消費者異質需求下企業環境創新行為演化模擬與分析

趙愛武，杜建國，關洪軍

( 1.江蘇大學管理學院，江蘇 鎮江　212013； 2.山東財經大學管理科學與工程學院，山東 濟南　250014)

1　引言

經濟的快速增長伴隨著越來越嚴重的工業污染，資源和環境問題已成為經濟可持續發展的瓶頸，如何緩解經濟增長和高能源消耗及環境惡化之間的矛盾，成為一個極具挑戰的世界級難題[1-2]。人們普遍認識到，清潔生產、環境創新是可持續發展的關鍵。為此，許多國家制定了環境保護法律以減少工業發展對環境的影響[3]。這種以政府規制為主的污染控制手段在促進企業控制污染排放、推進清潔生產、保護生態環境方面發揮了十分重要的作用[4-5]。然而，由于企業規模、創新偏好等背景特征因素的差異性，導致環境政策對企業環境創新水平及經濟績效產生不同的影響。徐建中等[6]研究發現，盡管企業管理者的環保意識對規制壓力與企業環境創新戰略具有正向調節效應，但其對企業環境創新行為的調節效應并不顯著。另一方面，Axsen等[7]認為，消費者需求是幫助企業從傳統技術成功過渡到環境創新技術的一個重要條件，如果消費者缺乏環境偏好，創新補貼和環境稅等政策在加速環境創新技術采納方面難以長期奏效[8]。只有當企業管理者認為外部市場環境充滿機會時，才會傾向于采用積極的方式處理環境問題。也就是說，管理者的市場機會感知會影響企業環境創新行為[9-10]。于是，眾多學者從利益相關者理論與競爭優勢期望視角出發，將環境問題視為企業獲得競爭優勢的機會而非威脅，探索企業通過環境產品創新實現環境績效與經濟績效“雙贏”的條件[11-13]。

然而，傳統觀點認為，提高企業環境水平將損害企業經濟績效[20]。一方面，環境創新具有雙重外部性，創新過程面臨變幻莫測的商業周期，市場和監管框架的變化可能會影響技術發展歷程，為企業帶來一定的風險；另一方面，市場上綠色產品的成本通常比傳統產品高，由此會帶來綠色產品的價格也比傳統產品高，一些不良制造商就會以次充好，用普通產品來代替綠色產品，損害了企業綠色創新的積極性。同時，很多顧客不愿意降低產品質量換取產品綠色屬性[21]；而且，顧客的綠色需求與他們的實際購買行為常常不一致[22]。因此，對企業來說，如何準確適應市場需求是個挑戰。Lin等[23]通過對越南摩托車行業的調查研究，發現隨著消費者環保意識的提高，綠色創新企業最終可以實現“綠色”與“競爭力”的“雙贏”。Eva[24]通過對1176家企業2004-2008年的環境績效與經濟績效數據統計分析發現，企業為提高環境績效投入的短期成本可能會影響其經濟績效，但長期來看，環境創新可以實現環境績效與經濟績效的“雙贏”。

盡管當前國內外學者大多認為綠色需求對企業的環境管理產生了重大影響，并從理論和實踐層面對綠色需求和企業環境創新行為進行了大量研究，為保護環境提供了寶貴的建議和思路[25]，但目前成果大多基于實證研究，較少從微觀視角剖析不同情景下企業環境創新的微觀動因及不同內外部環境下企業特質對環境創新經濟績效的影響，尚未打開企業環境創新的“黑箱”探討其內在機理。Ilker[26]指出，綠色產品市場還很年輕，并且在不斷成長中，政府和制造商承諾改善環境，客戶支持購買綠色產品，這對綠色市場的發展將產生至關重要的影響。因此，從微觀角度入手，研究不同企業在需求異質性環境下的技術創新路線，深入分析不同創新策略下企業短期及長期經濟績效實現情況，可以探索不同綠色需求情境下企業環境創新行為的演化規律，并從宏觀層面歸納企業環境創新行為的動態軌跡。為此，本研究在實證分析的基礎上，構建企業環境創新行為動態模型，利用社會科學計算實驗方法[27]，模擬消費者產品選擇及企業環境產品創新過程，并通過個體消費者異質需求的變化反映市場需求的動態演化及其對企業環境創新行為的影響，探索綠色需求對企業環境行為影響的內在機理及演化規律，為環境政策制定者提供微觀理論支持，進而通過相應政策的制定實施，提高企業環境創新水平，實現環境績效與經濟績效的“雙贏”。

2　模型構建

2.1　情景抽象與假設

根據馬媛等[9]對企業市場機會感知的實證研究成果，本研究對現實場景進行抽象和簡化，假定系統中存在兩大類主體：市場消費者主體和生產企業主體。其中消費者根據自身偏好選擇不同生產企業的產品，而生產企業根據市場需求選擇技術創新路徑；同時，生產企業通過技術創新滿足消費需求，搶占市場份額，并進而影響消費者偏好及市場整體需求水平。為更好地觀察生產企業在消費需求及同行競爭動態變化情景下技術創新路徑選擇的規律，本模型在考慮現實系統復雜性及多樣性的基礎上，盡可能將規則簡化，提出如下假設:

(1)系統內有n個生產企業，m個消費者，所有生產企業生產同類產品，產品屬性包括產品價格、質量、環境三個維度，而企業屬性包括可支配資金(與虧損閾值相關)、創新態度(積極、穩健、保守)、創新偏好(環保型、經濟型、需求型)三個維度，當企業累計虧損額大于其虧損閾值時，企業退出市場。

(2)根據對產品價格、質量及環境屬性的敏感程度，將消費者劃分為3類，分別占消費者總數的a1、a2和(1-a1-a2)。第1類為實用型消費者，對產品的品質要求較高，期望適中的價格，對產品環境屬性要求不高；第2類為經濟型消費者，對價格非常敏感，對質量和環境屬性要求相對較低；第3類為綠色消費者，優先考慮產品環境屬性，對價格和質量相對不敏感。各類消費者在產品三個維度的整體需求水平不同，同一類別內不同消費者對產品各屬性的具體需求水平也不同，消費者根據自身偏好選擇滿足其需求的生產企業產品。

(3)產品為不變報酬型，即生產效率不會隨生產規模的擴大而提高，只有對生產效率進行技術改造，才會降低生產成本，提高經濟效益。因此假定產品定價基于生產成本，即p=c(1+μ)，其中p為產品價格，μ為生產者的滿意利潤水平(考慮生產者為有限理性)，c為生產成本，假定所有生產企業滿意利潤水平一致，可以通過生產企業的生產效率水平反映其產品價格水平。

(4)生產企業通過擴大市場份額獲取更多的經濟效益。為在同行競爭中獲得優勢，滿足更多消費者的需求，企業根據自身特點及市場信息反饋選擇技術創新時機及技術創新類型。 其中針對提高生產效率(降低產品價格)、產品質量的技術創新歸屬為傳統創新，而以開發環境創新產品，提高產品環境屬性為目的的技術創新歸屬為環境創新。兩類技術創新在提高產品性能的同時，均產生一定的創新成本；而產品環境創新在提高產品環境屬性的同時，由于采用環保原材料等原因，會在一定程度上提高產品價格，降低產品質量。

(5)假設產品為易耗必需品，消費者每個周期必定根據自身偏好選擇一個生產企業的產品，當所有產品均不能滿足消費者偏好時，消費者將根據路徑依賴原則選取上期生產企業產品[28-29]。

2.2　主體行為規則

主體行為規則參考Ma?der[30]的清潔生產技術創新模型中對顧客和企業的行為規則定義，并按本研究的系統假設進行了適當調整(如:沒有考慮產品加價率與生產效率的非線性關系；消費主體加入偏好影響因子等)。

2.2.1消費者主體行為規則

(1)

(2)

其中εh(h=1,2,3)對應消費者主體在產品價格、質量、環境屬性三個維度的偏好調整幅度，εh>0。

2.2.2生產企業主體行為規則

生產企業為在同行競爭中獲取更多市場份額，通過技術創新提高自身產品性能，而技術創新伴隨著投入與風險，是否實施技術創新取決于消費者需求水平反饋RDj,t、生產企業對市場需求變化的預警限度SENSj、生產企業創新行為概率PROBj(生產企業屬性之一，由生產企業創新態度決定)、技術創新投入inv等。 其中消費者需求水平反饋RDj,t根據歷史交易中生產企業主體j的原有消費群體及潛在消費群體(原交易對象不能滿足需求的消費群體)對產品的選擇情況確定:

RDj,t=RDj,t-1+sens1j×Nj,t-1/(Nj,t-1+Pj,t-1)+sens2j×Oj,t-1/(Nj,t-1+Pj,t-1)

(3)

其中Nj,t-1、Pj,t-1、Oj,t-1分別表示上期生產企業主體j產品水平未達到消費者主體需求的數量、達到需求水平的數量和因不滿足消費需求而流失的消費者主體數量；sens1j和sens2j分別對應主體j對消費者主體不滿意的敏感程度和客戶流失的敏感程度。技術創新需要創新投入，假定該部分投入平均分攤到后續的w個周期，即t周期實施技術創新，t+1,...t+w周期成本增加inv/w，且在該周期范圍內不會進行新的技術創新。

生產企業主體首先計算消費者需求水平反饋值RDj,t，若RDj,t大于生產企業主體市場需求預警線SENSj，且該周期內無前期技術創新成本分攤，則根據其創新行為概率PROBj決定是否實施技術創新，即:ACTj,t=(If(PROBj>Random(0,1)),true,false)。當ACTj,t為真時，生產企業主體決定實施技術創新，分別比較三個維度產品性能不滿足消費者需求的程度:

(4)

(5)

否則，生產企業主體選擇傳統技術創新，價格和質量兩維度改變比例為:

(6)

即創新后產品價格和質量屬性調整為:

(7)

一定周期內，若生產企業主體的累計銷量小于累計成本，且超出企業的虧損閾值，則生產企業主體退出市場。

2.3　模型設計

根據系統假設及主體行為規則，將現實系統中復雜的生產企業及消費者個體映射為多個智能主體(Agent)，每個Agent有唯一識別號，并將生產企業及消費者的個性特征及行為映射為Agent的屬性和規則。各Agent記憶自身的歷次經驗，在交互中不斷學習與自適應，是一個動態的演化過程。建立一個多周期模型，可以模擬現實世界生產企業與消費者的交互。假定循環周期總數為T，各周期分別以t=1,2,…,T,觀察記錄各Agent在各周期的行為與決策規律，可以在過微觀層面觀察消費者產品選擇過程及生產企業在不同消費需求下的技術創新路徑，并在宏觀層面分析生產企業的環境創新行為演化規律。模型工作流程如圖1所示。

圖1　模型工作流程圖

如圖1所示，在每個交易周期，遍歷消費者主體，按預定規則完成產品選擇，并更新消費者主體屬性信息及歷史交易信息；然后遍歷生產企業主體，根據消費者選擇情況做出生產技術創新決策，周而復始，直至達到循環周期限定。通過計算實驗方法研究消費者異質需求下企業環境創新行為演化路徑，可以通過參數調整模擬不同情景及其動態演化；并能夠通過隨機變量的引入模擬現實世界的不確定性，更全面地了解系統可能的演化方向。

3　實驗結果與分析

生產企業主體創新態度、創新偏好、可支配資金三個維度的屬性組合共有27種。為更好地觀察各種屬性組合下生產企業主體的環境創新行為演化規律，令m=27，分別對應27種屬性組合的生產企業；令n=2700，對應2700名消費者。

3.1　基于微觀層面的企業環境創新行為分析

不同綠色需求情境下，企業在各周期實施傳統創新與環境創新的軌跡如圖2所示(其中0～1為傳統創新區間，1～2為環境創新區間)。

圖2　不同情境下企業創新軌跡

由圖2可見，不同的綠色需求水平影響企業技術創新路線及產品環境屬性，隨著綠色需求水平的提升，越來越多的企業采納環境創新路線，產品環境屬性也得到相應的提升。但從圖(d)顯示的產品環境屬性長期演化情況來看，綠色需求水平中等時，產品環境屬性的提升具有不確定性，為進一步分析不確定性產生的原因，進一步分析不同綠色需求下不同創新偏好企業生存狀況。根據模擬期間企業的實際環境創新行為，將企業分為綠色企業與傳統企業，其中綠色企業定義為累計實施環境創新一次以上(含一次)的企業，否則為傳統企業，則兩類企業在100周期內的生存及市場份額情況如圖3所示。

圖3　不同綠色需求下企業環境行為與生存狀況演化

由圖3可見，當綠色需求水平較低時，傳統企業生存數量及所占市場份額均高于綠色企業，且在30周期后，大批綠色企業紛紛被市場淘汰；而在中等程度的綠色需求水平下，雖然10周期后綠色企業的市場份額即已高出傳統企業，但演化后期大批綠色企業被市場淘汰，導致市場中傳統產品數量顯著高于環境創新產品數量，這解釋了圖2(d)中市場整體產品環境屬性大幅下降的原因。當綠色需求水平較高時，雖然短期內傳統企業占優，但長期來看，綠色企業最終在市場中占據絕對優勢。

3.2　基于宏觀層面的市場結構演化分析

當市場初期綠色消費人群比例分別為10%、30%、60%時，模擬市場運行100周期，并通過赫芬達爾指數HHI(Herfindahl Hirschmann Index)的倒數來反映市場集中度，則不同情境下各周期市場集中度的演化規律如圖4所示。

圖4　不同綠色需求水平下市場集中度演化規律

由圖4可見，在市場初期各企業所占市場份額均等，不同情境的市場集中度均較低；而經過多個周期后，不同綠色需求情境下市場結構發生了變化：消費者綠色需求水平越高時，市場集中度越高，即較少的企業占據了市場大部分的市場份額；同時，綠色需求水平越高，市場集中現象出現得越早，說明創新時機的把握對企業競爭力提高至關重要。企業只有準確把握需求信息并快速做出相應，才能成功占領市場。

進一步分析不同情境下企業創新態度、創新偏好與經濟績效實現情況。其中創新態度與經濟績效的實現情況如圖5所示。

圖5　不同情境下企業創新態度與經濟績效

由圖5可見，當綠色需求水平較低時，“穩健”型創新策略能夠實現較高的經濟績效；而當綠色需求水平較高時，“積極”創新型企業經濟績效遠高于“穩健”型和“保守”，這是由于傳統產品不能滿足大部分市場需求，“積極”創新型企業能夠搶先開發滿足消費者需求的新產品，從而獲取大量市場份額，使得創新收益遠大于創新資金投入，實現“先動優勢”；而長期來看，“保守”型策略經濟績效最低。

觀察不同創新偏好在不同綠色需求水平下的經濟績效實現情況如圖6所示。

圖6　企業創新偏好與經濟績效演化

由圖6可見，不同創新偏好的企業在不同的綠色需求水平下能夠實現的經濟績效不同。當綠色需求水平較低時，“傳統”創新偏好企業可以獲得最高的經濟績效，而“環保”創新偏好企業平均累計收益最低；綠色需求水平中等時，“需求”偏好企業逐步趕超“傳統”創新偏好企業；而當綠色需求水平較高時，雖然短期內三類創新偏好企業經濟績效基本相當，但長期來看，“環保”創新偏好企業最終跑贏市場，這從市場需求視角解釋了“波特”假說實現的條件。

4　結語

通過對不同綠色需求情境下企業環境創新行為的演化模擬及結果分析，得出如下結論：

(1)消費者對產品屬性的異質性偏好影響企業環境創新績效。雖然短期內環境創新行為不利于企業提高經濟績效，但當綠色需求水平較高時，環境創新企業最終能夠獲取競爭優勢；

(2)由于綠色需求水平的變化可引起市場結構的變化，引致環境相關產品的市場壟斷，因此先驅型環境創新企業可以通過創新先動優勢，實現環境績效與經濟績效的“雙贏”；為此，企業管理者應重視創新時機與創新策略的把握。

(3)由于企業環境創新風險與綠色需求水平顯著相關，為推動企業環境創新，政府在采取必要的激勵或補貼政策的同時，更應引導消費者重視產品環境屬性，以推動企業持續的環境創新行為。

本文尚存在以下問題有待進一步探索: (1)本文對消費者主體屬性的抽象及規則提取進行了簡化，沒有考慮消費者年齡、職業、教育程度、社會地位、健康狀況等對產品選擇的具體影響規則，這在某種程度上降低了主體信息的保真度；(2)本文假設各企業創新成本相同，沒有考慮企業具體情況與創新資金投入的關系，是一種理想狀態；(3)沒有考慮產品銷量與價格的關系，沒有考慮產品價格隨周期變動的情況。