基于博弈論的裝備制造業與高新技術產業關系分析

摘要：裝備制造業與高新技術產業之間存在著既競爭又合作的基本關系，應用博弈理論從裝備制造業與高新技術產業合作研發、委托代理兩方面分析二者的非合作博弈關系，建立有效的激勵機制形成二者的非合作博弈納什均衡；裝備制造業與高新技術產業之間非合作博弈存在剩余收益，所以二者還可能進行合作博弈。

關鍵詞：裝備制造業；高新技術產業； 非合作博弈；合作博弈

中圖分類號：F22432 文獻標識碼：A

The Relationship Between Equipment Manufacturing andHigh-tech Industry Based on Game Theory

QI Liang-qun，Wang Wei

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

Abstract:

There exist both competitive and cooperative relationship betweenequipment manufacturing and high-tech industry.In the aspects of RD andprincipal-agent relationship， the paper finds it necessary to establish the effective incentive mechanism to form the non-cooperative Nash equilibrium.The residual income makes the cooperation possibile between them. 

一、引言

裝備制造業是決定一個國家、區域生產力和產業競爭力的戰略性部門，是國民經濟的支柱產業。目前，我國裝備制造業工業經濟總量僅次于美國、日本、德國居世界第四位。我國裝備制造業已經具有相當大的規模， 主要經濟指標占全國工業比重約為1/4～1/3。^[1]而我國裝備制造業整體大而不強，裝備制造業企業體制不靈活，產品數字化改造滯后，產品性能和質量缺乏競爭力。我國的裝備制造業在一些技術含量高的領域，與發達國家存在較大的差距，競爭力較弱；在一些勞動、資源密集性的領域中，隨著一部分發展中國家的崛起，我國的傳統優勢正受到越來越大的挑戰。裝備制造業的發展方向代表著生產力的發展方向，如果能成功地對其進行技術改造和產業升級，裝備制造業將成為最富有活力的經濟增長點。

高新技術產業自誕生之日起就被譽為“朝陽工業”，隨著世界經濟的快速發展與科技創新腳步的加快，高新技術產業得以迅猛發展。我國在20世紀80年代開始研究高新技術并努力實現其產業化，現在高新技術產業已經成為我國經濟發展中的亮點。高新技術產業的產品具有“高、精、尖”的特點，要將先進的科學技術成果成功的轉化為有形的產品，必須要有能夠滿足精密制造要求的生產設備，而裝備制造業為高新技術的物化提供了設備平臺。

新一輪世界范圍的經濟結構調整給我國工業化與信息化的發展提供了良好的機遇，用高技術提升裝備制造業是迎接國際挑戰的必然選擇，這使得裝備制造業與高新技術產業之間的緊密關系凸現出來。裝備制造業的改造和升級需要與高新技術產業緊密合作，而兩產業之間由于資源的稀缺性又有競爭的存在。筆者將應用博弈論分析裝備制造業與高新技術產業之間的關系，對二者之間的基本競爭合作關系、非合作博弈關系及合作博弈關系進行分析，從而為建立博弈模型、制定博弈策略奠定基礎。

二、理論概述

博弈論，又名對策論、游戲論，是一門研究博弈參與人各自決策及相互影響的科學，是應用于“互斗局勢”的抽象模型。其準確的定義是一些個人、團隊或其他組織，面對一定的環境條件，在一定的規則約束下，依靠所掌握的信息，同時或先后，一次或多次，從各自允許選擇的行為或策略中進行選擇并加以實施，并從中各自取得相應結果或收益的過程。也可以說，博弈論是參與者在某種局勢下，無法通過自己的決策把握競爭結果，參與人為取勝，在決策時將群體中他人的決策作為考慮內容時的數學理論和方法。本質上，博弈論是一種數學方法，是運籌學的一個分枝。^[2]

與傳統經濟學的研究不同，博弈論的思想側重于對競爭對手行為的關注，并將這種行為作為參與人預期支付函數的因變量進行考慮，認為在博弈情境下，每個人的支付效用不僅取決于他自己的決策和行為，而且也取決于競爭對手的決策和行為。也就是說，每個參與人站在競爭對手的角度考慮問題，針對競爭對手的策略空間、支付函數做出自己的最優決策，而這個最優策略就是參與人對其他人所采取的策略進行合理預期的結果。博弈論的思想和研究成果，提供了一種逆向決策的方法，即首先對結果進行展望，然后逆向推理，選擇目前局勢中可以最終最大化自己支付的策略。

博弈論突破了經濟學原有的一個人孤立決策為中心的弊端，側重于對決策主體的相互作用和影響的分析，突出了經濟分析中理性人的地位，探討了個體理性產生集體理性的機理，揭開了個體理性和產生集體理性的矛盾之謎，即個體在行為相互作用、不斷學習的過程中有產生合作的可能性。^[3]

博弈論的基本概念包括:參與人、行動、信息、戰略、支付函數、結果、均衡等。按照博弈各方是否同時決策，分為靜態博弈和動態博弈。按照大家是否都清楚各種對局情況下每個局中人的支付，分為完全信息博弈(games of complete information)和不完全信息博弈(games of incomplete information)。博弈還可以分為合作博弈和非合作博弈。如果一個博弈允許參與者之中出現有行動約束力或者策略約束力的聯盟，這樣的博弈叫合作博弈(cooperative game)；相反，就叫做非合作博弈(non-cooperative game)。^[4]

三、基本關系分析

（一）裝備制造業與高新技術產業合作關系分析

裝備制造業與信息技術等高新技術相結合，使裝備制造業的一部分成為高新技術產業，如通信設備制造業、電子計算機制造業、集成電路制造業、工業自動化儀表制造業、數控機床制造業、先進的武器裝備制造業，這一部分裝備制造業已經實現了與高新技術產業的完美合作——成為一體。另一部分傳統裝備制造業與高新技術產業之間的合作關系則表現在：裝備制造業的發展需要通過與高新技術結合，形成新的技術并實現大規模的生產，完成對傳統裝備制造業的技術改造。在這一過程中，一方面使傳統裝備制造業的技術含量得到提高，適應市場需求并增強了產業的競爭力；另一方面也使得高新技術成果轉化為現實生產力，高新技術產業直接面向市場，促進和提高了高新技術產業的發展和適應能力。筆者將研究傳統裝備制造業與高新技術產業之間的關系。

高新技術產業對傳統裝備制造業的作用體現在用高新技術改造裝備制造業，用高新技術所帶來的新的技術范式、技術機會以及符合高新技術內在要求的新的組織模式、文化觀念等組織裝備制造業的生產經營活動，放棄、改變傳統產業生產經營中已有舊的技術范式、組織模式、文化觀念等，克服裝備制造業日益顯露的高投入、高消耗、高污染、低產出等局限性，提高其生產過程中的資源配置效率，延長產業生命周期，尋求全新的發展前景。用高新技術改造裝備制造業的核心內容是用信息技術提升裝備制造業，具體表現為:用信息技術更新其裝備、改造生產工藝、促進管理現代化。用高新技術改造裝備制造業可以提高裝備的技術含量和附加價值、創造出一大批機械-電子-信息技術相結合的新產品，提高裝備的水平和質量，從根本上改變傳統裝備制造業高投入、高消耗、高污染、低產出的現狀;同時通過提供給國民經濟高水平的裝備，提高經濟的總體運行質量。

傳統裝備制造業對高新技術產業發展所起的作用，具體表現在以下兩個方面：

1.傳統裝備制造業對高新技術產業的支撐作用

高新技術發展的瓶頸主要在于高投入和高風險，傳統裝備制造業以技術創新為橋梁接受高新技術的滲透和改造，可以緩解這兩個瓶頸，從而支撐高新技術產業化。(1)提供資金支持。高新技術需要高投入，而一些效益較好的傳統裝備制造業擁有相當多的資金，企業的投資意識日益覺醒，希望將資金投向具有高技術優勢和知識產權的領域，于是在一定程度上緩解了高新技術發展需要高投入的問題。(2)提供市場。當前高新技術主要有兩大市場，其一是直接面對大眾消費的市場，其二是面向傳統產業的市場，目前傳統裝備制造業正面臨國家產業結構調整的宏觀機遇，能夠為高新技術產業提供巨大的市場。(3)提供生產基地。高新技術產業一個完整的創業周期由研究開發(RD)、產業化和生產經營規模化3個階段組成。顯然，在利用高技術改造傳統裝備制造業時，后者就為前者提供了實驗、中試和生產基地，這在一定程度上降低了高新技術產業發展中的高風險性。

2.傳統裝備制造業對高新技術產業的引導作用

高新技術在最初的發展過程中，由于自身技術的不成熟和市場需求的滯后性等原因，市場空間比較小，直接的產業化往往比較困難。而傳統裝備制造業的改造則可以為高新技術產業的發展提供方向，對高新技術產業發展具有逆向引導作用。通過對傳統產業進行滲透和結合，在充分發揮高新技術產業先進性的同時，高新技術可以獲得大量的市場和資金積累，進一步加快其自身的商品化、產業化，逐步走向成熟。^[5]

（二）裝備制造業與高新技術產業競爭關系分析

一般來說，為實現某些共同目標，許多成員結成群體并進行有效資源，如人、財、物或理念等的投入和組合，建立一定的運作機制。但隨著機制的運作以及成員間相互作用的復雜化，在群體中就會暴露許多原來不存在的或處潛伏狀態的矛盾，這就是本來處于合作狀態的群體呈現出許多沖突的裂痕，這些利益沖突可能表現為財和物的分配，成本的負荷不均，組織結構中權力的分配失衡，價值觀、信仰的沖突等。所以，在裝備制造業與高新技術產業之間合作關系存在的同時會有競爭存在。

裝備制造業與高新技術產業之間的競爭關系主要體現在傳統裝備制造業與高新技術產業之間。競爭關系的存在主要是因為資源的稀缺性。二者之間的競爭主要是對稀缺資源的競爭。空間的競爭、時間的競爭、資金的競爭、人才的競爭等。但是，競爭機制是市場經濟的基本特征，是優化資源配置、促進科技創新、提高采購效率、促進企業優勝劣汰的有效手段。

協同系統是競爭與合作共存的系統，以競爭為動力，以合作為途徑，推動系統朝高級化發展。裝備制造業與高新技術產業之間的競爭合作關系的并存使得二者構成了產業協同體系。裝備制造業與高新技術產業互動式協同發展的過程中，裝備制造業對高新技術及其產業化具有逆向支撐和引導作用。而高新技術對裝備制造業所起的作用主要獲益于其較強的滲透性以及產業的高效益性和關聯帶動性。因此，裝備制造業與高新技術產業之間的協同效應，可以使這兩個子系統相互促進，共同發展。裝備制造業與高新技術產業之間的競爭、合作關系共存所體現出來的協同發展關系可以從博弈論的角度來分析。

四、博弈關系分析

由于裝備制造業與高新技術產業之間的博弈關系最終是通過裝備制造企業與高新技術企業間進行博弈來體現的，所以筆者從裝備制造企業與高新技術企業這一微觀層面展開對裝備制造業與高新技術產業之間的博弈關系分析。

（一）非合作博弈關系分析

裝備制造企業與高新技術企業構成博弈的參與者，它們的行動組合如圖1。

其中π、Q、MR、t、TC分別表示企業的利潤、產量、邊際收益、技術以及成本。利潤等于收益減成本，收益等于邊際收益乘以銷售量，銷售量是與技術有關的函數， 裝備制造企業和高新技術企業都以利潤最大為目標。

當裝備制造企業與高新技術企業均不合作或單方選擇合作的情況下，二者關系將以競爭為主展開。如果裝備制造企業與高新技術企業都選擇合作展開博弈，這將是筆者研究的對象。通過對裝備制造企業與高新技術企業之間的基本關系分析，二者有如下的合作：（1）裝備制造企業與高新技術企業共擔研發費用；（2）裝備制造企業為高新技術企業提供裝備來實現其技術價值及生產高新技術產品；（3）裝備制造企業為高新技術企業提供實驗、中試和生產基地；（4）高新技術企業為裝備制造企業提供技術；（5）高新技術企業為裝備制造企業供應高新技術產品作為裝備的零部件。很顯然，裝備制造企業和高新技術企業有動力讓各自的策略選擇協調一致，即都選擇合作，這樣對二者都有利，可以為裝備制造企業和高新技術企業帶來長遠利益。那么，針對裝備制造企業與高新技術企業合作展開的非合作博弈將從合作研發與委托代理兩方面展開。在合作研發博弈下，裝備制造企業與高新技術企業共擔研發費用。在委托代理框架下，從裝備制造企業為高新技術企業提供裝備以及高新技術企業為裝備制造企業提供高新技術產品兩方面研究二者之間的博弈關系。

1.裝備制造企業與高新技術企業合作研發博弈

由于技術發展和市場需求的不確定性。使新產品開發面臨很大的風險，因此，裝備制造企業與高新技術企業在新產品研發過程中要通過分擔開發的部分費用，即提出補貼政策，吸引其他企業的加盟，進行合作新產品研發。由于裝備制造企業與高新技術企業之間合作前提的存在，所以二者有進行合作研發的動力。那么，將按照裝備制造企業與高新技術企業互為研發主體和合作對象的情況展開分析。

在裝備制造企業為研發主體的情形中，裝備制造企業負責產品的總體設計開發，高新技術企業負責配套零部件的開發。總開發費用主要由產品總體開發費用和零部件開發費用兩部分組成。產品總體開發費用包括產品構思、概念形成、產品設計、工藝規劃、產品原型組裝、試制、產品測試、市場試銷和合作管理等各項費用。零部件開發費用包括零部件設計、工藝規劃、試制、測試等各項費用。由于利益不一致和信息不對稱，從裝備制造企業的角度看，高新技術企業的研發投入可能與其認為的最優的研發投入水平不符；而高新技術企業要根據裝備制造企業投入資金多少來決定自己進行研發的資金投入量。所以，在裝備制造企業和高新技術企業之間各自研發費用投入多少問題上存在著博弈。裝備制造企業將使用研發費用激勵政策來激勵高新技術企業，使其增加研發投入。在研發博弈中，裝備制造企業與高新技術企業可能是同時行動也可能是序貫行動進行合作研發博弈。

同時行動博弈的納什均衡分析。裝備制造企業與高新技術企業將在非合作同時行動博弈下進行合作研發，在該博弈中，有兩個參與人，分別是裝備制造企業和高新技術企業。裝備制造企業的戰略是選擇總體開發費用X ∈[0 ， ∞]和補貼系數b∈[0 ，1]，b為制造商同意承擔的零部件開發費用份額，高新技術企業的戰略是選擇零部件開發費用Y ∈[0 ， ∞]。裝備制造企業與高新技術企業的支付函數為式(1):π=MR×Q(t)-TC，其中銷售量Q是與技術t有關的函數，技術t=f(X，Y)，Q與研發費用（X，Y）密切相關。裝備制造企業與高新技術企業收益與產量Q正相關，裝備制造企業成本包括總體研發費用X和承擔的部分零部件研發費用bY，高新技術企業的成本是部分零部件研發費用（1-b）Y。那么，裝備制造企業與高新技術企業支付函數分別為：

π裝=MR裝×Q（t）-X-bY[JY]（2）

π高=MR高×Q（t）-(1-b)Y[JY]（3）

裝備制造企業與高新技術企業的目標都是在滿足預算約束并知道對方行動的前提下， 同時選擇自己的最優戰略以最大化各自的利潤函數， 最終實現非合作博弈納什均衡。

序貫行動博弈的子博弈精煉納什均衡分析。裝備制造企業和高新技術企業之間進行兩階段序貫非合作博弈，裝備制造企業為了防止高新技術企業的研發投入達不到最優的研發投入水平，所以裝備制造企業使用研發費用分擔政策來激勵高新技術企業，使其增加研發投入。裝備制造企業與高新技術企業的支付函數分別為式（2）和式（3），裝備制造企業的戰略仍是選擇總體開發費用X ∈[0 ， ∞] 和補貼系數b∈[0 ，1] ，高新技術企業在觀測到X 和b 后，再選擇開發費用Y ，使其利潤最大。將運用二階段Stacklberg博弈模型進行分析如何實現最終的子博弈精煉納什均衡。

在高新技術企業為研發主體的情形中，高新技術企業負責產品的總體設計開發，裝備制造企業負責配套零部件的開發。分析如上，不再贅述。

2.裝備制造企業與高新技術企業委托代理博弈

委托代理關系是委托人和代理人之間的風險分擔和收益分享的關系。研究在利益相沖突和信息不對稱的環境下，委托人如何設計最優契約以激勵代理人實現自己效益最大化。在委托代理框架下，裝備制造企業和高新技術企業可以互為委托人和代理人。委托人和代理人之間的沖突源于兩個問題：一是裝備制造企業和高新技術企業都從自身利益出發，追求各自的利益最大化。因而，裝備制造企業與高新技術企業之間需要建立某種契約機制以協調兩者之間的利益。二是委托人和代理人之間信息不對稱。在委托代理關系中，委托人并不能直接觀察到代理人提供商品是否物價相符；而代理人自己卻很清楚，便可能利用自己擁有的信息優勢，謀取自身利潤最大化。

在高新技術企業為裝備制造企業供應高新技術產品作為零部件的委托代理關系中，裝備制造企業是委托人，高新技術企業是代理人。為了解決裝備制造企業和高新技術企業之間由于信息不對稱以及利益不一致所帶來的問題，裝備制造企業支付價格P裝有兩部分組成：固定部分b裝和可變部分σ裝R裝， 看成是高新技術企業分享裝備制造企業收益P裝的一個份額，稱為委托人對代理人的激勵系數，即 P裝=b裝+σ裝R裝。這樣，高新技術企業的收益將直接與裝備制造業企業的收益掛鉤。同理，在裝備制造企業為高新技術企業提供裝備生產高新技術產品的委托代理關系中，高新技術企業是委托人，裝備制造企業是代理人。高新技術企業支付價格P高也包括兩部分：P高=b高+σ高R高。其中，σ高是裝備制造企業對高新技術企業的激勵系數。委托人如何使代理人的行為更加符合自身利益是裝備制造企業和高新技術企業之間委托代理關系中的一個重要問題。該問題的解決有賴于有效的代理人行為激勵政策和約束制度的建立，那么將建立相應的博弈模型來進一步分析裝備制造企業和高新技術企業之間的委托代理關系并得出有效解決問題的制度、政策。

因為在裝備制造企業與高新技術企業委托代理關系中，代理產品價格都是P=b+σR。而裝備制造企業和高新技術企業的收益R與研發費用（X，Y）有著密不可分的關系，可以說二者是正相關的，研發費用高低直接關系到收益的多少，這將裝備制造企業與高新技術企業之間的研發博弈和委托代理博弈聯系起來。所以，研發博弈的結果將直接關系到委托代理博弈雙方的策略及結果。

在裝備制造企業與高新技術企業間的合作研發博弈與零部件委托代理博弈中，由于裝備制造企業和高新技術企業的追求目標不一致以及信息不對稱，雙方博弈的結果是形成一套剩余收益分配機制，如果這種機制能夠實現雙方理想的激勵互容，那么裝備制造企業和高新技術企業都能實現自己的利潤最大化。但是，雙方理想的激勵互容難以實現，該問題的解決有賴于有效的約束制度的建立，即在裝備制造企業與高新技術企業間達成有約束力的協議。那么，在裝備制造企業與高新技術企業之間要達成合作博弈關系。

（二）合作博弈關系分析

在合作博弈的關系下有實現裝備制造企業與高新技術企業“雙贏”的可能，通常能使二者獲得較高的效率或效益。這是裝備制造企業與高新技術企業形成合作博弈關系的前提和動機。

裝備制造企業與高新技術企業之間形成有約束力協議的合作能產生共享剩余，對合作各方都是有利的。但是，很多具有合作可能性的各方并沒有走到一起，只有在裝備制造企業與高新技術企業之間存在合作博弈形成的機制，即理性機制、利益轉移機制和有效協商機制，二者之間的合作博弈關系是可以形成的。

合作博弈關系形成的機制。只有參與人收益得到提高至少要等于由于參加合作而引起的各參與人的直接收益損失，各成員才有動力參與合作，這符合博弈論中“理性的經濟人”的假設，這是合作博弈形成的必要機制。設i為裝備制造企業，j為高新技術企業，（i，j）為一個相互合作關系，記δij為i從中得到的收益增量，θij為i由于參與合作中損失的直接收益。只有當δij≥θij 且δji≥θji，裝備制造企業與高新技術企業的合作博弈關系才可能形成。[WTBZ]

由于裝備制造企業與高新技術企業的經濟實力各異，則對參與合作的預期收益就會各不相同，如果預期收益較少的成員得不到合理的利益補償，合作博弈是難以形成的。必須要保證在裝備制造企業與高新技術企業之間存在利益轉移機制，合作博弈才能形成。具體的轉移量是多少才合理，可應用Shapley值建立模型來進行分析。通過效應轉移機制，可以充分發揮激勵和約束兩方面的作用。利益補償機制對于裝備制造企業與高新技術企業的合作博弈關系的形成是必需的，通過這個內在的機制可以使參加博弈的各方均能獲得合理的收益，這也是裝備制造企業與高新技術企業合作實踐的內在的本質，即“雙贏”。

在裝備制造企業與高新技術企業間合作博弈形成的過程中，雙方共同認可的有約束力的協議，對實現二者之間的有效合作是十分重要的。而有約束力的協議的達成是通過裝備制造企業與高新技術產業之間的有效協商來實現的。協商的過程實際上是一個談判過程，不可避免會出現這樣或那樣的沖突。那么，就需要建立一個關于協商問題的數學模型，用于在協商和談判活動中促成一個滿意、合理的協議。[FL)]

[TPT1.tif，+65mm。150mm，BP]

[TS（][HT5”F]圖2 裝備制造企業與高新技術企業合作博弈的三種機制作用[TS）]

[FL（K2]裝備制造企業與高新技術企業合作博弈的三種機制作用如圖1所示，理性機制使得利益互補的裝備制造企業和高新技術企業有可能產生合作博弈；在各方都具有合作意向的前提下，利益轉移機制對指定利益分配方案起了指導作用；裝備制造企業與高新技術企業在滿足參與約束和激勵約束的前提下，需要通過有效協商機制形成一個公平合理的利益平衡機制。在三種機制的共同作用下，裝備制造企業與高新技術企業才會形成合作博弈，在實現“雙贏”的過程中實現自己的利益最大化。

通過合作博弈形成機制，裝備制造企業和高新技術企業在達成具有約束力協議的基礎上，來進行合作博弈。裝備制造企業和高新技術企業以實現總體利益最大化為目標，從合作研發以及委托代理的效率角度出發，在協同合作的情況下，雙方以共同利潤最優為首要原則確定合作研發和委托代理的均衡博弈策略。

對于合作博弈關系的分析，實質上就是分析裝備制造企業與高新技術企業怎樣結成聯盟關系和何種聯盟關系將會形成，并分析在聯盟的利潤實現后，二者怎樣通過協議去分配利潤也就是聯盟中的成員將如何分配它們可以得到的支付。

合作博弈關系的形成過程是一種制度安排的過程，制度安排有效才能保證合作博弈關系能夠維持下去，從而不斷實現“共享剩余”。毫無疑問，制度建設并不是簡單的事情，而合作博弈關系是靠有約束力的協議來保證的。所以，在裝備制造企業與高新技術企業間形成合作博弈關系有一定難度，但存在實現的可能性。

五、結束語

通過對裝備制造企業與高新技術企業博弈關系的分析，可以認識到在裝備制造業與高新技術產業之間，非合作博弈、合作博弈關系均可形成。雙方進行非合作博弈會形成剩余收益，裝備制造業與高新技術產業充分分享剩余收益有賴于有效的約束制度的建立，即在裝備制造業與高新技術產業之間存在形成合作博弈關系的可能性。根據分析得出的裝備制造業與高新技術產業之間的博弈關系，可以建立非合作博弈模型以及合作博弈模型進行深入的分析，并最終根據分析得出的結論制定出裝備制造業與高新技術產業的合作博弈策略，對促進裝備制造產業與高新技術產業的協同發展具有一定的指導意義。

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（責任編輯：石樹文）

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”