技術創新與標準化協同耦合對我國家電業國際競爭力的影響——基于BP神經網絡的實證研究

陶忠元　薛　晨

(江蘇大學，鎮江　212013)

技術創新與標準化協同耦合對我國家電業國際競爭力的影響——基于BP神經網絡的實證研究

陶忠元薛晨

(江蘇大學，鎮江212013)

〔摘要〕當今世界邁入了創新密集和標準主導競爭的時代，技術創新與技術標準化的協同耦合成為決定一國產業或產品國際競爭力的關鍵性因素。本文基于技術創新與標準化協同耦合關系影響國際競爭力的機理分析及中國家電業技術創新與標準化的協同耦合度計算，以BP神經網絡為分析方法，構造技術創新、標準化及其協同耦合度與我國家電業國際競爭力間關系模擬模型。實證結果顯示，技術創新與標準化間的協同耦合度對提升國際市場占有率、顯性比較優勢、貿易競爭優勢指數的影響最為明顯，充分表明二者間的協同耦合水平是影響我國家電業國際競爭力的重要因素。

〔關鍵詞〕技術創新標準化協同耦合國際競爭力BP神經網絡

引言

自20世紀80年代以來，我國家電業抓住全球產業轉移浪潮中跨國公司競相對華投資及其技術溢出的發展契機，國際競爭能力逐步增強，成為全球最為主要的家電生產和出口基地。伴隨著當今國際競爭焦點由傳統要素稟賦轉向更為前端的技術與標準，技術創新與標準化構成了現代貿易競爭優勢的主要動力和源泉，加強技術創新和標準化的協同是促進我國家電業走向創造、引領發展，不斷提升國際競爭力的重要路徑。

綜觀已有的相關成果，國際競爭力的研究方法主要有指標分析法和計量建模分析法兩大類，其中指標分析法通常圍繞國際市場占有率、顯性比較優勢、貿易競爭優勢指數等指標的測度而展開，計量建模分析法則大多基于國際競爭力的影響因素篩選和回歸分析方法進行檢驗和評價。BP神經網絡是由大量處理單元廣泛互聯而成的網絡，從人腦的生理結構出發來模擬人腦信息處理的功能[1]，鑒于其強大的非線性映射能力，更能系統詮釋研究對象間的網絡關系，本文擬采用BP神經網絡就技術創新與標準化之間的協同耦合對我國家電業國際競爭力的影響進行嘗試性研究，以期對本領域研究作出有益的補充和擴展。

1　技術創新與標準化協同耦合影響國際競爭力的理論分析

隨著國際競爭焦點的不斷前移以及全球經濟發展方式的深刻變革，技術創新與標準化日益成為現代國際競爭力的核心內容和關鍵要素，二者間的協同耦合關系及其程度對于一國增強或重獲產業和貿易競爭優勢顯得尤為重要。

1.1技術創新與標準化的協同耦合關系

(1)當一項技術創新成果以新產品為載體逐漸被市場接受，且技術趨于穩定固化并開啟規模化生產時，則該項技術成果就會被納入標準化行動。而且，隨著后續技術創新活動的深入和技術知識存量的累積，可引入標準范疇的技術內容也逐漸豐富，為標準化范圍的擴展、內涵的深化和層級的提升提供了有力支撐。同時，對于技術研發活動較為活躍的創新型企業而言，為了能使技術創新成果最大程度地產生經濟效益和社會效應，促進市場競爭地位和主導能力的提升，也會致力于更高層次的目標與要求來審視并開展標準化工作，從而也有助于標準化進程的加快與水平的躍升。實踐充分表明，那些技術創新能力領先、動力強勁的龍頭企業往往扮演著技術創新活動引領者的角色，并且由其主導了行業、國家乃至國際新標準的誕生或已有標準的升級。

(2)標準一經確立和推廣，內含的技術和知識信息就會在各類市場主體間產生快速和廣泛的傳遞，就此而論，標準化可以有效地阻止技術規范的失控以及關鍵因素的偏離，引致技術創新示范效應的產生，能為后續的技術創新活動指明方向、明確路徑和奠定基礎，從而可將技術演變與發展的進程納入更加富有效率的軌道，并能降低技術創新的決策成本，減少技術之間摩擦所帶來的資源消耗和社會效益的損失[2]，也有助于緩解技術創新的風險壓力，提升技術創新的信心。此外，標準化還具有促進技術創新成果產業化以及降低交易成本和搜索成本、加快規模經濟形成[3]等積極效應，由此也可以進一步激發和增強企業的技術創新意識與動能。

1.2技術創新與標準化協同耦合影響國際競爭力的機理

技術創新對提升產業國際競爭力的作用路徑主要表現為兩個方面：(1)通過將創新技術成果注入產品加工制造過程，提高生產要素的邊際生產率和產出水平，獲取成本與價格的領先優勢。(2)通過將創新技術成果應用于新一代產品開發或對原有產品設計、工藝、流程加以改進等，加快產品升級和質量提升，帶動產品和產業結構優化，并從中獲得差異化競爭優勢[4]。

標準化則主要通過規范市場制度、降低交易成本、促進規模經濟實現來影響產業國際競爭力。(1)標準通過對產品或服務的功能、水平、期限、效率和安全性等相關技術指標設計并作出相應的賦值約束來確立市場準入調節機制，規范市場交易秩序。(2)標準能為產業內各企業的生產經營活動提供明確的目標定位和行為參照系，增強供應鏈各環節之間的銜接，降低企業內部以及企業之間的交易成本。(3)標準可適當降低產品的復雜多樣性，促使產品產出更容易達到適度規模臨界量，從而取得規模經濟效應[5]。

技術創新與標準的耦合嵌套不僅可以促進技術耦合型標準的形成，提升標準的國際競爭能力，同時也能增強技術創新活動與標準化行為之間的互動共進，協同驅動產業國際競爭力的成長，并在輪番往復之中形成加速效應(如圖1所示)。

圖1　技術創新、標準化及其協同耦合對國際競爭力的影響機理

2　我國家電業技術創新與標準化協同耦合關系評價

2.1技術創新與標準化協同耦合評價指標體系的構建

影響技術創新與標準化的因素有很多，若想系統全面地描述二者之間的協同耦合能力，需要從多個層次、多個角度去設計評價指標體系。經對國內外相關研究的梳理與歸納，并遵循評價指標相對完備和科學簡練反應的基本要求，本文將技術創新系統分解為技術創新投入、技術創新條件和技術創新產出3個子系統，用Xi(i=1，2，3)表示，并分別采用研發經費、新產品開發經費、對外合作項目，研發人員、研發機構、名牌產品或馳名商標數，專利申請數、新產品銷售收入3類指標對其進行評價[6]，用Xij(j=1，2，3)表示；而對于標準化系統，則將其分解為標準化投入、標準化國際進程和標準化產出3個子系統，用Yi(i=1，2，3)表示，并分別采用標準化管理經費、標準化人員收入、標準化機構運行投入、標準化科技投入，標準化國際合作投入、引用國際標準比率，新頒布標準數量3類指標加以評價[8]，用Yij(j=1，2，3，4)表示(詳見表1)。

表1　技術創新與標準化協同耦合度評價指標體系

2.2技術創新與標準化協同耦合度的計算

2.2.1數據歸一化

為了統一單位，便于計算和比較，可以采用歸一化的方法將數據映射到0～1范圍之內處理。通過對2004～2013年我國技術創新系統8個二級指標值及標準化系統7個二級指標值進行歸一化處理，得到歸一化數值(見表2、表3)。

表2　技術創新系統反應指標的歸一化值

續　　表

數據來源：作者根據2005～2014年《中國科技統計年鑒》計算得到。

表3　標準化系統反應指標的歸一化值

數據來源：作者根據2005～2014年國家質量監督檢驗總局的決算報告計算得到。

2.2.2評價權重的確定

通過將技術創新系統項下3個子系統與標準化系統項下3個子系統中所有指標的歸一化值與其所占權重的乘積相加，可以得到各個子系統中所有指標對該子系統的總貢獻度，所以在得到上述指標的歸一化值之后，就需要確定各個指標的權重。本研究采用AHP分析法，邀請了8位從事技術創新、技術標準化領域研究的高校專家學者確定權重Wij。W1j表示技術創新子系統指標的權重，j=1，2，3，4，5，6，7，8；W2j表示標準化子系統指標的權重，j=1，2，3，4，5，6，7。它們分別是W11=0.047；W12=0.011；W13=0.007；W14=0.02；W15=0.006；W16=0.003；W17=0.048；W18=0.191；W21=0.024；W22=0.013；W23=0.008；W24=0.069；W25=0.009；W26=0.043；W27=0.5。在此基礎上，計算子系統i中的所有指標對該子系統的總貢獻。

2.2.3協同耦合度計算

若耦合系統由m個子系統組成，則耦合系統的協同耦合度為：

(1)

公式(1)中分子是技術創新系統項與標準化系統總貢獻Ui的乘積，分母則為兩系統總貢獻Ui和的乘積，然后進行m次開方[9]。通過該數學運算，計算出2004～2013年技術創新與標準化的協同耦合度(詳見表4)。

表4　技術創新——標準化系統協同耦合度

續　　表

數據來源：通過協同耦合度計算公式所得。

據學術界公認的協同耦合度判別區間劃分，當0≤C≤0.4，說明協同耦合強度很弱；當0.4

3　技術創新與標準化協同耦合對家電業國際競爭力影響的實證分析

3.1BP神經網絡結構的確定

本文模型的輸入層神經元個數由影響我國家電業國際競爭力的技術創新系統及標準化系統因子個數及二者間協同耦合度確定，即由研發經費、新產品開發經費、對外合作項目、研發人員數、研發機構數、馳名商標數、當年受理專利申請、新產品銷售收入、標準化管理經費、標準化人員年收入、標準化機構運行投入、標準化科技條件投入、標準化國際進程合作投入、當年發布標準中引用國際標準的比率、當年新頒布標準量及技術創新與標準化間協同耦合度構成。該模型的輸出目標是我國家電業國際競爭力指標，即國際市場占有率、貿易專業化指數及顯示性比較優勢指數。即該模型輸入層神經元個數為16，輸出層神經元個數為3。經過若干次輸入數據訓練，發現本模型隱含層神經元個數為14時，網絡訓練誤差最小，因此最終確定隱含層神經元個數為14。

綜上所述，通過BP神經網絡分析方法的引用，可以模擬出技術創新、標準化及二者協同耦合度對我國家電業國際競爭力影響的網絡結構(如圖2所示)。

圖2　影響我國家電業國際競爭力的BP神經網絡結構

3.2技術創新、標準化與我國家電業國際競爭力關系模擬

在上文得到技術創新與標準化系統間協同耦合度原始值的基礎上，一方面，通過對《中國科技統計年鑒》、國家質量監督檢驗檢疫總局收支結算表的梳理，得到技術創新系統及標準化系統15項指標的原始數據；另一方面，通過查詢WTO進出口統計數據得到國際市場占有率、貿易專業化指數及顯示性比較優勢指數的原始數據；最后，為了便于計算，對它們進行歸一化處理，可以得到16項輸入層指標與3項輸出層指標的歸一后數據(見表2、表3、表5)。

表5　歸一化后的協同耦合度及國際競爭力指標

數據來源：作者根據WTO數據庫中我國家電產品進出口值、世界家電產品進出口值計算。

為得到高精度的預測網絡，需對神經網絡進行學習訓練。經多次模擬發現，當學習次數為200時，誤差僅為0.00442，滿足誤差值小于0.1的精度要求。經對BP神經網絡進行模擬計算，獲得我國家電業國際競爭力評價指標擬合偏差值(見表6)。

從表6的計算結果可看出，體現我國家電業國際競爭力的三項指標的輸出擬合值的偏差均控制在±0.1之內，符合模型的精度要求，可以將所建立的模型運用到技術創新系統、標準化系統及二者間協同耦合度變化對我國家電業國際競爭力的影響分析之中。

表6　我國家電業國際競爭力評價指標擬合偏差

數據來源：通過Matlab進行網絡訓練所得。

3.3技術創新與標準化協同耦合對我國家電業國際競爭力的影響

在建立了技術創新、標準化及二者間協同耦合度變化與我國家電業國際競爭力關系模擬模型后，下文將運用該模型對技術創新、標準化及二者間協同耦合度的變化對我國家電業國際競爭力的影響進行分析。該分析過程通過確定輸入層16項指標的虛擬變化，而后將變化后的數值輸入模型，計算輸出國際競爭力指標數據并加以分析。

3.3.1指標變化參數確定

通過歸一化后的技術創新系統與標準化系統反應指標(表2、表3)可以看出，2013年的數據出現了很多單位“1”，便于觀察和比對。因此本文僅對2013年的數據進行實驗，設置參數為20%，即令2013年的研發經費、新產品開發經費、對外合作項目、研發人員數、研發機構數、馳名商標數、當年受理專利申請、新產品銷售收入、標準化管理經費、標準化人員年收入、標準化機構運行投入、標準化科技條件投入、標準化國際進程合作投入、引用國際標準比率、當年新頒布標準量及協同耦合度分別增加20%，分析其中單個因素變化對我國家電業國際競爭力的影響(見表7)。

表7　實驗參數設置后模擬輸入的歸一化數據表①

數據來源：通過將16項指標值分別增加20%并進行歸一化所得。

3.3.2實驗結果

根據上述16組實驗參數分別進行實驗，對輸出數據進行逆歸一化處理后，再將16組實驗結果分別與2013年的數據相減，可以得到16項評價指標值上升20%所帶來的我國家電業國際市場占有率、貿易專業化指數、顯示性比較優勢指數的變化程度，如表8所示。

表8　我國家電業國際競爭力變化值

數據來源：通過將16組實驗結果與2013年已有數據對比所得。

絕大多數因子對國際市場占有率的影響程度并不明顯，而技術創新與標準化協同耦合度、對外合作項目數和當年受理的專利申請數20%的增加量對提高國際市場占有率的作用最明顯，分別為增長了0.0039、0.0027和0.0026；我國家電業中的新產品開發經費的增加使得國際市場占有率下降幅度較大，下降了0.004；其他技術創新系統及標準化系統指標對其影響較為緩和，基本在±0.002以內(見表8)。

本文所討論的16項因子對貿易專業化指數的影響波動較大，其中新產品開發經費、標準化人員年收入、技術創新與標準化協同耦合度與標準化國際進程合作投入經費20%的增加對貿易專業化指數的作用最大，分別提高了0.0385、0.0327、0.0243、0.0224；研發人員數、新產品銷售收入及中國馳名商標數的增加使得貿易專業化指數下降幅度較大，分別下降了0.0248、0.016、0.0105；其他因素值的增加對其影響較小，均在±0.006左右(見表8)。

除研發經費、新產品開發經費、研發機構數量及標準化人員年收入20%的增加會使得顯示性比較優勢指數分別下降0.0145、0.0381 、0.0273、0.0272；其余各因子的增加都會使得該指標增加，且幅度較大，其中最為明顯的有技術創新與標準化協同耦合度、新產品銷售收入、引用國際標準比率、標準化機構運行投入、當年新頒布標準量、標準化管理經費及當年受理的專利申請數，對顯示性比較優勢指數分別帶來0.0592 、0.0535、0.0464、0.0459、0.0435、0.0376、0.0365的增加量(見表8)。

4　主要研究結論

本文在梳理技術創新與標準化協同耦合關系及其對產業競爭力影響的基礎上，通過構建技術創新與標準化協同耦合系統，測度二者間的協同耦合度；同時，利用BP神經網絡對技術創新系統項下8個指標、標準化系統項下7個指標及二者間協同耦合度的16個指標對我國家電業國際競爭力的影響進行實證研究，得到以下主要結論：

(1)基于BP神經網絡算法發現，對我國家電業國際競爭力項下3項指標產生正向影響最明顯的因子為：技術創新與標準化協同耦合度、當年新頒布標準量、當年受理的專利申請數及標準化國際進程合作投入。一方面，標準數量的增加促進了統一性和便利性程度上升，也進一步規范我國家電產品市場，降低家電企業的交易成本，更有利于各家電企業形成規模經濟；而增加我國標準化國際進程的投入則能加快我國家電標準與國際標準接軌的步伐，從而增強我國家電業整體的國際市場滲透能力。另一方面，技術創新引致了專利數量的增加，由其帶來的壟斷性使得家電企業可以利用自身專利優勢廣泛控制用戶和市場，直接或間接地增強我國家電業國際競爭力。尤其在當今商戰如火如荼、競爭愈加激烈的家電市場，標準化進程越來越難以避開專利，同樣，專利進入標準也有利于最大范圍、最快地推廣創新技術成果，技術創新與標準化協同耦合度的提高既加快了我國家電業技術創新、標準化各自的進程，也對該行業國際競爭力的全面提升形成了加速推進效應，達到1+1>2的效果。

(2)BP神經網絡算法結果顯示，對國際競爭力3項指標產生負向效應最明顯的因子為：新產品開發經費、標準化人員年收入及標準化機構運營投入。較長時期以來，我國家電業多數新產品的開發主要來自于初級模仿和局部創新，原創新和集成性創新不足，缺乏支撐行業持續性、主導性發展所必需的關鍵技術和核心技術，產品技術含量總體偏低，產業發展明顯受制于他人，拓展空間較為狹小。可見，若僅僅為了開展初級模仿創新或邊緣性創新而非自主核心技術創新，甚至為了完成技術創新相關指標的考核，增加新產品開發經費投入也只是徒增成本，最終也無法達到增強家電業國際競爭力的目的。標準化人員年收入及對標準化機構的投入在一定范圍內確實可以吸引專業人士從事標準化研究工作，專業隊伍得到壯大，但也會提高我國標準化運行的成本，使得我國家電業國際競爭力因成本分攤的上升而有所弱化。

(3)本文研究還表明，近十年來我國家電領域技術創新與標準化間協同耦合度雖呈持續穩定上升的基本態勢，但總體仍處于較弱階段，對提升我國家電業國際競爭力的加速效應還沒有得以真正形成。因此，就現階段而言，優化技術創新系統與標準化系統間的協同耦合性是提升我國家電業國際競爭力的一條重要途徑。要進一步加強技術、專利、標準信息的集成平臺建設，推進專利耦合型標準的制定、頒布、實施及信息支持服務，進一步挖掘耦合型標準信息的潛在價值，以催化家電企業創新和標準化進程的深入和擴展，最終實現“技術專利化——專利標準化——標準許可化”的良性循環趨勢。

注釋：

①實驗1～16依次是指研發經費、新產品開發經費、對外合作項目、研發人員數、研發機構數、馳名商標數、專利申請數、新產品銷售收入、標準化管理經費、標準化人員年收入、標準化機構運行投入、標準化科技條件投入、標準化國際進程合作投入、引用國際標準比率、新頒布標準量及協同耦合度分別增加20%。

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(責任編輯：王平)

The Cooperative Coupling Effect of Technology Innovation and Standardization on the Competitiveness of China’s Electrical Appliance Industry——An Empirical Research Based on BP Neural Network

Tao ZhongyuanXue Chen

(Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China)

〔Abstract〕The competition in the current era is dominant with intensive innovations and standards,confirming the crucial role of the cooperative coupling effect of technology innovation and standardization on the competitiveness.Based on the mechanism analysis of how the cooperative coupling of technology innovation and standardization influences the competitiveness and the calculation of the cooperative coupling degree,this study constructs the BP neural network of technology innovation,standardization,cooperative coupling degree and competitiveness.The result shows that it is the cooperative coupling degree that influences the competitiveness most,which demonstrates that the coupling degree of technology innovation and standardization is the most important factor for the competitiveness.

〔Key words〕technology innovation;standardization;cooperative coupling degree;competitiveness;BP neural network

〔中圖分類號〕F752

〔文獻標識碼〕A

DOI：10．3969/j．issn．1004-910X．2016．09．019

作者簡介：陶忠元，江蘇大學財經學院國際經濟與貿易系主任，教授。研究方向：標準化、標準競爭與國際貿易。薛晨，江蘇大學財經學院研究生。研究方向：標準化與對外貿易。

基金項目：2015年教育部人文社會科學研究規劃基金項目“基于技術創新與標準化協同的‘中國制造’競爭優勢轉型研究”(項目編號：15YJA790055)，江蘇大學2014年大學生科研立項。

收稿日期：2016—02—18