基于熵权—VIKOR法的区域创新能力研究——以山东省为例

杨化峰，郭景先

(1.山东理工大学 财务处，山东 淄博 255000；2.山东理工大学 管理学院，山东 淄博 255000)

一、引言

创新是引领发展的第一动力，是经济增长和产业发展的重要支撑。党的十九大以后，国务院批复的《山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案》是首个区域性国家发展战略，对山东省创新能力提升、促进经济转型升级、提质增效具有重要意义。然而，山东传统产业、重化工业占比过高，高新技术产业产值占规模以上工业产值比例低。据统计，2016年山东高新技术企业只有4692家，仅占全国的4.5%，而广东、江苏、浙江分别达到19855家、13183家、7707家；山东省规模以上中小企业39443家，有研发活动的仅为7.6%。由此可见，创新仍然是山东的一个短板，如何提高创新能力是加快新旧动能转换的关键。

创新能力评价有利于地方政府准确了解区域创新发展现状并制定相关政策。区域创新能力评价的研究主要集中于创新能力评价指标体系构建和创新能力评价方法两方面。在创新能力指标体系构建方面，朱海就(2004)构建了创新能力、网络创新能力、创新环境等3个一级指标[1]30-35；邵学清(2007)提出评价体系应包含技术创新力、创新环境、产业发展水平和国际化水平等4个一级指标[2]54-58;赵炎和徐悦蕾(2016)从知识创造能力、知识获取能力、企业创新能力、创新环境与创新绩效五个方面构建了20个指标[3]489-494，Zhang Yongkai(2010)也构建了类似指标体系评价创新能力[4]21-24;易平涛(2016)从创新投入、创新产出、创新环境三个方面构建了指标体系[5]371-378;而关于创新能力的评价方法，Zhu Qingfeng(2013)运用改进模糊综合评价模型对区域创新能力进行分析[6]113-123；熊曦和魏晓(2016)运用因子分析法详细评价了各示范区的创新能力[7]33-38；易平涛(2016)针对区域创新能力评价，提出了序关系分析法[5]371-378。

综上所述，已有研究对区域创新能力评价指标体系尚未达成共识，创新能力方法以计算综合得分值高低评价创新能力优劣为主，而就实际值与理想值之间差距，根据差距大小进行创新能力评析的研究较少。另外，企业是区域经济发展的重要主体，其创新能力对区域发展至关重要，而已有研究构建的指标体系以环境、研究机构等指标为主，企业指标占比较少。为此，本文以我国29省、市为研究对象，以规模以上工业企业指标为主，从创新投入、创新产出与创新业绩三方面构建创新能力指标体系，采用距离理想解最近的折中可行解的VIKOR法，并结合熵值赋权法对29个省、市创新能力进行综合评价。在此基础上对山东省创新能力不同层面指标进行深入分析，挖掘山东省创新能力短板，提出创新能力提升路径。

二、创新能力指标体系构建

创新能力是历经创意产生、研究开发、技术获得、流程创新获得新产品、提高市场份额以及创新成功率的一系列活动而形成的，因此，创新能力是多环节、多方面的综合体现，需要从多方面设计指标体系进行综合评价。OECD建议从近三年的R&D人员比重、专利数量、新产品数量、创新性生产过程数量、创新产品销售收入等方面衡量企业创新能力；Rowley(2011)表示创新能力应当体现在产品与服务创新(即提供的新产品与服务)、生产过程创新(即由先进技术引致组织运营变化)以及人员创新(即组织内部、人员层次、行为与文化等方面的变化)等[8]73-84；张继良与李琳琳(2014)按照线性模型将整个创新过程分为三个阶段：研发投入阶段、中间产出阶段和最终产出阶段[9]1740-1746；本文对区域创新能力指标体系进行了梳理。首先，根据评价目的对指标体系进行初步确定；其次，对已有研究成果采用理论分析和频次统计法确定初选指标；最后，根据可操作性、可靠性、完备性和可量化等因素优选确定最终的评价指标体系。

另外，山东传统产业、重化工业占比过高，而国家工程中心布局最多，国家级创新平台数量在全国也名列前茅，说明山东省已有较好的创新环境，经济转型升级提质增效迫切需要经济实体的创新。为此，在借鉴已有研究基础上，结合山东省创新特点，构建了以工业企业为主的创新能力指标体系，由创新投入、创新产出、创新业绩三部分构成。其中，创新投入是区域经济转型升级、新旧动能转化的源动力，也是创新产出的前提。创新产出是拥有自主知识产权与技术成果流通情况，是创新业绩提升的知识支撑。创新业绩是通过生产过程或技术的重大改变或新产品开发，形成核心竞争力的能力，也是创新能力的最终效益体现。创新能力指标体系详细信息见表1。

三、数据采集与评价方法介绍

(一)数据采集

以我国31个省、市为研究总样本，统计分析了2011—2016年度各省、市创新能力。从国家统计局网站、已出版的《统计年鉴》和各省、市《统计年鉴》查找和整理所需数据，剔除在研究期间数据缺失和数据不全的青海和西藏两个样本，最后确定了研究对象为29个省、市，共174个样本。用i表示评价对象，m表示评价对象总数，即m=29，j表示评价指标，n表示指标数，即n=7，xij表示第i个评价对象的第j项指标的数值，创新能力评价的多指标评价矩阵为：X=(xij)29×7

表1 创新能力指标体系

一级指标二级指标计算方法创新投入(x1)新产品研发投入强度(x11)规模以上工业企业新产品研发投入总额/规模以上工业企业主营业务收入研发经费投入强度(x12)规模以上工业企业研发投入总额/规模以上工业企业主营业务收入创新产出(x2)技术市场成交额(x21)技术市场成交额/规模以上工业企业主营业务收入发明专利申请数(x22)发明专利申请实际数创新业绩(x3)新产品销售收入(x31)规模以上工业企业新产品销售收入/规模以上工业企业主营业务收入新产品出口收入(x32)规模以上工业企业新产品出口收入/规模以上工业企业主营业务收入规模以上工业企业销售利润率(x33)规模以上工业企业利润总额/规模以上工业企业主营业务收入

(二)熵权—VIKOR法

VIKOR方法由opricovic、opricovic和Tzeng提出，用来评价复杂系统多准则的问题，得到的解是距离理想解最近的折中可行解[10]152-170。因此，VIKOR法是一种多属性决策中最优化折中方法，也是一种基于理想点的决策方法，具体应用步骤如下。

1.数据处理，构造规范化矩阵F。运用公式(1)对29个省、市的原始数据进行标准化处理，构造规范化矩阵F=(fij)m×n,其中fij为第i个省、市创新能力评价指标体系中第j个指标经标准化后的值。

i=1,2,……,m;j=1,2,……n

(1)

3.运用公式(2)确定创新能力指标体系中各指标权重。公式(2)中ej表示指标体系中第j个指标的熵，wj表示指标体系中第j个指标的权重。

(2)

4.运用公式(3)计算创新能力正理想解的加权距离Si和负理想解的加权距离Ri。公式(3)中，Si表示第i个省、市的创新能力值到正理想解的加权距离;Ri表示第i个省、市的创新能力值到负理想解的加权距离。

(3)

5.运用公式(4)计算创新能力的VIKOR值Qi。公式(4)中，Qi表示第i个省、市创新能力的VIKOR值，Smax和Smin分别表示创新能力到正理想解加权距离S的最大值和最小值；同理，Rmax和Rmin分别表示创新能力到负理想解加权距离R的最大值和最小值;v是决策机制系数，在VIKOR计算中采用v等于0.5，表示同时追求创新能力群体效用最大化和个别遗憾最小化。

Qi=v(Si-Smin)/(Smax-Smin)+(1-v)(Ri-Rmin)/(Rmax-Rmin)

(4)

6.根据已计算的Si、Ri、Qi对创新能力排序。依次按Si、Ri、Qi值从小到大排序，得到三个不同排序序列，排序在前面的优于排在后面的方案。最终根据下面两个规则确定最终创新能力的优劣顺序。

第一，Q2-Q11/(m-1)。其中：Q1表示创新能力评价值Q排序后，名次第1位省、市的Q值；Q2表示创新能力名次第2位省、市的Q值；m=29，1/(m-1)表示可接受的门槛值，即只有名次第2的创新能力Q比第1位的Q大于等于门槛值，才能表示排名第1省、市的创新能力优于排名第2的省市，否则，排名第1和第2的省、市为创新能力相当[11]119-126；然后，依次从排名第3省、市的评价值开始一一与第1名评价值比较，直到大于等于可接受门槛值为止。

第二，满足第一个规则排序后，比较各省、市的Si、Ri。若创新能力排名第1的省、市，且它的Si值或Ri值也是排名第1，那么名次第1省、市的创新能力为稳定最优，否则为相当。

四、山东省创新能力评价

(一)创新能力评价

依据上述VIKOR法优劣顺序规则，对各省、市创新能力进行了排序，S、R值的排序结果与综合值Q的排序结果一致。为此，本文按照Q值从小到大排列，确定创新能力名次。Q值越小，表示距离理想解的距离近，即创新能力较强。2011—2016年各省、市的创新能力排名如表2所示。

表2 2011—2016年各省市创新能力排名

省市201120122013201420152016Q名次Q名次Q名次Q名次Q名次Q名次浙江省0.2836160.363660.229350.009510.000010.00021广东省0.2552140.258740.183740.012620.077020.02532上海市0.2323100.245630.123420.053430.103130.07973北京市0.178640.127020.160230.161450.195140.19304江苏省0.228890.316850.260560.129540.235450.21595天津市0.000010.074210.070210.288860.298070.23216重庆市0.3012180.5443130.4467130.430190.270360.32507安徽省0.224080.4229100.3969110.385180.422690.37228湖南省0.182650.406880.346970.350170.379680.42629湖北省0.203670.4600110.3902100.4332100.4797100.451710山东省0.183660.407790.358390.4483110.5014110.467511福建省0.115420.382770.348480.4939120.5477120.495612辽宁省0.2959170.7082200.5490140.6227140.5999130.591213陕西省0.174230.4987120.4366120.6028130.6715140.605914四川省0.3567230.6551160.6241170.6983150.7082150.657415河北省0.3505220.7454210.6923200.7398180.7238160.683316云南省0.3059200.7639220.7323210.8234220.7588180.699717河南省0.3021190.6882180.6106150.7279170.7478170.720318江西省0.3297210.7739230.7682220.8420230.8478210.724319贵州省0.2525130.5567140.6542180.8053200.8533230.749920黑龙江省0.2433120.5968150.6130160.7238160.7628190.759621山西省0.2353110.6953190.8947270.7492190.8091200.802922内蒙古0.4064240.8126240.7769230.8908240.8836240.812623宁夏0.4669280.8839270.8640260.9584290.8501220.815824广西0.2707150.6774170.6587190.8108210.9025260.845425吉林省0.4245260.8768260.9228280.9389280.9192280.852326新疆0.4221250.8672250.8591250.9335270.9044270.856527海南省0.5000290.9207280.8562240.9249260.9460290.922828甘肃省0.4554270.9581290.9489290.9115250.8942250.951229

从表2中创新能力评价得分和排名来看，2014—2016年浙江、广东、上海、北京、江苏稳居前5名，且浙江这三年综合排名均是第1，而排名靠后的主要是西部地区与东北地区，如新疆、吉林、宁夏、广西等。该结果与科技部发布的《中国区域创新能力监测报告2016—2017》和《中国区域科技创新评价报告2016—2017》评价报告结果一致。科技部的综合科技创新水平指数显示，北京、上海、天津、广东、江苏和浙江的综合指数得分高于全国平均水平，处于第一梯队。与表2中2016年前6名省市排名吻合，说明本文创新能力指标选取与评价方法具有有效性。

山东省创新能力与经济、人口体量不符。山东是人口与经济大省，2011—2016年GDP位居全国第三，而创新能力从2011年第6名降到2014年第11名，这三年稳居11名。另外，与江苏省相比，在人口与GDP总量上相当，但是江苏省创新能力在全国排名第5，表明山东省规模以上工业企业在创新能力方面还有较大提升空间。该结果也与山东省经济结构现状吻合，山东省规模以上工业企业以传统产业、重化工业为主，新动能尚未形成，经济转型升级有待进一步加快。创新能力评价结果不仅可以比较各省、市创新能力相对优劣，还可以通过纵横向比较对创新能力各指标进行分析挖掘，找到山东省创新提升路径。

(二)山东省创新投入

对山东省创新投入总额与增长率进行统计，如图1所示，其中，增长率=(下年数-上年数)/上年数；表3为29省、市的创新投入强度与山东省创新投入强度描述性统计。

表3 2011—2016年创新投入强度描述性统计

年份研发投入强度(x12)新产品研发投入强度(x11)均值山东省均值山东省20110.622660.744870.711150.6638820120.677840.766890.740550.6900420130.701000.796800.759690.7724520140.734850.821260.771640.8106120150.793600.887030.785770.7705520160.834020.939320.867420.83122

图1 山东省创新投入总额与增幅年度趋势

从图1可见，2011—2016年山东省研发总额稳步增加，而新产品研发投入在2014年之后增长率放慢，且在2015年新产品研发投入有下降趋势，2016年也没明显加大。从两个创新投入指标增长率曲线看，山东省研发投入总额在2012—2016年逐步降低，新产品研发投入曲线存在较大波动，特别在2014年至2015年度新产品研发投入增长率直线下降，2015年为负增长。从表3创新投入强度看，在2011—2016年研发投入强度大于均值，说明山东省研发投入强度属于偏上水平，而新产品研发投入强度指标只在2013与2014年比均值大，其他年份比均值小，表明山东省新产品研发投入强度处于偏下水平。

总之，山东省在创新投入方面整体有下降趋势，特别是新产品研发投入较少。山东省新产品研发投入强度排名在2015年与2016年分别为第14位与21位，新产品研发投入是山东省创新能力的劣势方面。新产品取代旧产品是企业转型升级或新旧动能转换的关键指标，然而，在新产品研发投入强度相对较少的情况下，很难推动企业转型，更难形成经济发展的新动能。通过与排在前5名的省、市比较发现，广东研发投入强度逐渐增多，由2012年的第4位上升到2014年第1位，且创新能力排名在2014—2016年稳居第2位。因此，山东省在研发投入特别是新产品研发投入上仍然需要进一步加强，这也是实现新旧动能转化、实现创新强省的基础和保障。

(三)山东省创新产出

以发明专利申请数与技术市场成交额来反映山东省创新产出情况，并对这两个指标进行了统计，图2为山东省创新产出总额与增长率，表4为29省、市创新产出的描述性统计。

图2 山东省创新产出总额与增幅年度趋势

表4 2011—2016年创新产出描述性统计

年份技术市场成交额(x21)发明专利申请数( x22)均值山东省均值山东省20110.75260.12677.61509.151420120.91080.11867.92899.409420130.99690.13588.13539.632620141.07210.17428.28429.758420151.24660.21128.27639.884420161.41370.26288.409010.0332

发明专利申请数代表了一个地区创新成果产出，图2统计显示，山东省发明专利申请数在2011—2016年稳步增加，且一直保持年增幅在10%以上。从表4统计可知，在2011—2016年间发明专利申请数比29省、市均值高，在发明专利申请总量上基本保持全国第3，表明山东省具有较强的基础研发能力， 且已经储备了丰富的待转化知识产权，为加快新旧动能转换提供了支撑。

技术市场交易额代表一个区域科技成果市场认可与转化程度，也反映一个区域技术市场发展程度。从图2与表4统计结果看，山东省在2011—2016年间技术市场成交额稳步增加，但是技术市场成交额增长率存在较大波动，且2015年与2016年增长率下降。另外，从29省、市技术市场成交额均值与山东省比较可见，在2011—2016年间山东省技术市场成交额均低于均值，且差距加大，表明山东省专利或其他知识产权流通与转化能力较低，这与技术市场发展程度、主体对科技重视程度有关。

可见，山东省具有较多的发明专利，但是技术市场成交额较低，表明有较多的专利停留在知识产权阶段，尚未流动，还没有对企业生产能力提升、新产品开发或新动能形成产生影响。为此，山东省一方面需要加大技术市场交易平台建设，为更多的知识产权或技术交易提供服务；另一方面引导企业注重自主创新的同时，也要注重外部技术引进，从而更快实现企业转型升级。

(四)山东省创新业绩

创新能力的效果最终要体现在新产品销售收入以及盈利能力方面，本部分统计了山东省创新业绩三个指标的总量情况，以及山东省创新业绩与29省、市均值比较，具体见表5和图3。

表5 2011—2016年创新业绩描述性统计

年份新产品销售收入(x31)新产品出口销售收入(x32)销售利润率(x33)均值山东省均值山东省均值山东省201110.74111.2111.5571.7738.0187.114201210.26210.9351.5101.5797.1546.789201310.52810.8111.4371.3126.8226.596201410.83410.1691.5141.2896.0716.178201511.33210.0931.6961.2325.4255.947201612.39510.8291.7551.3845.7035.855

图3 山东省创新业绩年度趋势

新产品销售收入是衡量新旧动能转换程度的重要指标之一，然而，图3显示新产品销售收入总额在2011—2016年间平稳，波动不大，且增长幅度也不大，每年保持平稳发展。而从表5相对数看，新产品销售收入在2014—2016年低于均值，表明山东省新产品还没有形成快速增长趋势，新旧动能转换仍处于攻坚阶段。新产品出口收入代表创新成果“走出去”开拓国际市场的能力，从图3可见，山东省新产品出口收入占新产品销售收入的1/7左右，且2011—2016年总额变化不大，反而还有小幅下降。表5相对数显示，2013—2016年新产品出口收入低于29省、市均值，表明山东省新产品市场占有率不高，国际市场竞争力较弱。

由于山东省经济体量大，利润总额一直保持全国前列，在2011—2013年均为全国第一，2014—2016年被江苏反超，为全国第二。然而从表5中销售利润率看，山东省企业盈利能力略高于均值，影响销售利润率的两个指标是利润总额与主营业务收入，在2011—2016年间山东省主营业务收入一直位居第二，仅次于江苏，而2016年山东省销售利润率位列全国第18名，表明山东省虽然主营业务收入较高，但产品附加值较低。

总之，山东省创新业绩还有较大提升空间。一方面新产品市场占有率不高，新产品开拓国际化市场的能力有待提升；另一方面产品盈利能力较低，利润总额主要来自传统产品销售，而附加值大的新产品销售较少。这表明山东省新产品开发能力处于劣势，创新成果尚未成为区域经济发展的新动能。

五、结论与建议

(一)结论

采用VIKOR法与熵值赋权法对29个省、市创新能力进行评价，评价结果与《中国区域创新能力监测报告2016—2017》结果吻合，表明本文构建的指标体系与评价方法有效。创新能力评价与分析得出以下结论：第一，从创新能力评价看，山东省创新能力排名不高，与山东省经济与人口体量不符，提升空间较大；第二，在创新投入方面，新产品研发投入强度较低，很难推动企业转型升级，更难形成企业发展的新动能；第三，在创新产出方面，虽然山东省发明专利申请数较多，但技术市场成交额较低，大量知识产权尚未流通、转化；第四，在创新业绩方面，新产品销售收入与新产品出口收入不高，销售利润率低，产品附加值有待提升。

(二)建议

第一，加大新产品研发投入政策支持，助推经济转型升级。本文统计显示，2011—2016年山东省新产品研发投入强度在2015年与2016年分别位居第14名与21名，新产品销售收入低于全国均值，表明山东省在新产品研发投入上有待加强。虽然山东省2016年发布的《关于深化科技体制改革加快创新发展的实施意见》中提出“加大创新产品和服务的政府采购力度，促进创新产品和服务的研发及规模化应用”，但是对于新产品的政府采购没有具体措施，而且在其他政策文件中也较少见到关于“新产品研发”等相关规定。为此，政府应加大对新产品研发的政策支持，降低企业新产品研发风险，助推山东省经济转型升级与新旧动能转换。第二，完善科技保险政策，降低创新项目风险。研发投入、新产品研发、技术交易等都是高风险投资，科技保险具有风险分担与风险补偿的作用。自2007年科技部与保监会联合推出第一批科技保险创新试点城市后，我国在科技保险推进方面取得了一定成效，也为山东省推行科技保险政策提供了经验。但2016年发布的《山东省高新技术企业科技保险补偿财政扶持办法》中明确指出扶持范围为“经省科技厅、省财政厅、省国税局、省地税局认定的高新技术企业”，而山东省高新技术企业比例较少，2016年山东高新技术企业只有4692家，2017年为4246家。另外，文件只列出了“高新技术企业产品研发责任保险、高新技术企业关键研发设备保险、高新技术企业产品质量保证保险”三个险种先行先试。山东省科技保险政策覆盖面较小、险种较少。因此山东省政府应拓宽科技保险扶持范围，增加科技保险险种，引导更多的创新主体参与科技保险，从而促进创新项目投资。第三，完善中介服务平台，提高科技服务能力。中介服务平台是科技成果转化、知识产权运营的桥梁纽带，能够促进技术创新资源共享，提高技术市场成交额，助推科技成果转化速度。然而，山东省在2011—2016年技术市场成交额总量全国排名均在前10名左右，而2016年山东省有效发明专利数全国排名第三，表明山东省不仅自主创新的发明专利交易较低，而且“走出去”或“引进来”技术交易也较少。为此，山东省应从科技服务平台建设入手，一方面大力建设中介服务平台的专业技术经纪人才队伍。技术市场的发展离不开人才，专业技术经纪人才可以凭借专业知识和信息资源向技术需求方提供专业性技术咨询服务，为技术供给方搭建技术输出渠道，提高技术供需对接服务质量；另一方面整合服务资源，提升技术交易全链条科技服务能力。运用大数据、人工智能等新技术发挥信息集散功能，精准对接供需两端。