江蘇省產學研協同創新發展的動態模擬分析

楊曉娜，彭 燦，楊 紅，李瑞雪

(1.南京航空航天大學經濟與管理學院，江蘇南京 211106；2.河南科技大學管理學院，河南洛陽 471023)

產學研協同創新是在國家意志的引導和機制安排下，企業、大學和科研機構充分發揮資源稟賦，整合優勢資源，實現創新主體優劣勢互補，協作開展技術創新，加速科研成果轉化，完成其商業化和產業化的活動，是科技創新的新范式，也是協同創新的有效途徑[1]。黨的十八大報告明確指出“更加注重協同創新”和“著力構建以企業為主體、市場為導向、產學研相結合的技術創新體系”，成為產學研協同創新的綱領性文件。產學研協同創新充分吸收了協同學理論和創新理論的精髓，使不同創新主體在合作中實現“1+1+1>3”的協同效應，以解決企業技術創新能力不足、創新人才缺乏等困境，為企業打造長期競爭優勢創建平臺，也為大學和科研院所的應用基礎研究提供對接市場需求的通道，成為企業界和學術界關注的重點和焦點。

目前，國內外學者關于產學研協同創新問題從不同研究視角已進行了大量的研究，如國家創新體系理論視角、三螺旋理論視角、資源依賴/配置視角和復雜系統視角等[2-5]。已有研究中主要呈現以下幾個特點：定性研究和微觀層面研究居多，靜態實證分析為主。產學研協同創新是一個復雜的、非線性和時變性的動態系統，創新主體行為相互影響形成多重反饋回路[6]，這是定性、靜態的研究方法難以解釋的問題。如何運用定量、動態的方法探索產學研協同創新的內部影響因素相互作用的機理？

系統動力學(System Dynamics，SD)被稱為是社會科學的“實驗室”，融合了系統論、信息論和控制論的精髓，是定性與定量相結合、注重系統動態變化與因果影響的方法[7]208，并能利用仿真解決產學研協同創新系統的時變特性。

基于以上分析，本研究從復雜系統視角，選取區域的宏觀層面作為研究對象，采用SD方法對產學研協同創新的內部運行機理進行分析，構建其動態系統模型并進行仿真分析。

1 產學研協同創新的因果關系分析

在市場經濟模式下，面對資源約束和環境友好、生態綠色發展，產學研協同創新成為推動區域經濟增長和科技進步的有效模式，白俊紅等[8]和王海軍等[9]的研究均發現產學研協同創新能夠提升創新績效，進而促進經濟增長，且后者還發現產學研協同創新績效直接影響創新主體間的利益分配及后續協同的延續性。然而，這些研究結果并未挽回產學研協同組織的高失敗率的現實。

董恒敏等[10]認為協同創新活躍度對產學研協同創新績效存在地域差異。張旭華[11]認為政治關系、科技綜合實力和體制機制影響區域產學研協同創新程度。劉煒等[12]認為產學研協同創新與企業內部研發的互動程度有關。Huggins等[13]認為組織外部聯系的多樣性和強度決定了產學研協同創新的效率。Ankrah等[5]認為組織管理方式、技術程度、創新政策制度等是影響產學研協同創新的主要因素。從國內外學者的研究成果不難發現，國外在分析產學研協同創新影響因素時側重企業微觀環境，而國內學者的研究不僅涉及微觀環境，還有制度政策等宏觀環境因素。

產學研協同創新是以企業、大學和科研院所組成創新主體，政府扮演引導、指導和監督者角色，為產學研協同創新提供良好的創新氛圍。近年來，政府支持力度逐漸加大[14]，增強對協同創新的重視程度，為產學研協同創新能力提升提供良好氛圍。政府增加對企業的資助，有助于企業搜尋外部資源，尋找創新合作伙伴[15]。David等[16]的研究結果表明政府的公共服務投入在短期內能刺激企業R&D的投入，調動企業的產學研協同創新活躍度。吳俊等[17]的研究發現政府研發補貼對產學研交叉項目的產品創新具有顯著的積極影響，有助于提高戰略性新興產業的創新活動。基于上述研究，本文認為政府支持為產學研創新主體提供宏觀環境導向，不僅刺激了創新主體自主創新的主動性，還鼓勵了交叉創新、合作創新和協同創新，本研究將其稱為創新環境系統，是區域產學研協同創新系統的子系統。

企業作為市場經濟體制中最為活躍的主體，承擔著產業結構升級和產業發展的功能，目標是通過產業創新實現產業化，增強市場競爭力，提高自身的創新效益，甚至打造地區/國家的產業競爭優勢[18]。大學是人才培養基地，也是基礎研究的源泉，集聚多學科、多領域的人才，擁有高精尖的頂級儀器設備，不僅承擔著人才培養和科學研究的功能，還被賦予了社會服務的職能。科研院所其主要功能是科學研究，但也離不開人才的培養和輸送[19]。這就決定了大學和科研院所是新知識、新發現的創新源頭地位，企業是實現科研與市場接軌和科技成果轉化的角色，以此形成創新價值鏈，推動經濟增長。在該創新過程中，創新主體的主觀努力性和合作意愿是推動科技成果的轉化速度的動力源[20]。產學研結合需要企業、大學和科研院所形成合力，實施產學研協同創新，產生協同效應，實現經濟增長和科技進步。基于此，創新行為主體借助產學研協同創新通過互動、交流和資源整合實現各自的私有目標和共同目標[21]，即形成本研究的創新主體子系統。

產學研行為主體通過協同創新交換、共享有形資源和無形資源組成新的要素組合[22]，創造新知識，在“生產—流動—整合—擴散—應用”實現知識的增值[23]，使大學和科研院所擁有的技術知識和企業擁有的市場/管理形成知識勢差[24]。對不同的知識的需求在創新主體間擴散和轉移，進行融合和增值，形成知識流動[25]，貫穿于整個協同創新過程，因此，它的效率與效果直接影響這產學研協同創新成敗[26]。當知識從擁有者向接受者傳遞時，知識接收者在原有知識基礎上融合接受的知識，創造形成新的知識，這些新的創新知識以協同成果的形態出現[26]，再轉移到企業形成新產品，產品流入市場實現商業化過程，為企業帶來經濟效益。知識的無形性和黏著性以及顯性和隱形的特點決定了它們必須借助一定載體(如專利、商品等)實現流動[27]。但是，更多的難以轉化的隱性知識還依附在擁有者身上，這就是所謂的人力，人力通過產學研協同創新的培養[28]，形成創新人才。創新人才通過技術創新實現創新績效的提升，推動經濟增長。知識流動伴隨著人力、資源、信息和技術的流動，因此，本研究稱之為創新資源系統。

基于以上分析，繪制產學研協同創新概念模型，如圖1所示。

圖1 產學研協同創新概念模型

2 產學研協同創新系統模型構建

2.1 系統邊界的確定與基本假設

2.1.1 系統邊界的確定

根據前面SD的介紹，內因決定系統的行為，外因則不能對系統產生決定性作用。產學研協同創新屬于復雜系統，若要厘清其內部結構和動態行為關系，需要先確定系統的界限，它直接關系到模型構建的成功與否。從結構上分析，產學研協同創新系統主要包括創新環境子系統、創新主體子系統和創新資源子系統。

2.1.2 本研究模型的基本假設有：

H1：產學研協同創新系統的發展與運行是一個連續、漸進的行為過程；

H2：不考慮不可抵抗外力等因素造成的系統狀態突變；

H3：企業和大學、科研院所之間存在知識勢差，且受資源約束；

H4：創新投入主要包括資金和人力資源，協同創新成果可以用專利、學術著作的數量和商品化的經濟收入衡量。

2.2 因果關系模型及因果關系分析

產學研協同創新因果關系如圖2所示，主要回路有：

(1)政府支持(資金支持和政策支持)→區域創新活躍度→產學研結合→協同創新成果→區域經濟增長→政府支持。這是一個正反饋回路，主要體現政府在產學研協同創新過程中的指導和引導作用。政府的資金支持和政策支持，表示政府對創新的重視，支持力度越大，重視程度越高，區域創新環境越活躍，越能促進產學研協同創新的實施，進而有助于協同創新成果的增加，對區域經濟增長有積極促進作用，區域經濟增長又進一步刺激政府支持，形成創新環境自增強的動態過程。該回路強調了政府為實施區域產學研協同創新營造良好創新氛圍的重要作用。

圖2 區域產學研協同創新因果關系

(2)市場需求→企業創新動力→產學研結合→企業技術創新能力→成果商業化→經濟利潤→產業升級→市場需求。該回路主要反饋企業實施產學研協同創新的初衷及實施后對企業私有目標的實現。企業以市場需求為導向，激發企業內部創新動力，尋求技術資源支持解決技術問題，通過產學研結合，提高技術創新能力，加速成果的商業化進程，同時為企業帶來經濟利潤，實現產業結構升級/調整，進而產生新的市場需求。

(3)知識勢差→大學/科研院所創新動力→產學研結合→協同創新成果→專利/學術成果→大學/科研院所創新效益→人員、資金投入→知識存量→知識勢差。該回路主要反饋學研實施產學研協同創新有利于科研成果轉化，對接市場需求。由于學研與產的知識儲備勢差，激發學研創新動力，借助產學研結合，尋求市場知識，生產更多的協同創新成果，促進科研成果的產出，實現學研的創新收益。創新收益的增加使學研投入更多的資金和人員，為新一輪積累學研的知識存量，進而改變了原有的知識勢差。

(4)知識勢差→大學/科研院所創新動力→產學研結合→創新人才培養→科研能力→大學/科研院所創新收益→知識存量→知識勢差。該回路主要反饋學研培養創新人才的職能。學研的儲備知識和市場需求知識的知識勢差，激發其創新動力，進行產學研協同創新，學研通過產學研協同創新向企業輸入人力資本，不僅提高自身技術能力，同時還可以獲得有關企業和市場的相關知識和經驗，形成創新型人才，這些創新人才再回到學研的崗位職責，成為學研的創新收益，增加其知識存量，進而改變原來的知識勢差。

以上是關于產學研協同創新系統主要回路的分析，限于篇幅，上文并沒有逐一列出所有回路。通過以上分析和因果關系圖，我們可以看出，區域產學研協同創新系統在創新環境子系統影響下，其創新主體子系統與創新資源子系統相輔相成，它不僅能夠實現大學、科研院所的科學研究和人才培養職能，實現科研成果轉化的目標，還能實現企業的產業結構升級/調整的職能，為科研成果轉化提供路徑，進而推動區域經濟增長，增加政府財政收入，實現區域產學研協同創新的良性循環。

2.3 流程圖分析及主要方程設定

根據圖2所示的區域產學研協同創新系統的因果關系圖，建立動態系統流程圖。考慮數據的可得性與現實性，對因果關系圖進行了簡化與總結得出區域產學研協同創新流程圖，見圖3。

圖3 區域產學研協同創新流程

本研究以江蘇省產學研協同創新為例，江蘇省在全國綜合科技創新水平指數名列前茅，區域創新能力水平比較高，具有一定代表性。此外，根據數據的可得性和創新資源的集中程度，企業的數據采用高技術產業數據。考察期2006—2016年，數據來源于《中國統計年鑒》《中國科技統計年鑒》《高等學校科技統計資料匯編》《專利統計年報》《高技術產業統計年鑒》，該模型主要涉及到的公式有：

(1)GDP=INTEG(GDP年增加值，21 742.05)，該式表示江蘇省GDP的初始值(即2006年的值)為21 742.05億元；

(5)產學研聯合專利申請量=INTEG(EXP(聯合專利申請對數年增長量)，153)，該式表示2006年產學研聯合專利申請量為153件；

(6)創新型人才對數年增長量=1.964 1+0.710 18×LN(產學研資金投入)+0.043 2×LN(產學研人員投入)；

(7)創新型人才數=INTEG(EXP(創新型人才對數年增長量)，19 295)，該式表示2006年創新型人才數為19 259人；

(8)論文與著作對數年增長量=EXP(2.558 49+0.360 99×LN(產學研資金投入)+0.083 6×LN(產學研人員投入))；

(9)論文與著作量=INTEG(EXP(論文與著作對數年增長量)，4 054)，該式表示2006年的著作/論文數為4 054篇(部)；

2.4 模型的輸出

該系統動力學模型主要是用于研究區域產學研協同創新的內部運行機制。本文選擇產學研聯合專利申請量、創新型人才數、論文與著作量為主要輸出值，反應產學研協同創新的直接效果產出。為了檢驗系統動力學模型建立的合理性，本文將江蘇省GDP也作為模型的輸出，GDP可以反映出產學研協同創新的提高對區域宏觀經濟的貢獻。

3 產學研協同創新的動態結構模型模擬仿真實證研究

系統動力學模型雖然被譽為實際系統的實驗室，可以通過模型模擬來剖析系統，但畢竟不是現實系統的復制。就此角度而言，任何模型都不是完全正確的[7]242。但若在既定的約束條件下模型能接近現實系統，實現既定條件下的目標，即可認為所建模型是有效的。本文將從模型范圍適應性和模型的一致性檢驗兩方面[29]，檢驗區域產學研協同創新系統動力學模型的有效性。

3.1 模型有效性檢驗

(1)SD模型的范圍適應性。本文模型的建立是基于大量的相關文獻閱讀，其主要目的是研究區域產學研協同創新內部運行的動態特征。通過對模型的主要反饋回路分析，不必要的外生變量并沒有納入模型之中。經計算機模擬結果顯示，本文所建立的系統動力學模型范圍滿足適應性檢驗。

(2)SD模型的一致性檢驗。系統動力學模型注重運用現實檢驗模型。通過模型仿真，將運行結果和真實歷史數據進行對比，觀察其差異情況，可以判斷所建模型的有效性。在此，依然選取前文確定的4個輸出響應變量，對其擬合值和真實值的比較分別檢驗模型的有效性，詳見圖4和表1所示。

圖4 各輸出量的擬合情況

表1 模型輸出響應的誤差率

從圖4和表1可以看出，GDP、論文和著作數、創新型人才培養3個變量擬合程度非常好，GDP的最大誤差率不超過0.031，論文和著作數的最大誤差率0.091，創新型人才培養的最大誤差率0.145；產學研聯合專利申請量擬合效果中，除了2007年的誤差率達0.665外，其他年份的誤差率最大不超過0.241。這可能的原因是，雖然2005年出臺《國家中長期科學合計數發展規劃綱要(2006—2020年)》，提出以企業為主體的產學研聯合攻關技術創新體系，但產學研協同創新具有一定的滯后效應，此外，產、學、研還存在的觀察心理，才出現了產學研聯合專利申請量的不增反減的現象。總體而言，該產學研協同創新模型能夠很好地描述近年的運行狀況，模型整體上具有合理性和準確性。以下均是以此模型為基礎。

3.2 仿真模擬及結果分析

本文目的是通過產學研協同創新的動態模型，指出優化支持模型的途徑，使模型更好地實現各創新主體的職能，提升產學研協同創新能力。接下來，將分別使政府對科技的投入強度增加1%，企業開展產學研協同強度增加1%，大學和科研院所開展產學研協同強度增加1%，當改變其中一個變量時，保持另外兩個變量不變。通過模型仿真模擬各輸出變量的結果，見圖5，具體數據見表2。

圖5 強度變化對輸出變量的影響

表2 輸出變量的變化率情況

表2(續)

注：I代表“政府對科技投入強度增加1%”，II代表“企業開展產學研協同強度增加1%”，III代表“大學和科研院所開展產學研協同強度增加1%”。

根據仿真模擬結果，從圖5中很難看出輸出變量的變化情況，但從表2的數據情況中可以看出：

(1)政府對科技的投入強度增加1%時，GDP、產學研聯合專利申請量、論文和著作量、創新型人才數均有所增加，尤其是聯合專利申請量變化最為明顯。如在2016年，當政府對科技投入強度增加1%時，產學研聯合專利申請量增加1.729%，創新型人才數增加0.519%，其他年份的增加程度雖然不高，但增加的趨勢非常明顯。說明加大政府對科技的投入有利于產學研協同，能為產學研協同創新提供良好的創新氛圍和創新環境。

(2)當企業和大學/科研院所開展產學研協同強度分別增加1%時，變化率變化最大的均是論文和著作量(2016年，分別為0.037 9%、0.010 2%)，其次是創新型人才數(2016年，分別為0.024 3%、0.006 3%)，這充分說明開展產學研協同有助于實現學研的科學研究和人才培養職能的實現。但模擬結果并沒有人們主觀認為的有較大變化，這也正體現了SD的反直觀性特點[7]，也是SD的優點所在，不能僅憑主觀認識或經驗判斷，否則可能會得出錯誤的結論。

(3)在各輸出變量的變化率中，對同一輸出變量而言，引起該輸出變量變化最大的均是政府對科技的投入強度，其次是企業開展產學研協同強度，最后是學研開展產學研協同強度，如：2016年，對GDP變化率而言，0.087%>0.000 73%>0.000 19%；對產學研聯合專利申請量變化率而言，1.729%>0.015 0%>0.003 2%；對論文和著作量變化率而言，0.234%>0.037 9%>0.010 2%；對創新型人才數變化率而言，0.519%>0.024 3%>0.006 3%。出現該現象的可能原因，在產學研資金投入中，政府對科技的投入是產學研資金的主要來源，在2006—2016年期間，政府對科技的投入占比基本均在90%以上(2011年最低，為89%)，這也就不難理解同等程度下增加政府對科技投入強度，各輸出變量的變化率最大的結果。此外，當增加企業開展產學研協同強度時，各輸出變量的變化率大于增加大學和科研院所開展產學研協同強度時的變化率，這可能的原因在于，增加企業開展產學研協同強度時，企業處于主動地位，而大學和科研院所處于相對被動的地位，換言之，當企業主動提出和大學、科研院所進行產學研聯合時，大學和科研院所更容易同意企業的要求；而當大學和科研院所主動提出和企業進行聯合時，企業可能會拒絕。因此，國家在相關文件中倡導“以企業為主體”的協同創新。

4 結論與建議

結合本文對產學研協同創新系統的模擬仿真實證分析，可以得出以下結論，也希望能為區域政府、企業、大學和科研院所提供參考：

(1)加大政府對科技的投入力度。政府對科技的投入越多，產學研聯合專利的申請量越大，且聯合專利申請量是產、學、研協同成果的表現形式之一。此外，政府對科技的投入作為產學研協同創新活動的主要資金來源，間接說明政府在為產學研協同創新營造良好的創新氛圍，代表了政府實施產學研協同創新的決心，為產、學、研開展產學研協同創新活動奠定基礎。

(2)加強創新主體的產學研協同意識。根據各創新主體的產學研聯合情況來看，創新主體對產學研的資金和人員投入強度較低，產學研聯合程度比較低。企業和大學/科研院所對接不暢通，如大學和科研院所更傾向與企業進行聯合，而企業的聯合意愿相對較低，可能原因是企業更擔心核心技術的泄露而失去市場競爭優勢。因此，需要通過更好的產學研聯合平臺，增加各創新主體的信息透明度，加強創新主體的信任，進而提高產學研協同的可能性。

(3)大學和科研院所應主動加強產學研協同創新。根據仿真結果，產學研協同更有利于創新型人才的培養和學術成果的產出，但在產學研資金投入中，大學和科研院所的資金投入占比最低，這可能是其處于被動地位的一個原因。因此，大學和科研院所應主動加強產學研協同創新的投入力度。

本文通過區域產學研協同創新的動態仿真得出了一些有利于推進產學研協同創新的結論，但還存在以下不足：首先，選取的樣本是江蘇省數據，其普適性還有待進一步的研究；其次，有些因素還未考慮在模型之內，如產業結構、利益分配等因素。這也將是作者要進一步研究的內容。