基于Ｌｏｇｉｓｔｉｃ模型產業集群演化穩定性研究
2007-04-29 00:00:00程勝
西北農林科技大學學報(社會科學版) 2007年3期
摘要：依據產業集群的內在關系，產業集群有非正式集群、有組織的集群、創新型集群三個層次或形態，針對不同演化形態我們分別建立了Logistic模型，并對穩定平衡態下企業共生經濟效益進行了分析和對比，研究了它們共生的條件和原因。另外產業集群演化除了能夠產生穩定平衡的、周期的動態行為外，還可能產生混沌的現象，單一的線性因果關系不能解釋其演化規律；同時產業集群演化所具備的初值依賴性也促使演化混沌的可能產生；在集群演化混沌狀態下，集群的演化發展方向、模式由集群內部企業間共生性和合作穩定性以及外部環境的影響共同決定。就我國產業集群的發展而言，要有條件有選擇地引導產業集群的形成和發展，培育和加強集群內部的共生機制，應本著區域產業集群與區域經濟協同發展的原則，選擇適應性的產業集群發展戰略。
關鍵詞：產業集群；演化；穩定性；Logistic模型
中圖分類號：F403.3文獻標識碼：A 文章編號：1009－9107（2007）03－0035－07
一、引言
產業集群作為一種經濟現象來研究最早可追溯到馬歇爾和韋伯。馬歇爾在研究基于外部經濟的企業在統一區位集中的現象時認為產業集群是外部性導致的。［1］而韋伯在分析單個產業的區位分布時，首次提出了集聚經濟概念。［2］有資料顯示，實際上產業集群出現的時間可能更早，只是長期以來，這一現象并沒有引起國內外經濟學家的足夠重視。直到上世紀70年代，在西方發達國家的傳統產業開始衰退時，相反意大利部分地區的傳統產業卻表現出驚人的增長勢頭和極強的整體競爭力，這時人們才開始關注產業集群這一經濟現象，并逐漸成為學術界研究的熱點，同時也引起了政府有關部門和企業實踐者的重視。從20世紀80年代開始，大量關于產業集群的研究文獻迅速增加，其中具有重要影響的有美國哈佛大學的邁克爾#8226;波特教授的《論國家的競爭優勢》和麻省理工學院的保羅#8226;克魯格曼教授的《收益遞增與經濟地理》兩篇文章。總的來看，國外產業集群研究主要集中在產業集群的由來、影響因素、形成原因、集群內技術創新和制度創新、社會資本以及經濟增長與產業集群的關系研究、基于產業集群的產業政策和實證研究等方面。［3-5］
國內學者大多于20世紀90年代開始產業集群的研究，大部分文獻集中于文獻綜述和實證案例分析，整體水平處于對國外研究的跟蹤學習階段。比較有代表性的有：王緝慈對地方產業集群的戰略以及產業集群與區域發展的關系進行了相關研究［6，7］，魏守華從區域經濟發展理論角度研究產業集群的競爭優勢及動力機制［8］，蔡寧從集群經濟出發探討了中小企業國際化的發展問題［9］，葉建亮運用知識溢出的理論分析了企業集群產生的原因，分析了競爭成本與集群規模之間的關系。［10］
以上研究總體上強調了產業集群的功能優點，即在成本、市場營銷、技術創新與擴散和產品的差異化等方面的競爭優勢，但是與其他經濟組織一樣，產業集群也是不斷演化的。隨著經濟發展不斷有產業集群產生或消亡，產業集群規模擴大或收縮，在產業經濟系統中的作用和地位改變，產業集群的功能也會隨著經濟發展而不斷發生變化。本文試圖從產業集群的復雜系統特征入手，探討其演化特性及推動演化的基本動力，并通過構建產業集群演化的Logistic模型，重點分析產業集群演化的穩定性及其產生混沌的條件，從而揭示產業集群演化的基本規律，為產業集群的政策制定和充分發揮產業集群對經濟發展的積極作用提供幫助。
二、產業集群演化特征分析
關于產業集群的定義普遍認同的是美國哈佛大學的邁克爾#8226;波特教授的論述：產業集群是指一組在地理上靠近的相互聯系的公司和關聯的機構，它們同處在一個特定的產業領域，由于具有共性和互補性而聯系在一起。［11］
產業集群是一個動態的不斷演變的系統，隨著時間的推移，其結構、狀態、特征、行為、功能等會發生轉換或升級。產業集群演化過程的外在表現即為產業集群形態和競爭力的變化。這種變化由于集群的開放性、非平衡性、非線性和隨機“漲落”而具有復雜性和多樣性，正是產業集群的這些非線性特征才使得產業集群不斷演化。
根據產業集群的定義可知，產業集群是由一組具有共性和互補性的企業在區位上的集聚，那么集群的演化必然由組成集群的微觀企業間相互作用推動的。關于這方面的核心研究有：安德森在演化經濟學的框架內，構筑了交互創新的兩產業模型和三產業模型，探討了創新關聯和國際專業化問題。［12］這一組織演化的觀點對產業集群的發展產生了不小的影響，開辟了一個產業集群研究的新視角。Ahokangas和Rsnen也曾從構建在對集群的整體描述上提出一個演化模型，將區域集群的發展過程分為起源和出現、增長和趨同、成熟和調整三個階段。［13］而國內研究主要集中于技術創新與產業集群演化，借助于技術進步、技術演化來解釋產業集群演化規律。［14］這些研究都沒有從集群企業共生性和企業合作穩定性的微觀基礎來揭示產業集群演化的本質和原因。實際宏觀上產業集群作為經濟系統中的一個子系統，它無時無刻不與外界環境進行物質流、信息流的交換，它本身必須保持足夠的開放性，才能獲得集群發展的長久動力；同時隨著時間的推移和開放度的增大，集群微觀企業間的發展規模和生產率因存在差異而遠離平衡態，從而促使產業集群有序地演化；另外外界環境對產業集群的不斷刺激和沖擊，使得集群企業對發展規模和生產率等狀態參數不斷修正調整，形成漲落（通過技術創新、組織結構創新、產品創新等手段），它一方面沖擊系統演化穩定平衡，而形成新的演化路徑、模式；另一方面是維持系統穩定的動力，形成漲落回歸。至此，我們可知，產業集群的演化是由于微觀集群內企業間非線性交互作用和受外界環境的影響引起的，所以集群企業共生性和合作穩定性的微觀基礎研究便成為本文研究的重點。
三、產業集群演化的穩定性分析
我們知道自然界中處于同一環境下的兩個或多個種群相互依存共生的現象十分普遍，在漫長的進化過程中它們形成了精確而完善的系統、經濟而精巧的結構、可靠而協調的功能，能夠高效地使用物質和能量。與自然界的生態系統一樣，產業集群也是一個相互聯系、相互制約的統一綜合體，具有很多與生物相似的特性，包括競爭性、共生性、寄生性等，這決定著其在產業集群演化過程中會不斷經歷與生物種群相類似的演化過程。在這個復雜的系統中，微觀企業間的合作與競爭關系、共生性推動著產業集群的不斷演化。當這些關系處于穩定狀態，就能使相關企業在一定時間內空間聚集，并形成一定的產出規模，在外界環境相對穩定的條件下，整個集群能穩定、協調地發展。當這種穩定性由于收到外部環境的沖擊而失衡，產業集群演化的方向主要由集群內部企業共生性和合作穩定性態勢起著決定作用，外部環境與集群企業相互關系和作用也同時影響著系統演化路徑，從而達到一種新的穩態。這種狀態與生態系統的平衡十分相似，所以可以采用自然生態系統中常用的Logistic模型來分析產業集群演化的穩態。
根據Lynn Mytelka 和Fulvia Farinelli基于產業集群的內在關系，我們把產業集群分為三類（見表1）。［15］
表1產業集群的分類
根據現實經濟含義，顯然rA、rB＞0，MA、MB＞0。因為如果它們小于0，一方面企業效益不斷減少，其行業將不再存在，另一方面企業效益的最大值在要素配置一定，技術條件允許的情況下不可能為0，否則該企業、該行業也沒有存在的可能和必要。
1.如果是非正式產業集群，兩家企業規模小，幾乎沒有相互承諾和信任，競爭程度較高，合作可能性不大，整體處于較低水平的產業集群功能。他們對資源（包括資金、人力、知識、信息等資源）消耗是競爭性的，因此企業A的效益越好，企業B的效益增長率就越小，則這種情況下企業A經濟效益的Logistic方程為：
其中σA表示企業A、B相互競爭的一個指標（σA＞0），這種指標的含義在于σA越大，在資源配置要素方面，企業B對企業A的競爭威脅越大，而同時這種競爭壓力對于企業A也有促進作用。本文認為當σA＞1時，企業B對企業A的競爭威脅要大于其促進作用。由于競爭的不對稱性，定義σB越大，表示企業A對企業B的競爭威脅越大（σB＞0）。所以，企業B經濟效益的Logistic方程為：
得到四個平衡點(MA，0)，(0，MB)，(0，0)，(MA(1-σA)1-σAσB，MB(1-σB)1-σAσB)對應于圖1中的A，B，C，D點。
假定σA，σB＜1，穩定點的相平面圖如圖1所示：
式（5）和（6）將相平面劃分為4個區域S1、S2、S3、S4。S1區域兩家企業的效益增長率均大于0，A＞0，B＞0；S2區域中，A＞0，B＜0；S3區域中，A＜0，B＞0；S4區域中，A＜0，B＜0。若初始相點落在S1區域，由于A＞0，B＞0，最終相點可能會到達D點，或者進入S2、S3區域；若初始相點落在S2區域，受兩家企業平均增長率的影響和變化，相點最終會趨近D點；同理分析，初始相點在S3、S4區域，最終相點同樣會到達D點。故D點為穩定平衡點。
而當時，集群內的企業之間的競爭將是你死我活的。我們仍然可以通過上述分析得到四個同樣的均衡點，只是只有A、B兩點是局部均衡的，而C、D點都是不穩定的。實際上這樣的一種狀態，兩家企業是不可能共生于集群中，因為最終的結果是只要任何一家企業占優勢，必將使得另一家企業最終由于經濟效益的不斷減少而退出市場。同理可以分析，可能在開始兩家企業同時存在，但由于一家企業的存在對另一家企業都是致命的威脅，最終必然有一家企業被淘汰出市場。
有以上分析，我們可以得出，產業集群的初級階段——非正式產業集群中，企業之間的競爭存在，但不是很激烈，即σA，σB＜1。在穩定平衡點D點，兩家企業的經濟效益分別為：
由于集群內企業規模本身較小，企業間合作的機會也不多，基于系統承諾和信任的關系還沒有建立。僅僅可能由于該地區的特殊優勢（如低成本的勞動力等），企業集中于某一地區，各個企業為爭奪共同的市場，企業之間也沒有過多的聯系，集群的群體協同效應并沒得到發揮，從而沒法獲得如生產成本、基于質量基礎的產品差別化、區域營銷和市場競爭等諸多經濟方面的競爭優勢；另外集群內企業與機構之間的相互作用機制沒有形成，更談不上創新能力的提高。但是，正是由于某種特殊優勢造就的相對集聚，非正式集群內企業的戰略、生產運營、產品營銷包括知識管理、技術創新等軟環境方面都或多或少地有些關聯，從而表現出非集群企業較為優越的競爭力上升勢頭。
2.若是有組織的集群，企業之間的聯系增多了，同部門企業開始合作，不同部門也開始形成較穩定的組織結構，企業之間相互信任程度較高，基于集群企業互動的技術創新、產品創新開始出現，集群將進入實質增長階段。企業在空間上相互接近，導致各種思想、技術和信息傳播的加快，由此促使企業經營活動出現模仿和同構化。隨著這種相互模仿和同構化的持續，在現有集群中，各種創新活動將不斷出現，但顯得保守，也帶有明顯的模仿性。如此，集群內部企業經營活動的合作范圍擴大，不僅包括資源信息共享、RD、市場營銷，甚至在原材料的采購上也開始合作，集群內部企業的共生性不斷加強。這種合作共生對企業雙方都是有利的。所以此時企業A、B經濟效益的Logistic方程為：
集群中的兩家企業經濟效益均大于他們獨立經營條件下的最大經濟效益，這時產業集群擁有的非集群企業無法比擬的競爭力優勢開始凸現。集群內部企業一方面由于地域上的接近，集群內企業的技術保密成本很高而學習成本很低，企業學習其他企業的技術極為方便，因而技術和信息交流成為一種互利行為；另一方面，集群內部大量的非正規交流方式使得集群內部企業有機會學習到集群外企業學不到的技能和知識，能夠加快集群內知識和技術的積累，促進不同類型知識的流動，并強化集群的創新能力和競爭能力；同時產業集群內集中在一起的大量企業，既展開激烈的市場競爭，又進行如聯合開發新產品等多種形式的合作，以克服集群內大部分中小企業內部規模不經濟的劣勢，從而能夠與比自己強大的競爭對手相抗衡。從而獲取集體效率。
3.如是創新型集群，集群內企業和組織聯系緊密而穩定，產業集群內部結構復雜而完善，企業規模性質也發生變化，隨著產業集群的發展，集群內企業的生產力和競爭力都有很大的提高。同時整個產業集群也迅速發展壯大，集聚經濟的優勢充分表現出來，集群的競爭力到達頂峰。隨著企業的增多和擴大，集聚不經濟對企業的影響越來越大，企業的效率和集群的發展能力都受到一定的挑戰。而且集群內企業的自我發展能力會在競爭中分化，部分企業發展壯大成為大型企業，部分企業由于種種原因逐漸衰退而遷出集群，同時其他集群外企業由于集群經濟的吸引而大量遷入集群。這時集群呈現出以部分大型企業為核心，大量中小企業圍繞大型企業開展合作競爭的生態共生性衛星格局，集群技術能力、技術素質都達到一種新的高水平層次，企業間的合作形式更加多樣化，合作穩定性更加持續，合作范圍更加廣泛，并為企業和各種組織的創新活動提供了一種合作過程，為創新活動提供了個體和群體兩方面的優勢。這種形式的集群更加深化了集群內部企業的專業化分工，從而有利于培育知識基礎和促進創新活動的發展。
另一方面，產業集群內部多重聯系的組織關系，使得企業自覺不自覺地把技術創新知識、企業運營管理、企業“慣例”等傳遞給其他企業，特別是在核心企業與中小企業之間的傳遞中，產生了一種超市場的“知識”流轉行為。這種超市場的知識流轉打破了市場經濟中技術創新擴散壁壘，有利于大中小企業的功能協調，有利于技術進步的加速發展和產品的更新換代。
如上所述，創新型集群的企業結構是以部分大型企業為核心，并通過產業價值鏈上的合作與大量中小企業發生聯系，整體呈現生態共生性衛星格局。我們定義大型企業為核心企業，在集群中占有主導地位，其他大量中小企業圍繞核心企業開展合作與競爭，其往往受制于核心企業，處于附屬地位。因此，核心企業A經濟效益的Logistic方程為：
考慮作為附屬地位的企業B依賴于核心企業A的存在而存在，它對核心企業的經營發展起到一定的促進作用，但同時，核心企業A和企業B處于不對等的地位，企業B只有選擇與核心企業A合作，其經濟效益才會隨著核心企業的不斷壯大而逐漸提升，否則最終會由于效益不佳而淘汰出集群，故企業B經濟效益的Logistic方程為：
其中核心企業對處于從屬地位的中小企業的影響較中小企業對核心企業的影響要大得多，σA，處于從屬地的中小企業此時獲得的經濟效益不僅比它獨立經營時經濟效益要大，而且比產業集群形式為有組織的產業集群時能獲得的最大經濟效益還要優越；同時核心企業的經濟效益也比獨立經營狀態下大。這樣達到的一種穩態有利于建立在企業之間以產品和生產過程形成的專業化分工與合作，激發集群內企業創新動力，從而進一步提升集群競爭力和吸引力。
四、產業集群演化的混沌
確定性的經濟系統除了能夠產生穩定平衡的、周期的和不穩定發散的動態行為之外，還能夠產生混沌的動態行為，即經濟混沌。經濟混沌是由確定性經濟系統產生的貌似隨機的動態行為。［15］
將方程（1）離散化得：
RA′(t)表示t時刻企業A的經濟效益與MA的比例數，對于Logistic方程的演化軌跡分析May R.認為：當0＜RA＜3時，演化軌跡收斂于一個均衡點；當RA=3時，2周期出現， 演化軌跡開始變得不穩定；當3＜RA＜3.83時，偶數倍周期出現；當3.83＜RA＜3.87時，奇數倍周期出現;當3.87＜RA＜4時，混沌出現。［16］
對于方程（12）的演化軌跡分析得知，由于rA的變化（如物質流、能量流、信息流交換的壓力引起），系統狀態RA′(t+1)會從簡單走向復雜，由復雜走向混沌，并按一定速度分叉。這一現象表明：（1）當新的信息（企業的遷入、退出、政府政策、行業發展狀況、國家宏觀經濟、國際經濟形勢等）進入集群演化系統，集群內部要素之間的交互關系以及它們與外界環境的相互作用關系就會變得越來越復雜，當其復雜性和內生混沌不斷增長時，系統狀態便會更加無序；（2）產業集群不是按照簡單的線性行為演化的，單一的因果關系不能解釋其演化規律，產業集群的演化是由集群企業共生性和合作穩定性引起的，同時在演化過程中，企業共生性和合作穩定性也是演化的結果；（3）另外集群企業共生性的初始狀態和條件都是不斷呈現的，在給定的初始狀態下，其演化動力可能被加強（如低于臨界的微漲落而引起漲落回歸）而成為維持系統平衡態的動力，也可能被削弱（如高于臨界的外部環境巨漲落）成為破壞平衡的沖擊力，況且在演化過程中，還會不斷出現新的集群企業初始條件，這樣演化變得更加復雜；（4）當產業集群演化進入混沌時，在“混沌邊緣”，可能由于外部環境選擇或集群內部的自我調整，集群的一部分或所有部分會沿著新方向、新模式形成新的協同態，也可能由于系統需求與外部環境的不匹配而衰退，到底沿著哪種方向、模式發展，集群內部企業共生性和合作穩定性態勢起著決定作用，外部環境與集群企業相互關系和作用也起著重要影響。即產業集群不是按照簡單的線性行為演化的；集群演化受內部企業共生性和合作穩定性影響從無序到有序，又從有序到無序不斷發展；集群演化具有初值依賴性，而在演化過程中不斷呈現的新的初始狀態和條件使得集群演化更加復雜；集群演化混沌狀態下，集群的演化發展方向、模式由集群內部企業間共生性和合作穩定性以及外部環境的影響共同決定。
五、結論及對我國產業集群發展的啟示
本文首先對國內外有關產業集群的研究進行了梳理，分析了產業集群演化的基本特征（產業集群開放性、非平衡性、隨機漲落），指出產業集群演化的動力來源于微觀集群內企業間共生性和合作穩定性。進而根據產業集群演化的不同形態分別建立了Logistic模型，并對不同產業集群形態下穩定平衡態企業共生經濟效益進行分析和對比，研究了它們共生的條件和原因。文章最后就產業集群演化的混沌作了定性分析，并得出了產業集群演化混沌的4個基本結論。
對我國產業集群發展的啟示：（1）產業集群演化動力來自于集群企業共生性和合作穩定性，所以集群的形成有其自組織涵義，一味地人為組成的所謂產業集群不具備演化發展的市場基礎和根本動力，作為各級政府部門在發展產業集群的過程中，更多地應從集群發展所需的外部環境方面提供良好的政策環境和引導，而非通過政策來創造一個產業集群。同時產業集群的建立要有一定的基礎，要根據區域產業特點、區位條件尊重產業發展的市場規律，有條件有選擇地引導產業集群的形成和發展。（2）產業集群的發展最終還是集群內部企業的競爭、合作和分化，而共生性和互補性是集群企業集聚在一起的內在要求和市場規律。我們除了要在發展產業集群的硬環境方面提供支持，更重要的是要在培育和加強集群內部的共生機制，強化區域內企業之間的聯系和優化區域產業發展等軟環境方面提出系列行之有效的手段和措施。（3）由于各區域經濟發展水平的差異，區域內產業集群的發展形態也不盡相同。各地方政府不應“求大求全”，而應本著區域產業集群與區域經濟協同發展的原則，選擇適應性的產業集群發展戰略，實事求是地根據本區域具體情況發展地區優勢產業，因地制宜地推動產業集群的發展。所以不僅要在有條件的地區發展有組織的產業集群和創新型集群，也要在適當的地區引導扶持非正式產業集群的形成和發展。（4）產業集群演化的混沌特性提醒我們，集群演化是受內部企業共生性和合作穩定性影響一方面從無序到有序，又從有序到無序不斷發展的，另一方面，產業集群演化的動力既是系統演化的動力原因也是系統演化的局部結果。同時集群的演化受共生性和穩定性的初始狀態影響，即初值依賴性，而在演化過程中，初值及其影響總是不斷變化的，所以集群系統到底沿著哪種方向、模式發展，集群內部企業共生性和合作穩定性態勢起著決定作用，外部環境與集群企業相互關系和作用也同時影響著系統演化路徑，尤其在“混沌邊緣”。所以在發展產業集群的過程中，不能僅著眼于眼前，而應從產業集群與區域經濟發展的大局出發，審時度勢地調整產業集群發展戰略，從而進一步提升產業集群的核心競爭力和持久發展動力。
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