電子信息產業集群創新的系統動力學分析

董坤祥　侯文華　甄杰　王萍萍

摘要：在分析電子信息產業集群特征基礎上，建立了電子信息產業集群創新的因果關系圖和系統動力學模型，并用Vensim PLE對所構建模型進行仿真。采用中國電子信息產業統計年鑒發布的數據對模型有效性進行了驗證，結果表明系統動力學模型能夠有效模擬電子信息產業集群規模和創新的發展。對模型的調控變量進行靈敏度分析，提出了擴大集群規模和加強集群創新的政策建議。

關鍵詞：電子信息產業；產業集群創新；產業集群規模；系統動力學

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.09.02

中圖分類號：F062.9；F276.4

文獻標識碼：A

文章編號：1001-8409（2016）09-0005-06

引言

電子信息產業作為高新技術產業和新興產業的代表，在拉動國家經濟增長、調整產業結構、轉變發展方式和保障國家信息安全等方面具有重要作用，已成為衡量國家和地區競爭力及發展水平的重要標志。國務院印發《中國制造2025》，強調要加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，促進我國制造業轉型升級，尤其要突出集成電路及專用裝備、信息通信設備、操作系統及工業軟件等電子信息產業在傳統產業升級中的重要作用。

2014年，我國電子信息產品進出口總額達13237億美元，占全國外貿總額的30.8%。我國是全球重要的消費電子生產基地，多個消費電子產品的產銷量位居世界第一，因此我國發展電子信息產業聚集基地具有良好的市場前景。全國各地區已建立的電子科技產業園、高科技產業園等產業集群為發展電子信息產業提供了基礎支撐。產業集群作為一種有效的創新組織形式，能夠促進集群內電子信息企業之間的競爭與合作，促進集群內企業的創新能力，促使集群產業及相關產業的專業化，加速集群產業的技術進步和創新體系的建立。

電子信息產業作為先導性、戰略性和基礎性產業，已成為近年來產業發展領域最受關注的熱點課題之一。目前，對電子信息產業集群的研究主要集中在電子信息產業集群的演化路徑與演化機制、外資、地區環境要素、產業關聯等影響集群發展的因素，電子信息產業集群的競爭力，以及創新特征、知識共享和吸收、產學研協同、技術標準化、社會網絡等因素對電子信息產業集群創新的影響。這些研究表明，電子信息產業集群的創新已成為產業集群經濟和技術經濟等領域的重要研究主題。在電子信息產業集群化進程中，各企業通過知識共享、協作研發和技術標準合作組成復雜的集群網絡系統。系統動力學從系統整體出發，在系統內部有效地尋找和研究相關影響因素。因此，系統動力學方法適合研究電子信息產業集群的創新及其發展趨勢的預測。

綜上所述，現有電子信息產業集群創新主要從知識、產學研協同和網絡等視角進行實證研究，少量從系統動力學角度分析電子信息產業集群創新的文獻也僅從人才與資本、知識共享與轉移和產學研協同等角度分析，而鮮有文獻探討知識生成、集群內企業數量、集群營收與集群創新績效之間的關系。本文與已有電子信息產業集群創新文獻的不同之處是：在研究內容上，與描述性分析和實證檢驗的文獻相比，本文在深入分析電子信息產業集群特征基礎上，運用系統動力學方法探討了知識生成、集群內企業數量、集群營收與集群創新績效之間的關系；在模型仿真上，與系統動力學文獻中簡單的假設參數模擬不同，本文使用2010～2014年我國電子信息產業統計年鑒的數據對模型有效性進行了檢驗，并對未來電子信息產業規模進行了科學預測。

1.電子信息產業集群的特征分析

1.1電子信息產業集群的特征

電子信息產業集群是電子信息產業的企業、R&D機構、中介機構和客戶通過價值鏈集群在一起所形成的電子信息產業網絡集群。國際上發展比較成熟的電子信息產業集群模式有硅谷模式、班加羅爾模式、中國臺灣新竹模式等。我國的集群模式有東莞和昆山電子產業集群，蘇州和深圳電子產業集群，以及北京、天津和青島電子產業集群。電子信息產業集群的特征是：技術創新能力強，資源優勢互補；政府在集群發展中具有引導作用；具有規模經濟效應和規模報酬遞增等特征。在電子信息產業集群中，技術和知識的密集度越高，集群的發展就越快，知識經濟就越容易形成與發展。

1.2電子信息產業集群創新的特征

電子信息產業集群創新是在專業化分工和協作的基礎上，電子信息產業或相關產業的企業通過地理位置上的集中產生創新集群效應，并獲得創新優勢的一種創新形式。通過產業集群的形式，電子信息企業之間可以建立長期、穩定的創新協作關系，即在專業化分工和協作的前提下，強調集群中企業間的協同與互動。創新主體包括集群內所有企業、R&D機構和中介機構；電子信息企業通過自組織形式形成地理位置上的集中；通過協同創新獲得創新優勢。其具有互惠共生、優勢互補、互相促進、協同競爭、資源共享以及地理臨近等特點。2電子信息產業集群創新的系統動力學模型

由上述分析可知，電子信息產業集群創新具有系統性和非線性等特征。因此，系統動力學是模擬電子信息產業集群創新的有效工具之一。本部分首先對電子信息產業集群中的集群規模（企業數量和集群營收）、集群知識和集群創新的因果關系進行分析，然后構建電子信息產業集群創新的系統動力學流圖。

2.1電子信息產業集群的因果關系

本文根據系統動力學理論，結合Jan等、Dangelico等和吳傳榮等的系統動力學模型，構建了電子信息產業集群中集群規模、集群知識和集群創新的系統動力學模型。電子信息產業集群中企業規模、集群營收、集群知識和集群創新績效的因果關系分析如圖1。

圖1描述了電子信息產業中集群企業數量的因果關系。集群中企業數量是衡量集群規模的重要參數，是形成規模效應的前提條件。在電子信息產業集群中存在正負兩個反饋環。其中，正向反饋環顯示，集群的基礎設施建設和政府政策吸引集群所需的人力資源；人力資源的增加提高了集群創新水平，擴大了市場規模；市場規模的擴大有助于吸引更多企業加入集群，形成良性循環。負向反饋環表明，大量企業的涌入導致集群內競爭加劇，使得企業收益減少，而縮減企業的創新投入。最終，創新不足的企業將被淘汰。當正向反饋的影響較大時，集群內企業數量會逐漸增加，反之則逐漸減少；當正負反饋影響相當時，集群內企業數量則會出現增長極限的情形。

圖2描述了集群營收的因果關系。電子信息產業集群的集群營收是衡量產業集群規模的另一個重要指標，不僅是創新效益的晴雨表，還是衡量集群可持續發展的指標。集群營收的因果關系是一個正向反饋環，集群營收規模越大，企業的研發投入越多，從而提高了集群的創新績效；較高的創新績效可以增加產品的競爭力，可擴大市場規模，促進集群營收。但是，在市場推動集群發展的同時，由于內外部資源的有限性約束了集群規模和集群營收的增加。因此，在內外資源的約束下，集群R&D投資驅動的市場規模和集群營收不會急劇增加，而是緩慢增加。

圖3描述了集群網絡知識生成的因果關系。在集群發展演化過程中，集群知識的共享、溢出和積累促進了集群創新績效。集群網絡中的知識量由集群中企業和R&D機構共同貢獻。其中，集群知識量主要取決于企業和R&D機構的知識共享量。集群內的關系資本和網絡環境促進了企業和R&D機構的共享意愿，并提高了企業和R&D機構知識的共享量；企業和R&D機構的知識吸收能力、學習能力不僅增加了企業和R&D機構的知識存量，還進一步增加了企業和R&D機構的知識共享量。同時，集群知識累積過程中還伴隨著知識的遺忘與知識的重復生成。

創新績效是衡量電子信息產業集群創新的主要指標，創新績效不僅包括專利數量，還包括創新水平、創新收益等。電子信息產業集群創新績效的因果關系（見圖4）亦存在正負兩個反饋環。在正向反饋環中，創新績效的增加擴大了市場規模，增加了企業收益，促進了企業研發投入。此外，企業研發投入和政府政策有助于吸引高質量的創新人才，提高了創新水平和創新績效。在負向反饋環中，創新績效的提升增加了市場模仿者或跟隨者的數量，使得產品市場競爭加劇，致使企業收益和研發投入減少，迫使一些創新不足的小型企業或研發機構退出市場，降低了集群內企業績效和創新水平。集群創新績效和集群營收之間相互促進又互相制約。隨著集群營收的增加，集群內企業數量和研發投入增加，進而促進了集群創新績效和集群知識量。同時，集群營收的增加會不斷吸引相關企業進入，并促進集群規模的持續增長。

3.模型仿真與結果分析

本部分首先利用電子信息產業統計年鑒的數據對模型的有效性進行驗證，然后應用Vensim PLE軟件對電子信息產業集群創新系統進行仿真及靈敏度分析。

3.1歷史依據檢驗

本文使用2010～2014年中國電子信息產業統計年鑒的規模以上電子信息產業制造業數據對模型有效性進行驗證，并預測我國電子信息產業的發展趨勢。使用計算模擬值與真實值的相對誤差來衡量模型的有效性，即ei=（yi-yi）/yi，其中ei為相對誤差，yi為模擬值，yi為真實值。通過模擬值和真實值對比，得到2010～2014年我國電子信息產業集群制造業企業數量和營收的仿真結果，如表1所示。

由結果可知大部分數據的誤差在10%以內，個別年份較大的誤差是因部分數據缺失和估算精度造成，說明所構建的系統動力學模型能準確反映我國電子信息產業集群的發展情況。根據表1的數據和公式F=[y2015×（1-e），y2015×（1+e）]，其中F是預測值的范圍，；是預測誤差的均值，對2015年我國規模以上電子信息產業制造業的企業數量和營收進行預測，得到：2015年我國規模以上電子信息產業制造業企業數量的范圍是[23243，24662]家；規模以上電子信息產業制造業營收范圍是[14.24，14.72]萬億元。由表1可知，雖然企業數量同比增長速度放緩，但是營收的同比增長速度加快，說明我國電子信息產業的內部升級改造效果顯現。

3.2靈敏度分析

根據電子信息產業集群創新系統動力學模型，將政府投入、政府政策和外部資本投入三個變量作為調控變量，并設置不同的參數值，分析其對電子信息產業集群規模和創新的影響。希望通過對調控變量的靈敏度分析，為擴大電子信息產業集群規模、提高電子信息產業創新能力提供有效的決策支持和參考。

由圖6可知，政府加大基礎設施投入能夠激勵更多的企業加入產業集群。雖然政府發布利好政策以及增加外部資本投入也有助于增加產業集群中企業數量，但是均沒有政府直接投入的作用明顯。增加外部資本投入能顯著減少企業的淘汰率，并且外部資本投入的增加以及政府的利好政策均有助于提高集群營收。此外，政府利好政策對集群營收增加率有顯著推動作用，但政府投入卻加速了集群營收的減少率，說明政府政策有助于開拓市場規模，但政府投入加劇了市場競爭。長期看來，政府發布利好政策以及外部資本的投入均有助于擴大市場規模。因此，為了增加電子信息產業集群的營收和企業數量，政府應適時發布相關支持政策，并引導外部資本投入集群，激勵企業和R&D機構的創新及新市場的開拓，促進電子信息產業集群的發展。

圖7顯示，雖然增加外部資本的投入對集群創新的績效沒有影響，但增加政府投入和政府利好政策均有助于提高集群的創新績效，并且政府利好政策對集群創新績效增加率有顯著的推動作用。此外，政府發布利好政策和投入外部資本均可增加集群的創新水平。因此，政府在發布利好政策的同時，應積極投入資金促進電子信息產業的發展。同時，在“一帶一路”政策下，電子信息產業在引入外部資本時，應平衡西部落后地區電子信息產業集群的創新和發展水平，優化西部地區政府投入和外部資本投入結構，提高西部電子信息產業集群的創新績效。

綜上所述，相比其他變量，政府利好政策雖然短期內影響不顯著；但是從長期來看，政府政策對推動集群創新和增加集群規模有顯著作用，且更具有可持續性。由電子信息產業的特點可知，R&D機構是電子信息產業集群創新及知識的主要來源，故探討R&D機構數量是如何影響電子信息產業集群規模及其創新，結果如圖8所示。

由圖8可知，增加R&D機構數量時，除集群中企業數量變化與政府發布利好政策無差異外，電子信息產業集群的集群營收、創新績效和創新水平均大于政府發布利好政策。說明R&D機構是整個電子信息產業集群規模和創新的源動力，比政府利好政策具有更顯著的推動作用和可持續性。總結上述分析可以得到：（1）對于我國電子信息產業集群規模與創新，政府發布相關利好政策要比直接投資具有更好的效果；吸引外部投資也是推動電子信息產業創新及擴大規模的手段之一。（2）在發展電子信息產業集群時，應增加R&D機構的數量，R&D機構數量越多，集群創新水平和創新績效越高，越能吸引更多的相關企業進駐產業集群。

4.結束語

本文構建了電子信息產業集群創新系統動力學模型，希望通過定性與定量相結合的方式，發現電子信息產業集群創新的發展動力，并在此基礎上提出擴大電子信息產業集群規模、提高電子信息產業集群創新績效的政策建議。結合分析結果，針對我國電子信息產業集群現狀提出以下政策建議：（1）增加政策性支持和政府投入。政府增加固定資產的投資有助于集群內企業數量的增加；而政府發布利好政策要比政府增加投資更能刺激產業集群各項指標的增長。尤其從長遠來看，政府政策支持更能體現其在擴大集群規模、提高創新績效上的作用。因此，《中國制造2025》等政策文件必將促進我國電子信息產業集群新一輪的發展。（2）優化政府投入與外部資本投入結構。政府投入和外部資本投入均能提高電子信息產業集群的指標。然而，如何優化投入結構、最大化產業集群規模和創新績效已成為關鍵問題。據2014年統計，內資企業完成投資9986億元，外資投資情況仍不穩定。因此，要積極引導政府投入和外部資本投入的流向，同時兼顧東西部協同發展。（3）增加電子信息產業集群中R&D機構數量。良好的集群創新環境可吸引R&D機構入駐，易形成R&D機構之間的創新聯盟。創新聯盟的增長不僅能提高集群創新績效，還能促進整個產業集群的快速發展。