企業產學研合作原始創新系統的演化機制

李柏洲，羅小芳，蘇屹

(1.哈爾濱工程大學 企業創新研究所，黑龍江 哈爾濱 150001；2.江蘇科技大學 經濟管理學院，江蘇 鎮江 212003)

掌握企業產學研合作原始創新系統發展的一般規律，探索其良性發展之路，是我國企業突破發展瓶頸并參與國際競爭中需解決的關鍵問題之一。關于創新演化規律的研究，Nohria較早指出管理者建立有效網絡的前提是理解網絡隨時間演化和改變的過程，國外學者開始關注網絡[1-7]及企業創新網絡[8]的演化機制及路徑。Kamien M等[9-11]指出企業技術創新與企業規模的系統演進關系為“熊彼特”的線性關系，而Scherer等[12-13]則認為二者的關系為“倒U型”非線性關系。國內學者也對企業創新網絡的演化進行了較全面的研究[14-18]。同時，韻江等以中國路明集團為案例，從創新變遷與能力演化的視角分析了企業自主創新戰略的演進[19]。李梅芳等分析了大中型工業企業技術創新投資的演化行為[20]。還有學者研究了企業創新與政府管制[21]、市場結構[22]等的協同演進。

本文在相關研究基礎上，進一步分析企業產學研合作原始創新系統的演進規律。首先，對企業產學研合作原始創新系統的演化進行理論分析，分析其系統結構、自組織產生的條件、自組織演化的路徑及結果；然后，運用自組織理論中的哈肯模型確定系統演進的關鍵變量，對系統演進方式進行實證分析。

1 系統演化的理論分析

1.1 企業產學研合作原始創新的內涵與系統結構

1.1.1 內涵分析

企業產學研合作原始創新是企業在自身資源和能力有限的條件下，通過與高校、科研機構的合作來獲取核心技術和自主知識產權，具體表現為通過利用企業內外部資源，開展側重于在應用基礎研究或高新技術領域獲得獨有成果，并將該成果實現市場化過程的活動[23]。企業產學研合作原始創新系統是由若干個相互聯系、相互作用的部分組成，是針對企業原始創新具有特定功能的有機整體。

1.1.2 系統結構分析

根據文獻[24]中產學研合作創新的活動過程，結合企業原始創新的特點，將企業產學研合作原始創新系統分為應用基礎研究子系統、開發研究子系統、市場化子系統三大子系統，系統結構如圖1。

圖1 企業產學研合作原始創新系統結構圖

企業產學研合作原始創新系統的三大子系統中，應用基礎研究子系統主要表現為企業獲取原始創新源，開發研究子系統主要包括開發并形成企業技術成果及成果產品化兩部分，市場化子系統主要是產品的市場化。三大子系統均包括企業、高校和科研機構、政府、中介機構及金融機構等組織，其中，企業擁有企業家、資金等創新資源，是創新的主體；高校和科研機構在合作創新中為企業提供智力資源(知識、人才等)，是創新中原創性知識的發源地；中介機構、金融機構主要為企業合作創新提供信息、服務、資金資源，是創新的重要支持機構；政府雖不直接參與創新過程，但是，通過政策的制定為企業提供綜合資源及政策支持，也是創新中必不可少的主體之一。企業產學研合作原始創新系統具有開放性，不斷從環境中獲取制度信息、政策支持及資源，并通過創新活動向環境輸出產品、技術，不斷改善著外部環境。企業產學研合作原始創新系統的主體及其環境之間通過資源整合及相互聯系，各自扮演著不同的角色，共同推動系統的演進。

1.2 系統的自組織條件

自組織理論是以自組織現象為研究對象的理論，主要包括普利高津創立的耗散結構理論和哈肯的協同學[25]。根據耗散結構理論及協同學理論的相關內容[26-27]，系統產生自組織現象需滿足以下條件[28-29]：

1)開放系統

開放是系統自組織的必要條件。企業產學研合作原始創新系統是一個開放的系統，通過輸入與輸出與外界進行聯系。創新大環境為系統開放的環境因素，在全球經濟一體化及全球科技一體化的背景下，各種生產要素及創新要素的流動性大大增強，政策、技術、資源(人力資源、資金資源)等是環境向系統輸入必要要素，同時，系統內部通過應用基礎研究子系統、開發研究子系統、市場化子系統的不斷推進，不斷向環境輸出技術和產品，促進了外部環境的經濟發展。而且，一個企業產學研合作系統輸出的創新要素很可能是另一個創新系統的輸入。

2)非線性

只有非線性作用存在，系統的發展趨勢才不能確定，狀態變量的取值可能變大或變小，出現多個演化結果。企業產學研合作原始創新系統的基本要素、子系統之間的作用是非線性的。首先是基本要素的多樣性：企業、高校和科研機構、政府是明確的主體，而中介機構包含眾多內容，不可明確表述。企業、金融機構的資源可定量描述，而高校和科研機構、中介機構的智力資源、信息、服務等要素則不可定量描述。其次，各個子系統間的相互作用是非線性的：各個子系統及其主體通過競爭分享系統有限的資源，同時，通過合作促進企業產學研合作原始創新的順利進行，競爭與合作關系相互影響、相互制約，形成了系統演進的動力。

3)遠離平衡態

開放系統必須遠離平衡態，必須使系統內的相互關聯足夠強，非線性作用充分顯示出來才有可能形成有序結構。企業產學研合作原始創新系統是遠離平衡態的。判斷這個條件是否滿足的方法是研究系統內各個子系統及其創新主體之間是否均勻一致，子系統內各個部分之間的差異越大，系統離開平衡態就越遠。企業產學研合作原始創新系統遠離平衡態可以從兩方面判定：①3個子系統是基于創新過程出現的內部化分工體系，應用基礎研究子系統主要開展獲取創新源的活動，高校和科研機構起主導作用；開發研究子系統包括開發并形成企業技術成果及成果產品化兩部分，在此系統中，高校和科研機構的主體地位開始向企業轉移；市場化子系統主要將產品市場化，企業的主導地位進一步增強。②各個子系統中創新主體資源稟賦及其角色存在很大差異，企業擁有企業家、資金等創新資源，是創新的主體；高校和科研機構在合作創新中為企業提供智力資源(知識、人才等)，是創新中原創性知識的發源地。中介機構、金融機構主要為企業合作創新提供信息、服務、資金資源，是創新的重要支持機構。政府雖不直接參與創新過程，但是，其通過政策的制定為企業提供綜合資源及政策支持，也是創新中必不可少的主體之一。

4)漲落

任何系統都是由大量微觀元素組成的，漲落是指各個微觀元素的運動總會在局部上造成與宏觀平均狀態的微小偏離。企業產學研合作原始創新系統作為開放性的經濟系統，自組織何時發生，進入何種分叉途徑要通過隨機漲落來決定，是內漲落與外漲落協同作用的結果。內漲落是指由系統內部引起，一個由大量子系統構成的系統，整個系統宏觀狀態確定以后，各子系統仍可以隨機運動，子系統的隨機運動造成了某些系統整體物理量的漲落。具體表現為創新過程中企業、高校和科研機構、中介機構等組織數量及規模的變化及整個創新系統的升級，形成系統的內漲落。外漲落是指由于環境的隨機變化引起的，環境變量處于不斷的變化中，對系統的影響也總是圍繞某一定值上下擺動，具體表現為外部資源環境、政策環境、競爭環境及市場環境等的不斷變化，都將形成創新系統的外漲落。

1.3 統的自組織演化路徑與結果

通過以上分析發現企業產學研合作原始創新系統滿足自組織產生的條件，是自組織演化系統。企業產學研合作原始創新系統的自組織演化是指在系統演化進程當中，在遠離平衡點的非線性范圍內，通過與外界環境不斷進行物質和能量的交換，當外界的條件達到一定的閾值時，系統的發展演化從無序的混亂狀態，經過自組織演化成為一種新的有序狀態。具體表現為企業產學研合作原始創新系統形成時新市場的開拓及新產業的形成，并隨著系統的不斷升級過程表現為由產業鏈的低端進入產業鏈的高端，或者產業鏈不斷升級及產業鏈的跨越式發展[30]，最終表現為企業原始創新的水平和程度的不斷提高。系統從無序向有序轉化的關鍵在于不同部門間的非線性相互作用，而不取決于距離穩定平衡態的遠近。自組織是創新系統內部的演化機制，系統的自組織過程就是在不同條件下的具有非線性特點的多個系統在離開平衡態時從無序變成規則或不規則的有序過程[31]。企業產學研合作原始創新系統自組織演化的路徑及結果如圖2。

圖2 企業產學研合作原始創新系統自組織演化路徑及結果

2 系統演化的實證分析

2.1 系統演化的關鍵因素分析

哈肯的協同學是具有代表性的自組織理論，認為系統內部的各種子系統、參量或因素的性質對系統的影響是有差異的、不平衡的，當控制參量的改變把系統推過線性失穩點時，這種差異和不平衡就暴露出來，于是區分出快變量和慢變量，慢變量主宰著系統演化進程，支配快變量的行為，是系統結構的序參量。描述系統狀態的眾多變量中，哈肯模型選取影響系統演化的2個主要變量，這2個變量在系統處于無序狀態時，其值為零，隨著系統由無序向有序轉化，這類變量從零向正有限值變化或從小向大變化，可以用來描述系統的有序程度，并稱其為序參量。

通過前文的理論分析發現：企業產學研合作原始創新自組織系統內各子系統的狀態變量很多，無法逐一加以描述，且變量之間緊密聯系，相互影響，創新系統的自組織演化過程就是各狀態變量相互作用，形成一種統一的“力量”，是系統發生質變的過程。系統演進研究的關鍵問題是分析產學研合作系統的形成及系統形成后三大子系統的發展過程，并從其復雜的形式中歸納出系統演化的本質規律。一方面，在產學研合作系統的形成及企業原始創新系統的發展過程中最關鍵的變量為企業的原始創新能力，即高校、科研機構在與企業合作前要考察其是否具備相應的原始創新能力(將基礎研究成果產品化、市場化的能力)，同時，企業原始創新能力也是推動系統中三大子系統不斷演化的動力機制。另一方面，提高企業原始創新能力的基礎是企業的原始創新成果，只有擁有一定數量及質量的原創成果，企業才能實現將原創成果產品化、市場化的過程，才能不斷提高自身的原始創新能力。而且，原始創新成果是產學研合作系統中創新主導地位由高校向企業轉移的承接點，是企業原始創新系統的三大子系統演進中的重要狀態變量。因此，企業原始創新能力與企業原始創新成果成為推動系統演進的本質。

企業原創成果的變化是造成系統結構失穩的一個因素，是產學研合作系統及企業原始創新系統演進的動力。企業的原創成果與各個子系統中企業的原始創新能力密切相關，也正是這種緊密聯系使得原創成果相對于其它狀態變量具有更為重要的作用。企業將原創成果商品化、市場化的過程正是企業原始創新能力的體現，這一過程中經驗的積累正是企業原始創新能力提高的過程。企業原創成果的獲取會為整個系統的演進帶來深刻的影響和沖擊，甚至使系統原有結構失去穩定形成分叉，出現整個系統的躍遷[32]。如果某一子系統率先獲得某種原創成果，則在系統內部將進行一系列的自組織行為，而在這些自組織行為背后始終起推動作用的是企業的原始創新能力，它將推動產學研合作系統的形成及企業原始創新系統的不斷演進，因而，這種影響不斷被放大，從而對整個系統產生影響。因此，企業的原始創新能力及企業的原創成果可以作為創新系統演化中哈肯模型分析的兩個變量。

2.2 變量的選取與數據來源

2.2.1 變量的選取

哈肯模型要求企業原始創新能力及企業原創成果兩個變量參與運算，本文用企業研究人員數YR表示企業原始創新能力，用企業發明專利申請數FZ表示企業的原創成果，選擇YR、FZ兩個變量來描述企業產學研合作原始創新系統的演化過程主要基于兩點原因：

1)企業原始創新的主體是企業的研究人員，企業原始創新能力直接表現為研究人員的創新能力。且在創新系統中，與高校、科研機構及系統外部進行物質、信息、能量交換也需要通過研究人員的流動、交流和學習等活動進行，并最終內化為研究人員的創新能力。因此，企業研究人員是產學研合作系統形成及企業的應用基礎研究子系統、開發研究子系統、市場化子系統演進中的關鍵因素。

2)用企業發明專利申請數來衡量企業的原始創新成果是基于兩方面的考慮：一方面是基于數據統計的可得性。雖然，企業通過與高校、科研機構的合作創新獲得的基礎研究成果除了企業的發明專利外，還包括企業的國家技術發明獎，國家科學技術進步獎、新標準數、技術秘密數、SCI論文數等[33]，但是，國家統計年鑒上只統計了企業的發明專利數，其它指標并無統一、規范的數據可供參考。另一方面是企業原創成果主要體現為企業申請的發明專利。企業出于成果保護，避免模仿者申請專利而導致本企業的原創產品生產受到限制，會在第一時間對企業的主要原創成果申請專利，以法律手段保護其創新，這也是國家統計局只統計企業申請的發明專利數的原因。

2.2.2 數據來源

我國統計年鑒中無直接反應產學研合作創新的數據，但是，根據原始創新的特點(高風險、高投入、長周期)及我國企業的現狀，原始創新主要發生在高新技術行業，且一些大型企業可能具備獨立開展原始創新的條件和能力，而大部分的中小企業只能通過產學研合作的形式來開展原始性創新。雖然企業可能不具備正式的產學研合作關系，但是，或多或少都會與一些高校、科研機構進行正式或非正式的交流來指導企業的原始創新，因此，本文選擇高新技術行業的中型企業的YR和FZ數據作為本文的研究樣本。在《2011年中國高技術產業統計年鑒》及《2010年中國高技術產業統計年鑒》(年鑒中無小型企業的統計數據)中，按照5大主行業(醫藥制造業、航空航天器制造業、電子及通信設備制造業、電子計算機及辦公設備制造業、醫療設備及儀器儀表制造業)進一步細分為了17個二級行業，所以本文選取了2010年、2009年，我國高新技術產業17個行業的中型企業數據為樣本，找到驅動我國企業產學研合作原始創新系統演進的序參量，研究結論對指導創新系統更具有現實意義。

2.3 實證分析的過程與結果分析

2.3.1 實證過程分析

哈肯模型可以用來描述在一定外部條件下，由系統內部不同變量相互作用而發生的結構演化過程[28]，利用哈肯模型可以找到系統的線性失穩點，并區分出快變量和慢變量，慢變量主宰系統的演化和發展，支配快變量的行為，是系統演化的序參量[34]。哈肯模型的數學描述在文獻[35]中有詳細的闡述，此處不再累述，運用哈肯模型分析本文問題的過程為：設企業研究人員數YR為序參量，則企業的發明專利申請數FZ為狀態變量，即YR=q1，FZ=q2(實際上，方程(1)、(2)的確定經過了初步設定FZ為序參量，即FZ=q1，YR=q2，代入文獻[35]中的求解過程，解得λ1=0.632、λ2=0.077，結果不滿足λ2?λ1的絕近似熱條件)，則企業產學研合作原始創新系統演化方程：

(2)

運用統計年鑒中2010、2009年的數據進行計算得

(4)

式中：R2=0.733,F=19.198，R2都較接近1，表明回歸效果良好，F檢驗的顯著性均達到0.000，回歸效果十分顯著，表明兩方程可較好反映出變量間的關系，結果可信度較高。括號中數字為t檢驗值，發現a、b的t檢驗值略低，只能說明基期的(YR)2或YR×FZ對報告期的YR或FZ有一定的影響，這與YR為慢變量，將支配快變量FZ的行動假設相一致。綜合考慮式(3)、(4)反映的是YR與FZ變化的相對快慢，兩式仍達到其研究目的，具有解釋意義。

根據式(3)、(4)中的系數，可得：λ1=0.081，λ2=0.420，則有λ2?λ1，且λ2>0，FZ是快速衰減的快變量，即FZ是比YR變化快的狀態變量，YR為阻尼小，衰減慢的序參量，與假設一致。

將a=-0.069，b=0.354代入文獻[35]中的勢函數方程，可得

(5)

圖3 企業產學研合作原始創新系統勢函數曲線

廣義的勢泛指系統所具有的采取某種走向的能力，它決定系統的演化方向[35]。企業創新系統的勢就決定了系統演化的方向和能力[36]，取決于反映系統行為的狀態變量(本文的YR、FZ)和環境對系統影響的控制參量(本文的λ1、λ2、a、b)，狀態變量和控制參量發生變化時，系統勢函數也發生變化，原來的穩定態變為不穩定態。就企業產學研合作原始創新系統而言，一定結構的企業系統決定了它的勢及企業原始創新能力的極限，當企業原始創新能力趨近這個極限時，系統原有的合作關系、網絡結構及創新模式等已難以適應。新的合作關系、制度創新及科學技術進步將使企業原始創新系統升級，方程中的λ1、λ2、a、b值發生變化，因而可以容納更高的企業原始創新能力，系統在新的勢函數下運行，進入高一層次的穩態。這就是企業產學研合作原始創新系統的演化，而系統的不斷發展就是這種復雜的含有自催化的超循環自組織過程。

2.3.2 結果分析與討論

通過實證分析，發現：

1)企業產學研合作原始創新系統演化的決定因素是反映企業原始創新能力的企業研究人員，它是系統的序參量。式(1)、(2)組成的創新系統演化方程組揭示了系統的演化特征：在系統演化(即從無序的引進、模仿創新到有序的自主創新和持續發展的躍進)的臨界點上，企業原始創新能力是主宰系統演化的序參量。目前我國企業可通過增加企業研究人員來提高企業原始創新能力，以促進企業原始創新系統的演化進程。增加企業研究人員不僅是增加人員數量，更重要的是提高人員質量，以及與人員相配套的R&D投入的增加。目前，我國鼓勵產學研合作的重要目的之一就是通過加強企業與高校、科研機構間的交流與合作，促進高校知識與人才向企業的流動，企業研究人員通過高校學習，或者企業直接引進高校的高級人才均可提高企業原始創新人員的數量及質量。

2)控制變量反映了系統的演化行為。控制參數a<0，反映了企業發明專利申請數的增加促進了企業研究人員的增加，說明企業原創成果與企業原始創新能力之間具有協同效應，企業創新系統是合理的。在a<0的條件下，其絕對值越大，企業創新系統有序程度越高，為了保證a盡可能大的負值，應該增加高質量的原創成果的數量。b>0反映了企業通過增加研究人員促進了企業發明專利申請數的增加，進一步驗證了企業原始創新能力與企業原創成果間的協同效益。λ1>0表明系統內部還未建立企業原始創新能力不斷提高的正反饋機制，λ2>0表明創新系統內部出現了發明專利申請數遞減的負反饋機制，即一些企業為了追求短期效益，為了追求政績工程，不重視基礎研究領域的投資，不注重產學研合作關系，繼續通過技術引進、技術模仿的方式進行創新，國家自主創新體系還未形成。通過前文分析發現企業原始創新能力與企業原創成果之間存在協同效應，要持續提高企業原始創新能力，建立企業原始創新能力提高的正反饋機制，就應該重視企業原創成果的獲取，而目前，我國企業獲取原創成果的重要機制就是產學研合作。因此，企業應該注重長遠發展，建立有效的產學研合作關系，注重基礎研究投入，以提高企業原始創新能力，達到企業持續性原始創新的目標。

3 結束語

企業產學研合作原始創新系統是自組織演化系統，促進系統演化的關鍵是提高企業原始創新能力。企業在增加研究人員數量的同時，更應該注重提高研究人員的質量，以促進企業開展產學研合作創新。企業應該注重原創成果的獲取，通過產學研合作提高原創成果的數量和質量，最終實現企業自身原始創新能力的提高，促進企業原始創新系統的不斷演化與升級。

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