消费者异质需求下企业环境创新行为演化模拟与分析

赵爱武，杜建国，关洪军

( 1.江苏大学管理学院，江苏 镇江　212013； 2.山东财经大学管理科学与工程学院，山东 济南　250014)

1　引言

经济的快速增长伴随着越来越严重的工业污染，资源和环境问题已成为经济可持续发展的瓶颈，如何缓解经济增长和高能源消耗及环境恶化之间的矛盾，成为一个极具挑战的世界级难题[1-2]。人们普遍认识到，清洁生产、环境创新是可持续发展的关键。为此，许多国家制定了环境保护法律以减少工业发展对环境的影响[3]。这种以政府规制为主的污染控制手段在促进企业控制污染排放、推进清洁生产、保护生态环境方面发挥了十分重要的作用[4-5]。然而，由于企业规模、创新偏好等背景特征因素的差异性，导致环境政策对企业环境创新水平及经济绩效产生不同的影响。徐建中等[6]研究发现，尽管企业管理者的环保意识对规制压力与企业环境创新战略具有正向调节效应，但其对企业环境创新行为的调节效应并不显著。另一方面，Axsen等[7]认为，消费者需求是帮助企业从传统技术成功过渡到环境创新技术的一个重要条件，如果消费者缺乏环境偏好，创新补贴和环境税等政策在加速环境创新技术采纳方面难以长期奏效[8]。只有当企业管理者认为外部市场环境充满机会时，才会倾向于采用积极的方式处理环境问题。也就是说，管理者的市场机会感知会影响企业环境创新行为[9-10]。于是，众多学者从利益相关者理论与竞争优势期望视角出发，将环境问题视为企业获得竞争优势的机会而非威胁，探索企业通过环境产品创新实现环境绩效与经济绩效“双赢”的条件[11-13]。

然而，传统观点认为，提高企业环境水平将损害企业经济绩效[20]。一方面，环境创新具有双重外部性，创新过程面临变幻莫测的商业周期，市场和监管框架的变化可能会影响技术发展历程，为企业带来一定的风险；另一方面，市场上绿色产品的成本通常比传统产品高，由此会带来绿色产品的价格也比传统产品高，一些不良制造商就会以次充好，用普通产品来代替绿色产品，损害了企业绿色创新的积极性。同时，很多顾客不愿意降低产品质量换取产品绿色属性[21]；而且，顾客的绿色需求与他们的实际购买行为常常不一致[22]。因此，对企业来说，如何准确适应市场需求是个挑战。Lin等[23]通过对越南摩托车行业的调查研究，发现随着消费者环保意识的提高，绿色创新企业最终可以实现“绿色”与“竞争力”的“双赢”。Eva[24]通过对1176家企业2004-2008年的环境绩效与经济绩效数据统计分析发现，企业为提高环境绩效投入的短期成本可能会影响其经济绩效，但长期来看，环境创新可以实现环境绩效与经济绩效的“双赢”。

尽管当前国内外学者大多认为绿色需求对企业的环境管理产生了重大影响，并从理论和实践层面对绿色需求和企业环境创新行为进行了大量研究，为保护环境提供了宝贵的建议和思路[25]，但目前成果大多基于实证研究，较少从微观视角剖析不同情景下企业环境创新的微观动因及不同内外部环境下企业特质对环境创新经济绩效的影响，尚未打开企业环境创新的“黑箱”探讨其内在机理。Ilker[26]指出，绿色产品市场还很年轻，并且在不断成长中，政府和制造商承诺改善环境，客户支持购买绿色产品，这对绿色市场的发展将产生至关重要的影响。因此，从微观角度入手，研究不同企业在需求异质性环境下的技术创新路线，深入分析不同创新策略下企业短期及长期经济绩效实现情况，可以探索不同绿色需求情境下企业环境创新行为的演化规律，并从宏观层面归纳企业环境创新行为的动态轨迹。为此，本研究在实证分析的基础上，构建企业环境创新行为动态模型，利用社会科学计算实验方法[27]，模拟消费者产品选择及企业环境产品创新过程，并通过个体消费者异质需求的变化反映市场需求的动态演化及其对企业环境创新行为的影响，探索绿色需求对企业环境行为影响的内在机理及演化规律，为环境政策制定者提供微观理论支持，进而通过相应政策的制定实施，提高企业环境创新水平，实现环境绩效与经济绩效的“双赢”。

2　模型构建

2.1　情景抽象与假设

根据马媛等[9]对企业市场机会感知的实证研究成果，本研究对现实场景进行抽象和简化，假定系统中存在两大类主体：市场消费者主体和生产企业主体。其中消费者根据自身偏好选择不同生产企业的产品，而生产企业根据市场需求选择技术创新路径；同时，生产企业通过技术创新满足消费需求，抢占市场份额，并进而影响消费者偏好及市场整体需求水平。为更好地观察生产企业在消费需求及同行竞争动态变化情景下技术创新路径选择的规律，本模型在考虑现实系统复杂性及多样性的基础上，尽可能将规则简化，提出如下假设:

(1)系统内有n个生产企业，m个消费者，所有生产企业生产同类产品，产品属性包括产品价格、质量、环境三个维度，而企业属性包括可支配资金(与亏损阈值相关)、创新态度(积极、稳健、保守)、创新偏好(环保型、经济型、需求型)三个维度，当企业累计亏损额大于其亏损阈值时，企业退出市场。

(2)根据对产品价格、质量及环境属性的敏感程度，将消费者划分为3类，分别占消费者总数的a1、a2和(1-a1-a2)。第1类为实用型消费者，对产品的品质要求较高，期望适中的价格，对产品环境属性要求不高；第2类为经济型消费者，对价格非常敏感，对质量和环境属性要求相对较低；第3类为绿色消费者，优先考虑产品环境属性，对价格和质量相对不敏感。各类消费者在产品三个维度的整体需求水平不同，同一类别内不同消费者对产品各属性的具体需求水平也不同，消费者根据自身偏好选择满足其需求的生产企业产品。

(3)产品为不变报酬型，即生产效率不会随生产规模的扩大而提高，只有对生产效率进行技术改造，才会降低生产成本，提高经济效益。因此假定产品定价基于生产成本，即p=c(1+μ)，其中p为产品价格，μ为生产者的满意利润水平(考虑生产者为有限理性)，c为生产成本，假定所有生产企业满意利润水平一致，可以通过生产企业的生产效率水平反映其产品价格水平。

(4)生产企业通过扩大市场份额获取更多的经济效益。为在同行竞争中获得优势，满足更多消费者的需求，企业根据自身特点及市场信息反馈选择技术创新时机及技术创新类型。 其中针对提高生产效率(降低产品价格)、产品质量的技术创新归属为传统创新，而以开发环境创新产品，提高产品环境属性为目的的技术创新归属为环境创新。两类技术创新在提高产品性能的同时，均产生一定的创新成本；而产品环境创新在提高产品环境属性的同时，由于采用环保原材料等原因，会在一定程度上提高产品价格，降低产品质量。

(5)假设产品为易耗必需品，消费者每个周期必定根据自身偏好选择一个生产企业的产品，当所有产品均不能满足消费者偏好时，消费者将根据路径依赖原则选取上期生产企业产品[28-29]。

2.2　主体行为规则

主体行为规则参考Maïder[30]的清洁生产技术创新模型中对顾客和企业的行为规则定义，并按本研究的系统假设进行了适当调整(如:没有考虑产品加价率与生产效率的非线性关系；消费主体加入偏好影响因子等)。

2.2.1消费者主体行为规则

(1)

(2)

其中εh(h=1,2,3)对应消费者主体在产品价格、质量、环境属性三个维度的偏好调整幅度，εh>0。

2.2.2生产企业主体行为规则

生产企业为在同行竞争中获取更多市场份额，通过技术创新提高自身产品性能，而技术创新伴随着投入与风险，是否实施技术创新取决于消费者需求水平反馈RDj,t、生产企业对市场需求变化的预警限度SENSj、生产企业创新行为概率PROBj(生产企业属性之一，由生产企业创新态度决定)、技术创新投入inv等。 其中消费者需求水平反馈RDj,t根据历史交易中生产企业主体j的原有消费群体及潜在消费群体(原交易对象不能满足需求的消费群体)对产品的选择情况确定:

RDj,t=RDj,t-1+sens1j×Nj,t-1/(Nj,t-1+Pj,t-1)+sens2j×Oj,t-1/(Nj,t-1+Pj,t-1)

(3)

其中Nj,t-1、Pj,t-1、Oj,t-1分别表示上期生产企业主体j产品水平未达到消费者主体需求的数量、达到需求水平的数量和因不满足消费需求而流失的消费者主体数量；sens1j和sens2j分别对应主体j对消费者主体不满意的敏感程度和客户流失的敏感程度。技术创新需要创新投入，假定该部分投入平均分摊到后续的w个周期，即t周期实施技术创新，t+1,...t+w周期成本增加inv/w，且在该周期范围内不会进行新的技术创新。

生产企业主体首先计算消费者需求水平反馈值RDj,t，若RDj,t大于生产企业主体市场需求预警线SENSj，且该周期内无前期技术创新成本分摊，则根据其创新行为概率PROBj决定是否实施技术创新，即:ACTj,t=(If(PROBj>Random(0,1)),true,false)。当ACTj,t为真时，生产企业主体决定实施技术创新，分别比较三个维度产品性能不满足消费者需求的程度:

(4)

(5)

否则，生产企业主体选择传统技术创新，价格和质量两维度改变比例为:

(6)

即创新后产品价格和质量属性调整为:

(7)

一定周期内，若生产企业主体的累计销量小于累计成本，且超出企业的亏损阈值，则生产企业主体退出市场。

2.3　模型设计

根据系统假设及主体行为规则，将现实系统中复杂的生产企业及消费者个体映射为多个智能主体(Agent)，每个Agent有唯一识别号，并将生产企业及消费者的个性特征及行为映射为Agent的属性和规则。各Agent记忆自身的历次经验，在交互中不断学习与自适应，是一个动态的演化过程。建立一个多周期模型，可以模拟现实世界生产企业与消费者的交互。假定循环周期总数为T，各周期分别以t=1,2,…,T,观察记录各Agent在各周期的行为与决策规律，可以在过微观层面观察消费者产品选择过程及生产企业在不同消费需求下的技术创新路径，并在宏观层面分析生产企业的环境创新行为演化规律。模型工作流程如图1所示。

图1　模型工作流程图

如图1所示，在每个交易周期，遍历消费者主体，按预定规则完成产品选择，并更新消费者主体属性信息及历史交易信息；然后遍历生产企业主体，根据消费者选择情况做出生产技术创新决策，周而复始，直至达到循环周期限定。通过计算实验方法研究消费者异质需求下企业环境创新行为演化路径，可以通过参数调整模拟不同情景及其动态演化；并能够通过随机变量的引入模拟现实世界的不确定性，更全面地了解系统可能的演化方向。

3　实验结果与分析

生产企业主体创新态度、创新偏好、可支配资金三个维度的属性组合共有27种。为更好地观察各种属性组合下生产企业主体的环境创新行为演化规律，令m=27，分别对应27种属性组合的生产企业；令n=2700，对应2700名消费者。

3.1　基于微观层面的企业环境创新行为分析

不同绿色需求情境下，企业在各周期实施传统创新与环境创新的轨迹如图2所示(其中0～1为传统创新区间，1～2为环境创新区间)。

图2　不同情境下企业创新轨迹

由图2可见，不同的绿色需求水平影响企业技术创新路线及产品环境属性，随着绿色需求水平的提升，越来越多的企业采纳环境创新路线，产品环境属性也得到相应的提升。但从图(d)显示的产品环境属性长期演化情况来看，绿色需求水平中等时，产品环境属性的提升具有不确定性，为进一步分析不确定性产生的原因，进一步分析不同绿色需求下不同创新偏好企业生存状况。根据模拟期间企业的实际环境创新行为，将企业分为绿色企业与传统企业，其中绿色企业定义为累计实施环境创新一次以上(含一次)的企业，否则为传统企业，则两类企业在100周期内的生存及市场份额情况如图3所示。

图3　不同绿色需求下企业环境行为与生存状况演化

由图3可见，当绿色需求水平较低时，传统企业生存数量及所占市场份额均高于绿色企业，且在30周期后，大批绿色企业纷纷被市场淘汰；而在中等程度的绿色需求水平下，虽然10周期后绿色企业的市场份额即已高出传统企业，但演化后期大批绿色企业被市场淘汰，导致市场中传统产品数量显著高于环境创新产品数量，这解释了图2(d)中市场整体产品环境属性大幅下降的原因。当绿色需求水平较高时，虽然短期内传统企业占优，但长期来看，绿色企业最终在市场中占据绝对优势。

3.2　基于宏观层面的市场结构演化分析

当市场初期绿色消费人群比例分别为10%、30%、60%时，模拟市场运行100周期，并通过赫芬达尔指数HHI(Herfindahl Hirschmann Index)的倒数来反映市场集中度，则不同情境下各周期市场集中度的演化规律如图4所示。

图4　不同绿色需求水平下市场集中度演化规律

由图4可见，在市场初期各企业所占市场份额均等，不同情境的市场集中度均较低；而经过多个周期后，不同绿色需求情境下市场结构发生了变化：消费者绿色需求水平越高时，市场集中度越高，即较少的企业占据了市场大部分的市场份额；同时，绿色需求水平越高，市场集中现象出现得越早，说明创新时机的把握对企业竞争力提高至关重要。企业只有准确把握需求信息并快速做出相应，才能成功占领市场。

进一步分析不同情境下企业创新态度、创新偏好与经济绩效实现情况。其中创新态度与经济绩效的实现情况如图5所示。

图5　不同情境下企业创新态度与经济绩效

由图5可见，当绿色需求水平较低时，“稳健”型创新策略能够实现较高的经济绩效；而当绿色需求水平较高时，“积极”创新型企业经济绩效远高于“稳健”型和“保守”，这是由于传统产品不能满足大部分市场需求，“积极”创新型企业能够抢先开发满足消费者需求的新产品，从而获取大量市场份额，使得创新收益远大于创新资金投入，实现“先动优势”；而长期来看，“保守”型策略经济绩效最低。

观察不同创新偏好在不同绿色需求水平下的经济绩效实现情况如图6所示。

图6　企业创新偏好与经济绩效演化

由图6可见，不同创新偏好的企业在不同的绿色需求水平下能够实现的经济绩效不同。当绿色需求水平较低时，“传统”创新偏好企业可以获得最高的经济绩效，而“环保”创新偏好企业平均累计收益最低；绿色需求水平中等时，“需求”偏好企业逐步赶超“传统”创新偏好企业；而当绿色需求水平较高时，虽然短期内三类创新偏好企业经济绩效基本相当，但长期来看，“环保”创新偏好企业最终跑赢市场，这从市场需求视角解释了“波特”假说实现的条件。

4　结语

通过对不同绿色需求情境下企业环境创新行为的演化模拟及结果分析，得出如下结论：

(1)消费者对产品属性的异质性偏好影响企业环境创新绩效。虽然短期内环境创新行为不利于企业提高经济绩效，但当绿色需求水平较高时，环境创新企业最终能够获取竞争优势；

(2)由于绿色需求水平的变化可引起市场结构的变化，引致环境相关产品的市场垄断，因此先驱型环境创新企业可以通过创新先动优势，实现环境绩效与经济绩效的“双赢”；为此，企业管理者应重视创新时机与创新策略的把握。

(3)由于企业环境创新风险与绿色需求水平显著相关，为推动企业环境创新，政府在采取必要的激励或补贴政策的同时，更应引导消费者重视产品环境属性，以推动企业持续的环境创新行为。

本文尚存在以下问题有待进一步探索: (1)本文对消费者主体属性的抽象及规则提取进行了简化，没有考虑消费者年龄、职业、教育程度、社会地位、健康状况等对产品选择的具体影响规则，这在某种程度上降低了主体信息的保真度；(2)本文假设各企业创新成本相同，没有考虑企业具体情况与创新资金投入的关系，是一种理想状态；(3)没有考虑产品销量与价格的关系，没有考虑产品价格随周期变动的情况。