基于系统动力学的产学研协同创新机制研究

王延荣，赵文龙

（华北水利水电大学管理与经济学院，河南郑州 450046）

一、引言

胡锦涛在清华大学百年校庆上指出，我国高校要同科研机构、企业开展深度合作，“积极推动协同创新”，第一次将协同创新提升至国家战略层面。产学研协同创新是指企业、高校和科研院所各个主体在发挥各自优势和满足各自需求的基础上达成合作，通过各方的相互协调、合作或同步的联合作用及集体行为开展创新活动，产生1+1+1＞3的协同效应，从而提高产学研合作创新的效率和效益。产学研协同创新是对Henry Chesbrough提出的开放式创新理念的实践［1］，也是解决我国产学研合作效率低下、科技与经济“两张皮”问题的重要途径。

产学研合作研究由来已久，相关文献已很丰富，但产学研协同创新的概念近几年才提出。从国内外的实践看，协同创新多为组织（企业）内部形成的知识（思想、专业技能、技术）分享机制，当协同创新放大到宏观层面，主要运作形式即是产学研协同创新。陈劲等深入探讨了协同创新的理论基础与内涵，认为协同创新是以知识增值为核心，企业、政府、知识生产机构（大学、研究机构）、中介机构和用户等为了实现重大科技创新而开展的大跨度整合的创新组织模式［2］。杨东升等建立了体现产学研合作基本特征和演化规律的系统动力学仿真模型，验证了企业在产学研合作中的主体地位以及R＆D投入比例等因素对产学研合作过程的影响规律［3］。吴传荣在分析高技术企业创新网络系统的构成要素及各要素关系的基础上，通过构建系统动力学模型刻画了高新技术企业技术创新网络发展变化的因果关系［4］。刘亭亭等从知识转移的视角建立了产学研合作中高校知识创新能力提升的系统动力学模型，分析了产学研合作中知识创新能力提升的因果关系［5］。夏恩君等运用系统动力学方法，从知识的转移与流动、人力资本的流动和创新收入增长3个方面分析了开放式创新社区网络的运行机制及其运行过程中的关键因素［6］。

笔者在探讨产学研协同创新系统特性的基础上，运用系统动力学方法，通过分析产学研协同创新主体的行为活动和内在因果关系，构建产学研协同创新的系统动力学模型，探索产学研协同创新系统的内部运行机制，并为产学研协同创新系统有序持久的运行提出建议。

二、产学研协同创新系统的构成要素

在产学研协同创新的环境下，为获取内外部资源所形成的合作研发关系、信任关系和互惠互利关系，需要将参与产学研创新的各方成员连接成一个复杂的产学研协同创新系统。这个系统包含知识的共享与转移、系统成员的流动、创新经济的投入与产出等各种传递回路，形成许多非线性的作用过程。在这个过程中，通过对人才、资金、物质及信息等创新要素的合理配置，形成一个具有整体性、层次性、开放性与动态性的复杂系统。

（一）创新成果

创新成果是产学研协同创新系统的最终目标。创新成果包括各种专利、技术、经验、学术论文和著作等知识形态，这些知识既可以是显性的，也可以是隐性的。企业通过产学研协同创新系统实现技术进步和产品创新，从而降低研发成本，维持其核心竞争力;高校和科研院所在发挥自身科研优势的同时，不仅可以从企业那里获得更多的科研经费，而且可以依托实际产业，将研究的理论方法应用到实践中，提高科研成果的转化率。

（二）创新收入

创新收入是产学研协同创新系统的价值体现。高校、企业和科研院所通过协同创新产生的创新成果只有通过技术市场的交易或者商品化、产业化形成创新收入的时候才能体现其价值，创新主体才有进一步合作创新的意愿和动力。在产学研协同创新系统中，创新收入主要来源于两大方面:技术市场的知识产权交易产生的收入和专利技术产业化、商品化形成的销售收入。在产学研协同创新过程中，在企业缺乏将所有专利和技术商业化的情况下，可以通过技术转让、技术许可和其它形式在技术市场进行交易，带来知识产权交易的收入同时，减少因专利无法产业化而占用的研发成本。高校和科研院所也可以出售或者转让其专利或技术形成创新收入。

（三）协同创新基金

产学研协同创新基金是协同创新系统持续发展的有力保障。只有以充足的科研经费为支撑，研发创新活动才能够正常进行，研发人员才能无后顾之忧。协同创新基金主要来源于以下三个方面:企业、高校、科研机构的创新投入;政府、金融机构、中介机构为创新主体提供的融资和贷款;产学研协同创新系统收入的预留创新资金。所谓预留创新资金，即产学研各主体在达成共识的前提下，按一定的比例从创新收入中抽取资金作为后期R＆D经费。

（四）创新人才

创新人才是产学研协同创新系统的根本。所有知识、创意或技术都是人创造出的，人才的流动自然会产生知识、创意或技术的流动。创新人才的素质、科研水平以及人才结构对产学研创新系统的产出能力都会产生决定性的影响。创新人才的数量与创新系统的吸引力和从创新系统中获得的利益息息相关。创新系统知名度越高，从中获得的利益越多，越会吸引更多的人才参与到产学研协同创新活动中来。

（五）协同度

协同度是衡量产学研协同创新系统融洽度的指标。协同度反应了产学研协同创新系统中各个成员之间协作的深度和广度，同时能够反应产学研协同创新系统中各成员之间的合作效益，并在一定程度上反映产学研协同创新系统的效率和创新能力。协同度越高，则表明该系统成员之间的合作越融洽，合作效益越好，创新效率越高，协同创新系统存在的价值就越大;反之，则不然。

三、产学研协同创新系统的构建

（一）系统界限与基本假设

（1）系统边界

系统动力学认为，内因决定了系统的行为，外因往往起不到决定性作用，因此选择合理的系统边界是SD模型成功的关键。笔者认为，产学研协同创新系统主要有创新成果形成与转化子系统、创新资金循环子系统和人才流动子系统3个部分组成，这三个子系统通过创新成果、创新收入、创新资金投入、创新网络吸引力、创新系统协同度等关键变量相互连接、相互影响，共同决定并维持产学研协同创新系统的运行。

（2）基本假设

H1:产学研协同创新系统是一个连续的、渐进的开放式创新行为过程;

H2:不考虑因自然灾害、重大政策变动等不可预知的突发事件引起的体系崩溃;

H3:企业自身具有一定的自主研发能力，但由于资源有限，必须与大学和科研机构合作，进行协同创新;

H4:系统各主体对产学研协同创新系统的创新投入进入产学研协同创新基金。

（二）因果关系图

产学研协同创新系统中的创新成果数量、创新收入、创新基金和创新人才数量等是维持协同创新网络系统正常运行的重要变量，并使产学研协同创新系统中各个节点之间相互作用、相互影响。这些要素之间形成多重反馈回路，并构成了产学研协同创新系统的复杂因果关系，如图1所示。

从图1的因果关系我们可以看出，产学研协同创新系统是一个非常复杂的网络，包括多条正反馈回路和负反馈回路。在这个网络中，创新成果通过在技术市场的交易或者产业化形成新产品的销售收入，实现产学研协同创新收入的增长，保障了网络系统成员的利益分配。利益分配是一个关键节点，从图1可以看出，创新利益分配是多条正反馈回路和负反馈回路的起点，也是一个至关重要的变量，对创新系统的进一步发展具有决定性作用。合理的利益分配是多条正反馈回路的出发点，有助于提高创新网络的知名度、扩大创新网络的影响力、塑造创新网络良好的形象，从而增强协同创新系统对内部成员和外界投资者的吸引力，推动内部创新主体和外部市场投入更多的人力、物力和财力，使产学研协同创新基金的充足性得到充分保证，产学研协同创新系统规模不断壮大，创新人才不断得到补充，创新基础得以夯实，系统结构得以优化，促使系统成员充分发挥各自的资源优势，加强系统成员的合作意向，提升产学研协同创新系统的协同度，使符合市场需求的创新成果源源不断地产生。不合理的利益分配则将导致完全相反的结果，甚至最终导致创新系统的崩溃。

图1 产学研协同创新系统因果关系图

四、产学研协同创新机制分析

通过对产学研协同创新系统中各要素之间的因果关系分析和主要回路的分析，我们掌握了创新系统内在变量之间的联系和相互作用关系。在进一步区分这些变量性质的基础上，构建了产学研协同创新系统的存量流量图，如图2所示。存量流量图更加直观地刻画了系统要素之间的逻辑关系，明确了系统的反馈形式和控制规律，揭示了产学研协同创新系统的运行机制。

在产学研协同创新系统中，创新成果数量、创新收入、创新成员数量、创新基金和创新系统系统度是5个重要的状态变量。这些状态变量通过多个辅助变量和速率变量相互联系在一起，形成了一个整体，构成了创新系统的运行机制。在辅助变量中，创新利益分配比、创新基金预留比例以及创新成果产业化比率等都非常重要，不仅是各个状态变量相互联系的纽带，也是各个子系统之间联系的关键节点。创新文化也非常重要，但往往容易被忽视。良好的协同创新文化氛围是产学研协同创新各参与方长期合作、相互信任、风险共担和彼此尊重的基础，有助于创新系统中信息的共享、人才的流动和知识的转移。因此在组建产学研协同创新系统的时候，政府需要发挥引导作用，积极培育良好的创新氛围，增强创新系统的吸引力，才能提高产学研创新系统的经济增长能力。

下面我们围绕5个状态变量，从创新成果的形成与转化、创新资金的循环、创新人才的流动和创新系统协同机制4个方面，具体分析产学研协同创新系统的运行机制。

（一）创新成果的形成与转化机制

在创新成果形成与转化机制中，协同创新成果数量和系统创新收入是两个重要的状态变量。协同创新成果数量受速率变量——创新成果年增加速率的直接影响。从图2可以看出，创新成果年增加速率主要取决于创新系统人才的数量、素质和人才结构以及创新基金的支持，同时还受到协同创新文化氛围和创新系统协同度等因素的制约。创新人才数量越多，结构越合理，创新系统协同度越高，创新成果的增加速率就越高。协同创新成果通过在技术市场上进行自由交易，如技术转让、专利授权等方式直接以知识产权为交易对象，将知识转化为创新收入;也可以将专利成果和技术进行产业化转化为新产品销售收入。创新收入对系统成员的自我价值实现和创新投入形成正向的激励，激发产学研协同创新网络的创新动力和创新活力，进而提高产学研协同创新系统的创新能力，使产学研协同创新系统形成创新投入充足、创新成果丰硕、创新收入丰厚的良性循环。

图2 产学研协同创新系统运行机制

（二）创新资金的流动机制

协同创新收入与协同创新基金是创新资金流动机制中两个重要的状态变量。协同创新收入是协同创新成果的价值表现，也是协同创新系统中资金的来源;协同创新基金是协同创新系统中R＆D活动的主要经费来源，创新基金的充足与否决定着创新成果的研究进程。协同创新基金主要来源于产学研创新系统各个创新主体的创新投入，也包括创新系统每年从创新收入中预留的一部分资金。在现实运行过程中，创新收入的增加以及利益的合理分配不仅对协同创新系统内成员具有很大的激励作用，而且提升了协同创新系统整体知名度，从而增强了创新网络的吸引力。这使得高校、企业和科研院所坚定了合作的意愿和对协同创新网络人力和财力的投入，使得创新基金稳步增长，如图3。

（三）创新人才的流动机制

图4显示了产学研协同创新系统中创新人才的流动。人力资本不仅是知识、创意和技术的创造者，更是知识产权的唯一载体。人才的流动往往伴随着技术和知识的流动。在产学研创新网络中，系统成员的数量主要由新成员增加速率和老成员退出速率调节，新成员增加速率主要受到协同创新网络吸引力的影响，创新网络吸引力受创新网络利益分配的制约，而利益分配主要得益于系统创新收入的提高。良好的协同创新文化有助于营造融洽的创新氛围，增强网络成员的归属感，从而有利于扩大创新网络的影响力。退出网络的成员数量主要受到社区成员生命周期的制约，那些对创新活动缺乏了解、不能够作出积极贡献、逐渐失去参与兴趣的成员会随着网络生命周期的结束而离开社区网络。网络成员的平均寿命周期同样受到开放式创新文化因素的影响。

（四）协同机制

协同机制是对产学研协同创新系统创新主体间合作广度和深度的直接反应，协同度越高则表明产学研协同创新网络中各个主体之间合作越广泛、越深入，产学研协同创新效率越高。从图5可以看出，协同度主要受系统成员融洽水平和系统成员离散水平两个因素的影响。在创新系统的实际运行过程中，系统成员的融洽水平受系统利益分配、系统的人才结构、系统内成员风险共担程度、系统成员归属感等多方面因素的影响。风险共担机制也是影响系统成员融洽水平的主要因素，系统内成员进行协同创新不仅是为了获得科研成果和经济收入，降低创新风险也是非常重要的目的。创新系统人才结构如果不合理，就会造成合作难以开展，影响系统的融洽水平。系统成员的归属感主要受协同创新系统文化氛围的影响，归属感强烈，系统成员之间的合作意愿就越高，系统协同度就越高。当创新系统存在风险或者处于生命周期末端的时候，系统成员离散水平高，就会降低创新系统的协同度。

图5 协同创新网络协同度结构流图

五、结论

产学研协同创新系统是一个包含多重回路和大量信息流动的高阶复杂社会系统。本文通过建立产学研协同创新系统的系统动力学模型，并对产学研协同创新系统中创新成果的形成与转化、创新资金循环以及创新人才流动等各子系统的局部解剖，分析了每个子系统中的关键变量和它们的相互关系，探讨了产学研协同创新系统的运行机制。产学研协同创新系统持久运行和经济增长能力的关键是以创新成果为合作目的，注重创新成果的转化和创新收益的提高，建立合理的利益分配机制，增强创新系统的吸引力。同时要营造良好的创新文化氛围，提升企业、高校、科研机构之间的协同度，形成良好的协同机制。

由于协同创新的理念贯彻程度不够深入以及企业经营环境的诸多限制，我国许多企业、高校、研究院所之间没有全面实行协同创新活动，因此产学研协同创新系统的治理和机理方面有待进一步研究。另外，采集创新的样本数据存在一定的困难，但是随着创新型经济的不断进步、科学技术的快速发展和协同创新理念的深入，相信可以采集到相关数据以检验模型的可靠性。

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［1］CHESBROUGH，HENRY． Managingopeninnovation:chess and pokere［J］．Research ＆ Technology Management，2004，（1）．

［2］陈劲，阳银娟．协同创新的理论基础与内涵［J］．科学学研究，2012，（2）．

［3］杨东升，张永安．产学研合作的系统动力学分析［J］．北京工业大学学报，2009，（1）．

［4］吴传荣．高技术企业技术创新网络的系统动力学建模与仿真［J］．系统工程与实践，2010，（4）．

［5］刘亭亭，吴洁，张宇洁．产学研合作中高校知识创新能力提升的系统动力学研究—基于知识转移视角［J］．情报杂志，2012，（10）．

［6］夏恩君，张明，朱怀佳．开放式创新社区网络的系统动力学模型［J］．科技进步与对策，2013，（2）．