裝配式建筑產業鏈技術創新網絡演化模型構建及仿真研究＊

宋健

（江蘇省宿遷市宿城區住房和城鄉建設局，江蘇宿遷 223800）

裝配式建筑產業在發展的過程中存在產業鏈條化程度低、技術創新產出效率低、人才不均衡等技術創新問題[1]。研究裝配式建筑產業鏈技術創新網絡可有效促進要素流動、資源優化，有利于裝配式建筑產業鏈的發展。然而，裝配式建筑產業鏈技術創新網絡受外部環境不可控影響較強，且涉及到產業鏈中不同技術創新主體，存在著復雜的關聯性，容易導致持續技術創新動力低下、創新網絡早衰的局面。因此，從內部研究視角出發，借助系統動力學理論方法，揭示裝配式建筑產業鏈技術創新網絡演化機制，提出促進產業鏈技術創新績效的對策措施，具有理論與實踐意義。

1 裝配式建筑產業鏈技術創新網絡影響因素分析

裝配式建筑產業鏈技術創新網絡主要是由裝配式建筑企業、設計單位、建設單位、政府、高校科研院所等諸多主體構成的一種復雜關系網絡。

裝配式建筑產業鏈技術創新網絡不僅具備網絡組織共性特征，同時存在著特性特征，在產業鏈技術創新網絡中各主體以技術創新協同為追求，技術創新的本質在于技術知識的獲取，而異質性技術知識的存在成為獲取技術知識的重要基礎，在技術知識獲取過程中知識吸收、擴散成為產生技術創新績效的關鍵。劉曉燕等[2]認為技術創新網絡具有顯著的生命周期特點，按照節點調整的演化過程將其劃分為創生、擴張、穩定及衰退4 個階段；JONES 等[3]指出創新網絡規模的增加，不僅帶來網絡主體協調關系的頻繁性，也容易導致技術創新網絡績效的下降；ROELEY 等[4]認為技術創新網絡主體的協調一致和主體的結構對于技術創新網絡績效具有較大影響；HANSEN[5]認為技術創新網絡內的技術知識共享水平對于技術創新具有正相關關系，將直接正向影響技術創新績效；叢貞等[6]認為，有效的知識學習是技術創新的基礎和關鍵，而技術創新也同樣受到網絡節點特征、網絡規模及差異性等因素的影響。

根據國內外學者研究以及分析得出影響裝配式建筑產業鏈技術創新網絡演化的關鍵影響因素有技術創新網絡節點數量、網絡組織內共享知識量、網絡組織內知識總量、技術創新績效、技術學習能力以及技術創新能力。

2 裝配式建筑產業鏈技術創新網絡模型

為更好刻畫裝配式建筑產業鏈技術創新網絡演化關系及過程，本文使用系統動力學常用軟件Vensim 構建裝配式建筑產業鏈技術創新網絡因果關系圖和系統模型，并采用定量模擬，分析技術學習能力和技術創新能力對網絡演化的影響趨勢。

2.1 模型邊界及假設

2.1.1 模型邊界

本文主要研究裝配式建筑產業鏈所涉及到的主要主體，探究產業鏈內部技術創新網絡演化過程。不考慮外部環境或者政策性影響因素的作用，在選取研究角度上以技術知識作為核心，重點討論網絡內部技術學習能力和技術創新能力對演化趨勢的影響過程。

2.1.2 模型假設

為確保研究工作的科學及嚴謹性，兼顧創新網絡周期性，本文假定裝配式建筑產業鏈執行某項目過程中組成技術創新網絡，項目執行周期4 年。同時，裝配式建筑產業鏈內各主體具有較好的技術學習能力和共享意識。

2.2 裝配式建筑產業鏈技術創新網絡的因果圖

基于上述分析，結合系統動力學理論方法，構建裝配式建筑產業鏈技術創新網絡因果關系圖，如圖1所示。

圖1 裝配式建筑產業鏈技術創新網絡因果關系圖

裝配式建筑產業鏈技術創新績效取決于技術創新知識量和產業鏈內知識存量，產業鏈主體的技術學習和吸收能力越高，那么產生的技術創新知識量也就越多，繼而產業鏈整體的技術創新績效越高。裝配式建筑產業鏈共享知識總量指的是所有產業鏈內各主體知識的總和，不僅包含了各主體學習獲得的知識，也涵蓋各主體在技術創新過程中通過組織協作創新獲得的創新知識。

一般來說，學習能力越強，獲得學習知識也就越多，但由于學習知識總量是一定的，學習時間越長越會減少異質性知識的存在，各主體間也就會產生競爭意識，降低產業鏈的信任強度，反過來影響產業鏈技術創新績效。

進入網絡的節點數量主要取決于產業鏈技術創新績效的變化程度，當績效較高時，此時會產生較強的技術創新吸引力，吸引更多的創新主體進入網絡，主體進入速率大于主體退出速率，從而使得技術創新網絡節點規模呈現上升趨勢；而當績效低于某一限值后，此時技術創新網絡的吸引力下降，導致主體進入速率小于主體退出速率，技術創新網絡節點規模呈現下降趨勢。同樣的，進入網絡的主體越多，共享知識總量也就越多，技術創新能力也就越大；反之，退出網絡的主體越多，共享知識總量也就越少，技術創新能力也就越小。

2.3 裝配式建筑產業鏈技術創新網絡的系統模型

基于2.2 節因果關系圖，構建裝配式建筑產業鏈技術創新網絡的系統模型，如圖2 所示。

圖2 裝配式建筑產業鏈技術創新網絡系統模型

裝配式建筑產業鏈技術創新網絡系統模型中包含多種類型的變量，其中狀態變量3 個，速率變量6 個，輔助變量7 個，表函數1 個。

本模型涉及的主要變量方程如下：①產業鏈技術創新績效=（技術創新知識量+技術學習知識量）/產業鏈內知識存量；②技術創新網絡節點規模=ⅠNTEG（知識擴充－知識衰減，初始值）；③裝配式建筑產業鏈共享知識總量=ⅠNTEG（主體進入網絡速率－主體退出網絡速率，初始值）；④技術學習能力=WⅠTH LOOKUP（Time），技術學習能力是與時間相關的表函數關系，技術學習能力存在初值，并隨著時間的增加而不斷升高，直至趨于穩定數值；⑤主體進入網絡比例=主體進入網絡速率/技術創新網絡節點規模；⑥主體退出網絡比例=主體退出網絡速率/技術創新網絡節點規模。

3 模擬仿真與分析

裝配式建筑產業鏈技術創新網絡演化系統模型仿真之前，需要對3 個狀態變量的初始值設定相關數值，裝配式建筑產業鏈共享知識總量、技術創新網絡節點規模、產業鏈內知識存量的初始值分別是200、35、200。

3.1 初始分析

在既定參數狀態下，選取裝配式建筑產業鏈共享知識總量和產業鏈技術創新績效作為主要的觀測指標，如圖3 所示。

圖3 初始狀態模擬圖

由圖3 可知，裝配式建筑產業鏈共享知識總量整體呈現“先上升，再下降”的趨勢。產業鏈各主體在網絡演化前期，隨著技術創新協作程度增高，因此共享和技術創新知識增多；網絡演化中后期，隨著知識學習能力不斷提高、異質性知識不斷減少，同時創新知識擴充速率下降，導致共享知識總量開始整體減少，直至趨于零。由產業鏈技術創新績效公式可知，當技術創新知識量與技術學習知識量呈現“先升后降”的趨勢，產業鏈技術創新績效也會存在“先上升，后下降”的趨勢，只是上升時間更短，隨后逐漸演化進入衰退期，這一特征符合產業鏈技術創新網絡演化的周期性特征。

3.2 調參分析

技術學習能力和技術創新能力均為影響裝配式建筑產業鏈技術創新網絡演化的關鍵變量，分別將變量取值提高10%，觀察影響趨勢。

3.2.1 技術創新能力

技術創新能力調參分析如圖4 所示。從圖4（a）中可以看出，技術創新能力與裝配式建筑產業鏈共享知識總量呈正相關關系，并且技術創新能力越高，裝配式建筑產業鏈共享知識總量增加以及衰退的趨勢也就越顯著。從圖4（b）中可以看出，技術創新能力與產業鏈技術創新績效也呈正相關關系，這不僅符合現實情況，也滿足文章的基本因果關系分析。

圖4 技術創新能力調參分析

3.2.2 技術學習能力

技術學習能力調參分析如圖5 所示。從圖5（a）中可以看出，技術學習能力與裝配式建筑產業鏈共享知識總量呈負相關關系，技術學習能力越高，共享知識總量下降越顯著。從圖5（b）中可以看出，網絡演化前期，技術學習能力越高，產業鏈技術創新績效越高；經過一段演化時間之后，技術學習能力越高，產業鏈技術創新績效反而出現下降趨勢。

圖5 技術學習能力調參分析

4 結論

采用系統動力學理論方法，通過運用Vensim 模擬軟件對裝配式建筑產業鏈技術創新網絡演化過程進行仿真分析，得出結論如下：裝配式建筑產業鏈技術創新網絡存在周期性特征，且裝配式建筑產業鏈共享知識總量、技術創新績效整體呈現“先上升，再衰減”的趨勢；技術創新能力與裝配式建筑產業鏈共享知識總量以及技術創新績效呈正相關關系，但技術創新能力隨著創新網絡的協作程度增加而增加，因此技術創新能力不能改變網絡早衰特征；技術學習能力整體對裝配式建筑產業鏈共享知識總量以及技術創新績效的影響程度小于技術創新能力，且技術學習能力與裝配式建筑產業鏈共享知識總量呈負相關關系，技術學習能力在前期對技術創新績效呈正向影響，在后期呈負影響。

隨著裝配式建筑產業不斷發展，裝配式建筑產業鏈的技術創新網絡也逐漸復雜化，不同的政策因素及外部影響也會對組織內部產生影響，本文未對此展開詳細討論，但這將是今后的研究方向。