考慮政府監管的農機裝備產學研協同創新演化博弈研究

史 歡, 李洪波

(1.湖南工業大學 經濟與貿易學院,湖南 株洲 412007; 2.江蘇大學 中國農業裝備產業發展研究院,江蘇 鎮江 212013)

0 引言

習近平總書記指出要“大力推進農業機械化、智能化,給農業現代化插上科技的翅膀”,為農機裝備創新指明了方向。近年來,貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》《國務院關于加快推進農業機械化和農機裝備轉型升級的指導意見》等,我國農機裝備科技創新取得了顯著進展和成效,農機化和農機裝備產業轉型升級、高質量發展加速推進,有力支撐和引領現代農業。與此同時,國家通過制度建設和出臺相關政策,推動了農機裝備產學研聯盟的形成[1]。農機裝備領域產學研的協同創新是引導各方資源共同促進先進適用農機技術轉化推廣和擴散普及的重要手段。然而,當下農機裝備領域產學研協同創新機制存在著明顯的短板,暴露了如農機裝備共性基礎研究不足、政府監管匱乏、農機裝備產學研用人才需求對接薄弱等問題,如何充分發揮政策引導作用,為中國農機裝備產業體系自主創新升級提供源動力成為亟待解決的問題。因此,開展國家農機裝備產學研協同創新研究具有一定的現實意義。

目前學者對于協同創新的研究主要聚焦于協同創新的影響因素、機制、演化過程等三個方面。(1)影響因素方面,吳君民等[2]研究了協同創新意愿對主體創新策略選擇的影響;李柏洲等[3]、GE等[4]聚焦于政府監管力度和政策支撐對產業向協同創新方向演化的影響;郭建杰和謝富紀則探討了影響組織間協同創新的內生因素和外生因素[5];ZHANG等[6]指出知識的黏性直接影響協同創新的效率。(2)在對協同創新的機制研究方面,呂璞和馬可心研究發現基于相對風險分擔的分配機制能夠增強企業參與協同創新的意愿[7];ZHOU和REN[8]建立了一種基于空間公共物品博弈的低碳技術合作創新進化博弈模型,以有效解決研發中的搭便車問題;張成和唐方成[9]采用組織協同理論分析了創客組織的協同創新機制,并基于此機制進行了系統動力學仿真。(3)協同創新過程方面,呂丹和王等[10]發現創新網絡隨著時間的推移,整體網絡的創新聯系不斷增加,并且滿足小世界特性;王海軍等[11]構建了基于平臺模塊化的產學研用協同創新系統模型;蔣開東和詹國彬[12]從共生理論出發探討了高校協同創新的實踐演化邏輯。

通過檢索發現,同時以農機和創新為主題的研究尚不多見,但農機裝備創新的重要性得到了學者的肯定。羅錫文[13]指出農機科技創新是農業機械化發展的第一動力;LI等[14]以中國農業數據為樣本,采用結構方程模型證實了農機裝備產業創新與農機普及化、農業現代化之間具有正相關關系;薛洲等[15]研究發現定額補貼模式對農機裝備制造企業創新具有偏離效應和扭曲效應;蘆千文和高鳴[16]探討了農業生產性服務業支持政策的演變;童洪志和劉偉[17]研究發現政府干預有利于刺激BOP群體對農機裝備的采納。

基于此,本文以國家農機裝備產學研協同創新為主題,采用演化博弈的方法,首先構建以農機裝備企業、學研方和政府為主體的三方協同創新演化博弈模型,通過模型求解與參數討論進行各主體漸進穩定性分析,最后利用Matlab軟件進行數值仿真與分析,以期為促進國家農機裝備發展以及政府制定有針對性的農機政策提供參考。

1 模型描述與基本假設

1.1 模型描述

形成產學研深度融合的農機裝備創新機制和成果轉化推廣機制,是積極融入國家“雙循環”新格局,服務國家鄉村振興、糧食安全戰略,為我國“三農”發展和農機裝備提質增效的關鍵。構建國家農機裝備產學研協同創新三方演化博弈主體之間的邏輯關系如圖1所示。具體來說,本文的農機裝備企業指國內農機裝備行業規模企業,具備一定的資本和能力牽頭組建產學研創新平臺,開展具有信息獲取、智能決策和精準作業能力的高端農機產品及其制造技術的研究與產業孵化活動,迎合國家農機所需。學研方指包括研究型高校、職業型高校、科研院所等多種類型的學研合作伙伴,通過給企業提供異質性知識資源、輸送具有農機專業技能的員工、帶來行業關鍵和共性技術,構成產學研協同創新體系。當前國內農機工業與歐美農機強國存在較大差距,技術水平和生產效率偏低,創新能力薄弱,中國情境下的農機企業發展離不開政府的政策引導,通過給予農機裝備企業研發補貼,可以降低創新風險和成本,提升產學研協同創新意愿。因此,為強調和探討政府監管在農機裝備產學研協同創新中的引導作用,將政府部門納入博弈主體之一開展討論。

圖1 三方演化博弈主體邏輯關系圖

1.2 基本假設

假設1在農機裝備產學研協同創新過程中,主要涉及農機裝備企業(I)、學研方(U)以及政府部門(G)三大主體。在協同創新過程中,主體間為達到深度融合需要經過多次反復學習與調整,農機裝備企業和學研方均有兩種行為決策,分別是{積極參與,消極參與},政府部門的行為策略集為{監管,放任}。

假設2在協同創新過程中,農機裝備企業和學研方選擇積極參與的概率分別為x和y,則1-x,1-y分別表示其不參與協同創新的概率;政府部門選擇監管行為的概率為z,則1-z表示政府部門選擇放任行為的概率,x,y,z∈[0,1]。

假設3參與協同創新的主體可能存在機會主義行為,如為謀求自身的利益,獲取所需資源后退出產學研協同創新[27]。農機裝備企業消極合作的固有收益為R1,學研方消極合作的固有收益為R2;此時,農機裝備企業和學研方的投機收益分別為S1和S2;政府監管下,農機裝備企業和學研方投機行為受到的如減少政策傾斜力度等懲罰分別為F1和F2,F1>F2。

假設4當農機裝備企業和學研方選擇積極參與時,農機裝備企業積極整合行業創新資源,所需額外付出的關鍵技術攻關等成本為C1,學研方所需額外付出的包括科研組織模式創新、農機高校相關學科建設、構建產學研合作協同育人項目實施體系等成本為C2。農機裝備企業和學研方協同創新,組成產學研聯合體開展協同攻關,會獲得協同創新收益ΔR,其中農機裝備企業的協同創新收益分配比例為λ,即農機裝備企業的協同創新收益為λΔR,學研方的協同創新收益為(1-λ)ΔR,λΔR-S1>0,(1-λ)ΔR-S2>0。

假設5當政府選擇監管行為時,需付出監管成本C3,額外的激勵成本C4,包括創新補助資金、農機產業專項支持政策、人才培養和引進激勵政策等,F1+F2-C3>0。其中,農機裝備企業獲得激勵資金比例為μ,學研方獲得激勵資金比例則為1-μ,μC4>F1。此時,若農機裝備企業和學研方均積極合作,能夠有效服務國家所需、協助政府政策制定、提升政府效能,政府可獲得額外收益M1;當僅有一方積極參與協同創新,政府收益為M2,M1>M2>F1>F2。當政府選擇放任行為時,無法獲知農機裝備企業和學研方的行為選擇信息,政府部門不設獎懲。

2 模型求解與演化穩定性分析

2.1 均衡條件設定

2.1.1 農機裝備企業均衡條件

(1)

農機裝備企業策略選擇的復制動態方程為:

F(x)=dx/dt=x(1-x)(yλΔR-C1+zF1-yS1)

(2)

2.1.2 學研方均衡條件

(3)

學研方策略選擇的復制動態方程為:

F(y)=dy/dt=y(1-y)[x(1-λ)ΔR-xS2-C2+zF2]

(4)

2.1.3 政府部門均衡條件

(5)

政府部門策略選擇的復制動態方程為:

(6)

2.2 模型求解與參數分析

2.2.1 農機裝備企業策略穩定性分析

對農機裝備企業策略選擇的復制動態方程求一階偏導數,根據式(2)可得

F′(x)=(1-2x)(yλΔR-C1+zF1-yS1)

(7)

圖2 農機裝備企業穩定性示意圖

(8)

2.2.2 學研方策略穩定性分析

對學研方策略選擇的復制動態方程求一階偏導數,根據式(4)可得

F′(y)=(1-2y)[x(1-λ)ΔR-xS2-C2+zF2]

(9)

圖3 學研方穩定性示意圖

(10)

2.2.3 政府部門策略穩定性分析

對政府部門策略選擇的復制動態方程求一階偏導數,根據式(6)可得

(11)

圖4 政府部門穩定性示意圖

(12)

3 仿真分析

根據仿真分析結果,對博弈主體的初始意愿、政府監管力度以及協同創新收益分配比例對農機裝備產學研協同創新行為的影響進行討論。其中固定參數設定如下:ΔR=50,C1=13,C2=10,S1=4,S2=3,C4=3,M1=8,M2=3。

3.1 初始意愿對農機裝備產學研協同創新演化的影響

圖5是在其他參數不變的情況下,三者初始意愿變化對協同創新演化影響的仿真。假設初始意愿相同,取0.3,0.5,0.8分別對應初始意愿低、中、高三種情形。由圖5可知,農機裝備企業和學研方初始意愿x,y臨界值處于0.3～0.5之間,當兩者協同創新的初始意愿x,y低于該臨界值時,系統最終平衡點趨向于(0,0,1),此時農機裝備企業原始創新乏力,企業和學研方創新意愿疲軟,無法形成農機裝備產學研用深度融合的協同創新機制;當初始意愿x,y高于該臨界值時,x,y,z均收斂于1,最終平衡點趨向于(1,1,1),此時在政府的監管下,農機裝備企業和學研方之間積極深化合作,形成協同創新長效機制。此外,隨著初始意愿x,y的增加,z收斂于1的速度逐漸加快,并且在三者意愿都較高時,y收斂于1的速度快于x,z。仿真結果表明,無論農機裝備企業和學研方的意愿高低,政府始終積極發揮著引導作用,并且相較于農機裝備企業,學研方更渴望開展協同創新,這可能是因為企業協同創新中需要擔負農機裝備巨額研發成本以及所面對的技術基礎薄弱的現實,此外市場規模門檻造成預期收益和利潤不足的判斷亦是企業創新意愿不足的原因之一。

圖5 初始意愿同時變化下三方博弈演化軌跡

圖6是其他參數不變的情況下,農機裝備企業初始意愿x變化對學研方協同創新策略和政府部門監管行為選擇影響的仿真。此時y0=z0=0.5,農機裝備企業初始意愿x的臨界值位于0.3～0.5之間,當x小于該臨界值時,系統平衡點最終趨向于(0,0,1)。仿真結果表明,當農機裝備企業協同創新意愿較低時,盡管政府采取了一定的引導策略,系統仍無法形成產學研融合的共生局面,學研方的協同創新意愿更多受企業態度的影響,隨著企業協同創新意愿的逐漸強烈,學研方亦更傾向于選擇協同創新,并且政府也更樂意給予協同程度高的產學研聯盟以政策和創新資金的支持。

圖6 x變化下三方博弈演化軌跡

圖7是在其他參數不變的情況下,學研方初始意愿y變化對農機裝備企業協同創新策略和政府部門監管策略影響的仿真。此時,農機裝備企業和政府的初始意愿始x,z終處于一個中等狀態,即x0=z0=0.5,學研方初始意愿y的臨界值處于0.3～0.5之間,當y小于該臨界值時,x,y均收斂于0,y的收斂速度快于x,系統平衡點最終趨向于(0,0,1)。

圖7 y變化下三方博弈演化軌跡

圖8是在其他參數不變的情況下,政府選擇監管行為的初始意愿z變化對農機裝備企業和學研方積極參與協同創新策略影響的仿真。為探討政府監管行為對產學研協同創新意愿是否具有引導作用,設立x,y始終處于一個較低水平。仿真結果表明,政府監管意愿的上升對于農機裝備企業和學研方消極參與協同創新的行為具有一定的改善作用。

圖8 z變化下三方博弈演化軌跡

圖9當政府監管的初始意愿z分別處于高水平和低水平的情況下,x,y同時變化對三方策略選擇影響的仿真。當x,y均處于一個較高水平時,即使政府的監管意愿z很低,系統平衡點最終仍會趨向于(1,1,1);而當農機裝備企業和學研方積極參與協同創新的意愿x,y均很低時,x和y仍收斂于0,并且x收斂于0的速度快于y,系統平衡點最終趨于(0,0,1)。仿真結果表明,農機裝備企業和學研方受彼此協同創新意愿的影響明顯大于政府監管對雙方合作行為選擇的影響。

圖9 初始意愿x,y同時變化下三方博弈演化軌跡

3.2 政府激勵政策和懲罰力度對農機裝備產學研協同創新演化的影響

圖10是在其他參數不變的情況下,C4的改變對三方策略選擇影響的仿真。為探究政府政策的激勵作用,設立三者的初始意愿相同并均處于較低水平。政府激勵成本C4存在兩個臨界值,分別處于1～6和11～16之間。(1)當C4小于1～6之間的臨界值時,農機裝備企業和學研方會暫時選擇消極策略,但最終系統平衡點會趨向于(1,1,1),其中x的收斂速度快于y;(2)當C4處于6～11之間時,農機裝備企業和學研方選擇積極參與協同創新的意愿x,y收斂于0,z收斂于1,y的收斂速度快于x,系統平衡點最終傾向于(0,0,1);(3)當C4大于6～11之間的臨界值時,隨著C4的增加,z趨向于1的概率逐漸降低,并最終趨向于0 ,此時系統平衡點最終趨向于(0,0,0)。仿真結果表明,盡管農機裝備企業和學研方的協同創新意愿不高,適度的政府補貼仍能夠最終影響兩者的策略選擇;由于政府補貼的影響效果在時間維度上具有滯后性特征,農機裝備企業和學研方在選擇時會存在一定的觀望期,但雙方最終會選擇積極參與協同創新;農機裝備企業對于激勵政策較之學研方更為敏感,當有足夠的補貼力度,農機裝備企業比學研方更渴望建立協同創新關系。此外,仿真出現了與預期不同的結果,當補貼力度較大時,政府投入對農機裝備產學研協同創新的作用出現了“擠出效應”和“偏離效應”,可能的原因有以下幾點:(1)企業會以政府補貼代替自身的創新投入,積極參與協同創新意愿降低;(2)農機裝備企業在付出巨額成本研發出新產品后,新產品價格會相應提高,但是由于類似定額補貼這類政策的存在,創新產品不能以更高的價格售出,企業協同創新的意愿受到遏制;(3)產學研主體之間為爭取政府補貼,出現了惡性競爭,導致重復科研和資源浪費,創新效率大大降低。

圖10 政府補貼C4變化下三方博弈演化軌跡

圖11是在其他參數不變的情況下,F1和F2的改變對三方策略選擇影響的仿真。F1和F2的臨界值分別位于6～10和4～6之間,當F1和F2均小于臨界值時,農機裝備企業和學研方的初始意愿x和y收斂于0,系統平衡點最終傾向于(0,0,1);當F1和F2大于臨界值時,x,y,z均收斂于1,系統平衡點最終趨向于(1,1,1)。仿真結果表明,政府懲罰力度的增加會影響農機裝備企業和學研方的策略選擇,在懲罰力度很低的情況下,農機裝備企業和學研方均毫不猶豫的選擇消極協同的行為。隨著懲罰力度的增強,盡管仍有企業和學研方在初期選擇投機取巧,但隨著時間的推移,最終雙方選擇積極參與協同創新。

圖11 政府懲罰力度F變化下三方博弈演化軌跡

3.3 協同創新收益分配比例對農機裝備產學研協同創新演化的影響

圖12a和圖12b是在其他參數不變的情況下,協同創新收益分配比例λ的改變對農機裝備企業和學研方策略選擇影響的仿真。為不失一般性,假設三個主體初始意愿相同并均處于中等水平,即x=y=z=0.5,協同創新收益分配比例λ存在兩個臨界值,分別處于0.25～0.35和0.75～0.85之間。分三個階段進行分析:(1)當協同創新收益分配比例λ小于0.25～0.35之間的臨界值時,x和y收斂于0,即農機裝備企業和學研方均會選擇消極參與行為;(2)當協同創新收益分配比例λ處于0.35～0.75之間時,x和y收斂于1。其中,當0.35<λ<0.55時,y收斂于1的速度快于x,當0.55≤λ≤0.75時,x收斂于1的速度快于y;(3)當協同創新收益分配比例λ大于0.75～0.85之間的臨界值時,x和y均收斂于0,并且y收斂于0的速度明顯快于x。

圖12a λ變化下三方博弈演化軌跡

圖12b λ變化下三方博弈演化軌跡

仿真結果表明,協同創新收益分配比例λ變化會影響主體的策略選擇,并最終影響演化方向;在協同創新過程中,收益分配比例越公平,農機裝備企業和學研方也越傾向于選擇積極參與;值得注意的是,稍顯偏頗的分配比例并不會改變學研方積極參與協同創新的選擇,可能的解釋是協同創新過程中,農機裝備企業作為供給方需要付出更多的資金支出和技術積累,而學研方更關注人才的引育、技術和平臺的共享機會等方面,因此農機裝備企業對收益分配比例更加敏感;當收益分配比例嚴重失調時,學研方出于對風險的感知和收益的評估果斷選擇消極參與行為,隨著時間的推移,最終雙方均會采取消極行為。

4 研究結論與政策建議

4.1 研究結論

第一,農機裝備產學研協同創新的過程是一個包括農機裝備企業、學研方、政府部門等多主體的復雜系統過程,政府在協同創新的任一階段均發揮積極作用,但單靠政府的力量無法改變系統演化的方向,農機裝備企業和學研方受彼此協同創新意愿的影響大于政府引導的作用;第二,盡管政策促進在農機裝備產學研協同創新過程中存在滯后性,政府規制仍能夠有效制約協同創新過程中的投機行為,農機裝備企業對于補貼政策較之學研方更為敏感。與此同時,農機裝備產學研協同創新過程中,政府補貼存在“擠出效應”和“偏離效應”;第三,合理的協同創新收益比例有利于系統達到最優狀態,農機裝備企業對于收益分配比例的感知更為敏感,預期收益和利潤不足會影響農機裝備企業協同創新意愿,收益分配比例嚴重失調時,學研方會果斷選擇消極行為。

4.2 政策建議

首先,針對農機主體協同創新意愿不高的問題,政府可以系統性地跨區域整合具有相似農作條件、相似服務、相似農作物的市場需求,從而擴大市場規模以提高農機裝備企業研發創新意愿;其次,為有效落實政府獎懲政策,建議政府部門支持農機行業協會開展企業誠信自律和質量提升行動,抵制惡性競爭、重復研發套取政府補貼、制售假冒偽劣認證等行為,不斷提升農機裝備產學研協同創新監管能力。可適度鼓勵加大農機裝備企業技術研發投入的配套財稅支持政策,建議設立高端農機人才培養專項基金,引導學研方面向農業機械化、農機裝備產業轉型升級發展,切實提高協同聯動創新效率;最后,公平合理的收益分配機制能夠保證產學研協同創新系統可持續發展,可組建專門的協調管理部門,明確協同創新收益分配導向,逐步建立“資源共享、使用公平、轉化高效、利益激勵充分”的農機裝備產學研協同創新體系。