园区循环经济推动过程中企业合作的演化博弈

万里洋, 綦振法, 张　峰

(山东理工大学 商学院， 山东 淄博 255012)

园区循环经济推动过程中企业合作的演化博弈

万里洋, 綦振法, 张峰

(山东理工大学 商学院， 山东 淄博 255012)

摘要：针对园区生产经营过程中涉及的企业众多，权责关系错综复杂，企业间的能源、资源投入和利用收益冲突问题，运用演化博弈论的方法，建立园区内部企业间合作关系的演化博弈模型，对推动循环经济的过程中各利益企业的动态演变过程进行分析，讨论了依靠园区企业合作发展循环经济中，企业合作产生的超额经济效益、能源及资源循环服务能力、合作所需初始成本、企业贴现因子等影响系统演化行为的参数变动和控制方法，并依据模型分析提出建议.

关键词：园区循环经济； 企业合作； 演化博弈

园区是产业发展的聚集区.但是目前很多园区受到土地、资源、环境等因素的制约，可持续发展面临挑战，迫切需要加快转变传统发展方式，为经济持续快速发展提供有效支持.通过推进园区循环经济的发展，用循环理念改造存量、构建增量，有效引导园区调整产业结构，推进产业集聚发展，培育战略新兴产业和新的经济增长点，促进园区迈入创新驱动、自主增长的发展轨道，实现经济快速发展、资源高效利用、生态环境改善的有机统一，是转变高开采、高消耗、高排放、低利用的“三高一低”的线性经济传统发展模式的重要途径[1].

发展循环经济是一项涉及面广、综合性很强的系统工程[2].为促使园区经济快速发展与生态环境保护双重目标的均衡实现，需要在园区内部构建起有效的保障机制，该机制一方面要满足利益的需求，另一方面也要实现利益的协调.相异利益主体间的行为及其对结果的作用程度是博弈论的侧重之处，进而展开合理的预测及探寻最优的均衡点，而园区循环经济的成功推动是博弈规则，即满足其经济发展需求的结果与博弈所得到的均衡相对等[3].只有在充分考虑循环经济在园区推动过程中牵涉到的利益主体，探讨实施后的利益主体博弈的协调的基础上，才能保障循环经济在园区得以成功实施.因此，博弈论可成为满足园区不同利益主体间均衡及生态环境保护利益表达需求的科学分析工具.

本文以园区循环经济推动过程中企业间的利益关系作为研究对象，以演化博弈理论作为指导思想，通过将园区中各企业的利益协调视为动态学习的演化系统，对循环经济在园区推动过程中的各主体利益关系的演化过程，及影响其演化稳定的因素进行分析，突出此过程的宏观性、动态性，为园区及相关政府部门制定落实循环经济政策时，协调各利益主体间关系提供理论参考.

1园区循环经济推动及利益主体合作关系

循环经济是在能源及资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中把传统的线性增长经济，转变为依靠生态型能源、资源循环来发展的经济[4].推动循环经济在园区中的施行不仅可以提高园区资源利用率，优化生态环境，而且有助于园区产业链的延伸，提升园区竞争力，从而实现园区的可持续发展.经过十几年的努力，国内循环经济试点园区和国家生态工业示范园区的试点工作取得了显著成效：园区的资源利用率和供给的可持续性不断提高，资源消耗和废弃物排放减少，单位产值的能耗、物耗、水耗大幅度降低.

基于循环经济的工业园区是一个包括自然、工业企业和社会的地域综合体，是依据循环经济理论和工业生态学原理设计的一种新型工业组织形态[5].园区内作为利益主体各企业在推动园区循环经济的过程中扮演着重要角色.园区企业通过内部的清洁生产减少废弃物的产生，及各企业“原料链”间的相互合作，把“非产品输出”转为原料输入，实现能源、资源在企业间充分利用；与自然生态系统一样，园区内各企业间具有复杂工业系统结构，其合作交流可带来资源、信息、技术、人员等流通，抵御外部环境对园区内各系统的干扰与破坏，保持全区系统的稳定有序.循环经济工业园区既追求成员企业自身的经济效益，又追求工业园整体的经济效益与环境效益.这就需要整个园区系统的整体性和成员企业间相一致的合作关系的同时，必须考虑到园区内各类别企业的产业关联度以及实现园区内原材料、能源、资源的最优化循环利用.

2演化博弈模型

演化博弈理论整合了理性经济学与演化生物学的思想，是本文进行园区循环经济推动过程企业合作关系研究的重要方法[6].相比传统的静态均衡博弈理论，它是一种将博弈理论研究与动态演化路径探讨相结合的理论方法.Darwin的生物进化论是该方法的源点，通过对生物学中物种的进化机理进行继承与发展，以有限理性个体作为出发点，将群体行为变迁作为研究对象，从有限理性的博弈假设视角，通过完成对物种进化历程及选择的阐述，使生物行为的变迁博弈路径得到解释.博弈方的最优均衡点不能够出现于每一次的博弈中，导致博弈方不断的模仿及改进过去的最优战略，而长期的此行为促使博弈方采取一种较为稳定的策略，该策略近似于生物的进化稳定策略，当群体组织都采取此演化稳定策略(EvolutionaryStableStrategy，ESS)时，系统则趋于稳定，即博弈方实现了相对和谐的博弈均衡.因此，演化博弈理论注重的是学习调整的结果，符合园区循环经济推动过程中企业选择行为的特性，而博弈均衡效果与园区循环经济推动过程的选择行为密切相关.所以，演化博弈理论对于园区循环经济推动过程中企业间的关系分析具有适用性及合理性.

ESS和RD(ReplicatorDynamics，复制动态)是演化博弈理论的核心概念[7].其中，ESS是物种群体对变异策略的侵入进行抵抗的状态.通常，自然选择压力下的变异策略侵入行为无法扰乱此状态.对于ESS，定义如下：

若策略是一个ESS，当且仅当：

3园区循环经济推动过程的演化博弈

园区循环经济推动过程中，内部企业在能源紧缺和环境恶化情况下，尽可能使自己拥有最大的资源利用权，即收益最大化；资源、能源循环利用意识相对缺乏，对于生态环境保护及污染治理的责任，则出现互相推诿现象；导致国内工业园区运行方式落后，能源、资源利用效率底下，产业结构不合理，价值链构建不合理的发展现状.大自然所提供的服务是建立在资源、能源有限的基础之上的，园区各企业对资源、能源的利用是否具有可持续发展的意识，对于工业园区循环经济发展至关重要.园区循环经济的推动是建立在园区内部企业相互合作的基础之上，能否形成企业间密切合作关系是成功推动循环经济发展的关键.在循环经济推动的过程中，企业间进行策略博弈，其选择方式主要有“合作”与“不合作”两种，利用“物竞天择，适者生存”原则演化发展.园区内部企业参照与模仿其它企业的策略选择情况，结合自身在种群中的相对适用水平，对所要采取的策略进行调整与选择.

表1博弈双方的支付矩阵

AgentkAgentj合作不合作合作wj+Δεj,wk+Δεkwj-ejqj,wk不合作wj,wk-ekqkwj,wk

表1所示支付矩阵中，wi分别指企业N选择不合作时取得的正常收益，wi=φit-1Δεi，φi表示企业的贴现因子，且0b≤φi<1；Δεj，Δεk分别表示博弈双方采取合作策略时取得的超额利润：

Δεj=rjqk-ejqj

(1)

Δεk=rkqj-ekqk

(2)

Δε=Δεj+Δεk

(3)

其中，式(1)和(2)中，qi表示企业i可提供的能源、资源循环服务能力；ri表示收益系数，指企业i对资源的循环利用率；rjqk和rkqj分别为博弈双方采取合作策略时取得的超额收益；ei表示风险系数，指园区企业i选择合作策略时所引起的风险水平；eiqi表示企业i选择合作策略时需要支付的初始成本.公式(3)中，Δε为经济效益总和，且假设各个企业选择合作策略时，取得的超额收益比初始成本要大，即Δεj、Δεk，Δε>0.

假设Agentj采取合作的策略比例为x，则采取不合作的策略比例为1-x；假设Agentk采取合作的策略比例为y，则采取不合作的策略比例为1-y.

Agentj采取合作策略时，收益为

(4)

Agentj采取不合作策略时，收益为

(5)

则Agentj平均收益：

(6)

同理，取得Agentk平均收益为

(7)

建立两类企业的RD方程：

(8)

(9)

其中，式(8)和(9)描述了园区循环经济推动需求下的企业合作演化系统的群体动态.在式(8)中，当且仅当x=0,1或y=ejqj/rjqk时，Agentj类群体中选择共享策略的Agentj所占的比例具有稳定性.同理，在式(9)中，当且仅当y=0,1或x=ekqk/rkqj时，Agentk类群体中，选择共享策略的Agentk所占的比例稳定[9].根据式(8)和(9)构建的系统，可知其雅可比矩阵为

图1　系统动态演化示意图

根据稳定与不稳定的划分，此演化系统的局部均衡点分别包括两个稳定均衡点、两个不稳定均衡点，及一个鞍点.其中，稳定点分别为O点和F点，属于ESS范畴，且与园区内部所有企业都选择合作策略及都选择不合作策略两种方式相对应.两个不稳定点分别为E点和G点，鞍点为D点.

按照图1对工业园区循环经济推行过程中两个企业Agentj和Agentk博弈的动态过程的描述，可知系统收敛于相异状态下的临界线是由E和G两个不稳定均衡点及鞍点D所连接而成，具体表现为若处于折现右上方的EDGF部分，系统将收敛于所有企业合作的模式，同理，处于EDGO部分，即折现的左下方时，系统收敛于所有企业不合作的模式.考虑到系统演化的长期性，系统在某一段时间内可能出现一类企业合作与不合作共同存在的现象.

4模型分析

根据对演化博弈模型的分析，园区循环经济推动系统的长期均衡结果为完全合作或完全不合作，且博弈支付矩阵对其所选择的路径及所到达的状态水平产生较大影响.在国家循环经济优惠政策引导机制下，系统博弈发生的初始状态将影响均衡点收敛情况.所以，整个博弈发生的过程中，演化系统会向哪个均衡点进行收敛，则受到参与博弈双方的收益函数中某些参数的初始值及其变化情况的影响[11].基于此，以下对影响园区循环经济推动系统的具体参数变动及控制理论进行探析.

(1)企业合作产生的经济效益Δε.根据图1演示可知，随着企业的收益系数ri值的增大，且通过合作导致的经济效益越大时，折线上方的EDGF部分的面积值则会变大，即园区循环经济推动系统收敛于均衡点F的概率增加，园区内选择合作策略的企业数量会逐渐增多.

(2)风险系数ei与初始成本eiqi.风险系数主要由各企业对能源、资源的循环利用的重要性认识程度所决定，若是在循环经济推行过程中，各个企业的责任感较强，具有强烈的相互合作的意愿，企业能够快速地找到资源有效利用和工业废弃物循环利用的途径，说明企业合作的风险系数较低ei，则每个企业因选择合作策略而需要付出的初始成本eiqi较低.同理，根据演化图可知，随着采取合作策略而所需要付出的初始成本eiqi越小，处于折线上方的EDGF部分面积逐渐变大，系统收敛于F点的概率将会变大，园区中的企业选择合作策略的趋势越强.

(3)能源、资源循环服务能力qi.企业通过实施循环经济所得到的收益与企业所拥有的能源、资源量相关，企业可支配的能源、资源量越多，其内部推动循环经济发展潜能越高.假设各个企业的能源、资源循环服务能力差异比较大，即qj/qk1，令h=qj/qk，根据演化图可知，四边形EDGF的面积，则，因为h1，当h值足够大时，<0，据此可知，若园区中企业的能源、资源循环服务能力差异越大时，四边形EDGF的面积就越小，系统收敛于F点的概率就越小，即园区中企业选择合作策略的可能性就越小；若能源、资源循环服务能力的差距越小时，四边形EDGF的面积就越大，系统收敛与F点的概率就越大，即园区中各企业最终选择合作策略就越有可能.

(4)企业贴现因子φi.企业未来选择合作策略可能会取得超额利润，而贴现因子则可被视为企业对这超额利润的依赖度.若φi值越大时，表明博弈双方所取得的效用受未来获取利益的正向影响越大；若φi值越小时，表明博弈双方对当前利益的重视程度大于未来的可获取利益；若φj≠φk时，表明博弈双方对将来可获取的利润的重视程度及依赖度不同.根据演化图1可发现，若eiqi、Δε值保持不变时，φi的值越大，博弈双方对将来由于合作而产生可取得的收益越是重视，折线上方的EDGF面积越大，系统对F点的收敛可能性就越大，反之，企业对当前的利益越是看重，选择的机会主义行为越多，对园区循环经济的推动产生不利影响.

5结论与建议

工业园区中各企业之间的合作是保证推动循环经济工作顺利进行的关键，本文将演化博弈理论应用到园区循环经济中企业合作机制的研究中.结果表明，工业园区中各个企业的利益均衡形成过程具有逐步演化性、动态性的特征，各企业选择策略的演化方向与博弈双方的支付矩阵有密切关联性，且系统初始状态对其产生重要影响.此外，合作产生的经济效益、合作所投入的成本、能源、资源循环服务能力、以及其贴现因子是影响各园区企业合作关系演变的关键因素.园区在循环经济推动过程中应正确引导各个利益主体企业相互合作，遵从企业合作收益的极大化原则，建立良好的生产经营环境以及坚持长远合作的观点，园区才能建立科学的循环经济体制，各企业才能达到真正“共享共赢”的目的.

根据模型分析，对于解决园区循环经济推动进程中各企业的利益冲突问题，给出以下工作建议：

(1)强化园区企业入驻机制，营造良好环境.

综合园区效益与循环经济理念，强化企业进入园区要求，在选择入驻企业时，园区不仅要考虑其所带来的经济效益，还要考虑给整个园区所带来的环境和社会效益.入园企业必须符合清洁生产的要求，要限制高能耗、高排放、重污染企业进入园区，尽可能将污染因素从源头上控制，鼓励入驻企业发展节能、降耗、减污的高新技术并加以推广应用，为园区循环经济推行过程中企业间的合作创造良好条件.

(2)发挥政府引导作用，形成企业协作合力.

国家政府机关如各区县政府需要通过一定的激励机制和引导措施，促进企业之间的合作，以实现能源、资源循环服务的经济效益最大化，从而保证园区中企业之间合作关系的建立和维护.通过制度和政策的约束，提高企业在循环经济推行过程中的责任心，加强各个企业之间的人才培训、信息沟通、技术共享，进而使企业能够消除彼此间的防备及合作可能带来的风险戒心，为尽快形成合作创造条件.

(3)完善政策制度，健全长效合作机制.

完善制定支持园区循环经济发展政策，在循环经济推行中应充分考虑各个企业的相互合作可能带来的收益，注意平衡各个企业拥有的利用能源、资源的权力和废弃物循环再利用的能力，保证各企业利用能源、资源循环服务收益之间的差异最小，通过多方努力，形成层级合理、各有侧重、互为补充、相互配套的支持园区循环经济发展的政策体系，此外，还应重视园区各企业相互合作可能带来的长远利益，坚持能源、资源共享，利益大家共享的原则.注重长远利益，健全长效合作机制，通过提高企业贴现因子，提高企业在园区中合作的积极性，形成推动园区推动循环经济过程中企业合作的强大合力.

(4)加速企业合作科技创新，为循环经济园区发展提供强力支撑.

通过制度创新消除园区推动循环经济过程中存在的经济与政策障碍，积极吸引各种人才和科技企业入驻，为企业合作中科技创新提供资源，推进循环经济中的有偿使用制度，建立污染企业治理、受益企业补偿机制.其次要大力支持和鼓励循环经济技术体系的创新，以优惠政策为导向，帮助园区企业之间紧密合作，把重要产业生态技术、产品研发作为循环经济园区的重点项目，加速创新科技在循环经济园区的产业化，为循环经济园区的发展提供强力支撑.

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(编辑：刘宝江)

Evolutionarygameanalysisonsectioncooperateoftheprocessofpromotingcirculareconomyinthepark

WANLi-yang，QIZhen-fa，ZHANGFeng

(SchoolofBusiness,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255012,China)

Abstract:For the problem of involving in many enterprises, responsibility and right intricate and the issue of conflict between the economic benefits through the energy and resource utilization in the industrial park, we establish the evolutionary game model of the relations of cooperation between enterprises through the evolutionary game theory, analyte the dynamic evolution of the all enterprises in the process of promoting circular economy, and pay attention to some parameter changes and control method which can affect the behavior of system evolution, such as the excess economic benefits in the business cooperation, the energy and resources circulation service ability, the cooperation required initial cost and the corporate discount factor and so on, and then put forward suggestions on related work according to the results of model analysis.

Key words:circular economy of park; business cooperation; evolutionary game

收稿日期：2015-09-16

基金项目：国家自然科学基金项目(71371112)；山东省自然科学基金项目(ZR2012GM020)

作者简介：万里洋，男， 396721653@qq.com; 通信作者：綦振法，男，qizhenfa64@163.com

文章编号：1672-6197(2016)05-0018-05

中图分类号：F423.2

文献标志码：A