先進制造業創新網絡的發展動因
——以軌道交通產業為例

吳敬靜，劉亞茹，賀正楚

（長沙理工大學 經濟與管理學院，湖南 長沙 410114）

一、文獻綜述及問題的提出

創新網絡存在于國家、區域、集群、產業和企業間，根據創新網絡構建區域的不同，創新網絡可以劃分為國家創新網絡、區域創新網絡、集群創新網絡、產業創新網絡及企業創新網絡等幾個層次。國家創新網絡、區域創新網絡和集群創新網絡更多的關注地理邊界范圍與創新網絡的關系，而產業創新系統則更多關注產業技術發展過程中各要素和機構間的邏輯聯系。Carlsson（1991）年首先提出產業創新系統圍繞某一技術領域展開，所有參與研發創造、擴散傳遞、使用這一技術知識的機構形成緊密的網絡系統，進而構成產業創新網絡，Carlsson認為，知識創新、信息擴散及應用能力在產業創新網絡中發揮重要作用[1]。Malerbaf（2002）進一步結合演化和知識學習理論，把產業創新系統定義為在某一組特定產品的創造、生產和銷售等活動過程中提供市場和非市場互動的所有部門組成的網絡[2]。此后，關于產業創新網絡的研究逐漸增多。

國外學者對創新網絡的研究主要集中在創新網絡結構、形成路徑、演化機理等方面。在結構研究方面，Gay（2005）對法國生物技術產業創新聯盟網絡拓撲結構的研究發現，網絡具有擇優連接性，趨向于“小世界”網絡[3]；Ter Wal（2013）基于1980－2000年EPO和USPTO的合作專利數據，通過測算網絡平均路徑長度、網絡連通性、網絡凝聚系數等指標，對法國索菲亞科技園區信息技術和生命科學產業集群創新網絡的整體網絡結構演化進行對比分析[4]。在形成路徑方面，Arthur（1989）系統地發展了路徑依賴理論，闡述了技術演進過程中的自我強化和自我積累機制[5]。Martin（2006）研究認為所有的演化過程和機理均可看作路徑依賴，而路徑依賴系統形成創新和新路徑的機制才能稱之為演化[6]。在演化機理和影響因素方面，網絡創新主體在組織運營過程中根據發展需求調節策略，受到技術溢出、知識整合、創新依賴性、組織鄰近性、慣例復制行為等因素的驅動，原有創新主體重新整合，新的主體不斷加入，創新網絡從松散化向集中化演化（Fleming L，2007；Ebadi A，2015；Inoue，2016）[7－9]。產業創新績效主要受到創新網絡規模、知識異質性、知識管理等因素的影響。Thorgren等（2009）研究了網絡規模對網絡創新績效的影響，并得出網絡規模越大其創新網絡的創新績效越好[10]；Gulati R（1999）認為網絡中知識資源的豐富性和互補性也會對創新主體的創新行為產生影響[11]。Wuyts等（2005）認為創新網絡中的資源被企業識別之后必須經過自身的消化、吸收和整合，才能真正為企業所用[12]。

國內學者對于產業創新網絡發展的研究主要也集中在創新網絡結構、發展路徑、發展演化動因等方面。在創新網絡結構研究方面，國內學者一般以合作專利情況表征創新網絡關系，通過網絡平均中心度、網絡密度、平均路徑長度等整體網絡指標和創新主體個體中心度、結構洞等個體網絡指標對特定產業展開創新網絡結構研究（宓澤鋒等，2017；周燦等，2017）[13－14]。路徑依賴和路徑創造是研究創新網絡發展路徑的理論基礎，路徑依賴具有自我強化和路徑鎖定等效應（賀燦飛等，2017）[15]；路徑創造則有助于打破區域鎖定，使創新網絡主體實現創新升級（張偉峰等，2003）[16]。網絡結構效應、創新主體特征和多維鄰近性是創新網絡發展演化的主要動因（賀正楚等，2018；呂國慶等，2014）[17－18]。黨興華等（2016）研究發現，三元閉包結構的嵌入型較強，三元閉包結構的形成將強化網絡關系對創新主體的約束，內部信息實現高度共享[19]。魏法杰等（2011）則研究了個體特征對網絡結構的影響[20]。地理鄰近性、制度鄰近性等多維鄰近性也是影響創新網絡演化的重要動因（阮平南等，2018）[21]。總之，國內學者對創新網絡的發展演化表現出較大的興趣，有關的研究成果也較為豐碩。

中國先進制造業可以以先進軌道交通產業為代表，先進軌道交通產業創新網絡屬于產業創新網絡的范疇[22]。中國幅員遼闊、人口基數龐大、經濟規模巨大、人財物流動量相當大，這些都對交通設施的發展提出了較高要求，也為先進軌道交通產業的發展提供了很大的發展機會。先進軌道交通具有客運量大、效率高、能耗低、污染少等優點，是改善中國公共交通狀況最有效的交通工具，因此，中國十分重視先進軌道交通建設，并大力發展先進軌道交通產業。由于先進軌道交通產業是制造業領域當中發展較為典型的產業，對中國先進軌道交通產業創新網絡發展動因進行研究，有助于探索中國先進制造業產業創新網絡發展演化的本質，對進一步構建高效、穩固的產業創新網絡，推動產業升級，提升產業競爭力具有積極意義。

二、拓撲結構視角的演化歷程分析

專利是表征科研成果的重要載體，專利文獻是研究區域、產業創新活動、創新能力的重要資料[23]，專利數據常被作為衡量技術創新、知識經濟的指標測度之一。聯合專利申請基于社會網絡嵌入的知識流動和資源整合的交互創新過程，能夠反映技術知識在組織間的共享和轉移，客觀定量地反映出不同組織、地區之間創新主體之間的創新合作行為及合作中的互動關系[24]。以聯合專利申請數據為基礎，更能反映技術創新成果，為了描述可靠穩定的合作關系，大部分學者選用聯合申請發明專利數據作為研究數據。如曾剛、劉亞茹等研究[25－27]。筆者對中國先進軌道交通產業創新網絡進行研究，目的是挖掘該產業合作創新發展現狀及創新驅動因素，選用聯合申請專利作為研究數據。

軌道交通知識產權運營中心是檢索先進軌道交通產業專利信息的重要平臺。提取了1985－2019年中國大陸31個省（直轄市、自治區）由兩個或兩個以上主體聯合申請的發明專利信息，刪除專利申請人均為個人或個人與機構的專利。根據先進軌道交通產業創新網絡合作專利數量、創新主體數量、創新關系形成速率等指標，將先進軌道交通產業創新網絡分為1985－2001年、2002－2012年、2013－2019年三個時期。

通過觀察2002－2012年和2013－2019年先進軌道交通產業創新網絡的拓撲結構，發現先進軌道交通產業創新網絡規模不斷擴大，創新合作關系日益增多，核心主體的度中心度提高，網絡聯系強度具有顯著的不均衡性，創新網絡“核心－邊緣”模式凸顯，呈現網絡中心及多個子網。“核心－邊緣”結構是復雜社會網絡中一種重要且常見的簇團結構，是社會網絡演化的自然結果，核心層聚集著關系聯系緊密的核心企業，邊緣層則分散著關系疏松的外圍企業[28]。“核心－邊緣”結構的網絡具有較好的無標度特性，隨著領域知識的發展演化變遷，網絡結構將逐漸優化收斂并趨于穩定[29]。先進軌道交通產業創新網絡的“核心－邊緣”結構表明，該產業創新網絡發展正趨于穩定。表1是不同階段先進軌道交通產業創新網絡演化的描述性統計，先進軌道產業創新網絡整體演化規律，總結如下。

表1 中國先進軌道交通產業創新網絡演化的描述性統計

（1）先進軌道交通產業創新網絡日益規模化，合作創新成果日益顯著，產業越來越重視外部知識的獲取。先進軌道交通產業創新網絡發展的萌芽期、快速成長期和穩定成長期，參與聯合創新的主體數量、形成的創新合作關系以及網絡平均度等指標數值明顯增加，創新網絡結構日益優化。先進軌道交通產業已經成為產業名片，中國政府正在促進該產業向產業國際化方向發展，所以中國需要以開放包容的心態，吸收、協調全國乃至全世界的創新資源，凝聚世界力量攻克產業關鍵技術。

（2）創新網絡連通性增強，網絡緊密度減弱。先進軌道交通產業創新網絡平均路徑長度呈現倒“U”型變化，由萌芽期的4．395增加至快速成長期的4．792，之后，又減少至穩定成長期的4．604，創新網絡的連通性在增強，可達性也在提高；創新網絡的密度呈現下降趨勢，表明先進軌道交通產業創新網絡主體之間的依賴性降低，形成核心利益“小圈子”的可能性降低，避免創新網絡周圍沉積大量冗余知識，有助于創新主體充分吸收異質性知識，激發創新潛能，提升創新網絡創新績效。

（3）創新網絡關鍵節點數量增加，創新網絡形成以關鍵節點為核心的核心子網絡。2002－2012年間，中國中鐵股份有限公司及其旗下子公司具備較高的程度中心度，是創新網絡的重要創新主體。2013－2019年，中國鐵路總公司、中國鐵道科學研究院集團有限公司、中國鐵道科學研究院、中國中車及其核心子公司、西南交通大學等高校和科研機構開始占據創新網絡核心地位，成為創新網絡中程度中心度較高的創新主體，且這些關鍵節點的網絡連接強度明顯高于其他企業，對創新網絡關系數量和網絡穩定性具有重要影響。中國鐵路總公司、西南交通大學、中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所、東南大學、國家電網公司、北京交通大學、同濟大學、中國中鐵股份有限公司等企業的中介中心度和接近中心度均較高，這些創新主體的通達性較高，知識流動較為便捷，有利于形成核心子網絡。

三、基于SAO的發展動因研究

（一）研究方法與模型構建

個體行動者隨機（Stochastic Actor－Oriented，SAO）模型基于隨機效用模型、馬爾可夫過程和仿真模擬建立，通過模擬觀察對象合作關系改變來探究創新網絡演化情況[30]。個體行動者隨機模型可以描述創新網絡從時刻t1至時刻tn的動態演化，并估計創新網絡發展演化驅動因素的影響效應。該模型包含行動主體的“改變機會”和“改變決定”兩個過程。“改變機會”的速率函數表示為：

該函數用于衡量創新主體間關系改變的速度，它間接反映了創新網絡中每個創新主體擁有改變關系的機會大小和網絡內合作創新環境的優劣情況。該函數中創新主體間合作創新的建立和解除均是在效用最大化的原則上決定。個體行動者隨機模型的因變量是研究時段內行為主體之間聯系的變化情況，自變量則綜合考慮鄰近性機制、網絡結構效應、創新主體異質性對創新網絡動態變化的影響。個體行動者隨機模型被認為是分析網絡發展動態的最優實證工具之一。本研究結合先進軌道交通產業創新網絡的特性，選取個體行動者隨機模型作為先進軌道交通產業創新網絡發展動因研究的模型。

（二）數據的篩選及處理

（1）提取1985－2019年中國大陸31個省（直轄市、自治區）有兩個或兩個以上創新主體聯合申請的發明專利信息，刪除專利申請人均為個人或個人與機構的專利。

（2）2013－2019年合作創新活動較為活躍，且選用近幾年數據進行研究更具參考意義，基于此，重點研究2013－2019年間中國先進軌道交通產業創新網絡發展演化的影響因素。

（3）創新主體短時間進入和退出將造成創新網絡的不穩定，進而導致運用個體行動者隨機模型運算時算法的不穩定，以及模型不能很好地收斂等問題。為了得到穩定可靠的分析結果，選取在研究時段內至少出現過三年的創新主體作為實證分析對象，經過篩選，獲得滿足條件的創新主體310個。

（4）根據篩選后的2013～2019年專利申請信息，分別生成兩個310×310二值矩陣作為解釋變量的縱向網絡數據庫。

（三）模型構建

SAO模型以行為主體為導向，該模型認為，創新主體依據鄰近性、網絡結構、個體特征做出理性選擇，進而影響創新網絡演化。創新主體的理性選擇直接對創新合作關系產生影響，而創新合作關系的變化是由速率函數決定的，速率函數表達式為：

SAO模型以效用函數作為行為主體的目標函數，創新主體選擇合作伙伴時總是期望目標函數最大化，依據創新主體的效用函數來模擬創新合作關系的演變，目標函數受鄰近性、網絡結構、個體屬性的綜合影響，其表達式為：

式中：βki為估計參數；Ski為網絡演化的影響因素。

選用單方主動互惠確認模型來模擬創新合作關系的構建，該模型被認為是分析合作網絡最接近現實的模型[32]。

（四）變量測度

根據已有的文獻研究成果，本研究確定鄰近性機制、網絡結構效應和個體屬性為影響創新網絡動態演化的重要因素。鑒于先進軌道交通產業集聚式發展、產業內部分企業存在行業壟斷等產業特征，本研究在鄰近性機制方面主要考察地理鄰近、社會鄰近和組織鄰近對該產業創新網絡的影響；網絡結構效應主要考察網絡根植性和網絡地位，網絡根植性用三元閉包數量來刻畫，網絡地位則使用中心度來刻畫；個體屬性指標則主要考慮創新主體創新能力和創新活躍度兩個因素的影響。

（1）鄰近性機制指標測度

一是地理鄰近指創新主體地理空間上的接近程度，為了反映地理鄰近的特性，借鑒周燦等（2018）的測算方法，運用公式（4）來計算地理鄰近的數據指標。計算公式為：

式中：dij代表創新主體i和創新主體j所屬的地級市之間的直線距離[33]。dij根據國家測繪局城市經緯度測算得出。地理鄰近的取值范圍為[0，10]，GPij的數值越大表示創新主體i和j地理上越鄰近。

二是社會鄰近主要反映創新主體間由于過往合作經歷而產生的信任關系，本研究運用創新主體間已經發生的合作創新次數來衡量創新主體間的社會鄰近關系，兩個創新主體間的合作次數越多，兩者越社會鄰近。

三是組織鄰近性指創新主體間的組織結構關系，本研究定義同一集團公司下的企業之間存在組織鄰近，當兩創新主體屬于同一集團公司時，用1表示兩主體存在組織鄰近，當兩創新主體屬于不同集團公司時，用0表示兩主體不存在組織鄰近。

（2）網絡結構效應指標測度

一是三元閉包。三元閉包是指具有共同合作伙伴的兩個創新主體間建立合作創新聯系的能力，三元閉包用于衡量創新主體的網絡根植性，創新主體形成的三元閉包關系越多，表明該創新主體的網絡根植性越強。通過借鑒Balland等（2016）的計算方法[34]，三元閉包的計算公式為：

式中：j和h是除了i之外且具有連接關系的創新主體，即xjh的值為1。若創新主體i和j之間也存在合作關系，則xij為1，若二者不存在合作關系則xij為0，xih表達類似的含義[34]。

二是度中心度。度中心度是指與一個主體開展合作創新的其他創新主體的數量，度中心度是表征網絡地位指標。創新主體的度中心度越大，則其在創新網絡中的地位就越高，對網絡的影響力越大，其維護網絡關系的成本也將越高，計算公式為：

式中：是1或0的數值，代表創新節點j是否與節點i具有連接關系；N代表網絡中總的創新節點數量。

（3）個體屬性指標測度

選取創新主體的創新能力和創新活躍度作為表征其個體屬性的指標。創新能力使用專利總數來衡量。創新活躍度使用該創新主體在產業創新網絡中出現的年份次數來衡量。

對社會鄰近、度中心度、三元閉包和創新能力的原始數據進行聚類分析，將相關數據按照原始值的高低聚類為8個等級，指標數值越大，等級越高。表2是個體行動者隨機模型變量的定義介紹。

表2 個體行動者隨機模型變量定義介紹

表3是速率函數和目標函數的估計結果情況。從表3可以看出，模型的最大收斂比分別為0．0112、小于0．15，且各模型變量的t（t－ratios）比率均接近0，表明模型具有較好的收斂性。模型的速率參數均為正，表明從2013－2019年，創新主體有更多的機會改變網絡關系，模型的速率參數數值均不大，意味先進軌道交通產業創新網絡、上中下游產業創新網絡結構均比較穩定，創新網絡處于穩定發展期。

表3 2013－2019年先進軌道交通產業創新網絡演化SAO模型實證結果

四、結論分析

鄰近性指標中，表征地理鄰近性和組織鄰近性的變量系數顯著為正，社會鄰近性變量系數顯著為負，意味著地理鄰近性和組織鄰近性促進了先進軌道交通產業創新網絡演化，社會鄰近則阻礙了先進軌道交通產業創新網絡演化。地理鄰近的企業進行面對面交流有助于隱性知識傳播，尤其是在創新網絡關系發展時期，創新網絡的建立較容易在地理鄰近的創新主體之間展開，我國先進軌道交通產業表現出極為明顯的集群發展特征，為創新網絡的形成提供了很好的基礎。組織鄰近對創新網絡演化產生了較弱的正影響，先進軌道交通制造業創新主體合作創新較多的發生在組織集團內部，組織鄰近使創新網絡關系更穩定，知識整合效率提高。適度的社會鄰近使得創新主體間隱性知識更容易轉移和吸收，穩定的網絡關系有助于增強創新網絡穩定性，并提升創新主體的創新績效，但是，過度的社會鄰近則將創新主體鎖定已有的創新網絡之中，使創新網絡趨于封閉，不利于主體間的知識流動和行業協同創新的實現，先進軌道交通產業存在過度社會鄰近現象。

創新主體個體屬性的指標中，表征創新能力和創新活躍度的變量系數均為正，意味著創新主體的創新能力和創新活躍度均有利于先進軌道交通產業創新網絡演化。創新主體是創新網絡最基礎最重要的組成單元，創新主體創新能力和創新活躍度的不同決定了其在網絡中發揮作用的差異，創新能力較強的企業具有較強合作創新需求和能力，在積極尋求合作伙伴的同時，對于其他企業也具有較強的合作吸引力，因此具有較高的網絡地位；創新活躍度高的企業，具有較強和合作創新傾向和經驗，創新能力、創新活躍度均有利于創新網絡演化。中國先進軌道交通產業創新網絡圍繞中國鐵路總公司、中國中鐵股份有限公司、中國中車股份有限公司等核心企業以及西南交通大學、中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所、東南大學、國家電網公司、北京交通大學、同濟大學等高校和科研院發展壯大，這些核心企業的創新能力強，創新活躍度高，在創新網絡的演化中做出重要貢獻。

網絡結構的衡量指標中，表征網絡地位的變量系數為負，表征網絡根植性的變量系數為正，表明網絡地位抑制了先進軌道交通產業創新網絡的演化，網絡根植性促進了創新網絡的演化。較高的網絡地位固然具備較強的網絡資源控制力，建立更多的網絡關系，但是創新主體的網絡地位越高，為了繼續提高并保持這種地位，其所付出的地位維護成本也就越高，這既不利于選擇新的合作伙伴，也抑制了其他企業開展合作創新，對創新網絡演化產生消極影響。由此可知，中國先進軌道交通產業創新網絡的構成主體中部分創新主體較高的網絡地位對創新網絡的演化產生了阻礙。根植性在網絡結構中由三元閉包數量來表征，網絡根植性有助于從具有信任關系的合作伙伴中獲取有效度高的信息，促使新知識的產生和網絡資源的循環，先進軌道交通產業成立的眾多創新合作聯盟就是希望聯盟內成員能夠根植于聯盟網絡接觸和創造更多有價值的信息。三元閉包較強的網絡嵌入性，使得網絡關系更為緊密，三元閉包結構內部信息共享程度更高，對該產業創新主體合作創新有明顯促進作用。

五、有關建議

（1）企業增強自主創新能力和強化合作創新意識。先進軌道交通產業企業進行合作創新時，不應過分拘泥于組織和社會鄰近企業，以免造成網絡封閉，異質性知識難以融入，產生嚴重知識冗余。應以更加開放包容的態度對待現有合作伙伴之外的其他企業，如，在選擇合作創新對象時，充分考慮行業內相關企業而非集團內個別企業的創新能力和技術水平；建立更加完善、開放的合作創新考核標準，使企業能夠在合作創新過程中吸收更先進的技術，更有創意的想法，進而激發自身創新活力。企業依托現有合作關系，利用網絡傳遞性尋找新的合作伙伴。在初次開展創新合作關系時，合作企業間由于缺乏信任，容易產生知識交流不充分，成果歸屬不明晰等問題。上游企業應以真誠的態度與對方開展深入交流，明確知識成果的歸屬制度，規范成果的認定條件、認定標準、認定范圍和認定結論，使合作對象對知識合作成果持有樂觀的預期，提高合作積極性，促進上游產業創新網絡發展。

（2）政府充分發揮管理引導職能。一是政府應制定創新支持政策，從土地、稅收、創新獎勵、產業支持基金、信貸支持等方面制定創新支持政策，對承擔國家、省級重點科技及產業計劃的項目，給予相應的配套獎勵；對于新認定的不同級別的創新平臺給予適當補助等。二是積極搭建創新交流平臺鼓勵大中型企業積極開展產學研協同創新，使高校研究成果快速應用于企業，提升技術轉化率和使用率。引導行業大中型企業牽頭成立產業技術創新聯盟，使行業內企業擁有專業的技術交流平臺，弱化行業壁壘。推進科技資源共享開放，創建開放式公共技術服務平臺和科技數據信息共享平臺。三是健全知識產權保護體系健全與創新相關的法律體系，修改和完善知識產權保護制度；須明確專利侵權的判定標準，對于知識侵權行為應該依法嚴懲；加強知識產權的國際保護力度，保障中國企業自主知識產權的國際利益。進一步完善知識產權質押評估體系，將知識產權專利技術納入擔保、質押體系。

（3）輔助創新主體創新服務方式。一是金融機構開發多元化金融產品。國有資產投資公司應積極投資建設綜合服務中心、標準廠房、園區創新孵化器等，積極引入軌道交通裝備制造產業研發應用及配套項目，為當地企業提供良好的生產、生活和創新研發環境。銀行業應擴大授信對象，針對園區建設及功能完善、企業固定資產、企業設備購置、企業流動資金周轉等不同資金用途創新信貸產品類型，充分挖掘對融資抵押擔保機制的開發和運用，開發更多商標權、專利權抵押貸款等新型融資模式，緩解中小企業抵押難問題。二是中介機構提高服務質量。科技中介機構應明確自身權利和義務、嚴格遵守行業法規。其次，應將部分中介職能從政府機構中脫離，使其更好地適應市場規律，滿足市場需求，政府部分應主要承擔完善法律制度、制定扶持政策，加強監督管理等職能。最后，中介機構應重視服務水平的提升，如，明確公司定位，制定精細化服務策略；加強員工職業培訓，提高從業人員素質；制定培訓、考核一體化機制，僅允許培訓考核合格的中介人員上崗。