江苏省产学研协同创新发展的动态模拟分析

杨晓娜，彭 灿，杨 红，李瑞雪

(1.南京航空航天大学经济与管理学院，江苏南京 211106；2.河南科技大学管理学院，河南洛阳 471023)

产学研协同创新是在国家意志的引导和机制安排下，企业、大学和科研机构充分发挥资源禀赋，整合优势资源，实现创新主体优劣势互补，协作开展技术创新，加速科研成果转化，完成其商业化和产业化的活动，是科技创新的新范式，也是协同创新的有效途径[1]。党的十八大报告明确指出“更加注重协同创新”和“着力构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系”，成为产学研协同创新的纲领性文件。产学研协同创新充分吸收了协同学理论和创新理论的精髓，使不同创新主体在合作中实现“1+1+1>3”的协同效应，以解决企业技术创新能力不足、创新人才缺乏等困境，为企业打造长期竞争优势创建平台，也为大学和科研院所的应用基础研究提供对接市场需求的通道，成为企业界和学术界关注的重点和焦点。

目前，国内外学者关于产学研协同创新问题从不同研究视角已进行了大量的研究，如国家创新体系理论视角、三螺旋理论视角、资源依赖/配置视角和复杂系统视角等[2-5]。已有研究中主要呈现以下几个特点：定性研究和微观层面研究居多，静态实证分析为主。产学研协同创新是一个复杂的、非线性和时变性的动态系统，创新主体行为相互影响形成多重反馈回路[6]，这是定性、静态的研究方法难以解释的问题。如何运用定量、动态的方法探索产学研协同创新的内部影响因素相互作用的机理？

系统动力学(System Dynamics，SD)被称为是社会科学的“实验室”，融合了系统论、信息论和控制论的精髓，是定性与定量相结合、注重系统动态变化与因果影响的方法[7]208，并能利用仿真解决产学研协同创新系统的时变特性。

基于以上分析，本研究从复杂系统视角，选取区域的宏观层面作为研究对象，采用SD方法对产学研协同创新的内部运行机理进行分析，构建其动态系统模型并进行仿真分析。

1 产学研协同创新的因果关系分析

在市场经济模式下，面对资源约束和环境友好、生态绿色发展，产学研协同创新成为推动区域经济增长和科技进步的有效模式，白俊红等[8]和王海军等[9]的研究均发现产学研协同创新能够提升创新绩效，进而促进经济增长，且后者还发现产学研协同创新绩效直接影响创新主体间的利益分配及后续协同的延续性。然而，这些研究结果并未挽回产学研协同组织的高失败率的现实。

董恒敏等[10]认为协同创新活跃度对产学研协同创新绩效存在地域差异。张旭华[11]认为政治关系、科技综合实力和体制机制影响区域产学研协同创新程度。刘炜等[12]认为产学研协同创新与企业内部研发的互动程度有关。Huggins等[13]认为组织外部联系的多样性和强度决定了产学研协同创新的效率。Ankrah等[5]认为组织管理方式、技术程度、创新政策制度等是影响产学研协同创新的主要因素。从国内外学者的研究成果不难发现，国外在分析产学研协同创新影响因素时侧重企业微观环境，而国内学者的研究不仅涉及微观环境，还有制度政策等宏观环境因素。

产学研协同创新是以企业、大学和科研院所组成创新主体，政府扮演引导、指导和监督者角色，为产学研协同创新提供良好的创新氛围。近年来，政府支持力度逐渐加大[14]，增强对协同创新的重视程度，为产学研协同创新能力提升提供良好氛围。政府增加对企业的资助，有助于企业搜寻外部资源，寻找创新合作伙伴[15]。David等[16]的研究结果表明政府的公共服务投入在短期内能刺激企业R&D的投入，调动企业的产学研协同创新活跃度。吴俊等[17]的研究发现政府研发补贴对产学研交叉项目的产品创新具有显著的积极影响，有助于提高战略性新兴产业的创新活动。基于上述研究，本文认为政府支持为产学研创新主体提供宏观环境导向，不仅刺激了创新主体自主创新的主动性，还鼓励了交叉创新、合作创新和协同创新，本研究将其称为创新环境系统，是区域产学研协同创新系统的子系统。

企业作为市场经济体制中最为活跃的主体，承担着产业结构升级和产业发展的功能，目标是通过产业创新实现产业化，增强市场竞争力，提高自身的创新效益，甚至打造地区/国家的产业竞争优势[18]。大学是人才培养基地，也是基础研究的源泉，集聚多学科、多领域的人才，拥有高精尖的顶级仪器设备，不仅承担着人才培养和科学研究的功能，还被赋予了社会服务的职能。科研院所其主要功能是科学研究，但也离不开人才的培养和输送[19]。这就决定了大学和科研院所是新知识、新发现的创新源头地位，企业是实现科研与市场接轨和科技成果转化的角色，以此形成创新价值链，推动经济增长。在该创新过程中，创新主体的主观努力性和合作意愿是推动科技成果的转化速度的动力源[20]。产学研结合需要企业、大学和科研院所形成合力，实施产学研协同创新，产生协同效应，实现经济增长和科技进步。基于此，创新行为主体借助产学研协同创新通过互动、交流和资源整合实现各自的私有目标和共同目标[21]，即形成本研究的创新主体子系统。

产学研行为主体通过协同创新交换、共享有形资源和无形资源组成新的要素组合[22]，创造新知识，在“生产—流动—整合—扩散—应用”实现知识的增值[23]，使大学和科研院所拥有的技术知识和企业拥有的市场/管理形成知识势差[24]。对不同的知识的需求在创新主体间扩散和转移，进行融合和增值，形成知识流动[25]，贯穿于整个协同创新过程，因此，它的效率与效果直接影响这产学研协同创新成败[26]。当知识从拥有者向接受者传递时，知识接收者在原有知识基础上融合接受的知识，创造形成新的知识，这些新的创新知识以协同成果的形态出现[26]，再转移到企业形成新产品，产品流入市场实现商业化过程，为企业带来经济效益。知识的无形性和黏着性以及显性和隐形的特点决定了它们必须借助一定载体(如专利、商品等)实现流动[27]。但是，更多的难以转化的隐性知识还依附在拥有者身上，这就是所谓的人力，人力通过产学研协同创新的培养[28]，形成创新人才。创新人才通过技术创新实现创新绩效的提升，推动经济增长。知识流动伴随着人力、资源、信息和技术的流动，因此，本研究称之为创新资源系统。

基于以上分析，绘制产学研协同创新概念模型，如图1所示。

图1 产学研协同创新概念模型

2 产学研协同创新系统模型构建

2.1 系统边界的确定与基本假设

2.1.1 系统边界的确定

根据前面SD的介绍，内因决定系统的行为，外因则不能对系统产生决定性作用。产学研协同创新属于复杂系统，若要厘清其内部结构和动态行为关系，需要先确定系统的界限，它直接关系到模型构建的成功与否。从结构上分析，产学研协同创新系统主要包括创新环境子系统、创新主体子系统和创新资源子系统。

2.1.2 本研究模型的基本假设有：

H1：产学研协同创新系统的发展与运行是一个连续、渐进的行为过程；

H2：不考虑不可抵抗外力等因素造成的系统状态突变；

H3：企业和大学、科研院所之间存在知识势差，且受资源约束；

H4：创新投入主要包括资金和人力资源，协同创新成果可以用专利、学术著作的数量和商品化的经济收入衡量。

2.2 因果关系模型及因果关系分析

产学研协同创新因果关系如图2所示，主要回路有：

(1)政府支持(资金支持和政策支持)→区域创新活跃度→产学研结合→协同创新成果→区域经济增长→政府支持。这是一个正反馈回路，主要体现政府在产学研协同创新过程中的指导和引导作用。政府的资金支持和政策支持，表示政府对创新的重视，支持力度越大，重视程度越高，区域创新环境越活跃，越能促进产学研协同创新的实施，进而有助于协同创新成果的增加，对区域经济增长有积极促进作用，区域经济增长又进一步刺激政府支持，形成创新环境自增强的动态过程。该回路强调了政府为实施区域产学研协同创新营造良好创新氛围的重要作用。

图2 区域产学研协同创新因果关系

(2)市场需求→企业创新动力→产学研结合→企业技术创新能力→成果商业化→经济利润→产业升级→市场需求。该回路主要反馈企业实施产学研协同创新的初衷及实施后对企业私有目标的实现。企业以市场需求为导向，激发企业内部创新动力，寻求技术资源支持解决技术问题，通过产学研结合，提高技术创新能力，加速成果的商业化进程，同时为企业带来经济利润，实现产业结构升级/调整，进而产生新的市场需求。

(3)知识势差→大学/科研院所创新动力→产学研结合→协同创新成果→专利/学术成果→大学/科研院所创新效益→人员、资金投入→知识存量→知识势差。该回路主要反馈学研实施产学研协同创新有利于科研成果转化，对接市场需求。由于学研与产的知识储备势差，激发学研创新动力，借助产学研结合，寻求市场知识，生产更多的协同创新成果，促进科研成果的产出，实现学研的创新收益。创新收益的增加使学研投入更多的资金和人员，为新一轮积累学研的知识存量，进而改变了原有的知识势差。

(4)知识势差→大学/科研院所创新动力→产学研结合→创新人才培养→科研能力→大学/科研院所创新收益→知识存量→知识势差。该回路主要反馈学研培养创新人才的职能。学研的储备知识和市场需求知识的知识势差，激发其创新动力，进行产学研协同创新，学研通过产学研协同创新向企业输入人力资本，不仅提高自身技术能力，同时还可以获得有关企业和市场的相关知识和经验，形成创新型人才，这些创新人才再回到学研的岗位职责，成为学研的创新收益，增加其知识存量，进而改变原来的知识势差。

以上是关于产学研协同创新系统主要回路的分析，限于篇幅，上文并没有逐一列出所有回路。通过以上分析和因果关系图，我们可以看出，区域产学研协同创新系统在创新环境子系统影响下，其创新主体子系统与创新资源子系统相辅相成，它不仅能够实现大学、科研院所的科学研究和人才培养职能，实现科研成果转化的目标，还能实现企业的产业结构升级/调整的职能，为科研成果转化提供路径，进而推动区域经济增长，增加政府财政收入，实现区域产学研协同创新的良性循环。

2.3 流程图分析及主要方程设定

根据图2所示的区域产学研协同创新系统的因果关系图，建立动态系统流程图。考虑数据的可得性与现实性，对因果关系图进行了简化与总结得出区域产学研协同创新流程图，见图3。

图3 区域产学研协同创新流程

本研究以江苏省产学研协同创新为例，江苏省在全国综合科技创新水平指数名列前茅，区域创新能力水平比较高，具有一定代表性。此外，根据数据的可得性和创新资源的集中程度，企业的数据采用高技术产业数据。考察期2006—2016年，数据来源于《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《高等学校科技统计资料汇编》《专利统计年报》《高技术产业统计年鉴》，该模型主要涉及到的公式有：

(1)GDP=INTEG(GDP年增加值，21 742.05)，该式表示江苏省GDP的初始值(即2006年的值)为21 742.05亿元；

(5)产学研联合专利申请量=INTEG(EXP(联合专利申请对数年增长量)，153)，该式表示2006年产学研联合专利申请量为153件；

(6)创新型人才对数年增长量=1.964 1+0.710 18×LN(产学研资金投入)+0.043 2×LN(产学研人员投入)；

(7)创新型人才数=INTEG(EXP(创新型人才对数年增长量)，19 295)，该式表示2006年创新型人才数为19 259人；

(8)论文与著作对数年增长量=EXP(2.558 49+0.360 99×LN(产学研资金投入)+0.083 6×LN(产学研人员投入))；

(9)论文与著作量=INTEG(EXP(论文与著作对数年增长量)，4 054)，该式表示2006年的著作/论文数为4 054篇(部)；

2.4 模型的输出

该系统动力学模型主要是用于研究区域产学研协同创新的内部运行机制。本文选择产学研联合专利申请量、创新型人才数、论文与著作量为主要输出值，反应产学研协同创新的直接效果产出。为了检验系统动力学模型建立的合理性，本文将江苏省GDP也作为模型的输出，GDP可以反映出产学研协同创新的提高对区域宏观经济的贡献。

3 产学研协同创新的动态结构模型模拟仿真实证研究

系统动力学模型虽然被誉为实际系统的实验室，可以通过模型模拟来剖析系统，但毕竟不是现实系统的复制。就此角度而言，任何模型都不是完全正确的[7]242。但若在既定的约束条件下模型能接近现实系统，实现既定条件下的目标，即可认为所建模型是有效的。本文将从模型范围适应性和模型的一致性检验两方面[29]，检验区域产学研协同创新系统动力学模型的有效性。

3.1 模型有效性检验

(1)SD模型的范围适应性。本文模型的建立是基于大量的相关文献阅读，其主要目的是研究区域产学研协同创新内部运行的动态特征。通过对模型的主要反馈回路分析，不必要的外生变量并没有纳入模型之中。经计算机模拟结果显示，本文所建立的系统动力学模型范围满足适应性检验。

(2)SD模型的一致性检验。系统动力学模型注重运用现实检验模型。通过模型仿真，将运行结果和真实历史数据进行对比，观察其差异情况，可以判断所建模型的有效性。在此，依然选取前文确定的4个输出响应变量，对其拟合值和真实值的比较分别检验模型的有效性，详见图4和表1所示。

图4 各输出量的拟合情况

表1 模型输出响应的误差率

从图4和表1可以看出，GDP、论文和著作数、创新型人才培养3个变量拟合程度非常好，GDP的最大误差率不超过0.031，论文和著作数的最大误差率0.091，创新型人才培养的最大误差率0.145；产学研联合专利申请量拟合效果中，除了2007年的误差率达0.665外，其他年份的误差率最大不超过0.241。这可能的原因是，虽然2005年出台《国家中长期科学合计数发展规划纲要(2006—2020年)》，提出以企业为主体的产学研联合攻关技术创新体系，但产学研协同创新具有一定的滞后效应，此外，产、学、研还存在的观察心理，才出现了产学研联合专利申请量的不增反减的现象。总体而言，该产学研协同创新模型能够很好地描述近年的运行状况，模型整体上具有合理性和准确性。以下均是以此模型为基础。

3.2 仿真模拟及结果分析

本文目的是通过产学研协同创新的动态模型，指出优化支持模型的途径，使模型更好地实现各创新主体的职能，提升产学研协同创新能力。接下来，将分别使政府对科技的投入强度增加1%，企业开展产学研协同强度增加1%，大学和科研院所开展产学研协同强度增加1%，当改变其中一个变量时，保持另外两个变量不变。通过模型仿真模拟各输出变量的结果，见图5，具体数据见表2。

图5 强度变化对输出变量的影响

表2 输出变量的变化率情况

表2(续)

注：I代表“政府对科技投入强度增加1%”，II代表“企业开展产学研协同强度增加1%”，III代表“大学和科研院所开展产学研协同强度增加1%”。

根据仿真模拟结果，从图5中很难看出输出变量的变化情况，但从表2的数据情况中可以看出：

(1)政府对科技的投入强度增加1%时，GDP、产学研联合专利申请量、论文和著作量、创新型人才数均有所增加，尤其是联合专利申请量变化最为明显。如在2016年，当政府对科技投入强度增加1%时，产学研联合专利申请量增加1.729%，创新型人才数增加0.519%，其他年份的增加程度虽然不高，但增加的趋势非常明显。说明加大政府对科技的投入有利于产学研协同，能为产学研协同创新提供良好的创新氛围和创新环境。

(2)当企业和大学/科研院所开展产学研协同强度分别增加1%时，变化率变化最大的均是论文和著作量(2016年，分别为0.037 9%、0.010 2%)，其次是创新型人才数(2016年，分别为0.024 3%、0.006 3%)，这充分说明开展产学研协同有助于实现学研的科学研究和人才培养职能的实现。但模拟结果并没有人们主观认为的有较大变化，这也正体现了SD的反直观性特点[7]，也是SD的优点所在，不能仅凭主观认识或经验判断，否则可能会得出错误的结论。

(3)在各输出变量的变化率中，对同一输出变量而言，引起该输出变量变化最大的均是政府对科技的投入强度，其次是企业开展产学研协同强度，最后是学研开展产学研协同强度，如：2016年，对GDP变化率而言，0.087%>0.000 73%>0.000 19%；对产学研联合专利申请量变化率而言，1.729%>0.015 0%>0.003 2%；对论文和著作量变化率而言，0.234%>0.037 9%>0.010 2%；对创新型人才数变化率而言，0.519%>0.024 3%>0.006 3%。出现该现象的可能原因，在产学研资金投入中，政府对科技的投入是产学研资金的主要来源，在2006—2016年期间，政府对科技的投入占比基本均在90%以上(2011年最低，为89%)，这也就不难理解同等程度下增加政府对科技投入强度，各输出变量的变化率最大的结果。此外，当增加企业开展产学研协同强度时，各输出变量的变化率大于增加大学和科研院所开展产学研协同强度时的变化率，这可能的原因在于，增加企业开展产学研协同强度时，企业处于主动地位，而大学和科研院所处于相对被动的地位，换言之，当企业主动提出和大学、科研院所进行产学研联合时，大学和科研院所更容易同意企业的要求；而当大学和科研院所主动提出和企业进行联合时，企业可能会拒绝。因此，国家在相关文件中倡导“以企业为主体”的协同创新。

4 结论与建议

结合本文对产学研协同创新系统的模拟仿真实证分析，可以得出以下结论，也希望能为区域政府、企业、大学和科研院所提供参考：

(1)加大政府对科技的投入力度。政府对科技的投入越多，产学研联合专利的申请量越大，且联合专利申请量是产、学、研协同成果的表现形式之一。此外，政府对科技的投入作为产学研协同创新活动的主要资金来源，间接说明政府在为产学研协同创新营造良好的创新氛围，代表了政府实施产学研协同创新的决心，为产、学、研开展产学研协同创新活动奠定基础。

(2)加强创新主体的产学研协同意识。根据各创新主体的产学研联合情况来看，创新主体对产学研的资金和人员投入强度较低，产学研联合程度比较低。企业和大学/科研院所对接不畅通，如大学和科研院所更倾向与企业进行联合，而企业的联合意愿相对较低，可能原因是企业更担心核心技术的泄露而失去市场竞争优势。因此，需要通过更好的产学研联合平台，增加各创新主体的信息透明度，加强创新主体的信任，进而提高产学研协同的可能性。

(3)大学和科研院所应主动加强产学研协同创新。根据仿真结果，产学研协同更有利于创新型人才的培养和学术成果的产出，但在产学研资金投入中，大学和科研院所的资金投入占比最低，这可能是其处于被动地位的一个原因。因此，大学和科研院所应主动加强产学研协同创新的投入力度。

本文通过区域产学研协同创新的动态仿真得出了一些有利于推进产学研协同创新的结论，但还存在以下不足：首先，选取的样本是江苏省数据，其普适性还有待进一步的研究；其次，有些因素还未考虑在模型之内，如产业结构、利益分配等因素。这也将是作者要进一步研究的内容。