產業創新系統生命周期判定及模型應用

吳正平 李秀

【摘要】為探究產業創新系統演化過程的周期性和規律性，從產業創新系統生命周期構成及演化特征入手，采用TOPSIS評價方法構建產業創新系統生命周期判定模型。研究發現，為防止產業創新系統從孕育階段向衰退階段演變，有必要采取相應政策措施進行干預，激發新的誘導因素和生命周期演化特征的轉變，從而改變產業創新系統的發展軌跡。以西北地區風電產業創新系統為例對模型進行檢驗，發現西北地區風電產業創新系統處于生命周期的高速發展期，與現實情況相吻合。

【關鍵詞】產業創新系統;生命周期;模型應用;TOPSIS評價方法

【中圖分類號】F062.9 ? ? ?【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】1004-0994（2020）08-0123-7

自20世紀80年代中期國家創新系統概念提出后，國家創新系統的相關研究逐漸形成了較完備的理論體系，對國家創新體系建設意義重大。然而，針對產業層面的創新系統研究因為起步較晚，尚未形成成熟的成果。作為一個動態的復雜系統，產業創新系統的發展演化具有一定的規律性，生命周期理論較好地概括了產業創新系統發展的演化規律。在生命周期的不同發展階段，產業創新系統需要完成的任務不同，這就需要制定相應的戰略和措施，以實現系統的可持續發展。

一、文獻綜述

目前，從生命周期視角對產業創新系統開展的研究大致經歷了三個階段：①劉志陽、孔令丞、梁玲[1] 以及于喜展、隋映輝[2] 將生命周期理論與產業創新緊密結合，重點分析了影響產業創新的關鍵因素;范群林[3] 、殷勤[4] 將生命周期理論應用于產業技術創新中，研究不同時期技術創新隨產業生命周期的變化而發生改變的情況。不難看出，學者們在此階段運用生命周期理論對產業創新進行研究，沒有涉及創新系統，且大部分研究都是對生命周期理論的簡單分析和應用，定性研究居多。②張利華、王桔[5] 對創新系統進行了生命周期研究;范潔[6] 將生態融入創新系統，研究創新生態系統在生命周期不同階段的發展變化過程;有學者進一步擴大了研究范圍，基于生命周期理論對區域創新系統進行分析，構建生命周期模型，根據不同階段的發展特征提出相關政策建議[7-10] 。對產業創新系統的研究在此階段側重于對生命周期階段特征的具體分析，對模型的構建和應用很少涉及，定量研究較少。③為了對創新系統的發展進行量化，學者們從具體指標構建入手，提出創新系統生命周期判定模型，并對模型進行了應用，將定性與定量分析方法相結合[11-19] 。但是大部分研究都是對產業集群和企業生命周期進行模型判定和應用，幾乎沒有涉及對產業創新系統生命周期判定模型的應用。

基于以上研究，筆者針對不同階段產業創新系統的不同特征和誘因，利用TOPSIS評價方法，對產業創新系統變遷誘因及演化特征進行實證分析，得出產業創新系統生命周期判定模型。以西北地區風電產業創新系統為例研究發現，西北地區風電產業創新系統正處于生命周期的快速發展時期。針對具體階段采取相應措施，有利于西北地區風電產業創新系統的逐步完善，從而實現可持續發展。

二、產業創新系統構成及生命周期特征

本文以產業創新系統的構成要素為主，輔之研究系統各要素之間的創新合作關系，根據特征因子和各要素的發展，應用生命周期理論將產業創新系統生命周期階段依次劃分為孕育、初生、高速發展、成熟以及衰退階段。

（一）產業創新系統的構成要素

產業創新系統作為復雜的動態網絡系統，由創新主體、創新環境和創新網絡三要素構成：創新主體包括產業鏈中各個環節上的企業、政府和有影響力的利益相關者;創新環境主要包括技術、規范、法律、規章和慣例等;創新網絡指創新主體、創新資源與環境之間的互動。具體見圖1。

（二）產業創新系統生命周期特征

只有各構成要素之間形成良好的創新與合作關系，產業創新系統的創新活動才能促進新產品和新技術的產生，充分發揮資源優勢，從而實現創新績效最大化。根據產業創新系統內部各要素的特征，并結合專家打分法，筆者總結出產業創新系統在生命周期不同階段的主要特征，見表1。

1. 孕育階段的誘因及演化特征。這一階段，產業創新系統的演化過程主要是科研機構對產業技術、設備發展進行自發的、小規模的探索，產業發展處于萌芽期。從產業創新系統的構成來看，產業創新系統尚未形成，產業行為主體包括部分高校、科研院所、中小型地方企業。這一時期，由于沒有形成相互配套的產業鏈體系，在一個產業內只產生了少量的相關企業。主要表現為企業、高校等創新主體的合作程度較低、產業基礎知識和關鍵技術匱乏、產業政策體系尚未建立、基礎設施和配套服務機構不健全。但主體創新氛圍較濃厚，社會對創新的接受有利于產業創新體系的發展。從價值創造角度看，產業創新系統創造了一定的文化價值。

2. 初生階段的誘因及演化特征。在此期間，產業創新系統初具規模。政府、企業和研究機構的交流促進了創新主體互動。地方政府和企業通過一系列促進產業創新系統的活動，強化了政府和企業對產業創新系統的認識，并積累了大量的經驗。但這一時期，政府因缺乏應對措施，產業創新系統的發展在短時期內遇到了一定的困難，主要包括支持性創新政策匱乏、長期發展戰略和規劃不完善、財政支持不足、技術依賴嚴重等。盡管存在障礙，但不斷完善的知識基礎和濃厚的創新氛圍，使產業創新系統逐漸進入了快速發展時期。從價值創造的角度看，產業創新系統開始創造經濟與文化價值。

3. 高速發展階段的誘因及演化特征。隨著硬件和軟件條件的逐步完善以及產業創新體系的不斷發展，創新系統進入了快速發展時期，創新主體之間的關系日益密切。這一時期，產業創新系統的行為主體主要包括政府、各大企業等。在政府政策的引導下，通過技術引進、合資建廠的方式使產業創新系統中的相關企業多元化發展。與此同時，資金和人力資源的大量投入，促進了創新主體之間的良性循環。這時，產業創新系統創造了一定的技術價值和較高的經濟價值。高速發展時期產業創新系統的不足也充分顯示，如企業的市場占有率較低、人力資源匱乏、知識和技術缺乏等，使產業創新系統的發展陷入了困境。

4. 成熟階段的誘因及演化特征。經歷了高速發展期的發展，產業創新系統進入了成熟期，該階段產業創新系統的參與主體包括中央和地方政府、企業、大學和科研機構等。隨著系統中參與主體的合作日益頻繁，逐漸形成了具有區域特色的產業創新體系。面對能源需求和節能減排等一系列社會問題，政府開始逐步完善產業政策體系，通過頒布法律、制定發展規劃等方式促進產業成長。各大企業紛紛進入產業，不斷向上下游擴張，產業鏈一體化趨勢加強。產業創新系統的發展不僅提供了大量就業機會，緩解了污染問題，而且初步形成了正向的外部性溢出效應。在這一階段，產業創新系統的價值在于經濟價值、技術價值和社會價值的統一。

5. 衰退階段的誘因及演化特征。在產業創新系統的衰退階段，系統創新能力大大下降，系統間的約束力不斷增強，創新活力逐漸下降。面對產業發展過程中出現的問題，政府開始對部分產業法律法規做出適當調整，產業的發展進入了戰略反思與調整階段。從產業發展面臨的障礙來看，最突出的表現是創新氛圍的喪失以及創新資金和核心人員的缺乏，嚴重影響了產業創新系統的持續發展。當然，衰退階段并不是產業創新系統生命周期的終點，也可能是下一個生命周期的起點。產業創新系統只有升級原有的演化路徑，才能朝著更高層次的演化路徑發展。其中，政策引導和新興技術引導是產業創新系統突破衰退期的源動力[20，21] 。在這一階段，如果能夠及時采取應對措施，產業創新系統就可以重新獲得競爭優勢。

三、各階段特征模糊集合描述

因為“非常高”“比較高”“一般”“比較低”“非常低”等都是模糊概念，用普通集合難以準確描述，本文采用模糊集合的概念對其進行描述。具體步驟包括：讓專家對各個階段的特征值進行打分，用10分制來刻畫系統特征的完備程度。然后通過隸屬度的概念將語言描述的5個不同程度與10分制分值聯系起來。

本文選用柯西隸屬函數A（X）=[11+a（x-a）β]，表示分值x對語言描述 “比較低”“一般”“比較高”的隸屬程度;選用半柯西隸屬函數A（X）=[ ? ? ? ?1 ? ? ? ? ? ? ? （x≥a）11+a（x-a）β ? （x0，β為偶數，a為實數）。

根據實際情況，模糊的具體定義為：

通過上述（1） ～ （5）的定義式，將專家對產業創新系統特征因素的評分用隸屬度概念與語言描述相聯系[22] 。

四、基于模糊貼近度的階段判定模型

（一）確定模糊集合

設11個特征指標集合為U，U={U1，U2，U3，U4，U5，U6，U7，U8，U9，U10，U11};設產業創新系統生命周期階段的語言變量集合為V，記為V={V1，V2，V3，V4，V5}，即：V={非常低，比較低，一般，比較高，非常高};設產業創新系統生命周期為W={孕育期，初生期，高速發展期，成熟期，衰退期}。

（二）確定模糊關系矩陣

為判定產業創新系統所處階段，必須找到U→W的關系。首先，可以通過式（1） ～ （5），獲得U→V的關系，由決策對象的單個目標U1∈U，評價為集合V上的一個模糊子集= ?（S1i，S2i，S3i，S4i，S5i）T，得到一個U×V上的模糊關系矩陣 ?。

然后，通過V→W的關系，即Ui∈U決策對象的單個目標，評價集合W上的一個模糊子集ri=（r1i，r2i，r3i，r4i，r5i）T，從而確定一個U×W上的模糊關系矩陣 ? 。

（三）確定判定模型

在獲得模糊關系矩陣R后，基于TOPSIS評估方法確定產業創新系統的生命周期。首先，引入一個特征模糊子集：

=（0，0，…0，1，…，0）（第i個分量為1，其余分量為0） （6）

并引入非對稱貼近度的定義：

N（[A]，[B]）=1-[2n（n+1）k=1nμA（Vk）-μB（Vk）]·k

（7）

然后計算決策對象的單目標評價 ? =（1，2，…，5）與特征模糊子集 ? ?=（1，2，3，4，5）之間的非對稱貼近度N（ ? ， ? ?）：

則在多目標U={U1，U2，U3，U4，U5，U6，U7，U8，U9，U10，U11}下的決策矩陣為：

作參考等級W+和W-，使得：

式（10）定義的參考等級W+是一種虛擬評估等級，指在每個目標下，確定為虛擬級別的決策對象W+是最接近的（即理想等級）。類似的，由式（11）定義的參考等級W-指在每個目標下，確定為虛擬級別的決策對象W-都是最接近的。

為了確定多個目標，有必要將生命周期中每一個評價集合W的接近程度與理想等級和負理想等級進行比較，記為：

（12）

在式（12）中，所確定的向量將決策對象的貼近程度判定為屬于第i個等級。這里使用對稱貼近度來度量 ? ?與 ? ?、 ? ?的差別以及是否接近，均采用對稱貼近度測量，因此必須分別計算：

計算 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?：

然后判定決策對象在多目標下的等級Wp。

根據表1對產業創新系統各階段特征因素分析，本文最終構建出產業創新系統生命周期演化路徑，如圖2所示。

圖2中，虛線表示線性關系。每個生命階段的柱狀圖從左至右依次為：基礎知識的完善程度、主體創新氛圍的濃厚程度、政策的完善程度、創新主體的合作程度、財稅政策的激勵程度、關鍵技術的完善程度、法律法規的完善程度、創新資金的充足程度、創新型人才的完備程度、產品市場占有程度、創新成果的產業化程度。

西北地區風電產業的發展遵循一定的演化規律，根據西北地區風電產業發展的誘導因素和生命周期演化特征，可以推測產業何時面臨衰退和解體的風險，從而制定相應的策略規避風險，確保西北地區風電產業的可持續發展。接下來，本文將探討西北地區風電產業發展，從而判斷西北地區風電產業所處生命周期發展階段。

五、產業創新系統生命周期判定模型應用——以西北地區風電產業為例

（一）西北地區風電產業發展現狀

當前，在西北地區發展過程中仍然存在著創新發展模式的路徑依賴。風電產業作為西北地區最重要的支柱產業之一，如何發揮資源優勢，擺脫創新發展模式的路徑依賴，成為政府關注的焦點問題。為了更深入地研究西北地區風電產業發展現狀和發展前景，我們針對當前構建的評價指標體系，選取產業創新能力、創新主體活力以及產業創新環境三個一級指標以及11個二級指標對西北地區風電產業創新系統發展現狀進行綜合評價，旨在反映西北地區風電產業創新系統當前發展狀態，從而為判斷西北地區風電產業所處生命周期發展階段提供參考。

1. 產業創新能力。產業創新能力指產業內各創新主體依靠新技術的引進與開發，使產業創新系統中的產品和服務能夠滿足市場需求，提升產業競爭力。風電產業主要以技術創新為基礎，其技術創新能力可以在多方面得到體現。本文選取關鍵技術的完善程度（X11）、創新資金的投入程度（X12）作為創新投入要素，選取產品市場占有程度（X13）、創新成果的產業化程度（X14）作為創新產出要素，對西北地區風電產業創新能力進行評價。利用層次分析法得到上述各指標的權重（W1，W2，W3，W4）分別為0.3156、0.5491、0.0659、0.0694，判斷矩陣通過一致性檢驗，比例為0.0508，λmax為3.0952，以此判斷西北地區風電產業創新能力。

2. 創新主體活力。創新主體活力指創新主體之間的合作程度以及主體創新氛圍的濃厚程度。創新主體在不同階段的參與程度、創新氛圍的濃厚程度不同，所實現的創新功能也不同。本文選取主體創新氛圍的濃厚程度（X21）、創新主體的合作程度（X22）、創新型人才的完備程度（X23），對西北地區風電產業系統創新主體活力進行評價，采用層次分析法得到指標權重（W1，W2，W3）分別為0.1033、0.1742、0.7225，判斷矩陣通過一致性檢驗，比例為0.0816，λmax為 4.2179，以此評價創新主體活力。

3. 產業創新環境。創新環境是創新的基礎和背景，主要作用是促進創新系統中各創新主體充分發揮其功能并與其他創新機構相協調。本文將創新環境的指標分為基礎知識的完善程度（X31）、政策的完善程度（X32）、財稅政策的激勵程度（X33）、法律法規的完善程度（X34），對西北地區風電產業創新環境進行評價，采用層次分析法得到指標權重（W1，W2，W3，W4）分別為0.0750、0.4853、0.2530、0.1867，判斷矩陣通過一致性檢驗，比例為0.0816，λmax為4.2197，以此評價產業創新環境。

本文首先采取模擬專家打分法，得出各個指標之間的判斷矩陣，據此計算權重、一致性比例和λmax。因為表格較多，在這里對各個層級的判斷矩陣不一一列舉，重點分析指標權重，如表2所示。

表2統計結果顯示，在產業創新系統現狀分析當中，決策層中產業創新能力權重較大，說明西北地區風電產業創新能力在近幾年得到了不斷提升。相比之下，創新主體之間由于還沒有形成良好的創新網絡關系，主體之間缺乏交流與合作，從而大大降低了創新主體的活力。同時，西北地區風電產業在近幾年發展過程中遇到“棄風棄電”現象，以及市場處于供大于求的局面，導致產業創新環境中政府的政策支持力度大大下降。

表3統計結果顯示，政府對風電產業創新資金的投入力度在近幾年雖然有所下降，但相比其他因素，其資金投入仍然處于最高水平。而且西北地區風電產業屬于新興產業，創新型人才在西北地區風電產業發展中發揮著至關重要的作用。隨著產業與高校和研究機構之間的合作日益頻繁，高校設立了風電相關專業，培養了大批專業型人才;國家在政策制定方面，提出了順應西北地區經濟發展的人才引進計劃，如“西部大開發”計劃，吸引了大批優秀人才進駐西北，大大強化了西北地區創新型人才的培養。西北地區風電產業的發展是一個不斷引進、消化和再吸收的過程，但目前西北地區“棄風棄電”現象嚴重影響了風電機組市場的形成，使得創新成果的產品轉化率不高，產業化程度和市場占有率也不高，從而進一步弱化了創新主體的創新氛圍。另外，由于西北地區風電產業出現高成本和低效率特點，目前政府政策支持力度不大，特別是財政和稅收政策的支持不足，政策激勵措施之間沒有形成長效機制，缺乏相對統一的協調機制，使得財稅政策的激勵程度、法律法規的完善程度都處于較低水平。

（二）西北地區風電產業創新系統生命周期判定

為了研究西北地區風電產業創新系統所處的生命周期，將表1項目特點以及表2和表3的分析結果作為研究的基礎和依據。課題組的問卷調查對象為高校專家、西北地區風電產業研究員及西北地區風電產業上級管理者。通過向上述人員發放問卷，邀請專家對11個特征指標進行評分。

在判定西北地區風電產業創新體系生命周期的過程中，各位研究人員根據11個特征指標對其評分，評分結果依次為U={7，9，8，7，7，7，7，9，5，4，8}。最終得到U→V的模糊關系矩陣[S]為：

通過語言變量與生命周期的關系，最終獲得U→W的模糊關系矩陣[R]為：

根據式（7） ～ （9），最終計算決策矩陣為：

[Z]=

根據式（12），得到決策對象的各評價等級的貼近度向量為：

=（0.2414 0.3610 0.4060 0.3994 0.3038 0.1379 0.2317 0.5797 0.2605 0.1847 0.6097）

=（0.2220 0.4277 0.3994 0.4333 0.2844 0.1538 0.2317 0.5342 0.3234 0.1847 0.5650）

=（0.9412 1.0000 0.6400 0.9412 0.9412 0.9412 0.9412 1.0000 0.6400 0.9412 0.6400）

=（0.4897 0.0389 0.3225 0.2640 0.3521 0.5000 0.4317 0.3809 0.3794 0.4788 0.5261）

=（0.8000 0.5610 0.7174 0.5933 0.5933 0.5873 0.3917 0.5778 0.5528 0.3447 0.5518）

根據式（10）（11），計算得到正負理想點為：

=（0.4897 0.5611 0.7174 0.6098 0.6098 0.5873 0.4317 0.8364 0.5528 0.4788 0.7103）

=（0.2220 0.0389 0.3225 0.2640 0.2640 0.2844 0.2317 0.3809 0.2605 0.1847 0.5261）

根據式（13）和（14）計算得到：

由于 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?最大，因此根據公式計算結果可以判斷出西北地區風電產業目前處于生命周期的第三階段，即高速發展期，從而可以采取相應措施對西北地區風電產業具體階段進行有針對性的管理。

六、結論與政策建議

（一）結論

本文首先分析了產業創新系統生命周期演化特征，并提取產業創新系統各階段演化特征構建了評價指標體系。然后基于TOPSIS評估方法，獲得了產業創新系統的生命周期判定模型。最后以西北地區風電產業為例對模型進行檢驗，發現西北地區風電產業創新系統處于生命周期的高速發展期，與現實情況相吻合。本文給出的只是應用示例，在實踐中應結合具體情況對特征指標進行合理修訂。對于如何選擇特征指標、評分方法和模糊化方法，應根據實際情況進行決策。

（二）政策建議

1. 激發創新活力，加強科技人才培養。政府要給予適當的政策支持，為產業創新營造良好的創新氛圍;同時還要依托大學和科研機構等主體，加強對創新人才的培養，尤其重視對本地高素質、高水平人才的培養。在西北地區風電產業發展過程中，政府要制定完善的人才引進政策，吸引科研人才流入產業內部。同時也要激發西北地區本地人才的創新活力，促進創新氛圍的形成。

2. 加強關鍵技術開發，促進創新主體形成。在產業開發利用過程中，必須建立以政府為核心、以企業為主體、以市場為導向的產業創新體系。加大對產業創新的投入力度，使產業內投融資體系得到進一步完善。在西北地區風電產業發展中，必須引進和發展核心技術，增強自主研發能力，充分運用產業技術創新體系中的有利因素，從而形成公平、合理、有效的產業技術創新機制。

3. 關注產業發展優勢，提高產品市場占有率。選擇具有代表性的高新技術產業進行合作，大力開發國內資源。在西北地區風電產業的開發利用中，應努力使產業關鍵環節的技術和設備得到最大限度的應用，形成新的產業鏈，不斷推進西北地區風電產業發展。同時實施積極的補貼政策，完善電力價格的補償機制，從而實現市場對資源的優化配置，提高產品市場占有率。

4. 制定合理規劃，加強政策支持。政府應制定合理的發展規劃指導產業的發展，按照科學合理的比例分配資金，加大財政投入力度，拓寬融資渠道，使投資主體多元化。在西北地區風電產業發展過程中，政府必須不斷提高環保意識，引導和鼓勵新能源企業加大研發投入，促進技術創新和成果轉化。通過政府主導和市場運作兩種方式，有效促進產業的技術投資和再創新。

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