生態產業鏈中利益相關企業競合關系測度研究

李春發，李萌萌，王 強，王向麗

(天津理工大學 管理學院，天津 300384)

一、引 言

生態產業鏈(Eco-industrial Chain，EIC)作為生態產業園的核心組織形式，是在市場經濟條件下，各供給型、生產型、消費型和分解型企業受環境、資源、產業等條件約束及政府引導，模仿自然生態系統的運行機制，企業間通過資源循環利用和設施與信息共享，協作共生、互利競合，以提高企業經濟、環境和社會效益、促進企業創新能力和提升企業競爭力為目標形成的經濟聯合體。EIC中利益相關企業間競合程度對EIC的穩定可持續運行具有重要影響，為此，需建立一個關于競合度測量的梳理模型以確立EIC中利益相關者間合理的競合程度。EIC中利益主體間競合度不同影響主體獲利不同，主體間競合程度的確定對EIC穩定發展起至關重要的作用。目前，利益相關企業間關系研究已經從最初單純追求個體利益最大化的競爭關系及追求整體利益最大化的純合作關系，發展成為基于部分利益而形成的既有合作又有競爭的競合關系。但“競合”至今尚未有一個標準的定義，競爭與合作本質上是矛盾統一體，合作并不否認競爭，合作是競爭的深化和延續，合作是另一種形式的競爭，競爭是企業既可以在競爭中尋求合作的機會，也可以通過合作更好地進行競爭，如自然系統中“適者生存”的自然規律。目前，競合的概念是由Brandenburger和Nalebuff于1996年首次提出的，旨在反映基本關系的二元性［1］。而Bengtsson和Kock認為，競合是指兩家企業在同一時期內，在一些活動上合作，在另一些活動上競爭的企業間關系［2］。而國內對EIC中利益相關者競合關系的研究仍局限于基本的理論知識研究、綜述分析和單層面分析EIC中利益相關企業間的關系［3-7］，且對競合關系測度數理模型的建立及依據競合度確定不同的利益相關企業競合類型的研究較少。王玲基于五種理論研究了供應鏈中各企業主體間競合關系的內涵，其中基礎資源理論和網絡組織理論為研究EIC中利益相關主體間競合關系提供了理論基礎［8-9］。周志強等對競合關系進行了研究評述，并依據不同理論將競合分為不同類型，但競合分類缺乏有關競合測度數理模型支持、未對利益相關企業進行分類［10］。王永平等利用博弈理論中捕鹿模式分析了供應鏈中企業合

作競爭機制，為競合度橫向分析提供了理論方法［11］。魏學成等在國外研究的基礎上，利用改進的Shapley值法確定供應鏈中各企業的利益分配，為縱向分析競合關系提供了理論依據［12］。陳曉永在研究文獻［13］中對影響競合關系的因素進行了分析，提高了研究利益相關者間競合關系測度的準確性。何慶明等運用博弈理論分析了實現利潤最大化和帕累托最優時的競合機制［14］，為本文建立競合關系測度數理模型提供了最優條件。

基于以上研究，本文依據已有競合相關理論，建立以供給型、生產型、消費型和分解型企業組成的EIC為研究對象，基于博弈理論和Shapley值理論分別從橫向和縱向兩個維度研究EIC中利益相關企業間的競合關系測度的數理模型，并對生態產業鏈中各利益相關企業進行分類，為各利益主體提供決策依據和為整個EIC穩定發展提供戰略選擇依據。其中橫向分析依據演化博弈理論，旨在確立EIC中相同類型的利益相關企業間的競合程度；縱向研究基于Shapley利益分配理論，以確定EIC上下游利益相關企業間的競合程度；依據改進的利益貢獻理論明確利益相關主體在整個EIC中的綜合競合度。

二、生態產業鏈中利益相關企業間結構關系

生態產業鏈是生態產業園中企業模仿自然生態系統中的供給者、生產者、消費者和分解者，以資金、人才和原料等資源為驅動因素形成了相互影響關系的產品循環鏈。以生態產業園中某一產業鏈為實例，模擬自然食物鏈，構建由供給型企業、生產型企業、消費型企業和分解型企業組成的，以物料循環、能量循環為主線的生態產業鏈，如圖1所示。

圖1 生態產業鏈中各利益相關者間的關系

由圖1可以看出，橫向分析的主體是同種類型的企業，而縱向分析的主體包括供應鏈上的所有企業—供給型、生產型、消費型和分解型企業。橫向上，同種類型的利益相關企業間(供給型企業間、生產型企業間、消費型企業間)的競合關系結構是由為追求市場份額而形成的競爭關系、彼此間應對風險而形成合作關系以及彼此同分解型企業建立的契約關系組成。縱向上，由供給型企業—生產型企業—消費型企業—分解型企業組成的生態產業鏈，首先是由產品流通產生利潤而形成的競合關系，繼而是由整個生態產業鏈中主體間為應對所出現的問題而簽署的合作契約形成的競合關系，最后是由生態產業鏈整體的經濟、環境和社會效益而形成的競合關系。分解型企業通過回收廢棄產品、輸出能量而與消費型企業建立相應的競合關系，通過廉價的原材料、能量與供給型企業建立了競合關系，通過再造產品與生產型企業建立了競合關系。

依據利益相關者理論，橫向主體間的利益驅動因素是市場收益，可通過建立兩者間的收益矩陣、利用演化博弈理論具體分析兩者間的競合關系。縱向主體間的利益驅動因素是整個EIC的經濟、社會和環境效益和廉價的原材料、能量，可采用Shapley值法分析各利益主體的利益貢獻程度確定主體間的競合程度。

三、生態產業鏈中利益相關企業競合關系測度模型

企業間競爭與合作同時存在于縱向和橫向兩個維度中，即競爭對手在進行競爭的同時，也存在合作或有合作的可能性；對合作伙伴而言，在進行合作時，也必然包含著相互競爭。明確了主體結構，需建立相應的競合關系測度模型以明確各利益相關者在EIC中的競合程度。

建立如圖1所示結構的數理模型，以演化博弈理論和Shapley值法為理論基礎分別從橫向和縱向上分析以生產型企業1為主要研究對象的競合關系測度，再將橫向分析、縱向分析和與分解型企業的競合關系分析綜合來分確定生產型企業1在整個EIC中的競合程度。

(一)橫向分析

由圖1可知，對于生產型企業1而言，橫向上的利益相關主體是生產型企業2和分解型企業，由于生產型企業和分解型企業的企業類型不同，將與分解者的競合關系研究作為Z軸獨立分析。兩利益相關主體的驅動因素是經濟收益和整個EIC的環境效益，經濟效益主要是通過購買低廉的原材料和追求更多的市場份額獲得的，環境效益則來源于生產型企業在整個EIC獲得的環境效益。

生產型企業1和生產型企業2間競合程度取決于整個EIC的穩定、市場環境的變化及生產型企業的可利用原材料的供給速度。分析兩者間的競合程度建立一個博弈矩陣模型，模型是在捕鹿博弈模型基礎上，采用新的行為準則(EIC中契約準則和市場準則)，利用微分博弈理論建立的。

表1中，V1和V2分別表示生產型企業1和生產型企業2采用競爭策略時獲得的正常收益，△V1和△V2分別表示博弈雙方選擇合作策略時所獲得的超額利潤，且△V=△V1+△V2。為了討論方便，假設C1和C2分別為雙方選擇合作時所投入的初始成本。假設：生產型企業1選擇合作策略的概率為x1=x，則生產型企業選擇競爭策略的概率x2=1-x；生產型企業2選擇合作策略的概率y1=y，則生產型企業選擇競爭策略的概率y2=1-y。

表1 生產型企業1和2間的收益矩陣

生產型企業1選擇合作時的適應度為：生產型企業1選擇競爭時的適應度為：

生產型企業1的平均適應度為：

而兩者競合的動態微分博弈公式為：

由式(1)、(2)、(3)和(4)可得：

同理可得，生產型企業2的平均適應度為：

其動態博弈微分方程經計算可得：

微分方程(5)和(7)分別表示生產型企業1和生產型企業2的競合博弈的動態過程，根據Friedman(1991)提出的方法，其競合的均衡點可由此競合模型的雅可比矩陣的局部穩定性分析得到。其結果為系統在平面的局部均衡點有5個，如圖2所示，分別為O(0，0)、A(1，0)、B(0，1)、C(1，1)、D(XD，YD)。則兩者穩定時的競合關系程度為XD=C1/(C1+△V1)，YD=C2/(C2+△V2)。

在5個局部均衡點中，D點表示演化的鞍點，D穩定時表示生產型企業1和生產型企業2競合程度達到納什均衡時的狀態。其中圖中OADB表示△V的大小，由于生產型企業1和2是競爭強于合作，所以D點更偏向于原點O。

圖2 兩利益相關者的競合演變過程

(二)縱向分析

Shapley值法是一種典型的而且很方便的解決生產產業鏈中各主體間利益分配問題，既能有效分析利益主體間的競合關系，又能使各利益相關者能明確各自重要性以創造更大社會效益和環境效益。

由圖1可以看出，縱向分析是依據生態產業鏈中的產品循環，分析產品形成過程中的利益相關者間的競合程度。研究的對象是生產型企業1，目的在于分析其與供給型企業1、消費型企業1及分解型企業的競合程度，其中采用的研究方法是Shapley值法和利益相關者理論。其中生產型企業1與供給型企業1、消費型企業1間的競合關系分析依據Shapley值法，其利益驅動因素是流通產品所獲得的經濟效益、EIC整體的社會效益和環境效益。

由于本文研究的是生態產業鏈網絡，本身生態工業鏈中的各個主體都在機制和政策的作用下選擇了自己的競合方式，所以本文對生態工業鏈中企業的博弈將不做分析。本文采用的方法是在傳統Shapley值法的基礎上，以生態工業鏈中收益和傳統工業鏈中收益為基準進行分析。首先定義主體的集合，設集合I=(i=1，2，3，4)，子集S表示主體合作的任意組合，對應的實值函數是v(s)，并使生態工業鏈中的主體(I1，I2，I3，I4)滿足合作成功的條件，即滿足式(8)和式(9)：

其中，mi表示合作博弈的分配，v(I)表示合作的最大效益值，而v(i)表示主體i與生態工業鏈中其他利益相關者博弈時的最大效益值。

要使各利益相關者都能滿足各自的利益分配，Shapley值算法需滿足3個公理：

公理1(效率公理)：滿足公式(8)和公式(9)。公理要求的是研究對象的整體理性。

公理2(對稱公理)：生態工業鏈中兩兩進行博弈時，設兩者為i和j，需滿足：

說明博弈的兩者可以互換的，那么要求的是主體的名稱并不會影響主體在整條生態工業鏈中的競合博弈。

公理3(集成定律)：(I，v)和(I，u)時，滿足m(iv+u)=m(iv)+m(iu)。

該公理要求任何2個獨立的博弈聯合在一起所組成的新博弈的值是原來2個博弈的值相加。

其中各主體在傳統工業鏈中的Shapley值和生態工業鏈中的Shapley值分別為Π(v)=(π1(v),π2(v),π3(v))和Π'(v)=，可由下式求得：

假設生產型企業1、供給型企業1和消費型企業1由于傳統產品流通獲得的利潤分別為π1，π2和π3；加入分解型企業后三個利益相關者和分解型企業所獲得的利潤為則利益相關者獲得的額外利潤為

利用Shapley 值法理論：

式(10)中wi表示在整個循環鏈中各利益相關者所占的比率，那么可得到：

其中，Fw(θ1)表示生產型企業1在這條產品循環鏈上的競合程度。

(三)綜合分析

圖1中分解型企業同時處于橫向分析和縱向分析上，而上述研究僅在縱向分析中加入了分解型企業，未能在橫向上給予分析，本文依據生產型企業1和分解型企業在橫向分析中的利益關系假設分解型企業給生產型企業1帶來的利益為Fw14。綜合以上分析，結合橫向上其與生產型企業2的競合程度和縱向上其在產業鏈中的競合程度以及其與分解型企業的競合程度，建立一個產品鏈的競合程度為X軸，以與競爭者的競合程度為Y軸，以與分解者的競合程度為Z軸的三維空間，如圖3所示。依據生產型企業1在各個坐標軸上的競合程度和各個坐標系占生產型企業1發展戰略中的比例，得出其在整個EIC的競合程度。

圖3 坐標系表示綜合競合強度

假設X、Y、Z軸上的競合程度在生產型企業1發展戰略中起的作用分別為a、b、j(a、b、j表示利益相關企業主體在生態產業鏈中的綜合利益貢獻因子)，當整個EIC中利益相關者達到Nash均衡時生產型企業1的競合程度為K，K的計算公式如下：

其中，生產型企業1在整個生態產業中的競合程度K的值域為［-1，1］(-1表示完全競爭時的競合度值，1表示完全合作時的競合度值)。

確定了EIC中各利益相關者的競合度，則可以依據競合度的值將利益相關者分為不同的類型，以利于各利益相關者根據自己的戰略需求確定發展戰略和戰略伙伴關系。

四、基于競合度的利益相關企業類型劃分

由綜合分析可知，以生產型企業1為研究對象建立了EIC中利益主體間競合關系的數理模型，通過橫向分析、縱向分析及與分解型企業間競合關系的研究，生成坐標系并予以確定生產型企業1在整個EIC中的競合度分析在整個生態產業鏈中的競合度，以此為例揭示企業在生態產業鏈中的競合程度。但生產型企業1依據本身所在EIC中的競合度具體應該怎樣的發展策略缺少詳細研究，且其競合度是隨著整個EIC中的個體的變動而隨時改變的，最終確立的將是一個競合區間，本文依據周志強、龍勇［10］中對競合類型的分析再結合數學中眾數分布分析，確立了以0.4為區間單位，將競合度分為5個區間。

以0.4為區間單位，將EIC中各利益相關者在整個EIC的競合程度細化為五個區間，則生成的五個競合區間分別為［-1，-0.6］、［-0.6，-0.2］、［-0.2，0.2］、［0.2，0.6］、［0.6，1］，對應的將EIC中利益相關者的競合類型分為：競爭占優型、競爭一般型、競合對等型、合作一般型和合作占優型5種類型，如圖4所示。

圖4 EIC中利益相關者的競合類型

將EIC中各利益相關者進行進一步分析，再根據各利益相關者的競合類型，作出相應的戰略決策，具體如表2所示。

表2 競合類型與決策分析

從圖4和表2可以看出，不同的競合類型的利益相關者，會根據競合類型選擇相應的戰略決策。明確了各利益相關者的競合策略，有利于EIC的穩定發展，同時也加強了利益相關者間的契約合作及競爭的約束。明確了EIC競合測度的理論模型及分析了競合類型，繼而以山東魯北生態工業園區中生態產業鏈網絡為案例進行實例分析。

五、案例分析

山東魯北生態工業園區中生態產業鏈中主體包括:海水養殖場、磷酸廠、石膏廠、氯堿廠、煤炭廠、水泥廠、化肥廠、農林場、制鹽廠，為使得數據處理更具真實性，將研究主體擴展為生態產業鏈基礎上加入政府、發電廠、競爭企業、供給企業、各大高校和周邊居民組成的網絡。

依據山東魯北工業園區的山東魯北化工股份化肥廠、山東埕口鹽化有限責任公司、山東魯北發電有限公司、無棣海通鹽化有限公司、山東魯北海生生物有限公司等相關企業的年度報表(主要是2010年和2011年)，再結合以上競合測度的數理模型及計算方法計算各利益相關者的競合度，具體分析如表3、表4。

表3 各利益相關者在X軸的競合度

表4 各利益相關者的競合度

其中競合度的模擬置信度為0.95，模擬水平為0.05。

從結果分析可以得出，在魯北生態工業園中政府、海水養殖場、發電廠及農林場的競合類型為合作占優型；銀行、周邊居民、供給企業、高校、石膏廠、煤炭長、水泥廠、制鹽廠為合作一般型；磷酸廠硫酸廠、氯堿廠、化肥廠競合類型為競合對等性；競爭企業為競爭一般性；競爭占優型利益相關者不存在，說明各利益相關者不會選擇“魚死網破型”的競合類型，這也說明一般情況下企業不會選擇魚死網破的經營方式。

另外可以構建各利益相關者競合度三維空間，三維競合空間能有效形象的顯示各利益相關者間的競合關系測度。依據計算的X軸、Y軸和Z軸的數值，利用MATLAB制作各利益相關者競合空間如圖5所示。

六、結論與展望

文中建立了以供應鏈中生產型企業1為研究對象的競合關系測度數理模型，并通過魯北生態工業園區中實際主體對競合測度進行了量化分析。文中依據演化博弈理論和Shapley值法，分別確定橫向和縱向兩個維度上利益相關者的競合關系測度，以橫向分析、縱向分析及與分解者的競合關系分析建立三維坐標空間，在坐標空間中確立其在整個EIC中的競合度。依據其競合度的值區間，引入競合度空間將利益相關者間競合關系劃分為5種類型。競合度能準確、直觀的描述出EIC中利益相關者間的競合狀態，競合度的確定能為利益相關者的戰略發展提供依據，同時有助于EIC穩定發展。以魯北生態工業園中生態產業鏈為實例進行分析，以期為魯北生態工業園中各利益相關者的可持續發展提供依據。但由于目前還沒有對競合度的評價標準，則競合度還需進一步分析研究。

圖5 各利益相關者的競合度三維空間

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