流程的创新与优化。Hagedoorn等[11]研究表明获取外部知识促进企业更好的把握多变的市场需求，加快企业流程创新速度并降低流程创新的风险。Zahra和George[12]认为可持续的流程创新依赖于外部知识获取与转化的能力，以促进企业内部知识的迭代。Nickerson和Zenger[13]认为企业引入多种外部知识源解决生产问题和降低成本需要有效的识别外部知识的技术。三是IT与吸收能力的研究，Zahra和George[12]认为企业需要获取外部知识，整合现有知识和新获取知识来支持企业运营。知识基础观研究认为IT能够通过支持外部知识的获取和转化来加强外部知识的吸收[4]，整合内外部知识来创建新知识[14]，并且将新知识应用到企业运营。
现有文献关于IT和创新的研究主要聚焦于产品创新[8]、IT作为流程创新的形式[15]或者IT促进内部知识的利用[6]。而对于考虑IT基础设施作用的外部知识对流程创新影响的研究文献不多，Thongchai和Suzanne[16]研究表明连接客户和供应商的信息系统与企业ERP系统的集成可以促进外部知识获取，完善企业的知识获取与转化能力，为企业流程创新创造机会。Konstantinos等[17]研究发现通过网络和数据访问系统连接外部知识源，可以提升和改进企业流程的效率和性能，从而实现流程创新。这些研究主要采用实证分析方法，采用博弈论建模方法研究IT基础设施与外部知识对企业流程创新的交互作用机制的文献尚未见到。本文将借鉴博弈论方法在创新管理[18]领域的应用，基于知识基础观理论[14]和吸收能力理论[19]，构建考虑IT基础设施作用的外部知识对企业流程创新影响的博弈模型，分析IT基础设施投入、外部知识等关键因素的影响机制，最后利用数值模拟验证理论模型，进而提出企业完善IT基础设施功能，加强外部知识的吸收与转化，促进流程创新以提高运营效率的管理启示。
1 研究假设与模型建立
本文假设市场上有两个制造企业：企业1与企业2，他们生产异质性的产品。为了体现企业的异质性，假定企业1为行业领先企业，管理水平和技术水平先进，具有较强的研发创新能力。为了提升生产和管理水平，两个企业都通过合作创新方式引入外部知识进行流程创新。参考经典研发竞争AJ模型[20]与非对称研发模型[21]，构建考虑IT基础设施的外部知识对企业流程创新作用的博弈模型，其中通过合作创新引入外部知识对流程创新的作用表现为企业边际生产成本的降低，流程创新的非对称性体现为企业技术和管理水平不同引起的初始边际生产成本的差异(即企业异质性)和IT基础设施投入的不对称性。
(1)借鉴Cellini和Lambertini[22]的做法，考虑产品的异质性，定义企业i的反需求函数为：pi=a-b(qi+ξqj)。其中，pi为企业i(i=1,2)的产品市场价格，两家企业的产量水平分别记为qi和qj(i≠j)。参数ξ表示两个企业产品的可替代程度，且0≤ξ≤1。b表示企业i对价格的敏感程度，a表示市场规模。
(2)基于知识基础观理论，企业获取外部知识的途径有两种方式，一方面通过供应商与客户的合作、企业间的研发投资和技术人员交流、正式或非正式的合作研发等合作创新方式获取外部知识促进企业的流程创新；另一方面由于竞争企业之间的研发人员流动、专利保护法律制度的缺陷等原因，企业之间的知识溢出效应也将有利于流程创新。根据吸收能力理论，外部知识对企业流程创新的作用效果与企业的知识吸收能力有关。IT基础设施水平是影响企业知识吸收能力的一个重要因素，其中， IT基础设施包括计算平台以及各类企业应用系统及服务能力的集合。企业对外部知识的搜索、存储、转换与整合能力，依赖于IT基础设施的完备性。流程创新中IT基础设施对企业吸收能力的作用体现在：一是对外部知识的获取(即外部知识的搜索和存储)能力的作用；二是对企业外部知识的转化(即外部知识的转换和整合)能力的作用，即促进引入外部知识进行流程创新对边际生产成本降低的作用。为了验证IT基础设施的作用，本文假定企业1具有优于企业2的IT基础设施优势。
基于此，设定企业的边际生产成本函数为:
ci(ki,kj)=c0i-γi(Ii)[ki+gi(Ii)β(kj+Ij)]+η
(1)
这里，γi(Ii)=γ+θIi，gi(Ii)=g+λIi，其中I1>0，I2=0。ci为企业i(i=1,2)的边际生产成本，两个企业通过合作创新引入的外部知识量分别记为ki和kj。企业间的知识溢出率记为β(0<β<1)，这里剔除不存在知识溢出和知识完全溢出极端情况。γi表示企业外部知识的转化能力系数，即引入外部知识进行流程创新对边际生产成本的影响系数。gi(0 在不影响研究结论稳健性的情况下，本文假定企业固定生产成本为0，企业i的初始边际成本为常数c0i(0 (5)根据之前的假设，得到两个企业的利润函数如式(2)、(3)。 (2) (3) 本文假定在引入IT基础设施和外部知识情况下，企业流程创新的过程为两阶段非合作竞争博弈，其过程如下： (1)流程创新竞争阶段：在流程创新过程中，两个企业同时独立决定引入的外部知识量ki，i=1,2；企业决定其IT基础设施投入Ii。 (2)产品市场竞争阶段：在流程创新阶段的决策后，两个企业同时各自决定产量qi(i=1,2)，以实现各自的最优利润。 对模型的求解，本文采用逆向归纳法求解子博弈纳什均衡。 在考虑对方流程创新阶段的决策基础上，两个企业确定自身的均衡产量实现最优利润。 (4) (5) 2.1.1 企业异质性对均衡产量的影响分析 企业异质性反映了技术和管理水平的差异，形成流程创新的非对称性，通过两个企业初始边际生产成本的差异来衡量，下面分析企业异质性对均衡产量的影响。 由式(4)、(5)得到，企业引入外部知识量是非负且有上限的，且2-ξ>0，当市场规模较大时，两家企业的均衡产量为正。将两个企业的均衡产量相减得到， (6) 当两个企业的IT基础设施投入差距大于门槛值时，均衡产量差距随着IT基础设施投入差距的增大而逐渐增大。当企业1的IT基础设施投入I1小于门槛值时，两个企业的均衡产量差距随着IT基础设施投入差距的增大而缩小，原因在于企业IT基础设施投入的初始阶段，企业的管理模式和流程调整引起的学习成本等较高，IT基础设施效果尚未显现。 2.1.2 IT基础设施与外部知识对均衡产量的影响分析 (1)IT基础设施和外部知识对企业均衡产量的影响 命题2(a)在参数满足模型假定的情况下，外部知识引入流程创新对企业自身均衡产量的边际影响为正向。 对式(4)、(5)对k1、k2、I1求一阶导数得到， (7) (8) (2)边际生产成本对企业均衡产量的影响 命题3外部知识引入对边际生产成本的影响系数γ对企业均衡产量具有正的边际影响；外部知识引入对边际生产成本的影响系数γ对具有IT基础设施优势企业的均衡产量的正向边际影响更强。 由式(4)、(5)可得: (9) (10) (3)外部知识获取能力与转化能力对企业均衡产量的影响 命题4(a)外部知识获取能力系数λ对企业自身均衡产量具有正向影响，对竞争企业的均衡产量具有负向影响； (b)外部知识转化能力系数θ对企业自身均衡产量具有正向影响，对竞争企业的均衡产量具有负向影响。 根据(4)和(5)式可得: (11) (12) 同理，由(4)和(5)式得到: (13) (14) 接下来，分析两个企业流程创新阶段的博弈均衡条件。将(4)和(5)式带入利润函数，根据一阶最优条件，企业的利润函数表示为外部知识量k1,k2的函数 (15) (16) 在流程创新竞争阶段，两个企业独立决定其引入的外部知识量，以使其利润最大化。将式(15)、(16)分别对k1,k2求偏导得到引入外部知识量的一阶最优条件，并整理成关于k1,k2的方程组: ∂π1/∂k1=M1k1+N1k2+I1=0 (17) ∂π2/∂k2=M2k1+N2k2+I2=0 (18) 其中，参数为： M1=8[(γ+θI1)-γξβg]2-bα1(4-ξ2)2 N1=2[2β(γ+θI1)(g+λI1)-ξγ]· [2(γ+θI1)-γξβg] L1=[2(γ+θI1)-γξβg]· [(2-ξ)a+(ξ-2ε)c02-(2-ξ)η-2ξγgβI1] M2=2[2γgβ-ξ(γ+θI1)]· [2γ-ξβ(γ+θI1)(g+λI1)] N2=2[2γ-ξβ(γ+θI1)(g+λI1)]· [2γ-ξβ(γ+θI1)(g+λI1)]-bα2(4-ξ2)2 L2=[2(2-ξ)a+2(ξε-2)c02+4γgβI1-2(2-ξ)η]· [2γ-ξβ(γ+θI1)(g+λI1)] 通过对上式方程组求解可得两个企业独立决定的均衡引入外部知识量为: (19) (20) 首先，分析随初始成本差异系数变化，企业引入外部知识量的均衡情况。 由(19)和(20)式可得 (21) (22) 本文将在第4部分对参数γ、λ与和θ对企业引入外部知识量的影响进行数值分析。 为了验证本文建立的博弈模型，同时考虑均衡解和参数的复杂性，对第3部分的模型分析结果进行数值模拟，使得随关键参数变化均衡解的变化过程更加直观。在均衡解满足约束条件的要求下，将相关参数的取值为：a=50，b=2,ξ=0.8，c0=3，γ=0.75，β=0.3，g=0.5,k1=10，k2=10，η=0.3，ε=0.8，α1=1，α2=1，θ=0.4，λ=0.3，φ=2。 图1 γ与均衡产量的关系 图2 λ与均衡产量的关系 图3 θ与均衡产量的关系 图4 γ与引入外部知识量的关系 图5 λ与引入外部知识量的关系 图6 θ与引入外部知识量的关系 由图7和图8可知，两个企业的均衡利润随其流程创新中引入外部知识量呈现先增加后减小的趋势，当企业引入外部知识量小于阈值时，其均衡利润随引入外部知识量增加而增加，当超过阈值时，由于引入外部知识的成本增加、企业吸收能力的制约以及外部知识对流程创新作用的边际效应递减作用会导致均衡利润随引入外部知识量的增加而减小。由图7和图8可知，企业1的IT基础设施投入对外部知识的获取能力和转化能力的提升以及产生的知识溢出效应，使得两个企业的均衡利润均增加，且随IT基础设施投入增加，企业1的均衡利润增幅大于企业2。 图7 k1与均衡利润的关系 图8 k2与均衡利润的关系 由图9可知，流程创新中企业1的IT基础设施投入对其均衡利润影响呈现先增加后减小的趋势。IT基础设施投入小于阈值时，随IT基础设施投入的增加其均衡利润增加；反之，随IT基础设施投入的增加其均衡利润减小，IT基础设施投入存在边际收益递减效应。而企业2的均衡利润随企业1的IT基础设施投入的增加而增加，证明知识溢出效应的存在，但是企业2的均衡利润小于企业1。 图9 IT基础设施投入与均衡利润的关系 本文以两个异质性制造企业组成的寡头竞争市场为研究对象，参考经典研发竞争AJ模型与非对称研发模型，构建考虑IT基础设施作用的引入外部知识对企业流程创新影响的博弈模型。研究发现，对于异质性企业来说，成本和IT基础设施投入占优的企业通过流程创新将拥有更大的市场份额，且企业均衡引入外部知识量随着初始生产成本差异系数和IT基础设施投入的变化而改变。这证明了企业的异质性造成了流程创新竞争的不平衡性。IT基础设施作用下引入外部知识进行流程创新对均衡产量具有正向影响，对均衡利润的影响存在阈值，呈现先增加后降低的趋势。由于溢出效应的存在，两个企业的均衡利润随领先企业的IT基础设施投入的增加而增加，但领先企业的均衡利润随IT基础设施投入增加幅度更大，且领先企业的均衡利润占优。 基于研究结论，本文得到如下管理启示。第一，企业应不断增加IT基础设施资金投入力度，完善IT基础设施功能，提升企业对外部知识的吸收能力。应重点加强人工智能、云计算等新一代信息技术的投入，完善企业云计算平台、新型通信系统、分布式大数据管理系统、企业智能决策与知识管理系统等系统性IT基础设施架构。如通过构建5G网络通信系统和物联网智慧化应用场景提升外部知识的搜索能力、建立分布式大数据管理和云计算平台提升外部知识的存储能力、升级企业计算平台和大数据分析服务水平提升知识的转化能力、完善智能化的知识管理系统等以提升知识的整合能力。第二，通过数字化转型提升协同创新的能力，拓宽外部知识获取的渠道。一方面，通过企业之间的研发投资和技术人员交流、正式或非正式的合作研发等合作创新方式获取外部知识促进企业的流程创新；另一方面，通过Web 2.0技术等构建开放创新网络平台整合供应商、科研机构和客户等外部知识源，为其广泛、直接参与企业的流程创新提供更为便捷的途径。第三，企业应积极引入先进的生产和管理模式，不断规范管理流程，优化生产和运营，提升整体管理水平，同时注重将生产和运营管理中的独特经验和模式进行提炼，提升知识创造和管理的能力，形成行业比较优势，以提升流程创新的效率。 本文的研究仍然存在一些不足，未来的研究可以采用微分博弈等动态博弈方法研究不同时间维度IT基础设施投入与外部知识引入对流程创新的作用变化，通过实地调查方法，获取企业的IT基础设施建设、流程创新、生产管理等相关活动真实数据进行案例分析和实证研究，使研究问题更好的贴近产业实践。
2 模型求解及分析
2.1 产品市场竞争阶段
2.2 流程创新竞争阶段
3 数值模拟
3.1 IT基础设施与外部知识的相关参数对均衡产量的影响
3.2 IT基础设施与外部知识的相关参数对均衡引入外部知识量的影响
3.3 考虑IT基础设施投入的引入外部知识进行流程创新对企业均衡利润的影响
4 结束语
