基于演化博弈的江苏制造业集群创新扩散研究

邹叶 王璐瑶 谢宇皓 张千妤

摘要：目前江苏制造业集群发展面临着产品优势逐渐下降、经济效率损失、低水平同质化竞争等困难和挑战，然而以创新扩散为导向的集群经济效益为产业集群的转型升级带来机遇。文章从实证和理论两个角度对创新扩散展开研究。一方面，探讨影响江苏制造业产业集群技术创新扩散的因素，寻找出区域性创新扩散枢纽;一方面，构建政府、先进企业、传统企业三方演化博弈模型并绘制动态仿真图，找出江苏制造业集群创新扩散机理和路径，为江苏制造业集群的长远发展提出对策建议。

关键词：演化博弈;创新扩散;产业集群

一、背景

作为企业在产业链上下游不断聚集中形成的产物，产业集群已然成为现代经济中颇具特色的组织形式以及区域经济发展的一种战略。近年来，江苏省制造业规模稳居全国第一，且制造业集群化发展趋势明显，已经形成数百个初具规模的产业集群。2018年，江苏出台《关于加快培育先进制造业集群的指导意见》，重点培育13个先进制造业集群。2019年，南京软件和信息服务、无锡物联网等6个集群入围全国首批世界级先进制造业集群培育对象，总数占全国1/4，居各省市第一。可见，江苏制造业集群发展态势良好。企业是集群的主体，创新是企业发展的关键，而创新扩散是产业集群技术升级和保持竞争优势的重要动力。2018年，江苏出台《关于促进科技与产业融合加快科技成果转化实施方案》，旨在围绕产业链部署创新链，加强创新资源开放集聚和优化配置，提升创新型省份建设水平、推动高质量发展。党的十九大奠定了创新在引领经济社会发展中的重要地位，这些都标志着创新驱动将成为我国未来经济社会发展的主引擎。

二、研究现状

在已有的相关文献中，都是从围绕集群企业如何运用博弈模型进行高效管理和如何提升企业集群的绩效等方面展开。其中在运用博弈模型进行集群管理方面又可以分为政府加强管理激励和管理集群的竞争冲突等。

在强调政府的管理与激励措施方面，李停（2015）运用演化博弈这一不同于经典博弈模型的方式，在个体有限理性、非完全信息的基础上更为贴近现实地展开分析。在演化博弈模型的分析下站在自由市场和政府干预的两个视角进行分析研究，研究发现产业集群式转移中，下游企业复制动态演化博弈总存在唯一ESS;而上游企业复制动态演化博弈存在两个，有可能收敛于全部转移，也有可能收敛于全部不转移。核心企业带动配套企业集群转移模式更具有可行性。且要能够运用承接地政府的优惠政策以及转出地政府的鞭策政策才能更好得提高效率。张娜（2019）等将两个企业作为博弈主体，以集群内企业和科研院所为博弈主体进行演化博弈模型的分析，通过稳定分析以及多种其他方法分析。通过加入政府因素，形成三方博弈的分析模型，还加入了一些政府的激励作用。最后在要加强政府引导、努力培育产业集群创新能力、积极引进人才等方面提出建议。

在管理集群的竞争冲突方面，Eliezer Arantes da Costa;Celso PascoliBottura（2008）认为集群中的企业，无论是相互竞争还是相互合作，都会产生不同的利益冲突，需要加以建模、处理、调解和管理。于是提出了一种基于博弈论概念的协同竞争策略模型来处理集群中企业之间的关系。使用战略博弈矩阵作为概念框架表明其是一种有用的分析和管理支持工具，可以用于处理集群中多个代理之间的多重利益冲突。

而在运用博弈模型进行提升企业集群的绩效方面，研究者主要强调了创新的重要性，如张敏、凡培培等（2017）主要对企业集群的双元创新展开探索。从一个新的视角出发、运用新的方法，运用进化博弈论的方法探求领先企业和追随企业集群在不同情况下的选择方式。得出追随企业和领先企业在不同收益的比较下，会采取的不同的创新形式。以及在合理安排定价以达到提高绩效等方面的研究中，Fatemeh Mojibian;AmenehKhadivar（2006）他們的研究就如何提高产业集群的绩效这一问题出发，侧重于构建供应链和产业集群之间的结构差异模型，并且使用Stackelberg博弈等模型来确定集群产品的合理价格。还运用了MATLAB进行之前模型数据的导入验证以探求其有效性。最后分析了领导者和集群利益相关者之间Stackelberg博弈的结果为企业集群提升竞争力做出研究。

在相关研究中大致分为运用博弈模型对企业进行高效管理和提升企业集群绩效等，大多数运用了更为贴近现实的演化博弈模型，强调了政府、创新等的合理因素，也有许多研究连结了多个方面的博弈考虑更为全面。但是目前的研究中着眼于某一具体领域具体地区的研究较少，研究的理论不具有完全的普适性，对于江苏省制造业的现状分析力度尚小。所以本文基于此，融入了政府、创新等有效因素，借鉴已有文献的一些博弈研究思路，构建了含有政府、集群内先进企业、集群内传统企业的三方演化博弈模型，以便更好地讨论不同参数对演化博弈稳定策略的影响，进而为推动三方构建合理共生关系提供一定依据。

三、江苏制造业集群创新扩散研究的演化博弈分析

（一）演化博弈模型假设

1. 参与博弈的主体

该模型由集群内传统企业、集群内先进企业、政府三方构成，博弈三方均为具有有限理性的经济人，在非完全信息条件下，通过策略选择作出自身的最优反应，以期最大化自身利益。

本模型以企业创新会带来额外收益为前提，不考虑创新失败的情况。每一轮博弈过程中，每个节点都要与其相邻的节点进行一次博弈。

2. 博弈主体行为策略假设

（1）集群内原传统企业在博弈中会出现两种行为：①通过创新促进企业升级。假设集群内传统企业最理想的创新方式为自主创新与吸收借鉴集群内已创新升级成功的企业（集群内先进企业）技术与经验相结合;若先进企业拒绝知识共享，则集群内传统企业仍坚持自主创新。与此同时，企业仍维持以往正常经营，收支水平较稳定;②不创新而安于现状。该企业仅企业仍维持以往正常经营，收支水平较稳定。

（2）集群内先进企业假设。集群内先进企业为集群中已通过有效方式在产品研发生产等方面创新以实现产业升级的制造业领军者，博弈中会出现两种行为。乐于知识共享：在传统企业创新过程中愿意提供知识和技术，在产生协同效应的同时也面临一定的机会成本。拒绝知识共享：在创新合作过程中，创新知识共享程度存在差异，且共享过程也会一定程度上带来不匹配、搭便车等风险。当知识共享不能实行或拒绝知识共享时，该模型默认先进企业的收益为选择知识共享时的机会成本。此外，若先进企业选择知识共享，则其在参与过程中会提高声誉，模型将其转化为经济数值进行计量。

（3）政府行为策略假设。政府在博弈中会出现两种行为。支持：政府通过成本补贴、税收减免等相关监管手段鼓励传统企业创新，对于不创新企业则采取加大税收等措施;同时对先进企业积极知识共享的协作行为给予一定的奖励。不支持：政府对传统企业创新与否不采取任何干预或激励行为。另：政府若选择支持，则其在参与过程中会提高声誉，模型将其转化为经济数值进行计量。

3. 模型变量符号及含义（如表2所示）

假设集群内传统企业选择创新的比例为x（0≤x≤1），则集群内传统企业不创新的比例为1-x;集群内先进制造企业愿意知识共享的概率为y（0≤y≤1），则集群内先进制造企业不愿意知识共享的概率为1-y;政府支持的概率为z（0≤z（≤1），则政府不支持的概率为1-z。设Mi（i=1，2），Ni（i=1，2），Pi（i=1，2），分别为传统企业、先进企业、政府的策略选择。

（二）分析演化博弈模型

1. 关于集群内传统企业收益的分析

假设集群内传统企业选择创新策略的期望收益为E1（Y），传统企业选择不创新策略的期望收益为E1（N），传统企业的平均期望收益为E1，则：

4. 三方共同作用的演化策略稳定性分析

通过联立集群内传统企业、先进企业和政府的复制动态方程，即（a），（b），）（c），可以得到一个三方演化博弈系统。当==0时，即系统策略选择的变化率保持不变且为0，此时可计算出系统的八个均衡点，如表5所示。

本文采用分析系统雅可比矩阵的特征值来判断平衡点的渐进稳定性。平衡点及特征值如表6所示。以P1（0，0，0）为例，只有同时满足μ1<0，μ2<0，μ3<0，则该平衡点是渐进稳定的。同理得出其它几个平衡点渐进稳定的条件，见表6。

5. 演化过程仿真分析

三方主体是否支持创新对集群创新扩散的影响。

（1）政府是否支持创新对集群的影响。

从图1可知传统企业独自创新，先进企业与政府不支持时，传统企业创新过程缓慢，但最终收敛于1，三方收敛于（1，0，0）。从图2可知随着政府支持创新的意愿上升，即使先进企业不知识共享，传统企业创新扩散速度显著提升，相比图1更快收敛于1，最终促使集群收敛于（1，0，1）。说明政府稍加支持创新，传统企业便会加快创新扩散，最终促使传统企业升级。

从图4可知，当傳统企业支持创新，先进企业愿意分享时，政府只需稍加支持，就能促使三方都收敛1。长期来看，当传统企业和先进企业均收敛于1后，政府可以逐渐退出对集群企业的支持。较图5可知，政府的创新支持促使传统企业与先进企业均加快创新扩散，且两者创新扩散速度相一致，更有利于整个集群的转型升级。从图3可知，当企业双方都支持创新时，即使政府不支持创新，经过长期演化，企业双方最终都收敛于1。且传统企业较先进企业更早收敛于1，可见传统企业支持创新的速度快于先进企业乐于知识分享的速度。

（2）先进企业参与意愿对集群内部实现创新扩散的影响。

集群内传统企业和先进企业存在一定的竞争关系，但是如何在有限的市场背景下找到互利共生模式下利益最大化的平衡点是先进企业表达参与意愿的重要依据。对比图1和图3可见，当t=10时，传统企业自主创新下的扩散最终收敛于1;当t=5.2时，传统企业在自主创新的基础上借由外力下的扩散最终收敛于1，故当先进企业乐于知识共享时，其能够通过较短的扩散演化最终在市场中达到平衡的状态，是现阶段创新扩散的较理想趋势，即传统企业在自主创新的基础上借助外力以提高对创新的认知程度， 从而促进两个主体在市场中的良性扩散。因此，依托先进企业的知识共享能够进一步优化集群内部企业的创新速度及效率，这一组合将成为提升江苏制造业区域创新扩散成效的一个重要途径。

（3）传统企业创新意愿对集群内部实现创新扩散的影响。

由图5可知，若集群内传统企业完全无创新意愿，即使先进企业和政府参与意愿很高且最终收敛于1，传统企业随时间变化最终收敛于0，（0，1，1）的稳定点使得三方看似趋于稳定状态，实则背离了创新扩散的初衷。即如果原传统企业对于创新采取积极态度， 那么其向集群内先进企业以及政府寻求帮助才有意义， 先进企业的知识共享以及政府政策支持对于传统企业来说才是有必要的。反观图4，若三方同时参与其中，则传统企业和先进企业将很快达到稳定点并实现自身利益最大化，政府也将因此加速收获声誉等增值，在经历一段时间后最终趋于稳定状态。因而传统企业的主动创新态度是成功实现集群内创新扩散的重要前提。此外，多主体参与有利于加速集群内创新扩散，进而带动整个系统进入高效良性循环。

四、结论与建议

（一）结论

本文以江苏省制造业产业集群为研究对象，着重对集群内传统企业、集群内先进企业以及政府之间关系和这三者各自对创新的两种截然不同的态度为基础进行组合讨论研究。从切口较小的江苏省制造业展开较为深入的博弈模型分析，对不同情况、不同主体的收益进行计算推测，详细分析了各种不同情况下可能出现的不同状态。

上述结论较好地解释了我国制造业集群升级面临的问题。其关键在于，江苏省制造业集群要运用创新来获得突破，需要的不仅仅是集群内传统企业、集群内先进企业以及政府这三者中的某一个单位对创新的追求，而是需要这三者共同促进。如集群内传统企业要有自身创新发展的动力，意识到创新才是提升竞争力的基础，否则在竞争者不断进入市场的情况下，传统企业不进行技术创新只能进行价格的压低来参与竞争，利润所得越来越少直至为0;集群内先进企业要降低壁垒，进行先进的技术创新的输出;政府也要加大力度鼓励创新，使得产业集群链进入良性循环，不断促进制造业的创新。

（二）建议

通过前面的分析，我们提出以下建议。

1. 由图1知，传统企业一定要有良好的创新意识

倘若企业自身不想进行发展升级，那无论政府和先进企业如何帮助，产业集群都不能完成创新扩散。因此传统企业在集群中并不是简单的生产能力的聚集， 而是提升型的集群， 在集群创新扩散过程中要更新设备， 对产品升级。企业在升级的过程中要不断地提高自身的创新能力， 满足市场的需求。

2. 由图4知，政府要发挥积极作用，加大扶持力度

对于制造业产业集群，政府的引导具有非常大的重要性。一方面，政府要顾全大局，考虑产业集群布局，为集群发展制定规划，并在经济政策方面给予优惠，推进集群创新扩散。另一方面，政府要支持企业进行创新，加大对制造业的资金投入，通过技术来提升产品的等级，使产品有更高附加值，使集群的核心力提升。

3. 由图3知，企业之间要加大交流，互相支持

例如纺织协会的成员可以定期举行交流会，共享创新信息，促进集群内外企业的联系，加速完成创新扩散。集群内企业面对挑战需要共同承担。对于一些企业间共性存在的问题先进企业要发挥出积极地模范作用，不断帮助其他企业解决问题完成创新，提升集群总实力。

总而言之，江苏省制造业集群要有所突破与创新，仅通过一方的努力是绝不可能轻易实现的。只有传统企业，先进企业和政府部门齐心协力共同参与，才能使各方利益最大化，达到理想状态。

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（作者单位：江苏大学）

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