基于演化博弈的江蘇制造業集群創新擴散研究

鄒葉 王璐瑤 謝宇皓 張千妤

摘要：目前江蘇制造業集群發展面臨著產品優勢逐漸下降、經濟效率損失、低水平同質化競爭等困難和挑戰，然而以創新擴散為導向的集群經濟效益為產業集群的轉型升級帶來機遇。文章從實證和理論兩個角度對創新擴散展開研究。一方面，探討影響江蘇制造業產業集群技術創新擴散的因素，尋找出區域性創新擴散樞紐;一方面，構建政府、先進企業、傳統企業三方演化博弈模型并繪制動態仿真圖，找出江蘇制造業集群創新擴散機理和路徑，為江蘇制造業集群的長遠發展提出對策建議。

關鍵詞：演化博弈;創新擴散;產業集群

一、背景

作為企業在產業鏈上下游不斷聚集中形成的產物，產業集群已然成為現代經濟中頗具特色的組織形式以及區域經濟發展的一種戰略。近年來，江蘇省制造業規模穩居全國第一，且制造業集群化發展趨勢明顯，已經形成數百個初具規模的產業集群。2018年，江蘇出臺《關于加快培育先進制造業集群的指導意見》，重點培育13個先進制造業集群。2019年，南京軟件和信息服務、無錫物聯網等6個集群入圍全國首批世界級先進制造業集群培育對象，總數占全國1/4，居各省市第一。可見，江蘇制造業集群發展態勢良好。企業是集群的主體，創新是企業發展的關鍵，而創新擴散是產業集群技術升級和保持競爭優勢的重要動力。2018年，江蘇出臺《關于促進科技與產業融合加快科技成果轉化實施方案》，旨在圍繞產業鏈部署創新鏈，加強創新資源開放集聚和優化配置，提升創新型省份建設水平、推動高質量發展。黨的十九大奠定了創新在引領經濟社會發展中的重要地位，這些都標志著創新驅動將成為我國未來經濟社會發展的主引擎。

二、研究現狀

在已有的相關文獻中，都是從圍繞集群企業如何運用博弈模型進行高效管理和如何提升企業集群的績效等方面展開。其中在運用博弈模型進行集群管理方面又可以分為政府加強管理激勵和管理集群的競爭沖突等。

在強調政府的管理與激勵措施方面，李停（2015）運用演化博弈這一不同于經典博弈模型的方式，在個體有限理性、非完全信息的基礎上更為貼近現實地展開分析。在演化博弈模型的分析下站在自由市場和政府干預的兩個視角進行分析研究，研究發現產業集群式轉移中，下游企業復制動態演化博弈總存在唯一ESS;而上游企業復制動態演化博弈存在兩個，有可能收斂于全部轉移，也有可能收斂于全部不轉移。核心企業帶動配套企業集群轉移模式更具有可行性。且要能夠運用承接地政府的優惠政策以及轉出地政府的鞭策政策才能更好得提高效率。張娜（2019）等將兩個企業作為博弈主體，以集群內企業和科研院所為博弈主體進行演化博弈模型的分析，通過穩定分析以及多種其他方法分析。通過加入政府因素，形成三方博弈的分析模型，還加入了一些政府的激勵作用。最后在要加強政府引導、努力培育產業集群創新能力、積極引進人才等方面提出建議。

在管理集群的競爭沖突方面，Eliezer Arantes da Costa;Celso PascoliBottura（2008）認為集群中的企業，無論是相互競爭還是相互合作，都會產生不同的利益沖突，需要加以建模、處理、調解和管理。于是提出了一種基于博弈論概念的協同競爭策略模型來處理集群中企業之間的關系。使用戰略博弈矩陣作為概念框架表明其是一種有用的分析和管理支持工具，可以用于處理集群中多個代理之間的多重利益沖突。

而在運用博弈模型進行提升企業集群的績效方面，研究者主要強調了創新的重要性，如張敏、凡培培等（2017）主要對企業集群的雙元創新展開探索。從一個新的視角出發、運用新的方法，運用進化博弈論的方法探求領先企業和追隨企業集群在不同情況下的選擇方式。得出追隨企業和領先企業在不同收益的比較下，會采取的不同的創新形式。以及在合理安排定價以達到提高績效等方面的研究中，Fatemeh Mojibian;AmenehKhadivar（2006）他們的研究就如何提高產業集群的績效這一問題出發，側重于構建供應鏈和產業集群之間的結構差異模型，并且使用Stackelberg博弈等模型來確定集群產品的合理價格。還運用了MATLAB進行之前模型數據的導入驗證以探求其有效性。最后分析了領導者和集群利益相關者之間Stackelberg博弈的結果為企業集群提升競爭力做出研究。

在相關研究中大致分為運用博弈模型對企業進行高效管理和提升企業集群績效等，大多數運用了更為貼近現實的演化博弈模型，強調了政府、創新等的合理因素，也有許多研究連結了多個方面的博弈考慮更為全面。但是目前的研究中著眼于某一具體領域具體地區的研究較少，研究的理論不具有完全的普適性，對于江蘇省制造業的現狀分析力度尚小。所以本文基于此，融入了政府、創新等有效因素，借鑒已有文獻的一些博弈研究思路，構建了含有政府、集群內先進企業、集群內傳統企業的三方演化博弈模型，以便更好地討論不同參數對演化博弈穩定策略的影響，進而為推動三方構建合理共生關系提供一定依據。

三、江蘇制造業集群創新擴散研究的演化博弈分析

（一）演化博弈模型假設

1. 參與博弈的主體

該模型由集群內傳統企業、集群內先進企業、政府三方構成，博弈三方均為具有有限理性的經濟人，在非完全信息條件下，通過策略選擇作出自身的最優反應，以期最大化自身利益。

本模型以企業創新會帶來額外收益為前提，不考慮創新失敗的情況。每一輪博弈過程中，每個節點都要與其相鄰的節點進行一次博弈。

2. 博弈主體行為策略假設

（1）集群內原傳統企業在博弈中會出現兩種行為：①通過創新促進企業升級。假設集群內傳統企業最理想的創新方式為自主創新與吸收借鑒集群內已創新升級成功的企業（集群內先進企業）技術與經驗相結合;若先進企業拒絕知識共享，則集群內傳統企業仍堅持自主創新。與此同時，企業仍維持以往正常經營，收支水平較穩定;②不創新而安于現狀。該企業僅企業仍維持以往正常經營，收支水平較穩定。

（2）集群內先進企業假設。集群內先進企業為集群中已通過有效方式在產品研發生產等方面創新以實現產業升級的制造業領軍者，博弈中會出現兩種行為。樂于知識共享：在傳統企業創新過程中愿意提供知識和技術，在產生協同效應的同時也面臨一定的機會成本。拒絕知識共享：在創新合作過程中，創新知識共享程度存在差異，且共享過程也會一定程度上帶來不匹配、搭便車等風險。當知識共享不能實行或拒絕知識共享時，該模型默認先進企業的收益為選擇知識共享時的機會成本。此外，若先進企業選擇知識共享，則其在參與過程中會提高聲譽，模型將其轉化為經濟數值進行計量。

（3）政府行為策略假設。政府在博弈中會出現兩種行為。支持：政府通過成本補貼、稅收減免等相關監管手段鼓勵傳統企業創新，對于不創新企業則采取加大稅收等措施;同時對先進企業積極知識共享的協作行為給予一定的獎勵。不支持：政府對傳統企業創新與否不采取任何干預或激勵行為。另：政府若選擇支持，則其在參與過程中會提高聲譽，模型將其轉化為經濟數值進行計量。

3. 模型變量符號及含義（如表2所示）

假設集群內傳統企業選擇創新的比例為x（0≤x≤1），則集群內傳統企業不創新的比例為1-x;集群內先進制造企業愿意知識共享的概率為y（0≤y≤1），則集群內先進制造企業不愿意知識共享的概率為1-y;政府支持的概率為z（0≤z（≤1），則政府不支持的概率為1-z。設Mi（i=1，2），Ni（i=1，2），Pi（i=1，2），分別為傳統企業、先進企業、政府的策略選擇。

（二）分析演化博弈模型

1. 關于集群內傳統企業收益的分析

假設集群內傳統企業選擇創新策略的期望收益為E1（Y），傳統企業選擇不創新策略的期望收益為E1（N），傳統企業的平均期望收益為E1，則：

4. 三方共同作用的演化策略穩定性分析

通過聯立集群內傳統企業、先進企業和政府的復制動態方程，即（a），（b），）（c），可以得到一個三方演化博弈系統。當==0時，即系統策略選擇的變化率保持不變且為0，此時可計算出系統的八個均衡點，如表5所示。

本文采用分析系統雅可比矩陣的特征值來判斷平衡點的漸進穩定性。平衡點及特征值如表6所示。以P1（0，0，0）為例，只有同時滿足μ1<0，μ2<0，μ3<0，則該平衡點是漸進穩定的。同理得出其它幾個平衡點漸進穩定的條件，見表6。

5. 演化過程仿真分析

三方主體是否支持創新對集群創新擴散的影響。

（1）政府是否支持創新對集群的影響。

從圖1可知傳統企業獨自創新，先進企業與政府不支持時，傳統企業創新過程緩慢，但最終收斂于1，三方收斂于（1，0，0）。從圖2可知隨著政府支持創新的意愿上升，即使先進企業不知識共享，傳統企業創新擴散速度顯著提升，相比圖1更快收斂于1，最終促使集群收斂于（1，0，1）。說明政府稍加支持創新，傳統企業便會加快創新擴散，最終促使傳統企業升級。

從圖4可知，當傳統企業支持創新，先進企業愿意分享時，政府只需稍加支持，就能促使三方都收斂1。長期來看，當傳統企業和先進企業均收斂于1后，政府可以逐漸退出對集群企業的支持。較圖5可知，政府的創新支持促使傳統企業與先進企業均加快創新擴散，且兩者創新擴散速度相一致，更有利于整個集群的轉型升級。從圖3可知，當企業雙方都支持創新時，即使政府不支持創新，經過長期演化，企業雙方最終都收斂于1。且傳統企業較先進企業更早收斂于1，可見傳統企業支持創新的速度快于先進企業樂于知識分享的速度。

（2）先進企業參與意愿對集群內部實現創新擴散的影響。

集群內傳統企業和先進企業存在一定的競爭關系，但是如何在有限的市場背景下找到互利共生模式下利益最大化的平衡點是先進企業表達參與意愿的重要依據。對比圖1和圖3可見，當t=10時，傳統企業自主創新下的擴散最終收斂于1;當t=5.2時，傳統企業在自主創新的基礎上借由外力下的擴散最終收斂于1，故當先進企業樂于知識共享時，其能夠通過較短的擴散演化最終在市場中達到平衡的狀態，是現階段創新擴散的較理想趨勢，即傳統企業在自主創新的基礎上借助外力以提高對創新的認知程度， 從而促進兩個主體在市場中的良性擴散。因此，依托先進企業的知識共享能夠進一步優化集群內部企業的創新速度及效率，這一組合將成為提升江蘇制造業區域創新擴散成效的一個重要途徑。

（3）傳統企業創新意愿對集群內部實現創新擴散的影響。

由圖5可知，若集群內傳統企業完全無創新意愿，即使先進企業和政府參與意愿很高且最終收斂于1，傳統企業隨時間變化最終收斂于0，（0，1，1）的穩定點使得三方看似趨于穩定狀態，實則背離了創新擴散的初衷。即如果原傳統企業對于創新采取積極態度， 那么其向集群內先進企業以及政府尋求幫助才有意義， 先進企業的知識共享以及政府政策支持對于傳統企業來說才是有必要的。反觀圖4，若三方同時參與其中，則傳統企業和先進企業將很快達到穩定點并實現自身利益最大化，政府也將因此加速收獲聲譽等增值，在經歷一段時間后最終趨于穩定狀態。因而傳統企業的主動創新態度是成功實現集群內創新擴散的重要前提。此外，多主體參與有利于加速集群內創新擴散，進而帶動整個系統進入高效良性循環。

四、結論與建議

（一）結論

本文以江蘇省制造業產業集群為研究對象，著重對集群內傳統企業、集群內先進企業以及政府之間關系和這三者各自對創新的兩種截然不同的態度為基礎進行組合討論研究。從切口較小的江蘇省制造業展開較為深入的博弈模型分析，對不同情況、不同主體的收益進行計算推測，詳細分析了各種不同情況下可能出現的不同狀態。

上述結論較好地解釋了我國制造業集群升級面臨的問題。其關鍵在于，江蘇省制造業集群要運用創新來獲得突破，需要的不僅僅是集群內傳統企業、集群內先進企業以及政府這三者中的某一個單位對創新的追求，而是需要這三者共同促進。如集群內傳統企業要有自身創新發展的動力，意識到創新才是提升競爭力的基礎，否則在競爭者不斷進入市場的情況下，傳統企業不進行技術創新只能進行價格的壓低來參與競爭，利潤所得越來越少直至為0;集群內先進企業要降低壁壘，進行先進的技術創新的輸出;政府也要加大力度鼓勵創新，使得產業集群鏈進入良性循環，不斷促進制造業的創新。

（二）建議

通過前面的分析，我們提出以下建議。

1. 由圖1知，傳統企業一定要有良好的創新意識

倘若企業自身不想進行發展升級，那無論政府和先進企業如何幫助，產業集群都不能完成創新擴散。因此傳統企業在集群中并不是簡單的生產能力的聚集， 而是提升型的集群， 在集群創新擴散過程中要更新設備， 對產品升級。企業在升級的過程中要不斷地提高自身的創新能力， 滿足市場的需求。

2. 由圖4知，政府要發揮積極作用，加大扶持力度

對于制造業產業集群，政府的引導具有非常大的重要性。一方面，政府要顧全大局，考慮產業集群布局，為集群發展制定規劃，并在經濟政策方面給予優惠，推進集群創新擴散。另一方面，政府要支持企業進行創新，加大對制造業的資金投入，通過技術來提升產品的等級，使產品有更高附加值，使集群的核心力提升。

3. 由圖3知，企業之間要加大交流，互相支持

例如紡織協會的成員可以定期舉行交流會，共享創新信息，促進集群內外企業的聯系，加速完成創新擴散。集群內企業面對挑戰需要共同承擔。對于一些企業間共性存在的問題先進企業要發揮出積極地模范作用，不斷幫助其他企業解決問題完成創新，提升集群總實力。

總而言之，江蘇省制造業集群要有所突破與創新，僅通過一方的努力是絕不可能輕易實現的。只有傳統企業，先進企業和政府部門齊心協力共同參與，才能使各方利益最大化，達到理想狀態。

參考文獻：

[1]MinoruOsawa，Takashi Akamatsu. Equilibrium refinement for a model of non-monocentric internal structures of cities： A potential game approach[J]. Journal of Economic Theory，2020，187.

[2]鐘章奇.創新擴散驅動下的全球產業結構進化——基于Agent的模擬[J].科研管理，2020，41（02）：94-103.

[3]LenzDavid，Winker Peter. Measuring the diffusion of innovations with paragraph vector topic models[J]. PloS one，2020，15（01）：56.

[4]羅唯.基于產業集群的創新擴散影響因素研究[D].西安：西安工程大學，2019.

[5]張娜，李波.基于演化博弈的戰略性新興產業集群共生技術協同創新研究[J].科技管理研究，2019，39（10）：146-154.

[6]AlinaRomanova，AntonAbdurakhm-anov，ValentinIlyin，MariaVygnanova，EvaSk-rebutene. Formation of a regional industrial cluster on the basis of coordination of business entities’interests[J].Procedia ComputerScience，2019：149.

[7]李停.基于演化博弈模型的產業集群式轉移條件及政策適配性研究[J].區域經濟評論，2015（01）：114-122.

[8]金彥龍，韓蘭華，楊皎平.集群內部競爭對企業技術創新的推動與阻滯作用[J].技術經濟，2012，31（05）：34-38.

[9]萬興，石奇，劉建勇.長三角三省市制造業創新網絡的比較——基于投入產出和網絡分析的研究[J].科學學與科學技術管理，2011，32（02）：64-70.

[10]陳疇鏞，夏文青，王雷.企業同質化對產業集群技術創新的影響與對策[J].科技進步與對策，2010，27（03）：55-58.

（作者單位：江蘇大學）

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