企业产学研合作原始创新系统的演化机制

李柏洲，罗小芳，苏屹

(1.哈尔滨工程大学 企业创新研究所，黑龙江 哈尔滨 150001；2.江苏科技大学 经济管理学院，江苏 镇江 212003)

掌握企业产学研合作原始创新系统发展的一般规律，探索其良性发展之路，是我国企业突破发展瓶颈并参与国际竞争中需解决的关键问题之一。关于创新演化规律的研究，Nohria较早指出管理者建立有效网络的前提是理解网络随时间演化和改变的过程，国外学者开始关注网络[1-7]及企业创新网络[8]的演化机制及路径。Kamien M等[9-11]指出企业技术创新与企业规模的系统演进关系为“熊彼特”的线性关系，而Scherer等[12-13]则认为二者的关系为“倒U型”非线性关系。国内学者也对企业创新网络的演化进行了较全面的研究[14-18]。同时，韵江等以中国路明集团为案例，从创新变迁与能力演化的视角分析了企业自主创新战略的演进[19]。李梅芳等分析了大中型工业企业技术创新投资的演化行为[20]。还有学者研究了企业创新与政府管制[21]、市场结构[22]等的协同演进。

本文在相关研究基础上，进一步分析企业产学研合作原始创新系统的演进规律。首先，对企业产学研合作原始创新系统的演化进行理论分析，分析其系统结构、自组织产生的条件、自组织演化的路径及结果；然后，运用自组织理论中的哈肯模型确定系统演进的关键变量，对系统演进方式进行实证分析。

1 系统演化的理论分析

1.1 企业产学研合作原始创新的内涵与系统结构

1.1.1 内涵分析

企业产学研合作原始创新是企业在自身资源和能力有限的条件下，通过与高校、科研机构的合作来获取核心技术和自主知识产权，具体表现为通过利用企业内外部资源，开展侧重于在应用基础研究或高新技术领域获得独有成果，并将该成果实现市场化过程的活动[23]。企业产学研合作原始创新系统是由若干个相互联系、相互作用的部分组成，是针对企业原始创新具有特定功能的有机整体。

1.1.2 系统结构分析

根据文献[24]中产学研合作创新的活动过程，结合企业原始创新的特点，将企业产学研合作原始创新系统分为应用基础研究子系统、开发研究子系统、市场化子系统三大子系统，系统结构如图1。

图1 企业产学研合作原始创新系统结构图

企业产学研合作原始创新系统的三大子系统中，应用基础研究子系统主要表现为企业获取原始创新源，开发研究子系统主要包括开发并形成企业技术成果及成果产品化两部分，市场化子系统主要是产品的市场化。三大子系统均包括企业、高校和科研机构、政府、中介机构及金融机构等组织，其中，企业拥有企业家、资金等创新资源，是创新的主体；高校和科研机构在合作创新中为企业提供智力资源(知识、人才等)，是创新中原创性知识的发源地；中介机构、金融机构主要为企业合作创新提供信息、服务、资金资源，是创新的重要支持机构；政府虽不直接参与创新过程，但是，通过政策的制定为企业提供综合资源及政策支持，也是创新中必不可少的主体之一。企业产学研合作原始创新系统具有开放性，不断从环境中获取制度信息、政策支持及资源，并通过创新活动向环境输出产品、技术，不断改善着外部环境。企业产学研合作原始创新系统的主体及其环境之间通过资源整合及相互联系，各自扮演着不同的角色，共同推动系统的演进。

1.2 系统的自组织条件

自组织理论是以自组织现象为研究对象的理论，主要包括普利高津创立的耗散结构理论和哈肯的协同学[25]。根据耗散结构理论及协同学理论的相关内容[26-27]，系统产生自组织现象需满足以下条件[28-29]：

1)开放系统

开放是系统自组织的必要条件。企业产学研合作原始创新系统是一个开放的系统，通过输入与输出与外界进行联系。创新大环境为系统开放的环境因素，在全球经济一体化及全球科技一体化的背景下，各种生产要素及创新要素的流动性大大增强，政策、技术、资源(人力资源、资金资源)等是环境向系统输入必要要素，同时，系统内部通过应用基础研究子系统、开发研究子系统、市场化子系统的不断推进，不断向环境输出技术和产品，促进了外部环境的经济发展。而且，一个企业产学研合作系统输出的创新要素很可能是另一个创新系统的输入。

2)非线性

只有非线性作用存在，系统的发展趋势才不能确定，状态变量的取值可能变大或变小，出现多个演化结果。企业产学研合作原始创新系统的基本要素、子系统之间的作用是非线性的。首先是基本要素的多样性：企业、高校和科研机构、政府是明确的主体，而中介机构包含众多内容，不可明确表述。企业、金融机构的资源可定量描述，而高校和科研机构、中介机构的智力资源、信息、服务等要素则不可定量描述。其次，各个子系统间的相互作用是非线性的：各个子系统及其主体通过竞争分享系统有限的资源，同时，通过合作促进企业产学研合作原始创新的顺利进行，竞争与合作关系相互影响、相互制约，形成了系统演进的动力。

3)远离平衡态

开放系统必须远离平衡态，必须使系统内的相互关联足够强，非线性作用充分显示出来才有可能形成有序结构。企业产学研合作原始创新系统是远离平衡态的。判断这个条件是否满足的方法是研究系统内各个子系统及其创新主体之间是否均匀一致，子系统内各个部分之间的差异越大，系统离开平衡态就越远。企业产学研合作原始创新系统远离平衡态可以从两方面判定：①3个子系统是基于创新过程出现的内部化分工体系，应用基础研究子系统主要开展获取创新源的活动，高校和科研机构起主导作用；开发研究子系统包括开发并形成企业技术成果及成果产品化两部分，在此系统中，高校和科研机构的主体地位开始向企业转移；市场化子系统主要将产品市场化，企业的主导地位进一步增强。②各个子系统中创新主体资源禀赋及其角色存在很大差异，企业拥有企业家、资金等创新资源，是创新的主体；高校和科研机构在合作创新中为企业提供智力资源(知识、人才等)，是创新中原创性知识的发源地。中介机构、金融机构主要为企业合作创新提供信息、服务、资金资源，是创新的重要支持机构。政府虽不直接参与创新过程，但是，其通过政策的制定为企业提供综合资源及政策支持，也是创新中必不可少的主体之一。

4)涨落

任何系统都是由大量微观元素组成的，涨落是指各个微观元素的运动总会在局部上造成与宏观平均状态的微小偏离。企业产学研合作原始创新系统作为开放性的经济系统，自组织何时发生，进入何种分叉途径要通过随机涨落来决定，是内涨落与外涨落协同作用的结果。内涨落是指由系统内部引起，一个由大量子系统构成的系统，整个系统宏观状态确定以后，各子系统仍可以随机运动，子系统的随机运动造成了某些系统整体物理量的涨落。具体表现为创新过程中企业、高校和科研机构、中介机构等组织数量及规模的变化及整个创新系统的升级，形成系统的内涨落。外涨落是指由于环境的随机变化引起的，环境变量处于不断的变化中，对系统的影响也总是围绕某一定值上下摆动，具体表现为外部资源环境、政策环境、竞争环境及市场环境等的不断变化，都将形成创新系统的外涨落。

1.3 统的自组织演化路径与结果

通过以上分析发现企业产学研合作原始创新系统满足自组织产生的条件，是自组织演化系统。企业产学研合作原始创新系统的自组织演化是指在系统演化进程当中，在远离平衡点的非线性范围内，通过与外界环境不断进行物质和能量的交换，当外界的条件达到一定的阈值时，系统的发展演化从无序的混乱状态，经过自组织演化成为一种新的有序状态。具体表现为企业产学研合作原始创新系统形成时新市场的开拓及新产业的形成，并随着系统的不断升级过程表现为由产业链的低端进入产业链的高端，或者产业链不断升级及产业链的跨越式发展[30]，最终表现为企业原始创新的水平和程度的不断提高。系统从无序向有序转化的关键在于不同部门间的非线性相互作用，而不取决于距离稳定平衡态的远近。自组织是创新系统内部的演化机制，系统的自组织过程就是在不同条件下的具有非线性特点的多个系统在离开平衡态时从无序变成规则或不规则的有序过程[31]。企业产学研合作原始创新系统自组织演化的路径及结果如图2。

图2 企业产学研合作原始创新系统自组织演化路径及结果

2 系统演化的实证分析

2.1 系统演化的关键因素分析

哈肯的协同学是具有代表性的自组织理论，认为系统内部的各种子系统、参量或因素的性质对系统的影响是有差异的、不平衡的，当控制参量的改变把系统推过线性失稳点时，这种差异和不平衡就暴露出来，于是区分出快变量和慢变量，慢变量主宰着系统演化进程，支配快变量的行为，是系统结构的序参量。描述系统状态的众多变量中，哈肯模型选取影响系统演化的2个主要变量，这2个变量在系统处于无序状态时，其值为零，随着系统由无序向有序转化，这类变量从零向正有限值变化或从小向大变化，可以用来描述系统的有序程度，并称其为序参量。

通过前文的理论分析发现：企业产学研合作原始创新自组织系统内各子系统的状态变量很多，无法逐一加以描述，且变量之间紧密联系，相互影响，创新系统的自组织演化过程就是各状态变量相互作用，形成一种统一的“力量”，是系统发生质变的过程。系统演进研究的关键问题是分析产学研合作系统的形成及系统形成后三大子系统的发展过程，并从其复杂的形式中归纳出系统演化的本质规律。一方面，在产学研合作系统的形成及企业原始创新系统的发展过程中最关键的变量为企业的原始创新能力，即高校、科研机构在与企业合作前要考察其是否具备相应的原始创新能力(将基础研究成果产品化、市场化的能力)，同时，企业原始创新能力也是推动系统中三大子系统不断演化的动力机制。另一方面，提高企业原始创新能力的基础是企业的原始创新成果，只有拥有一定数量及质量的原创成果，企业才能实现将原创成果产品化、市场化的过程，才能不断提高自身的原始创新能力。而且，原始创新成果是产学研合作系统中创新主导地位由高校向企业转移的承接点，是企业原始创新系统的三大子系统演进中的重要状态变量。因此，企业原始创新能力与企业原始创新成果成为推动系统演进的本质。

企业原创成果的变化是造成系统结构失稳的一个因素，是产学研合作系统及企业原始创新系统演进的动力。企业的原创成果与各个子系统中企业的原始创新能力密切相关，也正是这种紧密联系使得原创成果相对于其它状态变量具有更为重要的作用。企业将原创成果商品化、市场化的过程正是企业原始创新能力的体现，这一过程中经验的积累正是企业原始创新能力提高的过程。企业原创成果的获取会为整个系统的演进带来深刻的影响和冲击，甚至使系统原有结构失去稳定形成分叉，出现整个系统的跃迁[32]。如果某一子系统率先获得某种原创成果，则在系统内部将进行一系列的自组织行为，而在这些自组织行为背后始终起推动作用的是企业的原始创新能力，它将推动产学研合作系统的形成及企业原始创新系统的不断演进，因而，这种影响不断被放大，从而对整个系统产生影响。因此，企业的原始创新能力及企业的原创成果可以作为创新系统演化中哈肯模型分析的两个变量。

2.2 变量的选取与数据来源

2.2.1 变量的选取

哈肯模型要求企业原始创新能力及企业原创成果两个变量参与运算，本文用企业研究人员数YR表示企业原始创新能力，用企业发明专利申请数FZ表示企业的原创成果，选择YR、FZ两个变量来描述企业产学研合作原始创新系统的演化过程主要基于两点原因：

1)企业原始创新的主体是企业的研究人员，企业原始创新能力直接表现为研究人员的创新能力。且在创新系统中，与高校、科研机构及系统外部进行物质、信息、能量交换也需要通过研究人员的流动、交流和学习等活动进行，并最终内化为研究人员的创新能力。因此，企业研究人员是产学研合作系统形成及企业的应用基础研究子系统、开发研究子系统、市场化子系统演进中的关键因素。

2)用企业发明专利申请数来衡量企业的原始创新成果是基于两方面的考虑：一方面是基于数据统计的可得性。虽然，企业通过与高校、科研机构的合作创新获得的基础研究成果除了企业的发明专利外，还包括企业的国家技术发明奖，国家科学技术进步奖、新标准数、技术秘密数、SCI论文数等[33]，但是，国家统计年鉴上只统计了企业的发明专利数，其它指标并无统一、规范的数据可供参考。另一方面是企业原创成果主要体现为企业申请的发明专利。企业出于成果保护，避免模仿者申请专利而导致本企业的原创产品生产受到限制，会在第一时间对企业的主要原创成果申请专利，以法律手段保护其创新，这也是国家统计局只统计企业申请的发明专利数的原因。

2.2.2 数据来源

我国统计年鉴中无直接反应产学研合作创新的数据，但是，根据原始创新的特点(高风险、高投入、长周期)及我国企业的现状，原始创新主要发生在高新技术行业，且一些大型企业可能具备独立开展原始创新的条件和能力，而大部分的中小企业只能通过产学研合作的形式来开展原始性创新。虽然企业可能不具备正式的产学研合作关系，但是，或多或少都会与一些高校、科研机构进行正式或非正式的交流来指导企业的原始创新，因此，本文选择高新技术行业的中型企业的YR和FZ数据作为本文的研究样本。在《2011年中国高技术产业统计年鉴》及《2010年中国高技术产业统计年鉴》(年鉴中无小型企业的统计数据)中，按照5大主行业(医药制造业、航空航天器制造业、电子及通信设备制造业、电子计算机及办公设备制造业、医疗设备及仪器仪表制造业)进一步细分为了17个二级行业，所以本文选取了2010年、2009年，我国高新技术产业17个行业的中型企业数据为样本，找到驱动我国企业产学研合作原始创新系统演进的序参量，研究结论对指导创新系统更具有现实意义。

2.3 实证分析的过程与结果分析

2.3.1 实证过程分析

哈肯模型可以用来描述在一定外部条件下，由系统内部不同变量相互作用而发生的结构演化过程[28]，利用哈肯模型可以找到系统的线性失稳点，并区分出快变量和慢变量，慢变量主宰系统的演化和发展，支配快变量的行为，是系统演化的序参量[34]。哈肯模型的数学描述在文献[35]中有详细的阐述，此处不再累述，运用哈肯模型分析本文问题的过程为：设企业研究人员数YR为序参量，则企业的发明专利申请数FZ为状态变量，即YR=q1，FZ=q2(实际上，方程(1)、(2)的确定经过了初步设定FZ为序参量，即FZ=q1，YR=q2，代入文献[35]中的求解过程，解得λ1=0.632、λ2=0.077，结果不满足λ2≫λ1的绝近似热条件)，则企业产学研合作原始创新系统演化方程：

(2)

运用统计年鉴中2010、2009年的数据进行计算得

(4)

式中：R2=0.733,F=19.198，R2都较接近1，表明回归效果良好，F检验的显著性均达到0.000，回归效果十分显著，表明两方程可较好反映出变量间的关系，结果可信度较高。括号中数字为t检验值，发现a、b的t检验值略低，只能说明基期的(YR)2或YR×FZ对报告期的YR或FZ有一定的影响，这与YR为慢变量，将支配快变量FZ的行动假设相一致。综合考虑式(3)、(4)反映的是YR与FZ变化的相对快慢，两式仍达到其研究目的，具有解释意义。

根据式(3)、(4)中的系数，可得：λ1=0.081，λ2=0.420，则有λ2≫λ1，且λ2>0，FZ是快速衰减的快变量，即FZ是比YR变化快的状态变量，YR为阻尼小，衰减慢的序参量，与假设一致。

将a=-0.069，b=0.354代入文献[35]中的势函数方程，可得

(5)

图3 企业产学研合作原始创新系统势函数曲线

广义的势泛指系统所具有的采取某种走向的能力，它决定系统的演化方向[35]。企业创新系统的势就决定了系统演化的方向和能力[36]，取决于反映系统行为的状态变量(本文的YR、FZ)和环境对系统影响的控制参量(本文的λ1、λ2、a、b)，状态变量和控制参量发生变化时，系统势函数也发生变化，原来的稳定态变为不稳定态。就企业产学研合作原始创新系统而言，一定结构的企业系统决定了它的势及企业原始创新能力的极限，当企业原始创新能力趋近这个极限时，系统原有的合作关系、网络结构及创新模式等已难以适应。新的合作关系、制度创新及科学技术进步将使企业原始创新系统升级，方程中的λ1、λ2、a、b值发生变化，因而可以容纳更高的企业原始创新能力，系统在新的势函数下运行，进入高一层次的稳态。这就是企业产学研合作原始创新系统的演化，而系统的不断发展就是这种复杂的含有自催化的超循环自组织过程。

2.3.2 结果分析与讨论

通过实证分析，发现：

1)企业产学研合作原始创新系统演化的决定因素是反映企业原始创新能力的企业研究人员，它是系统的序参量。式(1)、(2)组成的创新系统演化方程组揭示了系统的演化特征：在系统演化(即从无序的引进、模仿创新到有序的自主创新和持续发展的跃进)的临界点上，企业原始创新能力是主宰系统演化的序参量。目前我国企业可通过增加企业研究人员来提高企业原始创新能力，以促进企业原始创新系统的演化进程。增加企业研究人员不仅是增加人员数量，更重要的是提高人员质量，以及与人员相配套的R&D投入的增加。目前，我国鼓励产学研合作的重要目的之一就是通过加强企业与高校、科研机构间的交流与合作，促进高校知识与人才向企业的流动，企业研究人员通过高校学习，或者企业直接引进高校的高级人才均可提高企业原始创新人员的数量及质量。

2)控制变量反映了系统的演化行为。控制参数a<0，反映了企业发明专利申请数的增加促进了企业研究人员的增加，说明企业原创成果与企业原始创新能力之间具有协同效应，企业创新系统是合理的。在a<0的条件下，其绝对值越大，企业创新系统有序程度越高，为了保证a尽可能大的负值，应该增加高质量的原创成果的数量。b>0反映了企业通过增加研究人员促进了企业发明专利申请数的增加，进一步验证了企业原始创新能力与企业原创成果间的协同效益。λ1>0表明系统内部还未建立企业原始创新能力不断提高的正反馈机制，λ2>0表明创新系统内部出现了发明专利申请数递减的负反馈机制，即一些企业为了追求短期效益，为了追求政绩工程，不重视基础研究领域的投资，不注重产学研合作关系，继续通过技术引进、技术模仿的方式进行创新，国家自主创新体系还未形成。通过前文分析发现企业原始创新能力与企业原创成果之间存在协同效应，要持续提高企业原始创新能力，建立企业原始创新能力提高的正反馈机制，就应该重视企业原创成果的获取，而目前，我国企业获取原创成果的重要机制就是产学研合作。因此，企业应该注重长远发展，建立有效的产学研合作关系，注重基础研究投入，以提高企业原始创新能力，达到企业持续性原始创新的目标。

3 结束语

企业产学研合作原始创新系统是自组织演化系统，促进系统演化的关键是提高企业原始创新能力。企业在增加研究人员数量的同时，更应该注重提高研究人员的质量，以促进企业开展产学研合作创新。企业应该注重原创成果的获取，通过产学研合作提高原创成果的数量和质量，最终实现企业自身原始创新能力的提高，促进企业原始创新系统的不断演化与升级。

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