适应性理性视角下企业双元创新决策机理仿真模拟分析

李 芬，欧伟强

（福建师范大学协和学院，福州 350117）

创新是企业发展的永恒主题，而如何创新是企业必然要面临的重要课题。创新理论的鼻祖熊彼特[1]指出，经济生活内部蕴含的质的自发性突破就是“创新”，创新包含了五种情形：采用一种新产品或开发产品的一种新特性；采用一种新的生产技艺；开辟一个新市场；开拓并利用一种新的供应来源；实现一种新的组织形式。五种创新形式中既有全新的从无到有的创造，也有在现有基础上的进一步开发，虽然都是创新的范畴，但却具有不同的特性，是权衡性的采用某一种还是平衡性的采用多种，这就需要企业进行双元创新决策。

双元创新，又称二元创新，源于Duncan[2]在《双元组织：为创新设计双重结构》一文中提出的双元概念和March[3]在《组织学习中的探索与利用》一文中阐述的探索与利用悖论。双元创新源于组织学习领域，发展于探索与利用的紧张关系，其中，探索被描述为新的替代品实验，是对新知识和新事物的追求；利用被描述为现有能力、技术和范例的舍弃和扩展，是对已知事物的应用和发展[4-6]。

本文研究的双元创新是指“exploratory innovation（探索式创新）”和“exploitative innovation（应用式创新、开发式创新、利用式创新）”[7-8]，而不是“radical innovation（激进式创新、突破式创新、断点式创新、破坏式创新）”和“incremental innovation（渐进式创新）”[8-10]，因为两者在创新方式分类上和创新分类视角上都是不同的。在创新方式分类上，渐进式创新与突破式创新是基于行业或产业层次上的，而探索式创新与利用式创新则是基于企业或组织层次上[11]；在创新分类视角上，渐进式创新与突破式创新是从创新结果视角进行的分类，而探索式创新与利用式创新是从创新行为倾向视角进行的分类[6]。本文从创新行为的视角出发，研究微观层面企业或组织的创新决策选择问题。

双元创新是具有异质性、存在悖论关系、需要权衡利弊[6]，还是具有同一性、是联盟关系、需要平衡利弊[7]，不同学者从不同角度进行了不同的研究，但结论并不聚敛。具体研究视角主要集中在双元创新的前因变量和结果变量两个方面。从前因变量来看，Tushman 等[12]认为组织内部不同单位采用不同创新策略更利于企业发展（组织双元性），Duncan[2]进一步提出有机式双元组织更多的是激发创新，而机械式双元组织主要是实施创新；而Gibson 等[13]提出“情景双元性”概念，认为不需要进行组织双元，同一组织相同部门只要构建出情景就可使其内部建立非正式的联系和进行元素的有效匹配，从而实现创新；以Hambrick[14]为代表的高阶理论则认为领导的双元性才是影响企业双元创新的关键，高管团队的特征可以调节双元创新的冲突和矛盾，从而实现企业长期和近期利益的平衡。从结果变量来看，双元创新和企业绩效（包括创新绩效、新产品绩效与财务绩效等）关系问题的研究多集中在资源约束与资源互补之间的矛盾、路径依赖与组织动态演进的矛盾、组织权变观等[15]。有些学者经实证检验发现，探索式创新和利用式创新均显著正向影响企业绩效、信息部门绩效、财务绩效、创新绩效、销售增长率；但也有研究发现双元创新均对企业绩效没有显著的直接影响，之所以会出现不同的研究结论，可能是因为双元创新的研究理论基础不同（是互补效应还是替代效应），也可能是因为双元创新与组织绩效间关系的调节机制所致（主要集中在环境因素、资源因素、网络因素等），还可能是因为企业调节变量的不同（企业的吸收能力、资源禀赋、组织规模、组织结构、所处行业及外部环境）[16]。

不论是对前因变量的研究还是对结果变量的研究，都是以外因为出发点的。不可否认，企业的发展受到各种各样外在因素的影响，但同时企业作为经济社会的一份子，具有经济人的一切特性，必然会从一个经济人的角度在市场经济大环境下去做出选择。从企业主体内在视角出发，研究作为一个理性经济人，在市场经济大环境下，在充分考虑探索式创新和利用式创新特点的基础上，企业将如何进行创新决策的问题。单一企业有其特殊性，不一定能准确的反映群体特征，而多企业的实证调研费时费力且需要很多方面的配合不易展开，采用Netlogo 仿真工具来模拟多企业的双元创新决策，以期发现企业作为纯粹的经济人在纯市场经济下如何进行双元创新决策并进行相应的敏感性分析，从而为企业进行双元创新决策提供一定的参考。

1 仿真模型的构建

1.1 模型基本假设

（1）企业都具有创新精神，都在创新产品，不同企业采用的创新策略完全不同，有些企业采用探索式创新，即打破旧有、完全靠新技术、利用新资源进行全新的探索，研发全新的产品；而有些企业采用的是利用式创新，是在企业现有技术、现有资源等条件下进一步开发新产品。为了仿真结果的对比性，模型中不存在既采用探索式创新又采用利用式创新的企业。

（2）企业都是有限理性的经济人，会采用适应性理性的经济行为进行逐步探索，而不是进行非赢即输的一步决策[17][18]。企业在创新决策时会考虑当前的自身情况、市场需求情况，在当前资金允许并有一定市场的情况下去创新新产品，是一个理性的适应自身和市场的决策过程，不是一种非理性的对未来完全未知的状态下投入全部的风险决策行为。

（3）企业的成长与发展都是基于新产品的，暂不考虑其他因素的影响作用。

（4）企业投资成本即企业研发新产品成本，只考虑直接成本，间接成本不予考虑，且新产品的研发成本是一次性支出的，不存在分期投资或持续追加投资等情况。

（5）企业所在市场需求有限，不存在开发和拓展潜在市场的情况。

1.2 模型的创建

对某一企业来说，其采用某一策略花费一定成本生产出某一新产品后，将该新产品投入市场将会在未来一定时间段内产生收益，从而增加该企业总资本，可以将企业i 在t 时期的状态Qit表述为

其中，Kit是企业i 在t 时期的资本总量，Cit是企业i在t 时期的开发新产品的投资总额，Rit是企业i 在t 时期可以获得的所有新产品所带来的利润总额，Si是指该企业所采用的投资策略（S1指探索式开发，S2指利用式开发）[17]。

1.2.1 企业资本

企业资本是一个积累值，Kit是企业i 在0-t时期所积累的资本总量，其具体表现为企业i 在t-1时期的资本累计总量Ki(t-1)加上企业i 在t-1 至t 这段时间的所得资本ΔKit，即

ΔKit是企业i 在t-1 至t 这段时期所获取的利润扣除投资的值，即

因为产品有一定的生命周期，所以这段时间的利润包括在该时间段内所有现存产品可以获得的利润，而不仅仅是当期新开发产品利润。

1.2.2 企业研发成本

企业开发新产品必然需要研发成本，本模型中不考虑其他方面的成本，故研发产品所需成本即为企业的总投资额，同时研发成本的投资也是一次性行为，不存在对同一产品的持续性投资。企业i 在t时期所需投资总额Cit即本时期研发所有新产品所需花费的研发成本cij之和，即

每种新产品所需的研发成本cij的大小与上个时期企业的资本额、产品本身、创新策略和企业经济行为有关。一般来讲，企业在上个时期积累的资本越多，那么本时期对新产品所投入的开发成本就会越多；产品本身越复杂、越高端，则所需研发成本也越高；采用探索式创新策略时，由于其需要利用新技术，不像利用式创新那样有一定的现有技术等资源的支持，其面临的风险也更大，所需投入的成本也越多；适应性理性的经济行为是在现有条件下的行为活动，不像非赢即输那样孤注一掷，这种经济行为会相对保守，故在研发成本的投入上会以稳妥为主，不会一次投入太多。

1.2.3 投资收益

企业i 在t 时期的投资收益是指所有产品在t时期的收益之和，不仅仅只是当期研发出来的新产品。通常情况下，在t 时期研发出来的新产品投入市场后会在其后面的t+1，t+2，…，t+k 期获得相应的收益rim(t+k)（m 为某产品），直至该产品被新产品所取代而不再有利润产生，所以

每个产品的投资收益都受两方面的影响：一是创新新产品的目的本身就是为了替代旧产品，所以新产品的产生必然会影响已有产品的生存价值，使得已有旧产品n 被市场淘汰，不再产生利润rin(t+k)；二是按照熊彼特的创新理论，新产品出现后会被模仿，模仿品进入市场后会分去一部分本应该产品所得利润，但这是市场规律不可避免，不过这部分被分走的利润会直接表现在该产品t 时期销量的减少上，所以

1.2.4 创新策略

该模型中企业可采用的策略为两个：探索式创新S1和利用式创新S2，且每个企业只能采取其中的一种。采用探索式创新的企业认为探索全新的技术来创造全新的产品是最佳选择，这样可以获取更高的利润，企业未来发展前景也更广阔，当然它需要的成本更高、所面临的风险更大，但高回报足以弥补这些。采用利用式创新的企业认为在已有技术的基础上来进一步开发新产品优势更多，开发成功的概率更高，风险也就较小，成本也更低，是一种经济理性的选择，虽然其回报率不是很高，但这种方式更稳妥，资本是可以慢慢积累的。

创新策略的效果除了与策略本身的特点有关，还与其所采用的技术密切相关，技术本身受模仿和发展的影响会随时间先增后减直至被新技术取代，而公司i 的技术w 的创新情况符合伯努利随机过程，公司i 在t 时期的产品成功率取决于技术w 和公司i 对该技术的累积经验[17]。

1.2.5 企业的灭亡

企业的生存依赖于创新产品的收益，具体体现为资本的积累量。随着创新产品被不断模仿和取代，其利润会逐渐减少，如果新的创新产品不能获取更高的利润，或者新产品的利润不足以抵消所投资的成本时，企业总资本将不能增加。所以，当产品利润小于投资成本时（rim(t+k)＜Cit），该产品将被淘汰；当企业累积资本小于初始资本时（Kit＜Ki0），表明企业经营失败，该企业灭亡退出市场。

2 仿真过程及结论

仿真使用Netlogo 软件的6.1.1 版本。Netlogo是一个用来对自然和社会现象进行仿真的可编程建模环境，其特别适合对随时间演化的复杂系统进行建模仿真，其可以实现对自变量和因变量间的各种关系的模拟，而这些在实际的实证研究中实现起来很困难。企业进行探索式创新或利用式创新策略的效果需要时间的验证、需要企业群的验证，而这些都可以通过Netlogo 软件来实现[19]。

2.1 仿真模型的建立

为避免随机性对结果的影响，仿真结论以50次实验的大概率结果为分析依据，实验中各参数的取值是在经验值和多次实验结果的对比下确定的。本仿真模型的基本参数如下表1 所示，采用探索式创新和利用式创新的企业数量各100 家；这些企业在市场为1 000 万元的环境下生存、发展和竞争；每家企业的初始资本为50 万元，当其积累资本低于该值时则不能继续生存而被淘汰；开发新产品所需成本探索式创新比利用式创新要高，故分别取15 万元和10 万元；创新产品的利润获取值是不确定数值，按市场规律取利润为成本的3～4 倍，又考虑到探索式创新的产品可以获取的最高利润要高于利用式创新的产品，故将他们的利润取值范围界定为[0，60]和[0，30]。

表1 仿真模型基本参数取值

2.2 基本仿真结论

2.2.1 企业存活数量在1～2 年内达到稳定，探索式创新企业数量存活率高于利用式创新企业

由下图1 可以看出，探索式创新企业1 年内即淘汰掉近1/2 的企业，此后企业数量保持稳定；利用式创新企业1 年内也把大量企业淘汰掉，但在第2 年还会有极少数企业被淘汰，剩余的1/3 的企业会在后续年份持续运作下去。仿真实验说明，不论哪种创新都给企业带来巨大的生存冲击，而且是在短期内对企业提出巨大的挑战，企业如果能很好的应对创新风险，后期的生存压力将大大降低，但总体来说，采用探索式创新比采用利用式创新生存压力更小。

2.2.2 创新产品的存活数量总体呈现持续上下波动的规律，探索式创新所产生的新产品数量总体高于利用式创新

如图2，对于创新的新产品来讲，不论是探索式创新产品还是利用式创新产品，其产生的数量大小是随机的，并没有持续增加或持续减少，而是一直处于高低循环交替的状态，并且两类产品的高低变化基本同步；相比而言，探索式创新的产品数量要高于利用式创新，但并不总是，偶尔也会出现同期的利用式创新产品数量更高的情况。

2.2.3 创新企业资本均持续上升，探索式企业资本增长率明显高于利用式企业

不论从创新企业总资本（图3）还是从平均资本（表2）来看，企业资本都是持续增加的状态，这说明当企业采用创新战略发展时，只要能在最初的困难时期坚持下来，即使创新产品不断进行更新迭代，企业的资本都是在不断积累的，后期的经济困难会越来越小，企业的发展也越来越好。但即使都是在进行资本积累，探索式创新的资本积累却明显高了利用式创新好多，这与探索式创新的高投资、高风险、高回报的特点是一致的。从图3 中还可以看出，总资本与时间呈线性关系，说明其每年的增长量是基本固定的，但这与产品数量的上下起伏特点并不一致。

图3 创新企业总资本

表2 创新企业平均资本

2.2.4 仿真实验结束年限均值在26 年左右

当前情况下，在26 年左右市场达到饱和，仿真实验结束（图4）。

图4 仿真实验结果

2.3 仿真的敏感性分析

为了更全面深入的掌握模型规律，发现双元创新决策结论，本仿真通过改变某一单一变量的数值来观察仿真结果的变化，以找出敏感性因素。

2.3.1 改变创新企业数量

（1）企业生存数的变化

将创新企业数量分别调整为150、50、25，采用创新策略后企业的生存数量和变化如表3 所示。创新企业数为150、100、50 时，企业存活数量和变化规律与上述基本仿真模型结论基本一致，但数量为50时极个别情况下出现不一致现象（图5）。而当数量减少为25 时，企业存活数量出现明显的不规律性（图6），说明企业需要一定的规模数量才能反映出规律性。这也验证了本文基本仿真模型的有效性。

图6 初始企业数25 时存活企业不同情况

表3 初始企业数量变化对存活企业数的影响

（2）创新产品数的变化

创新企业所产生的产品数在创新企业数为150 和100 时仍符合上下起伏及探索式产品高于利用式产品的规律，当企业数为50 和25 时，产品数上下起伏的总体规律仍符合（图7），但随着企业数逐渐减少，探索式产品数大于利用式产品数的规律性越来越弱，产品数高低起伏的一致性也越来越差（图8-9）。

图8 初始企业数为50 时出现利用式产品数高于探索式产品数情况

（3）企业资本和仿真年限的变化

仿真实验证明，初始企业数量改变对于企业资本变化规律和市场饱和仿真年限影响不大。

2.3.2 改变投资成本

将企业的创新投资成本提高，按照探索式创新和利用式创新的特点，将其投资成本分别增加10和5，那么探索式创新和利用式创新的成本分别由15 到25、10 到15，由此进行仿真实验得出如下结果。

（1）存活企业数量变化

如图10 所示，成本提高后，存活企业数量仍然在1 年内有断崖式减少，依然满足探索式高于利用式的规律。但是，两种创新策略下存活下来的企业数量较之前大大减少，存活企业寥寥无几，断崖式减少1 年之后企业数也并没有像之前一样很快趋于稳定，而是依然存在数量上的减少状态，虽然这个情况可能1 年发生一次或是几年发生一次。最终结果显示，探索式创新企业最终有个别企业存活下来，但利用式创新企业最终都以全军覆灭告终。考虑到探索式企业最后依然存活的原因有可能是市场已饱和而仿真结束，所以在投资加大的基础上扩大了市场继续进行仿真，结果显示，探索式企业最终也都走向灭亡，如图11。虽然企业最终都走向灭亡，但不论从持续时间还是存活数量上看，明显探索式创新企业的生存力远远大于利用式创新企业，而这一结果是在探索式创新投资成本更高的情况下，这足以证明从企业生存能力角度来看，探索式创新是企业的首选。

图9 初始企业数为25 时出现产品数一致性变差情况

图10 投资成本增加后存活企业数

图11 投资成本和市场同时增加后存活企业数

（2）企业资本的变化

投资成本的增加对企业资本产生了很大影响，总资本随着企业数量的急剧减少也迅速下降，企业数相对稳定后，总资本上上下下基本稳定，但没有出现总资本继续累积的现象（图12）；平均资本虽然也是上下起伏，但总体来说，探索式的平均资本依然呈现缓慢增长的趋势，但利用式平均资本处于相对稳定不变的状态，而且探索式平均资本依然明显高于利用式平均资本（图13）。从该仿真结果可以明显看出，投资成本的高低对企业发展影响很大，企业的成本负担加重使得资本的获取和积累变得困难的多。总体而言，不论从企业生存时间还是从企业资本发展来看，探索式创新要优于利用式创新。

图12 投资成本增加后企业总资本

图13 投资成本增加后企业平均资本

（3）仿真年限的变化

仿真结束年限从基本年限26 明显变长为38，这主要是因为投资成本增加使得存活企业数量减少，创新产品数也相应减少，市场竞争变弱，而市场容量不变，则仿真结束的时间就会变长（图14）。

图14 投资成本增加后仿真结束年限

（4）创新产品数的变化

投资增加后，创新企业所生产的产品数依然符合上下波动等总体规律，即投资的变动对于创新产品数量影响不大（图15）。

图15 投资成本增加后产品数

2.3.3 改变产品利润

将产品利润降低，探索式创新产品利润由[0，30]减少为[0，20]，利用式创新产品利润由[0，60]减少为[0，40]，保持探索式创新最高为利用式创新的2倍不变。

（1）企业存活数的变化

产品利润减少后企业的死亡数量明显增加，这种淘汰也是在短期内迅速完成的，在随后的时间里仍有企业被慢慢淘汰，最后利用式创新企业全军覆没，而探索式创新企业存活率为15%左右（图16）。利润的减少跟投资成本的增加一样，也使得企业的生存和发展受到挑战，但相比于投资成本的影响，探索式创新企业的生存率更高，各类企业的生存时间也更久一些（图16 和图17）。由此可见，对企业的生存来讲利润的影响程度远不及投资成本。

图16 利润减少后企业存活数

图17 投资成本增加后企业存活数

（2）创新产品的变化

利润的减少对创新产品的产生数量变化规律没有明显影响，依然符合上下起伏的基本规律。但是利用式企业存活期间，利用式产品的数量不再遵循之前的低于探索式产品数量的规律，两者在产品数上不分伯仲，这说明虽然两者的利润相对数不变，但绝对数的减少使得探索式产品的利润优势减弱，所以影响到企业的生产决策（图18）。

图18 利润减少后的产品数

（3）企业总资本的变化

对于企业总资本来说，总体上符合基本变化规律，一直处于资本不断累积的状态，但是由于一开始企业数量的断崖式减少，所以总资本出现了一开始下降的现象（图19）。对于平均资本来说，探索式企业一直是增加的，而利用式企业略有增长并基本保持稳定（图20）。

图19 利润减少后总资本

图20 利润减少后平均资本

（4）仿真年限的变化

仿真结束年限达到平均55 年左右，较基本模型26 明显变长，也比投资成本增加带来的年限38延长更多，这再一次说明利润相比于投资成本来说，对企业的生存压力影响更小（图21）。

图21 利润减少后仿真年限

2.3.4 改变市场容量

在原有的环境下，仅仅将市场容量扩大为5 000万元，对仿真结果没有影响，说明市场容量的大小不直接影响创新决策结果（图22）。

图22 改变市场容量企业数、产品数、总资本

2.3.5 改变企业初始资本

将企业初始资本调整为25 和100 发现，无论初始资本增加还是减少，对存活企业数量、产生创新产品数量、企业资本、仿真年限等方面均没有明显影响，说明企业初始资本不是创新决策的敏感因素。

3 结 论

通过以上仿真模拟实验可以得出如下结论。

（1）采用双元创新策略面临的生存风险很大，但探索式创新比利用式创新更易于生存。一般情况下，企业在采用创新策略的最初几年内面临的生存压力很大，多数企业会被淘汰，其中采用探索式创新的企业生存概率超过50%，是利用式创新的近2倍。当投资成本增加、产品利润减少时，企业生存压力更大，企业存活数量下降，其中利润是其最敏感影响因素，即利润减少对其影响要高于投资成本的增加，但是初始资本和市场容量对其没有影响，是不敏感因素。

（2）采用双元创新策略可以积累企业资本，探索式创新的积累速度高于利用式创新。仿真实验证明，采用创新策略存活下来的企业都会以一定速率持续积累资本，但探索式企业的资本积累速度明显高于利用式企业。当产品利润减少时，探索式企业资本增加不会影响，但利用式企业资本则基本保持不变没有太大增长；但是，当投资成本增加时，两种创新企业的资本都基本保持不变或仅略有增长；企业数量、初始投资、市场容量均为不敏感因素。

（3）创新产品数随机产生，总体呈现高低起伏状态，探索式创新产品数量高于利用式创新。采用创新策略的企业产生创新产品虽然受到资本、市场等条件限制，但在条件允许的情况下所产生的产品数量是一个随机数，但该随机数由于收到适应性理性的影响出现高低起伏的规律，而不是持续增加或减少，同时受到探索式创新策略激进特点和利用式创新策略保守特点的影响，探索式创新的产品数明显高于利用式。但当企业数量变少和产品利润减少时，探索式创新的这一优势减弱，其他情况基本不受影响。

（4）仿真实验结束年限对企业创新决策没有直接影响。仿真结束年限与市场容量大小、企业总数、投资成本和产品利润等都有一定关系，但企业数量、市场容量、初始资本不影响年限变化，而投资成本增加和产品利润减少会使仿真年限变长，这与企业存活时间长短有一定关系，但对企业创新决策没有影响。

（5）影响创新决策的最敏感性因素为投资成本，其次是产品利润，再次是参与企业数量，而市场容量和初始资本是最不敏感因素。