基于生态位的制造业绿色工艺创新路径演化

田红娜，李香梅

(哈尔滨理工大学管理学院，黑龙江　哈尔滨　150040)



基于生态位的制造业绿色工艺创新路径演化

田红娜，李香梅

(哈尔滨理工大学管理学院，黑龙江哈尔滨150040)

摘要：提炼基于生态位的绿色工艺创新路径演化影响因素：资源生态位因子、技术生态位因子、需求生态位因子和制度生态位因子。以这四个生态位因子作为研究变量，构建制造业绿色工艺创新路径演化的NK模型，并以机床制造业为例进行实证分析。研究发现，四个生态位因子之间的相互作用关系决定了绿色工艺创新生态位适应度，绿色工艺创新生态位适应度的变化与绿色工艺创新路径的演化是协同共进的。

关键词：制造业；绿色工艺创新；创新路径演化；生态位；NK模型

绿色工艺创新路径是制造业在实施绿色工艺创新过程中采取的途径与方式方法，选择恰当的路径对制造业绿色工艺创新发展至关重要。而正确地选择与实施绿色工艺创新路径，必然要了解绿色工艺创新路径的演化，把握其演化规律。基于此，本文拟从生态位视角对中国制造业绿色工艺创新路径演化问题进行研究。

1生态位与绿色工艺创新路径演化

绿色工艺创新作为技术创新中工艺创新的一个分支，具有同生物体一样的规律和生态特征，也具有生态位，即绿色工艺创新生态位。它与绿色工艺创新路径及其演化之间紧密联系，并影响绿色工艺创新路径的演化。

1.1生态位与绿色工艺创新路径及其演化的关系

根据生态位和技术生态位的研究，本文认为绿色工艺创新生态位主要包含两层含义：一是在特定创新生态资源空间中，绿色工艺创新主体实施创新活动所能获得的创新资源空间以及表现出的创新生存能力；二是绿色工艺创新活动的实施对外部创新环境所产生的影响。本文根据Dosi(1982)对技术轨迹的研究认为，绿色工艺创新路径是制造企业在对自身经济与技术等要素资源能力状况与外部环境综合权衡下选择的道路、轨迹、方法[1]。

绿色工艺创新生态位与绿色工艺创新路径的关系表现为：绿色工艺创新路径的设计是以绿色工艺创新生态位为基础的；绿色工艺创新路径的选择随着绿色工艺创新生态位的变化而变化；绿色工艺创新路径的实施会对绿色工艺创新生态位产生影响。绿色工艺创新生态位与绿色工艺创新路径演化的关系表现为：绿色工艺创新生态位变化推动着绿色工艺创新路径演化；绿色工艺创新生态位大小决定着绿色工艺创新路径演化速度；绿色工艺创新生态位演变与绿色工艺创新路径演化过程一致。

1.2基于生态位的绿色工艺创新路径演化影响因素

在生态系统中生态位因子构成生物体的生态位，对生物体生长发育产生直接或间接作用。绿色工艺创新生态位的形成、分离、跃迁等过程是制造业自身绿色工艺创新状况与外部环境交换的结果，而这种结果由绿色工艺创新生态位因子来发挥作用并完成。对于生态位因子构成国内外学者并未形成一致观点，归纳起来包括技术、制度、资源需求、顾客和空间位置等因素[2-7]。由于这些研究大多针对特定行业或企业，因此在制造业绿色工艺创新生态位因子的确定中本文综合国内外学者研究成果，将其划分为四方面：资源生态位因子(制造业进行绿色工艺创新活动及实现路径演化的基础)，技术生态位因子(制造业绿色工艺创新路径演化的技术支撑与保障)，需求生态位因子(制造业绿色工艺创新活动的目标，为创新路径演化中的资源利用提供价值保证)，制度生态位因子(维护绿色工艺创新路径演化的有序进行)。为进一步验证生态位与绿色工艺创新路径及其演化之间的关系，本文采用NK模型和适应度景观定量的方法对生态位与绿色工艺创新路径及其演化的关系进行分析说明。

2研究设计

2.1绿色工艺创新路径演化对NK模型的借鉴

绿色工艺创新路径作为一个复杂系统，从动态角度研究它的演化非常重要。适应度景观的概念最早由Wright在1932 年提出，并将其作为研究生物有机体进化的基本框架。Kauffman在Wright基础上发现了一个能简练地生成适应度景观的NK模型[8]。Maguire将适应度景观的观念引入到组织发展及战略管理的领域[9]。制造业绿色工艺创新路径演化与生物演化具有一定相似性，NK模型中的核心问题是N、K分别为何值时系统目标的适应度最大，生态位适应度越高，代表着制造业占有的生态位越好，绿色工艺创新的发展就越好、演化就越顺畅。因此，绿色工艺创新生态位通过怎样的变化来实现其适应度的最大，是本文探讨的关键问题。综上，将NK模型应用在制造业绿色工艺创新路径演化中具有较强的科学性和合理性。

2.2绿色工艺创新路径演化NK模型的分析框架

本文把资源、技术、需求和制度作为制造业绿色工艺创新生态位环境的影响因子，四个绿色工艺创新生态位因子抽象为系统中的四个要素进行建模，来探讨它们之间的交互关系及其对绿色工艺创新生态位演变的影响，进而实现对绿色工艺创新路径演化的研究。通过NK模型和适应度景观分析可以确定哪些生态位因子组合具有较高的生态位，此演化过程就是绿色工艺创新路径的演化过程。

模型中参数N表示绿色工艺创新生态位因子数；K表示绿色工艺创新生态位因子之间相互作用关系数量；An表示绿色工艺创新生态位因子可能的形态数量；W表示每个绿色工艺创新生态位因子对系统整体适应度影响的函数。其中N=4，分别是绿色工艺创新资源生态位因子(R)、技术生态位因子(T)、需求生态位因子(D)和制度生态位因子(I)。每个生态位因子都与其他三个生态位因子存在相互关系，因此对每个生态位因子而言K都等于3。

每个生态位因子都有自身的要素构成和特征，并根据“影响绿色工艺创新生态位适合度”这个维度用(0，1)中的某个数值表征其形态。因而，生态位因子可能形态的数量AR=AT= AD= AI=2，而生态位适应度的设计空间S的规模大小即为：

AR·AT·AD·AI=16

(1)

那么绿色工艺创新路径演化NK模型的设计空间就是：

{0000，0001，0010，0100，1000，0011，0110，1010，1100，0101，1001，0111，1011，1101，1111}

（2）没有统一的研发标准，水平参差不齐、不规范。各平台在不同程序、不同接口技术、不同标准下研发，导致实验项目场景逼真度、趣味性、操作性、规范性差别较大，平台建设水平高低不一，二次开发困难，软件对接性、共享性较差。

(2)

根据NK模型基本思想，若绿色工艺创新生态位适应度用W表示，各生态位因子适应度用w表示，假定每个生态位因子对创新生态位的影响都相同(具有相同权重)，那么整个创新路径的适应度就是每个生态位因子对生态位适应度影响的平均，即：

W(R,T,D,I)=[w(R)+w(T)+w(D)+w(I)]4

(3)

2.3指标选取和数据来源

本文以中国机床制造业为例进行实证研究，按照科学性与现实性、全面性与系统性、简明性和可操作性、动态性与可比性等原则为研究变量选取指标，最终本文确定11项具体指标。在资源生态位因子中，固定资产余额和流动资产余额反映绿色工艺创新的资金资源，研发人员数目反映绿色工艺创新的人力资源。在技术生态位因子中，废水处理率、废气处理率、固体废物处置利用率反映机床业通过绿色工艺创新实现的环境效益。在需求生态位因子中，销售产值、出口量、出口额反映机床业的绿色工艺创新市场需求情况。在制度生态位因子中，政府资助R&D金额反映绿色工艺创新的外部制度状况，新机床开发项目数反映绿色工艺创新的内部战略规划状况。

实证研究数据通过《中国机床工具工业年鉴》(2002—2012年)、《中国机械工业年鉴》(1984—2012年)、《中国环境统计年鉴》(2003—2012年)、《中国科技统计年鉴》(1995—2012年)整理获得。

3实证分析与结果讨论

3.1生态位组合状态及适应度的计算

将1993—2012年每个创新生态位因子的指标进行标准化处理，本文对各生态位因子的指标取均值用以衡量该生态位因子的适应度。然后将1993—2012年各生态位因子适应度相加后求均值。最后将各个生态位因子适应度与均值比较，若小于均值则将其记为0，表示此生态位因子对生态位适应度的贡献低于总体平均状态；若大于均值则将其记为1，表示此生态位因子对生态位适应度的贡献值高于总体平均状态。比较后剔除重复结果见表1前四列。对各年四个创新生态位因子适应度取平均值，作为该年机床业绿色工艺创新生态位适应度，剔除重复结果并与表1的前四列相对应表示在第五列。

表1　机床业绿色工艺创新生态位组合状态及适应度

根据表1运用布尔超立方体来描述机床业绿色工艺创新生态位的适应度景观，如图1所示。图中每个顶点代表创新生态位状态的不同组合。景观中的箭头指向表示绿色工艺创新由较低生态位适应度组合到较高生态位适应度组合的演变路径，带箭头的虚线表示绿色工艺创新由较低生态位适应度到较高生态位适应度最佳路径。

图1　机床业绿色工艺创新生态位适应度景观

首先，通过机床业绿色工艺创新生态位适应度景观可比较出适应度组合的高低顺序。在图1中存在着一个绿色工艺创新生态位适应度最高的组合是1111，其次是1110。这说明在一定条件下，创新生态位因子的合理配置能使机床业绿色工艺创新获得较高生态位。

其次，通过机床业绿色工艺创新生态位适应度景观可找到提升其生态位的途径。例如，当创新生态位的组合状态为1010时，生态位适应度为0.401，机床业可通过两种途径提升创新生态位，一是从1010到1011再到1111，适应度由0.534变为0.803；二是从1010到1110再到1111，适应度由0.708变为0.803。第一种途径是先加强制度生态位因子再加强技术生态位因子，第二种途径是先加强技术生态位因子再加强制度生态位因子。

最后，通过机床业绿色工艺创新生态位适应度景观，可发现生态位因子之间的积累与依赖关系。在适应度景观中，由最低点0000到达最高点1111有多种路径，但只有路径0000-1000-1010-1110-1111能使其生态位在整个演变过程中都具有最高的适应度值，此最优路径同时也说明各生态位因子之间的逐渐积累过程。综合以上分析，本文系统阐明了生态位与绿色工艺创新路径及其演化的关系。

3.3路径演化阶段分析

通过分析我们了解绿色工艺创新生态位的演变特点，得到机床业绿色工艺创新生态位演变的最优路径，该路径使机床业绿色工艺创新成功实现了模仿创新-合作创新-自主创新的路径演化。结合机床业发展历程，本文将其创新路径演化划分为如下三个阶段。

第一，绿色工艺创新初创阶段(20世纪初—2001年)。此阶段主要采取对外部已有绿色工艺技术的模仿和改进的创新途径。由图1可知该阶段绿色工艺创新生态位演变路径是0000-1000，即资源生态位主导演变路径。

第二，绿色工艺创新成长阶段(2001年—2006年)。此阶段与上文研究的演变路径1000-1010-1110相契合，即需求生态位主导和技术生态位主导演变路径。伴随生态位的提升，绿色工艺创新从原来的单纯模仿创新转向模仿与合作结合的创新。

第三，绿色工艺创新成熟阶段(2006年—目前)。这一阶段的机床业绿色工艺创新生态位演变路径变为1110-1111，即制度生态位主导演变路径。这表明该时期随着绿色工艺创新生存力、发展力、竞争力的不断提升。

4结论与建议

本文验证了NK模型对基于生态位绿色工艺创新路径演化研究的有效性，明确提出机床业绿色工艺创新生态位演化的最优路径及机床业绿色工艺创新路径演化的三个阶段。

本文认为中国制造业应该正确定位自身所在的产业优势、资源优势、经济建设及社会需求，结合实际情况和自身特有的绿色工艺创新生态位。还要重视绿色工艺创新生态位的发展与提升，只有不断拓展自身的绿色工艺创新生态位，才能推动绿色工艺创新发展。制造业应该依据生态位状况选择合理的绿色工艺创新路径，当创新处于较低的生态位时，应通过技术引进或模仿来促进工艺积累，同时提高生态位，为进入下一个绿色工艺创新阶段创造基础。

参考文献：

[1]张丽萍.从生态位到技术生态位[J].科学学与科学技术管理,2002,23(3):23-25.

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许箫迪.高技术产业生态位测度与评价研究[D].南京航空航天大学博士学位论文,2007.

Kauffman S.The Origins of Order:Self-organization and Selection in Evolution[M].New York:Oxford University Press,1993.

Maguire S.Strategy as Design:a Fitness Landscape Framework..M Lissack,H Gunz.Managing Complexity in Organizations:a View in Many Directions.Westpon,CT:Quorum Books,1999:67-104.

(责任编辑沈蓉)

Path Evolution of Green Process Innovation of Chinese Manufacturing Industry Based on Niche

Tian Hongna，Li Xiangmei

(School of Management,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150040,China)

Abstract：The paper puts forward the influencing factors of path evolution.They are resource niche factor,technological niche factor,demand niche factor and institutional niche factor.It constructs the NK model of path evolution of green process innovation for manufacturing industry taking the four niche factors as research variables,and makes machine tool industry as an example.The study finds that the relationships between the four niche factors decide the niche fitness of green process innovation,and there is synergy between the change of niche fitness and the path evolution of green process innovation.

Key words:Manufacturing industry；Green process innovation；Path evolution of innovation；Niche；NK model

中图分类号:F204

文献标识码:A

作者简介：田红娜(1978-)，女，黑龙江大庆人，哈尔滨理工大学管理学院教授；研究方向：技术创新与管理。

收稿日期：2013-01-26

基金项目：国家自然科学基金资助项目“基于生态位的我国制造业绿色工艺创新路径研究”(71203048)，国家自然科学基金资助项目“低碳技术创新与造业产业升级：影响机理、互动机制和政策体系”(71273073)，黑龙江省博士后科研启动项目“生态位视角下制造业绿色工艺创新路径演化与设计研究”(LBH-Q12063)。