福建省新材料产业产学研专利合作创新网络的特征与演化

李晓青，张亚洲，黄小博 ，郭佳鑫

(厦门理工学院经济与管理学院，福建 厦门 361024)

作为世界新技术革命的三大支柱之一，新材料是产业升级的先导和先进制造业发展的基础，更是我国战略性新兴产业的重要组成。但我国新材料产业存在自主创新能力不足、原创性和基础性研究不足等问题[1]。同样地，福建省新材料产业也面临着集聚度低、技术创新能力落后等难题，发展远远落后于江苏、山东、浙江、江西、四川等省份[2]。如今，产学研(industry-university-research，IUR)合作创新作为突破创新瓶颈、提升创新产出的重要途径[3]，越来越多的战略性新兴产业和企业与大学、科研院所建立起较为复杂的网络合作关系，实现突破性创新发展。新材料产业是福建省战略性新兴产业中三个优势产业之一，作为福建省经济高质量发展的重要引擎产业，新材料产业的产学研合作创新网络研究与建设具有重要意义。

当前，产学研合作创新网络研究大多从网络组织形式与运行机制[4]、网络结构与特征分析[5]、网络结构与创新绩效的关系[6]等方面展开，但专利视角下的战略性新兴产业产学研合作创新研究较少，且缺乏关于福建省新材料产业产学研合作创新的实证研究。新材料产业属于专利密集型产业[7]，专利提供了技术发展和创新活动的高价值信息，企业、大学和科研院所之间的专利合作体现了产学研合作创新关系。因此，本文依托产学研专利合作网络，采用社会网络分析方法，研究福建省新材料产学研专利合作创新发展状况和合作网络特征与演化，为福建省新材料产业的高质量创新发展提供数据支持和理论参考。

一、数据来源和研究方法

专利包括发明专利、实用新型专利和外观设计专利，其中发明专利技术价值和创造性最高，最能反映区域创新产出。专利检索平台为PatSnap智慧芽专利数据库，检索年份跨度为1991—2020年，检索时间截止到2021年10月30日。检索仅限于第一申请人所属地为福建省的发明专利申请。新材料产业专利分类号依据国家知识产权局办公室印发的《战略性新兴产业分类与国际专利分类参照关系表(2021)(试行)》[8]确定，最终检索到88 271条发明专利数据。为筛选产学研合作发明专利，在专利数据清洗环节进行以下处理：(1)剔除单个申请人申请的发明专利；(2)剔除关联主体合作申请的专利，如母公司与子公司、大学或机构与其附属单位合作申请的专利等；(3)用个人所属单位替换专利权人为个人的专利。最终获得1991—2020年福建省新材料产业产学研合作专利1 010条。

社会网络分析方法是一种综合社会学、统计学、数学、图论等理论，对社会网络的关系结构及其属性加以分析的定量分析方法。社会网络分析家Wellman[9]提出社会网络分析探究的是深层结构——隐藏在复杂的社会系统表面之下的一定的网络模式。本文首先分析产学研合作专利发展态势、合作申请人、专利合作类型等概况，再运用社会网络分析研究福建省新材料产业产学研专利合作网络结构的演化趋势，继而从整体网络特性和个体网络特性两个层面细致分析福建省新材料产业专利合作网络的特征及其演化，从而提出相应的结论与建议。

二、福建省新材料产业专利合作发展概况

(一)发展阶段

通过观察福建省新材料产业产学研合作发明增长趋势(见图1)，可以发现福建省新材料产学研合作创新经历了3个阶段：第一阶段是缓慢萌芽阶段(1991—2009年)，第二阶段是起步发展阶段(2010—2015年)，第三阶段是加速增长阶段(2016—2020年)。自1991年第一次出现合作申请发明专利以来，随后近20 a专利合作处于缓慢发展态势。2010年国务院发布《关于加快和发展战略性新兴产业的决定》，新材料产业被纳入战略性新兴产业，产学研合作与交流逐渐频繁，合作专利数量快速增长，2010—2015这5 a间合作专利次数达到1991—2009近20 a间次数的近4倍。进入第三阶段(2016—2020年)，《中国制造2025》将新材料产业列为10大重点领域之一，在国家创新战略的驱动下，福建省新材料产业产学研合作发明专利次数猛增到805次，接近起步发展时期的5倍。

注：专利从申请到发布有18个月的滞后期，故2020年未包含全部数据。图1 不同年份福建省产学研合作发明专利数量Fig.1 Inventions patents of IUR collaboration by year

(二)合作主体

对合作发明专利申请人进行统计，共筛选出807个专利申请人。福建省新材料产业的合作专利前20名申请人中有10家企业，8所大学，2所科研机构。可见，企业和高校在创新合作网络中发挥着主导作用，科研机构参与度偏低。进一步分析可知，厦门大学、华侨大学、福州大学3所高校以及国网福建省电力有限公司、厦门钨业股份有限公司2家企业占据网络的核心位置，在创新合作网络中的核心地位较为突出。

(三)合作类型

福建省新材料产业产学研专利合作中，企业-企业合作占55.15%；企业-高校合作占23.27%；企业-科研机构合作占9.41%；高校-科研机构合作占5.94%；而科研机构-科研机构、高校-高校2种合作占比不足5%；企业-高校-科研机构三方合作专利占比不足1%，三方合作创新的模式还比较少见。研究表明，以企业为主导的合作创新模式已成为主要模式[6]。福建省新材料产业产学研合作创新发展与这一趋势相适应，企业-企业合作成为产学研合作的主要类型。

三、福建省新材料产业专利合作网络特征与演化

(一)网络整体特征与演化

为观察福建省新材料产学研合作创新网络的整体特征与演化趋势，本文分别绘制3个阶段的网络拓扑图，如图2所示。

图2 合作创新网络拓扑图Fig.2 Topology of the collaboration network

从图2来看，第一阶段网络节点和边数较少，虽然出现了分别以厦门大学和福州大学为核心节点的星型结构子网络，但大多数是2～3个主体间的松散合作。总体来看，该阶段网络连接稀疏且结构松散，创新主体少，主体之间的连接亦少，产学研合作创新处于缓慢萌芽状态。第二阶段的合作网络规模显著扩大，且3个以上节点构成的连接明显增多，网络中节点分化显著，以企业为核心的凝聚子群逐渐增多。第三阶段网络中节点数、边数迅猛增加，合作网络规模急剧增大，形成了以厦门大学、国网福建省电力有限公司、华侨大学、福州大学、厦门钨业股份有限公司5个主体为中心位置的“核心-边缘”网络结构。

本文选择网络规模、网络密度、平均路径距离、网络中心势等4项指标对福建省新材料产业合作创新网络进行整体分析，运用UCINET 6.0软件测算整体网络指标如表1所示。

表1 整体网络分析指标Table 1 Results of the overall network analysis

1.网络规模。网络规模指网络中包含的全部行动者的数目。网络中的创新主体数目越多，网络规模越大，表明个体越可能建立起更为宽泛的合作关系。结合图2和表1来看，相对于前一阶段，后两个阶段的网络规模急剧膨胀，均有3倍的增扩。上述结果表明参与福建省新材料产业产学研合作创新的企业、高校和科研院所规模迅猛增加。

2.网络密度。网络密度表明网络成员之间联系的紧密程度。网络密度越大，该网络对成员态度、行为的影响就越大。从第一阶段的0.031下降到第三阶段的0.008，福建省新材料产学研合作创新网络密度呈现下降的趋势。这是因为，网络规模的迅速扩大导致网络中潜在连接边数的增量超过创新主体实际连接边数的增量。网络密度取值范围为[0，1]，从测算结果来看，3个阶段的网络结构仍然较为稀疏，主体之间较少能建立起直接联系，网络对大多数创新个体的影响力有限。

3.平均路径长度。该指标能反映网络要素传递信息的快捷程度。随着合作网络规模的扩大，平均路径长度从第一阶段的1.866上升至第三阶段的4.579，反映出新材料产业产学研合作创新主体之间的可达平均最短距离在增大。这意味着创新知识与信息传递要经历的中间环节增多，一定程度上影响网络合作创新的有效性。虽然第三阶段平均路径长度为4.579，但根据六度分割理论[10-11]，仍处于较低水平。

4.网络中心势。网络中心势刻画的是网络的整体中心性，体现整体网络的集中程度。由表1可见，随着网络规模的急速扩大，合作网络的中心势先下降再上升，即网络内资源集中程度先减弱后增强。结合图2可见，在第一阶段，仅有厦门大学和福州大学两所高校成为网络核心。进入第二、三阶段，除厦门大学、华侨大学、福州大学等高校外，更多企业加入合作网络逐渐演化成为网络核心，例如厦门钨业股份有限公司、国家电网等。

从上述全局特性分析来看，福建省新材料产业合作创新网络逐渐形成并快速壮大，合作规模明显扩大，网络逐渐庞大。综合来看，福建省新材料产学研合作创新网络密度仍然较低，平均路径长度较短，且网络中心性突出，显示出小世界特性。

(二)网络个体特征与演化

社会网络分析不仅可以用于分析网络整体结构特征，还能分析网络节点个体特征，可以用于鉴别核心节点，发掘潜在合伙人和竞争对手。本文运用UCINET 6.0软件测算度数中心度、结构洞、中间中心度三个指标来综合鉴别产学研合作网络中的核心主体。

1.度数中心度。度数中心度是与节点直接相连的其他节点的个数，可以测量节点之间发展交往的能力。本文测算出不同阶段产学研合作网络个体节点的度数中心度，分别列出高校/科研院所和企业两类主体排名前5的度数中心度，具体如表2所示。

表2 产学研合作创新主体度数中心度(前5名)Table 2 Centrality of IUR collaboration for the top 5

由表2可知，在第一、二阶段，高校发挥主导作用，企业的度数中心度相对较低。随着网络规模的扩大，企业在合作创新网络中的主体地位越来越强。进入第三阶段后，企业参与创新合作的频次大幅度提升，度数中心性与高校逐渐相当。这说明福建省新材料产学研合作模式在第二阶段发生了明显分化，企业在合作网络的地位显著提升，企业与企业之间的合作频次日渐增多。

2.结构洞分析。Burt[12]认为，个体在网络的位置比关系的强弱更为重要，其在网络中的位置决定了个体的信息、资源与权力。在结构洞中，将无直接联系的两者连接起来的第三者拥有信息优势和控制优势。测量结构洞最重要的指标是网络约束系数，值越小，结构洞程度越大。本文按约束系数从小到大排列不同阶段的前5名，见表3。表3显示，3个阶段的结构洞核心节点大多为福建省内高校，厦门大学、福州大学、华侨大学等占据网络的核心位置，尤其是厦门大学，该节点约束系数最小，占据重要的结构洞位置，对所在网络拥有最大的信息优势和控制优势。

3.中间中心度分析。中间中心度是通过节点最短路径的数量之和[13]，描述了该节点的“媒介”程度，可以测量节点对资源的控制程度。按标准中间中心度从大到小排列不同阶段的前5名，具体如表3所示。由表3可见，3个阶段中，高校均处于较为核心的“媒介”地位，从中间中心度值变化来看，以高校为主导的合作网络模式逐渐稳定。在第一、二阶段，厦门大学作为合作网络核心节点，具有最大的中间中心度，远高于其他创新主体。随着网络规模的剧增和参与复杂度的提升，其他高校逐渐占据关键路径，这说明网络中的合作不再局限在个别凝聚子群内，不同节点也在尽力寻求其他潜在合作对象。

表3 约束系数与中间中心度(前5名)Table 3 Constraint and betweenness centrality for the top 5

从上述网络个体特征分析来看，网络中企业参与创新合作的频次大幅度提升，企业作为创新主体的地位日渐凸显；但从个体在合作网络中所处的位置和中介作用来看，以厦门大学为代表的省内高校节点拥有更强的信息优势和控制优势，占据结构洞关键位置，在合作网络中发挥着重要的“媒介”作用。

四、结论与建议

本文以专利合作网络为切入点，采用社会网络分析法对福建省新材料产学研合作创新网络的结构演化特征进行研究，得到如下几点主要研究结论：

第一，近30年来，福建省新材料产学研合作创新网络规模发生了显著变化。特别是2010年以来，网络规模加速壮大，网络愈加庞大，企业、高校和科研机构之间的合作创新更加频发与紧密，能激发出大量创新的产学研合作创新网络正在蓬勃形成中。

第二，福建省新材料产学研合作创新网络逐渐呈现出典型的核心-边缘结构。大部分创新个体处于网络边缘，实际产生的合作关系较为稀疏，网络影响力有限。少数个体处于核心位置，能吸引大量的创新合作，具有较大的网络影响力。总体上，福建省新材料产学研合作创新网络密度仍然较低，平均路径长度有所增加但并不大，网络集聚效应增大，网络中心性突出，呈现一定的小世界特征。

第三，福建省新材料产学研合作创新网络主体虽然逐渐从高校转变为企业，但网络核心位置的节点仍然以高校为主，高校在产学研合作中发挥“枢纽”作用。随着网络的扩大，以企业为主体的合作创新日益频繁，企业-企业合作成为主要合作类型，国网福建省电力有限公司、厦门钨业股份有限公司等国有企业逐渐成为大型凝聚子群的核心。但是个体指标分析表明，企业控制力尚有待提升，厦门大学、福州大学、华侨大学等高校处于网络的桥接核心位置，尤其是厦门大学，在网络创新中拥有不可小觑的控制能力。

基于此，提出如下政策建议：

第一，持续推进更加广泛和深入的产学研创新合作。合作网络规模越大，联系越紧密，越有利于创新产出的增加[6]。一方面，政府要进一步完善新材料产业产学研合作支持体系，例如出台相应的科技鼓励政策，搭建产学研战略联盟，为企业、高校和科研机构创建交流平台等便于寻找潜在合作伙伴和开展信息交流；另一方面，政府加强与外省市甚至是国际交流与合作，充分利用地缘优势，善于借用“外脑”，促使更多的先进创新主体参与产学研合作。

第二，充分发挥核心主体的引领作用。合作网络中少数占据信息和资源优势的中枢节点，尤其是厦门大学等省内重点高校，它们对于提升网络创新效率、增强产业整体竞争力至关重要。一方面，政府应该重点扶持一批有实力的创新主体联合起来攻克技术难关，充分发挥这些核心节点在技术创新中的桥梁和枢纽作用，发挥资源和信息地位优势，促进网络中更为紧密的创新合作。另一方面，政府要充分促进和鼓励其他创新主体与核心节点产生合作，或通过核心节点寻找潜在合作对象，不断提高整体网络的知识交流效率，提升产学研合作及成果转化效率。

第三，强化企业创新合作意识。福建省新材料产业产学研合作网络中企业的创新资源和信息控制能力不够突出，尤其是民营企业。产学研合作创新的核心驱动力来自于企业，研究表明，80%以上的产业技术创新是市场需求拉动而不是技术推动的[14]。企业为了规避研发风险，往往更愿意进行仿制跟踪，原始创新动力不足。因此，政府要采取各项措施，例如建立创新保险补偿机制，加强知识产权保护力度，完善企业、高校和科研机构产学研合作分类激励和考核机制，设置产学研联合创新引导项目等来消除合作创新的后顾之忧，提高其合作积极性，抓住科技体制改革发展机遇。