基于DEA模型的高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析

白湧沨

(1.邯鄲學院，河北邯鄲 056001；2.韓國又石大學，韓國全州 565701)

21世紀起新興技術開始迅速發展，信息技術產業為主的高技術產業得到高速發展，并逐漸成為國家綜合競爭力的主要體現，同時也成為知識經濟時代的戰略性技術發展需求[1-2]。如今正處于經濟全球化的重要時期，現代經濟體系中創新在經濟發展的過程中越發重要，并成為推動社會發展的主要動力因素。科技是經濟的命脈，經濟高速發展依賴科技進步，而科技的發展需要高校與區域產業共同完成。高校科技創新與區域產業科技創新的協調發展是保證經濟運行質量的前提條件，對兩者的研究是當前經濟學與多個領域關注的熱點問題，特別是在新時期，創新驅動發展戰略變得非常緊要。

一個國家想要持續發展和人才培養，就需要創新。自走進新時期以來，我國企業經歷了由小到大、由弱到強的一系列蛻變。企業的發展帶動了國家綜合實力的提升。但在科技創新的過程中存在一些問題，區域產業與高校對科技創新的內涵存在認知誤區，高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析過程較為煩瑣且分析結果可信程度較低，影響分析結果的應用性能[3-4]。針對此問題，在協同發展有效性分析過程中引入DEA模型，降低分析難度，推動科技發展。

一、高校科技創新與區域產業技術創新協同發展

(一)高校科技創新

無論是何種創新，都會強調結果的經濟行為。比如：高校科技創新，就是屬于產生創新成果，實現產出成果價值的過程。在此過程中，價值體現涵蓋經濟價值和學術價值。高校在進行科技創新時，產生的學術論文、出版專著、專利等闡述，只是高校科技創新過程中的中間產物，他們的價值是否能夠實現，需要更加深入的研究。

創新生產是一系列的過程，參與因素很多，包括各種知識的創造活動、成果價值的實現階段等。不同的過程互相影響，是一個價值傳遞的整體。在此過程中創新價值鏈各個環節的管理都要重視起來。高校科技創新就是這樣的一條價值鏈，投入、產出和成果轉化各環節彼此牽連。從創新價值鏈進行分析，高校科技創新體系可分為輸出和成果轉化兩部分，通過分析不同地區、不同類型高校各階段的創新效率變化、內部影響因素、動態變化原因、創新效率的趨同特征和溢出效應，為高校科技創新提供了新的路徑，拓寬了研究的思路。

(二)區域產業技術創新

區域創新的含義是創新主體在一定范圍內形成的虛擬創新網絡。創新網絡的作用主要體現在：凝聚創新資源，增強區域創新動力，發揮杠桿作用，擴大科技使用效應，從而提高創新績效。區域創新是國家創新體系的組成部分，具有開放性特征。它的主要任務是努力培育科學技術的發展、轉化或轉移，并在實踐中加以應用，發揮技術擴散效應。同時，在全社會范圍內，建立健全促進區域創新能力提升的相關政策制度。可見，區域創新體系的運行和發展必須以市場上的各種創新資源為基礎，包括科技型企業按照市場規則運營，以及各級政府部門出臺的各種支持創新的措施。

區域經濟的騰飛和持續發展取決于區域創新系統杠桿的發揮，取決于區域創新系統是否有新的增長極。區域創新體系提升區域創新能力的途徑和機制是：一是區域創新體系通過將創新資源凝聚在特定范圍內，整合、優化資源配置效率，促進區域創新，形成區域經濟穩定增長的保障；二是區域創新體系的建立和發展，有利于促進掌握核心科技的企業和多種形式科技園的可持續發展。在所有以企業和園區為區域經濟發展主導力量的地區，這意味著區域新興產業不斷發展，形成新的經濟增長點；三是構建區域創新體系，能夠不斷將引進的各種方式方法進行消化、吸收，再創新，同時還能加強各企業的初始創新能力，對企業創新具有積極的正向促進，推動區域內前沿科技產品和高新技術產品數量增多，搶占更多市場份額，實現區域競爭力的增強；同時，區域創新體系還可以為區域內規模以下企業提供服務或技術支持，促進技術溢出，促進經濟快速增長。

(三)高校科技創新與區域產業技術創新協同發展機制分析

協同發展機制是一種系統化的、不同要素之間相關相輔相成的機制。該機制不斷發生變化，其協同內部之間的主要控制、引導和激勵推動該機制的定向發展趨勢。這種趨勢的發展對協同雙方具有重要的影響，需要對其中事物進行控制、協同等引導。

高校科技創新與區域產業技術創新協同發展機制發展中，高校與區域產業技術直接構成了復雜的協同系統。從高校科技創新和區域產業技術創新協同的不同層面理解該協同機制的內涵。這二者之間協同是一種多層次系統，不是獨立的個體，二者通過不同的影響因素進行協同。

高校科技創新與區域產業技術作為同一復雜系統機制的重要組成部分。首先是在高校科技創新戰略與區域產業科技戰略的協同，屬于一種宏觀層面的協同機制。設置該層面中二者的協同性為Si，文化層面的協同性為Vi，則此時二者在宏觀層面的協同水平為：

φi=φ(Si×Vi)

(1)

在微觀層次上，二者的協同必須在技術上進行協同。將高校科技創新與區域產業創新技術協同性設置為F,高校實際創新技術層面的協同型設置為ω，則此時二者在微觀層面的協同水平為：

L=L(F,ω)

(2)

根據上述宏觀層面和微觀層面二者協同性的分析，為后續的發展有效性奠定分析的基礎。

二、高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析方法設計

(一)設定科技技術創新協同發展指標體系

在對高校科技創新與區域產業技術創新協同發展的有效性分析之前，首先要設定合理的科技創新投入與產出指標，構建科學的指標體系。對以往研究中提出的科技創新投入與產出指標進行梳理后可以看出，在指標的選取上多立足于人力與資本兩個角度[5-6]。根據以往結果，在本次研究中將技術創新協同發展指標體系劃分為投入指標與產出指標兩部分。

(1)投入指標

經費投入比例：

(3)

其中，Wi表示第i個科研項目的研發經費；Qi表示主要經營業務的收入；A表示Wi在Qi中的占比。

新技術研發經費投入比例：

(4)

其中，Ri表示的i項新技術投入的研發經費；Qi表示主要經營業務的收入；B表示Ri在Qi中的比重。

研發人力投入比例：

(5)

其中，T表示研發人員的全年研發投入時間。

(2)產出指標

根據本次研究對象以及研究目標，對產出指標進行了相應的調整，具體內容如下：

新技術應用項目個數

G=Gi

(6)

其中，Gi表示新技術立項個數。

人才流動比例

(7)

其中，Ga表示新技術投入使用后吸引到的人才，Si表示該區域經濟發展所需人才總量。

區域科技進步程度

(8)

本次研究，將此指標使用新技術產出與投入的比重表示，根據此指標確定該區域的科技發展呈良性循環。

使用上述指標，可對高校與區域產業的科技創新能力進行分析，為了使此分析結果更加可靠，本次研究中將分析決策單元的數據采用下述公式進行計算：

n≥max(km,3(k+m))

(9)

上式中，n表示分析決策環節個數；k表示使用投入指標個數；m表示使用產出指標個數。根據公式(9)計算結果，完成本次研究中的首次分析過程。

(二)劃分協同發展有效性分析決策單元

在科技技術創新協同發展指標體系后，需要確定協同發展有效性分析決策單元個數，為后續的有效性分析模型構建提供基礎。決策單元是DEA模型中對研究對象的特殊表示方式，使用其可對多輸入、多產出指標加以分析[7]。

設定投入數據與產出數據分為Z與V，輸入數據有α類，輸出數據有β類，以此構成技術創新協同發展可能集，此集合采用U表示，則有：

(10)

假設在本次研究中共計n個決策單元，Zj表示第j個決策單元的輸入數據量；Vj表示第j個決策單元的輸出數據量。此時,(Zj,Vj)表示此決策單元的生產可能。根據上述設定構建協同發展有效性分析中的生產可能集。為保證此數據集的使用效果，設定下述約束條件完成數據處理過程。

η(Z,V)+(1-η)(Z′,V′)=(ηZ+(1-η)Z′，

ηV+(1-η)V′

(11)

s.t.?1z1+…+?nzn+P+=?(z1+…+zn)

v1+…+vP-P-=v1+…+vn

?j≥0,j=1,2,…,n

P+≥0,P-≥0

(12)

(三)構建DEA協同發展有效性分析模型

數據包絡分析(data envelopment analysis, DEA)方法，是一種評價方法，主要在投入產出數據中進行有效性評價。最早DEA方法是在1978年提出的，當時的學者為了能夠處理衡量相對效率，構建了CCR和DEA模型。之后，不斷有學者進行模型的升級和優化，DEA模型通過與數學和決策方法進行結合，實現了多種模型的優化和升級。DEA模型中，采用“黑匣子”來比喻一個決策單元，通過決策單元的輸入和輸出實現技術效率的計算。目前經濟發展的日新月異，促使效率評價更加優化。這就要在DEA模型中，查看決策單位內部結構，找到存在的問題，網絡DEA模型就是在這樣的環境下產生的，主要的方式方法就是從決策單元中，評估整體效率，對復雜的內部流程進行深度剖析，發現問題，解決問題，并得到具體操作流程中每個不同階段的效率分析。網絡DEA模型的構建，中心思想來自于法雷爾對生產率的相關研究，法雷爾指出，之前對決策單元生產率的分析，并沒有全面的考慮多個輸入和輸出，存在片面性，無法實現更精準的剖析，如果在之前決策單元的基礎上，將生產率的概念擴展到效率，那么就能更好更全面的解決諸多局限性。DEA方法是目前多輸入多輸出條件決策單元相對有效性和規模回報研究中最為常用和廣泛度最高的數學方法之一。

本次研究中選用DEA中的C2R模型作為高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析模型的基礎[8]，采用上文中設定內容，改良此模型中的相關內容，完成有效性分析過程。本次研究中，將高校與區域產業的科技創新協同發展情況作為研究對象，因此將我國四個經濟區的科技創新數據作為數據來源。通過大量的數據分析發現，此部分數據存在數據缺失情況，需要對此部分數據進行處理，用以全面分析兩者之間的協同發展有效性。

此次模型構建中，使用Xi表示高校科技創新以及區域產業技術創新協同發展的投入；Yi表示高校科技創新以及區域產業技術創新協同發展的產出。假設協同發展的過程中設有n個決策單元，每個決策單元在不同環節的投入與產出有所不同。在本次研究中，將協同發展綜合效益設定為，則高校科技創新以及區域產業技術新的創新效率1、2可表示為：

(13)

(14)

(15)

根據上述公式，將可持續發展評價理論應用到有效性模型的構建過程中，對研究對象協同發展有效性進行全面分析。故而，將協同發展有效性劃分為綜合效度、協同效度以及發展效度三部分[9-10]。假設D表示高校科技創新情況，F表示區域產業技術創新情況，則兩者協同發展有效性模型可以表示為：

(16)

(17)

(18)

上述公式中，I(D,F)表示協同發展綜合效度；η(D,F)表示表示協同發展的協同效度；(D,F)表示協同發展的發展效度。對公式(13)至公式(18)進行整合，得到協同發展有效等級：

(19)

其中，(·)min表示相關規定下的協同發展有效性最低值；(·)max相關規定下的協同發展有效性最大值；(·)ave表示相關規定下的協同發展有效性平均值。由此公式可知，當(D,F)≤(·)min時，兩者的協同發展不佳；當(·)maxmin時，兩者的協同發展較差；當(·)ave<(D,F)≤(·)max時，兩者的協同發展良好；當(D,F)>(·)max，兩者的協同發展較佳。整合上述設定內容，完成高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析過程。

三、實例論證分析

本次研究中提出了一種基于DEA模型的高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析方法，為證實此方法具有可行性，引用真實數據進行實例分析，證實此方法的應用效果。

(一)數據來源

本次研究中，將2019—2020年某省份的高校科技創新以及區域產業技術創新的投入與產出數據作為實驗分析的數據來源。為保證數據精度不對實例分析結果造成影響，本次實驗分析數據來源于國家各大學科技園等相關網站數據整理而成。立足于經濟角度，將此省份劃分為10個決策單元，將此部分數據導入DEAP軟件中，計算該區域的科技創新率，具體數據如表1所示。

表1 研究區域科技創新數據分析統計表

將上述數據作為本次實例分析的基礎數據，應用此部分數據完成方法使用效果分析。

(二)高校科技創新與區域產業技術創新協同發展綜合效益分析

使用分析方法，利用獲取到的實驗數據對高校科技創新與區域產業技術創新協同發展綜合效益進行分析，所得綜合效益如表2所示。

表2 高校科技創新與區域產業技術創新協同發展綜合效益

由上述數據可知，本次實例分析中使用的數據就有一定的應用價值，使用其可對高校科技創新與區域產業技術創新協同發展綜合效益進行分析。與此同時，此結果從側面證實了方法具有相應的可行性，可對此方法的使用效果進行更加細致的分析。

(三)高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性方法使用效果分析

為了獲取最終的高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析結果，將實驗數據年限由2019年—2020年增設為2011年—2020年，并獲取此年限間的協同發展綜合效益加以分析，具體結果如表3所示。本次實例分析結果將與當前使用的分析方法所得結果進行對比，確定兩者與真實發展趨勢的相似度，以此確定文中方法的使用效果。

表3 2011年—2020年高校科技創新與區域產業技術創新協同發展綜合效益

在本次研究中，將綜合效益分布區間設定為4個等級，分別為0-0.6；0.6-0.8；0.8-0.9；0.9-1。根據此分析結果可知，自2016年起高校科技創新與區域產業技術創新協同發展速度較快且發展趨勢迅猛，由此可知此時兩者的協同度與有效性相對較高。

(四)分析方法討論

使用此結果與當前使用分析方法所得結果以及真實發展趨勢繪制科技創新協同發展趨勢圖像進行比對，確定兩種方法與真實走向的相似度，分析方法在進行動態分析時的使用效果更佳。

對圖1進行分析可以看出，該方法所得分析結果與此區域的真實走向相對一致，兩者較為貼近。基礎方法所得分析結果與此區域科技創新的真實走向存在一定的差異，可見此方法使用效果相對較差。綜合上述內容可以確定，該方法的使用效果相對較好。

圖1 高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性方法使用效果

結束語

為提升高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析，設計基于DEA模型的高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析方法。通過定義高校科技創新與區域產業技術創新的概念，確定了高校科技創新與區域產業技術創新之間的協調關系；在此基礎上，設定科技創新協同發展指標體系以及劃分協同發展有效性分析決策單元，根據構建DEA模型分析高校科技創新與區域產業技術創新之間的協調效度，完成高校科技創新與區域產業技術創新協同發展有效性分析。通過實驗分析了該方法的有效性。在高校科技創新與區域產業技術創新協同發展過程中，應加強戰略規劃，優化內外部動力環境。高校在培養人才中重視產學研用，并借助多種政策等支持，大力推進校企協同創新人才的培養。高校還需要不斷的完善內部激勵環境，不斷提升師資隊伍能力，保證人才培養中教學的質量等。