基于生態位的制造業綠色工藝創新路徑演化

田紅娜，李香梅

(哈爾濱理工大學管理學院，黑龍江　哈爾濱　150040)

?

基于生態位的制造業綠色工藝創新路徑演化

田紅娜，李香梅

(哈爾濱理工大學管理學院，黑龍江哈爾濱150040)

摘要：提煉基于生態位的綠色工藝創新路徑演化影響因素：資源生態位因子、技術生態位因子、需求生態位因子和制度生態位因子。以這四個生態位因子作為研究變量，構建制造業綠色工藝創新路徑演化的NK模型，并以機床制造業為例進行實證分析。研究發現，四個生態位因子之間的相互作用關系決定了綠色工藝創新生態位適應度，綠色工藝創新生態位適應度的變化與綠色工藝創新路徑的演化是協同共進的。

關鍵詞：制造業；綠色工藝創新；創新路徑演化；生態位；NK模型

綠色工藝創新路徑是制造業在實施綠色工藝創新過程中采取的途徑與方式方法，選擇恰當的路徑對制造業綠色工藝創新發展至關重要。而正確地選擇與實施綠色工藝創新路徑，必然要了解綠色工藝創新路徑的演化，把握其演化規律。基于此，本文擬從生態位視角對中國制造業綠色工藝創新路徑演化問題進行研究。

1生態位與綠色工藝創新路徑演化

綠色工藝創新作為技術創新中工藝創新的一個分支，具有同生物體一樣的規律和生態特征，也具有生態位，即綠色工藝創新生態位。它與綠色工藝創新路徑及其演化之間緊密聯系，并影響綠色工藝創新路徑的演化。

1.1生態位與綠色工藝創新路徑及其演化的關系

根據生態位和技術生態位的研究，本文認為綠色工藝創新生態位主要包含兩層含義：一是在特定創新生態資源空間中，綠色工藝創新主體實施創新活動所能獲得的創新資源空間以及表現出的創新生存能力；二是綠色工藝創新活動的實施對外部創新環境所產生的影響。本文根據Dosi(1982)對技術軌跡的研究認為，綠色工藝創新路徑是制造企業在對自身經濟與技術等要素資源能力狀況與外部環境綜合權衡下選擇的道路、軌跡、方法[1]。

綠色工藝創新生態位與綠色工藝創新路徑的關系表現為：綠色工藝創新路徑的設計是以綠色工藝創新生態位為基礎的；綠色工藝創新路徑的選擇隨著綠色工藝創新生態位的變化而變化；綠色工藝創新路徑的實施會對綠色工藝創新生態位產生影響。綠色工藝創新生態位與綠色工藝創新路徑演化的關系表現為：綠色工藝創新生態位變化推動著綠色工藝創新路徑演化；綠色工藝創新生態位大小決定著綠色工藝創新路徑演化速度；綠色工藝創新生態位演變與綠色工藝創新路徑演化過程一致。

1.2基于生態位的綠色工藝創新路徑演化影響因素

在生態系統中生態位因子構成生物體的生態位，對生物體生長發育產生直接或間接作用。綠色工藝創新生態位的形成、分離、躍遷等過程是制造業自身綠色工藝創新狀況與外部環境交換的結果，而這種結果由綠色工藝創新生態位因子來發揮作用并完成。對于生態位因子構成國內外學者并未形成一致觀點，歸納起來包括技術、制度、資源需求、顧客和空間位置等因素[2-7]。由于這些研究大多針對特定行業或企業，因此在制造業綠色工藝創新生態位因子的確定中本文綜合國內外學者研究成果，將其劃分為四方面：資源生態位因子(制造業進行綠色工藝創新活動及實現路徑演化的基礎)，技術生態位因子(制造業綠色工藝創新路徑演化的技術支撐與保障)，需求生態位因子(制造業綠色工藝創新活動的目標，為創新路徑演化中的資源利用提供價值保證)，制度生態位因子(維護綠色工藝創新路徑演化的有序進行)。為進一步驗證生態位與綠色工藝創新路徑及其演化之間的關系，本文采用NK模型和適應度景觀定量的方法對生態位與綠色工藝創新路徑及其演化的關系進行分析說明。

2研究設計

2.1綠色工藝創新路徑演化對NK模型的借鑒

綠色工藝創新路徑作為一個復雜系統，從動態角度研究它的演化非常重要。適應度景觀的概念最早由Wright在1932 年提出，并將其作為研究生物有機體進化的基本框架。Kauffman在Wright基礎上發現了一個能簡練地生成適應度景觀的NK模型[8]。Maguire將適應度景觀的觀念引入到組織發展及戰略管理的領域[9]。制造業綠色工藝創新路徑演化與生物演化具有一定相似性，NK模型中的核心問題是N、K分別為何值時系統目標的適應度最大，生態位適應度越高，代表著制造業占有的生態位越好，綠色工藝創新的發展就越好、演化就越順暢。因此，綠色工藝創新生態位通過怎樣的變化來實現其適應度的最大，是本文探討的關鍵問題。綜上，將NK模型應用在制造業綠色工藝創新路徑演化中具有較強的科學性和合理性。

2.2綠色工藝創新路徑演化NK模型的分析框架

本文把資源、技術、需求和制度作為制造業綠色工藝創新生態位環境的影響因子，四個綠色工藝創新生態位因子抽象為系統中的四個要素進行建模，來探討它們之間的交互關系及其對綠色工藝創新生態位演變的影響，進而實現對綠色工藝創新路徑演化的研究。通過NK模型和適應度景觀分析可以確定哪些生態位因子組合具有較高的生態位，此演化過程就是綠色工藝創新路徑的演化過程。

模型中參數N表示綠色工藝創新生態位因子數；K表示綠色工藝創新生態位因子之間相互作用關系數量；An表示綠色工藝創新生態位因子可能的形態數量；W表示每個綠色工藝創新生態位因子對系統整體適應度影響的函數。其中N=4，分別是綠色工藝創新資源生態位因子(R)、技術生態位因子(T)、需求生態位因子(D)和制度生態位因子(I)。每個生態位因子都與其他三個生態位因子存在相互關系，因此對每個生態位因子而言K都等于3。

每個生態位因子都有自身的要素構成和特征，并根據“影響綠色工藝創新生態位適合度”這個維度用(0，1)中的某個數值表征其形態。因而，生態位因子可能形態的數量AR=AT= AD= AI=2，而生態位適應度的設計空間S的規模大小即為：

AR·AT·AD·AI=16

(1)

那么綠色工藝創新路徑演化NK模型的設計空間就是：

{0000，0001，0010，0100，1000，0011，0110，1010，1100，0101，1001，0111，1011，1101，1111}

（2）沒有統一的研發標準，水平參差不齊、不規范。各平臺在不同程序、不同接口技術、不同標準下研發，導致實驗項目場景逼真度、趣味性、操作性、規范性差別較大，平臺建設水平高低不一，二次開發困難，軟件對接性、共享性較差。

(2)

根據NK模型基本思想，若綠色工藝創新生態位適應度用W表示，各生態位因子適應度用w表示，假定每個生態位因子對創新生態位的影響都相同(具有相同權重)，那么整個創新路徑的適應度就是每個生態位因子對生態位適應度影響的平均，即：

W(R,T,D,I)=[w(R)+w(T)+w(D)+w(I)]4

(3)

2.3指標選取和數據來源

本文以中國機床制造業為例進行實證研究，按照科學性與現實性、全面性與系統性、簡明性和可操作性、動態性與可比性等原則為研究變量選取指標，最終本文確定11項具體指標。在資源生態位因子中，固定資產余額和流動資產余額反映綠色工藝創新的資金資源，研發人員數目反映綠色工藝創新的人力資源。在技術生態位因子中，廢水處理率、廢氣處理率、固體廢物處置利用率反映機床業通過綠色工藝創新實現的環境效益。在需求生態位因子中，銷售產值、出口量、出口額反映機床業的綠色工藝創新市場需求情況。在制度生態位因子中，政府資助R&D金額反映綠色工藝創新的外部制度狀況，新機床開發項目數反映綠色工藝創新的內部戰略規劃狀況。

實證研究數據通過《中國機床工具工業年鑒》(2002—2012年)、《中國機械工業年鑒》(1984—2012年)、《中國環境統計年鑒》(2003—2012年)、《中國科技統計年鑒》(1995—2012年)整理獲得。

3實證分析與結果討論

3.1生態位組合狀態及適應度的計算

將1993—2012年每個創新生態位因子的指標進行標準化處理，本文對各生態位因子的指標取均值用以衡量該生態位因子的適應度。然后將1993—2012年各生態位因子適應度相加后求均值。最后將各個生態位因子適應度與均值比較，若小于均值則將其記為0，表示此生態位因子對生態位適應度的貢獻低于總體平均狀態；若大于均值則將其記為1，表示此生態位因子對生態位適應度的貢獻值高于總體平均狀態。比較后剔除重復結果見表1前四列。對各年四個創新生態位因子適應度取平均值，作為該年機床業綠色工藝創新生態位適應度，剔除重復結果并與表1的前四列相對應表示在第五列。

表1　機床業綠色工藝創新生態位組合狀態及適應度

根據表1運用布爾超立方體來描述機床業綠色工藝創新生態位的適應度景觀，如圖1所示。圖中每個頂點代表創新生態位狀態的不同組合。景觀中的箭頭指向表示綠色工藝創新由較低生態位適應度組合到較高生態位適應度組合的演變路徑，帶箭頭的虛線表示綠色工藝創新由較低生態位適應度到較高生態位適應度最佳路徑。

圖1　機床業綠色工藝創新生態位適應度景觀

首先，通過機床業綠色工藝創新生態位適應度景觀可比較出適應度組合的高低順序。在圖1中存在著一個綠色工藝創新生態位適應度最高的組合是1111，其次是1110。這說明在一定條件下，創新生態位因子的合理配置能使機床業綠色工藝創新獲得較高生態位。

其次，通過機床業綠色工藝創新生態位適應度景觀可找到提升其生態位的途徑。例如，當創新生態位的組合狀態為1010時，生態位適應度為0.401，機床業可通過兩種途徑提升創新生態位，一是從1010到1011再到1111，適應度由0.534變為0.803；二是從1010到1110再到1111，適應度由0.708變為0.803。第一種途徑是先加強制度生態位因子再加強技術生態位因子，第二種途徑是先加強技術生態位因子再加強制度生態位因子。

最后，通過機床業綠色工藝創新生態位適應度景觀，可發現生態位因子之間的積累與依賴關系。在適應度景觀中，由最低點0000到達最高點1111有多種路徑，但只有路徑0000-1000-1010-1110-1111能使其生態位在整個演變過程中都具有最高的適應度值，此最優路徑同時也說明各生態位因子之間的逐漸積累過程。綜合以上分析，本文系統闡明了生態位與綠色工藝創新路徑及其演化的關系。

3.3路徑演化階段分析

通過分析我們了解綠色工藝創新生態位的演變特點，得到機床業綠色工藝創新生態位演變的最優路徑，該路徑使機床業綠色工藝創新成功實現了模仿創新-合作創新-自主創新的路徑演化。結合機床業發展歷程，本文將其創新路徑演化劃分為如下三個階段。

第一，綠色工藝創新初創階段(20世紀初—2001年)。此階段主要采取對外部已有綠色工藝技術的模仿和改進的創新途徑。由圖1可知該階段綠色工藝創新生態位演變路徑是0000-1000，即資源生態位主導演變路徑。

第二，綠色工藝創新成長階段(2001年—2006年)。此階段與上文研究的演變路徑1000-1010-1110相契合，即需求生態位主導和技術生態位主導演變路徑。伴隨生態位的提升，綠色工藝創新從原來的單純模仿創新轉向模仿與合作結合的創新。

第三，綠色工藝創新成熟階段(2006年—目前)。這一階段的機床業綠色工藝創新生態位演變路徑變為1110-1111，即制度生態位主導演變路徑。這表明該時期隨著綠色工藝創新生存力、發展力、競爭力的不斷提升。

4結論與建議

本文驗證了NK模型對基于生態位綠色工藝創新路徑演化研究的有效性，明確提出機床業綠色工藝創新生態位演化的最優路徑及機床業綠色工藝創新路徑演化的三個階段。

本文認為中國制造業應該正確定位自身所在的產業優勢、資源優勢、經濟建設及社會需求，結合實際情況和自身特有的綠色工藝創新生態位。還要重視綠色工藝創新生態位的發展與提升，只有不斷拓展自身的綠色工藝創新生態位，才能推動綠色工藝創新發展。制造業應該依據生態位狀況選擇合理的綠色工藝創新路徑，當創新處于較低的生態位時，應通過技術引進或模仿來促進工藝積累，同時提高生態位，為進入下一個綠色工藝創新階段創造基礎。

參考文獻：

[1]張麗萍.從生態位到技術生態位[J].科學學與科學技術管理,2002,23(3):23-25.

Dosi G.Technological Paradigms and Technological Trajectories[J].Research Policy,1982,11(3):147-162.

Hannan M T,Freeman J.Obstacles to Comparative Studies[J].New Perspectives on Organizational Effectiveness,1977:106-131.

Dobrev S D,Kim T Y,Hannan M T.Dynamics of Niche Width and Resource Partitioning[J].American Journal of Sociology,2001,106(5):1299-1337.

Dobrev S D,Kim T Y,Carroll G R.The Evolution of Organizational Niches:US Automobile Manufacturers,1885-1981[J].Administrative Science Quarterly,2002,47(2):233-264.

Hannan M T,Carroll G R,Pólos L.The Organizational Niche[J].Sociological Theory,2003,21(4):309-340.

許簫迪.高技術產業生態位測度與評價研究[D].南京航空航天大學博士學位論文,2007.

Kauffman S.The Origins of Order:Self-organization and Selection in Evolution[M].New York:Oxford University Press,1993.

Maguire S.Strategy as Design:a Fitness Landscape Framework..M Lissack,H Gunz.Managing Complexity in Organizations:a View in Many Directions.Westpon,CT:Quorum Books,1999:67-104.

(責任編輯沈蓉)

Path Evolution of Green Process Innovation of Chinese Manufacturing Industry Based on Niche

Tian Hongna，Li Xiangmei

(School of Management,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150040,China)

Abstract：The paper puts forward the influencing factors of path evolution.They are resource niche factor,technological niche factor,demand niche factor and institutional niche factor.It constructs the NK model of path evolution of green process innovation for manufacturing industry taking the four niche factors as research variables,and makes machine tool industry as an example.The study finds that the relationships between the four niche factors decide the niche fitness of green process innovation,and there is synergy between the change of niche fitness and the path evolution of green process innovation.

Key words:Manufacturing industry；Green process innovation；Path evolution of innovation；Niche；NK model

中圖分類號:F204

文獻標識碼:A

作者簡介：田紅娜(1978-)，女，黑龍江大慶人，哈爾濱理工大學管理學院教授；研究方向：技術創新與管理。

收稿日期：2013-01-26

基金項目：國家自然科學基金資助項目“基于生態位的我國制造業綠色工藝創新路徑研究”(71203048)，國家自然科學基金資助項目“低碳技術創新與造業產業升級：影響機理、互動機制和政策體系”(71273073)，黑龍江省博士后科研啟動項目“生態位視角下制造業綠色工藝創新路徑演化與設計研究”(LBH-Q12063)。