申 楠,李婉紅
(哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,哈爾濱 150001)
基于競合關(guān)系的制造業(yè)綠色創(chuàng)新系統(tǒng)知識(shí)共享博弈研究
申 楠,李婉紅
(哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,哈爾濱 150001)
目前,推動(dòng)制造業(yè)建立節(jié)能、降耗、降低污染的綠色創(chuàng)新系統(tǒng)已成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展刻不容緩的任務(wù)之一。研究發(fā)現(xiàn),制造企業(yè)在競爭主導(dǎo)型知識(shí)共享博弈過程中可獲得的最優(yōu)知識(shí)共享收益與知識(shí)未來效應(yīng)因子、知識(shí)共享期望增加因子、折現(xiàn)率和淘汰率正相關(guān),與知識(shí)共享單位成本負(fù)相關(guān);合作主導(dǎo)型下的最優(yōu)知識(shí)共享收益則與知識(shí)未來效應(yīng)因子、知識(shí)共享期望增加因子、知識(shí)共享的邊際收益系數(shù)和折現(xiàn)率正相關(guān),與知識(shí)共享單位成本負(fù)相關(guān)。
制造業(yè);綠色創(chuàng)新系統(tǒng);競合關(guān)系;知識(shí)共享;博弈
中國制造業(yè)以往主要以高能耗、高排放、低利用的粗放型增長模式為主,這不僅加劇了中國能源短缺和環(huán)境污染的不良態(tài)勢,也與中國實(shí)現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。從可持續(xù)發(fā)展的角度看,制造業(yè)需要在保護(hù)自然資源、改善生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上,獲得經(jīng)濟(jì)效益的持續(xù)增長,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。綠色創(chuàng)新是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的創(chuàng)新模式,其目標(biāo)是使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中,對(duì)環(huán)境的影響最小、資源利用效率達(dá)到最高。制造業(yè)綠色創(chuàng)新系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)綠色創(chuàng)新、提升制造業(yè)企業(yè)市場競爭能力的關(guān)鍵[1],其包含制造業(yè)企業(yè)、高校與科研院所、政府機(jī)構(gòu),以及中介機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)主體在內(nèi)。在這種背景下,推動(dòng)制造業(yè)建立節(jié)能、降耗、降低污染的綠色創(chuàng)新系統(tǒng),并通過綠色創(chuàng)新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型,使其在發(fā)展過程中減少環(huán)境污染、節(jié)約資源以及資源再生等目標(biāo),已成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展刻不容緩的任務(wù)之一。
此外,知識(shí)已成為推動(dòng)制造業(yè)綠色創(chuàng)新系統(tǒng)運(yùn)行的重要資源和要素。制造企業(yè)與高校、科研院所的合作過程中,需經(jīng)歷隱性知識(shí)向顯性知識(shí)的轉(zhuǎn)化,并與知識(shí)庫中原有的顯性知識(shí)一起通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、開放式數(shù)據(jù)庫、印刷品等平臺(tái),與對(duì)方進(jìn)行顯性知識(shí)的傳遞與共享,對(duì)方將獲取的顯性知識(shí)通過分析、整合、儲(chǔ)存為綠色知識(shí)和綠色技術(shù),并最終應(yīng)用于綠色創(chuàng)新過程中[2]。綠色創(chuàng)新系統(tǒng)的運(yùn)行被越來越多地理解為有關(guān)清潔生產(chǎn)、循環(huán)制造、末端處理工藝等新知識(shí)在系統(tǒng)內(nèi)的產(chǎn)生、應(yīng)用和擴(kuò)散的過程[3]。知識(shí)共享已成為綠色創(chuàng)新產(chǎn)生效應(yīng)并推動(dòng)創(chuàng)新系統(tǒng)運(yùn)行的重要鏈條,制造業(yè)綠色創(chuàng)新系統(tǒng)研究的“系統(tǒng)范式”也必將高度關(guān)注知識(shí)在創(chuàng)新系統(tǒng)中各個(gè)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)和要素之間的共享機(jī)制,這是實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。李林蔚、江能前等(2014)基于競合視角對(duì)聯(lián)盟企業(yè)的知識(shí)獲取影響因素進(jìn)行分析認(rèn)為,合作要素和競爭要素對(duì)聯(lián)盟企業(yè)知識(shí)獲取以及共享等活動(dòng)具有影響;Mention(2011)在關(guān)于開放式創(chuàng)新實(shí)踐的協(xié)作與競合研究中也提出了類似的觀點(diǎn)。綠色創(chuàng)新主體必須通過合作獲取互補(bǔ)性的異質(zhì)資源來實(shí)現(xiàn)利益最大化,但是在知識(shí)共享的合作過程中,也必然伴隨著競爭行為,這種競合關(guān)系體現(xiàn)了綠色創(chuàng)新主體為了獲得市場優(yōu)勢的利己行為。依據(jù)知識(shí)共享雙方的知識(shí)資源依賴程度、創(chuàng)新目標(biāo)的相關(guān)性等,可以將競合關(guān)系分為合作主導(dǎo)型關(guān)系和競爭主導(dǎo)型關(guān)系。
基于以上背景,本文提出研究基于競合關(guān)系的制造業(yè)綠色創(chuàng)新系統(tǒng)知識(shí)共享機(jī)制,該研究對(duì)構(gòu)建基于知識(shí)管理的制造業(yè)綠色創(chuàng)新系統(tǒng),提高系統(tǒng)中的知識(shí)存量,增強(qiáng)系統(tǒng)的綠色創(chuàng)新能力,進(jìn)而推動(dòng)中國制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,提升制造業(yè)競爭優(yōu)勢具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。
1.競爭主導(dǎo)型關(guān)系中的知識(shí)共享。綠色創(chuàng)新系統(tǒng)中生產(chǎn)同質(zhì)產(chǎn)品的企業(yè)之間所存在的關(guān)系更多以競爭主導(dǎo)型為主。它們之間的競爭不僅表現(xiàn)為對(duì)產(chǎn)品市場份額的爭奪,還表現(xiàn)在對(duì)技術(shù)、知識(shí)、人力資源等方面的競爭??紤]到企業(yè)符合經(jīng)濟(jì)人假設(shè),即使是以競爭為主導(dǎo)的關(guān)系,由于競爭對(duì)手擁有本企業(yè)進(jìn)行綠色創(chuàng)新需要的技術(shù)和知識(shí),因此在以競爭主導(dǎo)型關(guān)系為主的制造企業(yè)之間進(jìn)行知識(shí)共享也成為可能。
通常競爭主導(dǎo)型制造企業(yè)之間的知識(shí)共享發(fā)生在建立聯(lián)盟和不建立聯(lián)盟兩種情況下,由于通過聯(lián)盟進(jìn)行知識(shí)共享的方式更接近于合作主導(dǎo)型的知識(shí)共享,因此,本文僅研究在非聯(lián)盟方式下的知識(shí)共享過程。在非聯(lián)盟方式下,制造企業(yè)間沒有組織約束和保障,因此屬于非完全共同利益主體,各主體會(huì)通過獨(dú)立決策的方式來確定知識(shí)共享量,確定自身最優(yōu)的知識(shí)共享目標(biāo)函數(shù)和知識(shí)共享的最優(yōu)決策,自身和對(duì)方的知識(shí)資源可以得到合理利用和配置,從而實(shí)現(xiàn)在綠色創(chuàng)新過程中的低成本和高效率[4]。
2.合作主導(dǎo)型關(guān)系中的知識(shí)共享。在合作主導(dǎo)型關(guān)系中,綠色創(chuàng)新主體雙方具有較為一致的綠色創(chuàng)新目標(biāo),對(duì)于所溢出的知識(shí)資源具有互補(bǔ)性,而且市場的重合性也較低。因此,合作主導(dǎo)型關(guān)系通常發(fā)生在制造企業(yè)與高校和科研院所之間。在制造企業(yè)與高校、科研院所的合作主導(dǎo)型關(guān)系中,各創(chuàng)新主體的合作意愿具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。制造企業(yè)是知識(shí)資源的主要需求者,需要通過合作獲得綠色創(chuàng)新過程中所需的知識(shí)資源;而高校和科研院所具有較高的知識(shí)創(chuàng)造水平,主要作為知識(shí)資源的提供者為制造企業(yè)供給所需要的知識(shí)。因此,在這種合作主導(dǎo)型關(guān)系中,制造企業(yè)與高校、科研機(jī)構(gòu)沒有直接的競爭關(guān)系,更多是通過雙方的合作來達(dá)到共贏。
1.基本假設(shè)構(gòu)建。博弈論是研究理性的參與者在合作或競爭中的策略選擇理論,可以劃分為合作博弈和非合作博弈兩大類,其中,合作博弈研究人們達(dá)成合作時(shí)如何分配合作得到的收益,即收益分配問題;非合作博弈則研究人們?cè)诶嫦嗷ビ绊懙木謩葜腥绾芜x擇決策使自己的收益最大,即策略選擇問題。關(guān)于知識(shí)共享博弈研究,現(xiàn)有研究大多運(yùn)用靜態(tài)模型研究不同知識(shí)主體知識(shí)共享策略問題。然而,由于知識(shí)的更新周期不斷縮短,綠色創(chuàng)新系統(tǒng)中主體之間的知識(shí)共享也是一個(gè)動(dòng)態(tài)進(jìn)行的過程,因此應(yīng)用動(dòng)態(tài)博弈模型中的微分對(duì)策模型研究這些主體的知識(shí)共享博弈問題更為符合現(xiàn)實(shí)[5]。
假設(shè)1:綠色創(chuàng)新系統(tǒng)中參與知識(shí)共享(Player)包括兩方:{制造企業(yè)1,大學(xué)及科研院所2}或{制造企業(yè)1,制造企業(yè)2},同時(shí)假設(shè)雙方的知識(shí)共享目的是在通過知識(shí)共享所獲得的知識(shí)創(chuàng)新量最大時(shí),共享雙方可獲得知識(shí)共享的最大收益。
假設(shè)2:雙方的知識(shí)共享從t0時(shí)點(diǎn)開始,在T時(shí)點(diǎn)終結(jié)。雙方在S時(shí)點(diǎn)的知識(shí)共享量為xi(s)(i=1,2),知識(shí)共享意愿為ui(s)(i=1,2),進(jìn)行知識(shí)共享的單位成本系數(shù)為ci(i=1,2)。借鑒于娛、施琴芬(2013)的研究,建立如下知識(shí)共享博弈模型。同時(shí),考慮到知識(shí)共享成本與知識(shí)共享意愿有關(guān),因此雙方的知識(shí)共享成本函數(shù)可以表示為知識(shí)共享意愿的二次凸函數(shù):
(1)
(2)
(3)
(4)
在這種關(guān)系中, 雙方知識(shí)共享的變化受制于以下動(dòng)態(tài)系統(tǒng):
(5)
(6)
其中,ξi(i=1,2)為知識(shí)共享的邊際收益系數(shù)且ξi>0,γ為固定的貼現(xiàn)率,hi(i=1,2)可以理解為知識(shí)的未來適用因子,用來衡量知識(shí)共享未來效應(yīng)。
(7)
在雙方合作的情況下產(chǎn)生知識(shí)共享對(duì)綠色技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)同效應(yīng),雙方知識(shí)共享的變化受制于動(dòng)態(tài)系統(tǒng):
(8)
其中,ρi表示共享意愿帶來的知識(shí)共享期望增加因子,δ為知識(shí)淘汰率且δ>0,δxi(s)表示在s時(shí)點(diǎn)上共享知識(shí)的瞬間淘汰情況。
1.競爭主導(dǎo)型的知識(shí)共享博弈過程。應(yīng)用貝爾曼動(dòng)態(tài)最優(yōu)化原理:一個(gè)控制集u*(t)=φ*(t,x)構(gòu)成最優(yōu)化問題微分博弈方程的一個(gè)最優(yōu)解法,若存在定義在[t0,T]×Rm→R上的連續(xù)可微的函數(shù)V(t,x),且滿足如下貝爾曼方程:
(9)
此處V(t,x)為t∈[t0,T]后所有瞬時(shí)收益之和的現(xiàn)值。
V(t0)1(T,x1)=e-γth1x1
V(t0)2(T,x2)=e-γTh2x2
(11)
此處的V(t0)1(t,x1)和V(t0)2(t,x2)表示參與人1和參與人2在時(shí)點(diǎn)t0開始的動(dòng)態(tài)最優(yōu)問題中,在t∈[t0,T]的價(jià)值函數(shù)。
本文以參與人1為例進(jìn)行分析,參與人2的步驟省略。
首先定義漢密爾頓函數(shù),即
(12)
觀察到H是可微的和非線性的,可以對(duì)H應(yīng)用一階條件?H/?u1=0以得到:
因此,可以得出參與人1對(duì)于知識(shí)共享意愿的最優(yōu)策略為:
(13)
同時(shí),利用乘積法則進(jìn)一步求導(dǎo)?H/?u1得出:
因此,(13)中的結(jié)果的確是最大化漢密爾頓函數(shù)。將結(jié)果(13)帶入貝爾曼方程(10),可得:
(14)
求解可得:
V(t0)1(t,x1)=e-γt[A1(t)x1+B1(t)]
(15)
公式(15)分別對(duì)t和x1求導(dǎo)數(shù),得:
(16)
將(15)和(16)代入(14),整理后可得:
(17)
令公式(17)中的x1系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)都為0,并根據(jù)邊界條件可得:
A1(T)=h1
B1(T)=0
(18)
將公式(16)代入(13),可得參與人1的最優(yōu)策略:
(19)
公式(18)中有關(guān)A1(t)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是對(duì)應(yīng)于A1(t)的一階線性微分方程,可以利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)求解得到:
A1(t)=(h1-eγT)e(γ+δ)(t-T)+eγt
(20)
將(20)代入 (18)中有關(guān)B1(t)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng), 可得:
(21)
(22)
因此,從公式(22)可以得出,在競爭主導(dǎo)型的知識(shí)共享博弈過程中,當(dāng)制造企業(yè)之間獨(dú)立進(jìn)行知識(shí)共享的決策時(shí),雙方可獲得最優(yōu)知識(shí)共享收益與知識(shí)未來效應(yīng)因子、知識(shí)共享期望增加因子、折現(xiàn)率和淘汰率正相關(guān),與知識(shí)共享單位成本負(fù)相關(guān)。
通過公式(5)和(22)可求得參與人1的最優(yōu)狀態(tài)軌跡:
(23)
(24)
依據(jù)以上步驟,同理可得綠色創(chuàng)新系統(tǒng)中參與人2在知識(shí)共享中的最優(yōu)狀態(tài)軌跡和知識(shí)共享量。
2.合作主導(dǎo)型的知識(shí)共享博弈過程。應(yīng)用貝爾曼動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù),可以得到雙方合作下進(jìn)行知識(shí)共享的貝爾曼方程:
(25)
首先定義漢密爾頓函數(shù),即
(26)
觀察到H是可微的和非線性的,對(duì)H應(yīng)用一階條件?H/?ui=0,可以得出參與人對(duì)于知識(shí)共享意愿的最優(yōu)策略為:
(27)
將(27)代入(25)可得:
(28)
求解(28),可得:
(29)
分別對(duì)t和xi求導(dǎo)數(shù),得:
(30)
(31)
令公式(31)xi系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)都為0,并根據(jù)邊界條件可得:
Ai(T)=hi
Bi(T)=0
(32)
將(30)代入(27),可得參與人的最優(yōu)策略:
(33)
公式(32)中有關(guān)Ai(t)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是對(duì)應(yīng)于Ai(t)的一階線性微分方程,可利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)求解得:
(34)
將(34)代入(32)中有關(guān)B1(t) 的動(dòng)態(tài)系統(tǒng), 可得:
(35)
(36)
同時(shí)將公式(34)代入(33),可得最優(yōu)策略為:
(37)
由公式(37)可以看出,在合作主導(dǎo)型的知識(shí)共享博弈過程中,雙方可獲得最優(yōu)知識(shí)共享的收益與知識(shí)未來效應(yīng)因子、知識(shí)共享期望增加因子、知識(shí)共享的邊際收益系數(shù)和折現(xiàn)率正相關(guān),與知識(shí)共享單位成本負(fù)相關(guān)。
通過公式(8)和(37)可求得雙方的最優(yōu)狀態(tài)軌跡:
(38)
(39)
綠色創(chuàng)新系統(tǒng)的知識(shí)共享建立在制造企業(yè)、高校與科研院所、政府機(jī)構(gòu),以及中介機(jī)構(gòu)間對(duì)溢出知識(shí)資源進(jìn)行流動(dòng)的基礎(chǔ)之上,在此過程中綠色創(chuàng)新系統(tǒng)內(nèi)部的綠色創(chuàng)新主體(主要指制造企業(yè)、高校與科研院所)通過相互之間的競爭與合作推動(dòng)知識(shí)資源的流動(dòng)。通過研究,本文得出以下結(jié)論:第一,在競爭主導(dǎo)型的知識(shí)共享博弈過程中,當(dāng)制造企業(yè)之間獨(dú)立進(jìn)行知識(shí)共享的決策時(shí),雙方可獲得的最優(yōu)知識(shí)共享收益與知識(shí)未來效應(yīng)因子、知識(shí)共享期望增加因子、折現(xiàn)率和淘汰率正相關(guān),與知識(shí)共享單位成本負(fù)相關(guān);第二,在合作主導(dǎo)型的知識(shí)共享博弈過程中,雙方可獲得的最優(yōu)知識(shí)共享收益與知識(shí)未來效應(yīng)因子、知識(shí)共享期望增加因子、知識(shí)共享的邊際收益系數(shù)和折現(xiàn)率正相關(guān),與知識(shí)共享單位成本負(fù)相關(guān)。
值得說明的是,考慮到博弈主體尤其是制造企業(yè)的類型具有多樣性,因此本文尚未結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)不同競合關(guān)系下的綠色創(chuàng)新系統(tǒng)知識(shí)共享博弈模型進(jìn)行實(shí)證分析,在這一方面具有一定局限性。在未來的研究中,將重點(diǎn)依據(jù)不同類型的博弈主體,并通過采集、提取與綠色創(chuàng)新系統(tǒng)知識(shí)共享相關(guān)的定量數(shù)據(jù)對(duì)本文所構(gòu)建的知識(shí)共享博弈模型進(jìn)一步驗(yàn)證。
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[責(zé)任編輯:房宏琳,曾 博]
2015-04-20
國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“環(huán)境規(guī)制工具對(duì)綠色技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)效應(yīng):基于時(shí)空分異視角(71202037);黑龍江省自然科學(xué)基金“制造業(yè)綠色創(chuàng)新系統(tǒng)知識(shí)共享與溢出機(jī)制:理論建模及仿真研究”(G201210)
申楠(1981—),女,助理研究員,從事綠色技術(shù)創(chuàng)新研究;李婉紅(1978—),女,副教授,從事綠色技術(shù)創(chuàng)新研究。
F273.1
A
1002-462X(2015)09-0117-05