政府驅動下新能源船舶產業融通創新演化博弈研究

司憶婉 李 鋒 尹 潔

(江蘇科技大學經濟管理學院,江蘇 鎮江 212003)

新能源船舶具有綠色環保、安全性能高、零污染等優點,推動新能源船舶產業發展對節能減排,減少水污染、大氣污染具有重要戰略意義。目前新能源已在部分小型特種船舶領域得到應用,但在常規船舶領域還未被廣泛應用,主要原因在于動力系統技術水平無法支持船舶續航。動力系統關鍵技術的突破需要人員、資金以及機械設備的大量投入,單個企業難以實現。我國船舶產業中存在不同類型的船舶企業,其中國企擁有雄厚的資金支持、完善的配套設備、過硬的研發實力,而民企則分布廣泛,研究方向靈動,對市場需求反應快,擁有多個動力系統方面的專利,具有管理效率、成本管控等方面的優勢。政府作為社會“統籌者”,應綜合考慮新能源船舶企業中不同企業特點及優勢,對參與融通創新的國企和民企進行引導、協調和監管,推進我國新能源船舶的建造水平提升,推動我國高技術船舶產業發展。

陳勁等[1]提出融通創新作為一種全新的創新模式,不同于協同創新,是各創新主體基于融通創新的意愿,分享各自擁有的要素,如信息、技術、人才等,進行創新成果轉化并共享的過程;沈佳坤等[2]學者以中關村科學城的典型政用產學研融通創新項目為案例,證明“雙一流”建設高校參與組建的政用產學研融通創新體系對融通創新發展具有重要推動作用;陽銀娟等[3]從數字伙伴視角出發,認為企業自身的敏捷營銷、敏捷人力資源管理、敏捷研發體系能有效助推融通創新;劉眾[4]運用問題導向方法研究創新模式的演進,證明了融通創新與更好發揮政府作用有著緊密的邏輯關聯。在現有的融通創新研究中,學者們大多從靜態角度出發[5],并未對其如何影響企業之間融通創新進行深入研究。

本文運用演化博弈的方法,分別從市場機制和政府驅動兩個角度系統研究船舶產業中國企與民企的融通創新動態演化過程,對比分析政府的不同創新政策如何影響創新主體的策略選擇,并結合數值仿真和案例研究,提出促進我國船舶產業解決動力系統“卡脖子”問題的政策和建議。

1 船舶產業融通創新演化博弈模型構建

1.1 基本假設

在新能源船舶企業融通創新合作過程中,國企與民企雙方之間相互關聯,雙方基于自身利益而采取不同的策略,而不同的策略行為將會影響國企與民企的融通創新合作[6]。

假設1:在融通創新過程中,具有互補性資源的創新主體國企與民企就解決目前新能源船動力系統中“卡脖子”問題進行合作,學研機構可以為他們提供技術支持,但由于一些原因,國企和民企可能會中途違約。

假設2:國企和民企獨自進行研發取得的收益分別記為R1,R2。當國企和民企都選擇合作研發時,會獲取額外融通創新收益ΔR,收益分配系數為a(0

假設3:國企和民企在融通創新過程中因人才、技術支持等需求向科研院所支付費用分別為T1,T2。

假設4:雙方簽訂合約,在融通創新合作過程中,若其中一方退出合作,則要向另一方支付違約金F。

1.2 市場機制下的演化博弈研究

根據以上假設,國企與民企融通創新合作過程中,各方目的集中于解決能源船動力問題,追求利益最大化。假設國企選擇合作的概率為x,放棄則為1-x;學研機構選擇合作的概率為y,放棄則為1-y。由此構建市場機制下國企與民企融通創新合作的支付矩陣如表1所示,策略矩陣如表2所示。

表2 市場機制下融通創新策略矩陣

令dx/dt=0,dy/dt=0,在R={(x,y)|0≤x≤1,0≤y≤1}上可得5個均衡點:(0,0),(0,1),(1,0),(1,1),(x*,y*)。其中:

(1)

應用雅可比矩陣的局部穩定性來進行系統均衡點的穩定性分析,系統的雅可比矩陣為:

(2)

在R={(x,y)|0≤x≤1,0≤y≤1}平面內討論系統方程的均衡點及穩定性。在該約束條件下,該系統有5個局部均衡點,對各個均衡點的行列式和跡求解得到局部穩定性,如表3所示。

表3 市場機制下的局部穩定性分析結果

由表3可知,國企與民企市場機制下的融通創新合作的雙方博弈演化相位圖如圖1所示。

圖1 市場機制下的融通創新演化相位圖

由圖1可知,雙方選擇合作-合作,還是違約-違約,取決于SOADB及SCADB。設SOADB為S1。

(3)

根據S1的面積公式,可以得出4點結論。

結論1:隨著國企與民企非合作成本的增加,雙方選擇融通創新合作的概率增大。

結論2:隨著國企與民企融通創新合作成本的增加,雙方選擇融通創新合作的概率減小。

結論3:隨著國企與民企在融通創新中付給學研機構的費用的增加,雙方選擇融通創新合作的概率減小。

結論4:隨著國企與民企在融通創新中獲得的收益的增加,雙方選擇融通創新合作的概率增大。

1.3 政府驅動下的國企與民企融通創新合作演化博弈研究

政府在產業發展規劃、資金支持及政府購買等方面都扮演著極為重要的角色,基于政府在船舶產業融通創新中的驅動作用,本文提出假設5、假設6和假設7。

假設5:為了促進國企與民企進行融通創新合作,政府會出臺相關支持政策,或者給予財政補貼。設b為政府補貼力度,若雙方選擇融通創新合作,則政府會分別給予合作雙方支持分別為bC1,bC2。但是,如果融通創新合作中某一方放棄合作,則這一方將不會得到政府支持。

假設6:政府為能夠更好地促進雙方進行融通創新合作來突破技術瓶頸,可以通過創新采購,自下而上推動融通創新。設G為政府創新采購支出,c為政府創新采購的力度,r為利益分配系數,rcG為國企獲得的由于政府創新采購分配到自身的收益,(1-r)cG則為民企獲得的收益。

假設7:政府作為融通創新合作中的監督者,對放棄融通創新合作、中途退出的一方處以罰金K。

政府機制下的國企與民企融通創新合作支付矩陣見表4。

表4 政府機制下融通創新合作支付矩陣

國企復制動態方程為:

dx/dt=x(1-x)[y(aΔR+rcG)+F+I1+K-(1-b)C1-T1]

(4)

民企復制動態方程為:

dy/dt=y(1-y){x[(1-a)ΔR+(1-r)cG]+F+I2+K-(1-b)C2-T2}

(5)

令dx/dt=0,dy/dt=0,國企與民企在政府驅動下融通創新合作的雙方博弈演化相位圖如圖2所示。

圖2 政府驅動下的融通創新博弈演化相位圖

由圖2可以得出3點結論。

結論5:隨著政府對融通創新合作投資力度的增加,雙方選擇融通創新合作的概率增大。

結論6:隨著政府創新采購力度的增加,雙方選擇融通創新合作的概率增大。

結論7:隨著政府監督力度的增加,雙方選擇融通創新合作的概率增大。

2 國企與民企融通創新合作博弈仿真分析

2.1 參數設定

根據船舶產業國企與民企融通創新合作實際情況,通過對國內新能源船舶制造龍頭企業內部管理人員的調研及對前人研究成果[7-9]的分析,設定支付矩陣中參數的初始值,并應用相關案例證明仿真結果。分析中參數統一單位為千萬元,具體設置為:國企付出的非合作成本為I1=20,民企付出的非合作成本為I2=20;收益分配系數a=0.7;政府對于融通創新合作的投資力度b=0.5;額外融通創新收益ΔR=4;政府采購利益分配系數r=0.7;政府創新采購的力度c=0.9;政府創新采購支出G=4;違約金F=1.5;政府罰金K=0.8;國企采取融通創新產生的合作的成本C1=15,民企采取融通創新產生的合作的成本C2=15;國企向科研院所支付費用T1=5,民企向科研院所支付費用T2=5。

2.2 仿真分析

通過以上分析以及初始值的設置,對國企和民企在不同初始狀態下其策略選擇的動態演化過程進行仿真分析。根據仿真結果,對額外收益與創新成本的關系,額外收益與向科研院所支付的費用,違約金,融通創新投資力度及政府罰金進行討論。

第一,分析額外收益ΔR與合作創新成本C1、C2的關系對國企及民企演化關系的影響。設定C>ΔR,且C/ΔR取值在(2,4)時企業較能接受、4倍以上企業極難接受。因此設定4組ΔR與C1、C2的組合,即組合1:4,10,10;組合2:4,15,15;組合3:4,20,20;組合4:4,25,25。仿真結果如圖3所示。

注:x表示博弈主體,t表示虛擬時間軸。下同。圖3 合作成本與額外收益不同關系下的企業融通創新合作演化結果

當C/ΔR的組合為可接受時,國企與民企最終選擇進行融通創新合作。新能源船舶產業作為戰略性新興產業,突破其動力方面“卡脖子”難題在合作初期確實需要較高的成本投入,但基于未來可以贏得并占領市場的預期,合作雙方最終會選擇共同創新。當合作創新成本為額外收益的3倍以上、4倍以下時,融通創新演化速度較慢;當融通創新成本較高,且合作所帶來的額外收益較少時,國企與民企對融通創新合作沒有信心,但由于政府政策的驅動,國企與民企在權衡利弊之下仍然會選擇融通創新合作。

第二,分析政府支持力度對國企及民企融通創新合作的影響。當b分別取值為0、0.3、0.6、0.9時,其中0和0.3表示低強度的支持力度,0.6和0.9表示高強度的支持力度,仿真結果如圖4所示。

圖4 政府不同支持力度下的企業融通創新合作演化結果

當政府給予國企和民企低強度的支持時,雙方會朝著“放棄-放棄”的策略選擇演化。政府給予的支持力度過小,導致合作創新成本遠大于收益,政府對于參與合作的企業給予的優惠與成本相比顯得微不足道,因此雙方都選擇不合作。當政府給予國企與民企高強度的支持時,雙方會朝著“合作-合作”的策略選擇方向演化,且隨著支持力度的增加,系統演化速度越來越快。

第三,分析政府采購力度及利益分配系數對國企及民企演化關系的影響。政府采購力度c取值分別為0.4,0.6,0.8時,仿真結果如圖5所示。

圖5 政府不同采購力度下的企業融通創新合作演化結果

由圖5可知,隨著采購力度的增強,演化速度越來越快。新能源船對續航、載重和經濟性的要求更高,目前新能源船舶的核心技術難點在動力系統,動力系統行業全球寡頭壟斷格局穩定,必須依靠融通創新合作進行自主研發。政府采購通過對新能源船舶及動力系統技術參數的明確要求,來發揮扶持、保護和激勵的功能,促進國企與民企的合作創新。

3 結論與政策建議

本文以博弈方有限理性為前提,運用演化博弈理論分別建立了市場機制下和政府驅動下國企與民企融通創新合作演化博弈模型,得出3點結論:合作創新成本與額外收益的比例影響著國企與民企融通創新合作的選擇;政府創新采購在一定情況下能夠促進新能源船舶動力系統中的“卡脖子”問題盡快破解;雙方簽訂合約中規定的罰金以及政府的監督,都將促使雙方向“合作-合作”策略方向演化。

基于以上結論,從政府層面提出3點政策建議。

一是政府建立船舶產業“白名單”,對符合“白名單”要求的國企和民企給予政策和資金支持,以此來吸引更多船舶企業進行融通創新。對于有建造新能源船計劃且具有一定建造能力的國企及民企進行深入考察,在判定其符合技術標準后,將其納入船舶產業“白名單”。對于納入“白名單”的企業,政府應出臺相關政策幫助企業完成對產業結構、組織結構、產品結構的調整,促進產業生態鏈的優化。

二是政府為不同所有制企業搭建高水平的共享服務平臺,進行資源、信息共享,減少雙方融通創新成本。政府建立高水平的共享服務平臺,將高校、科研機構、企業等單位的設備、人才、儀器等創新資源統一共享,向民企特別是需求旺盛而困難較多的民營企業全面開放,提高資源的利用率,降低企業創新經營成本,進一步釋放創新活力。

三是規范政府創新采購行為,搭建政府采購電子管理平臺,促進政府采購工作科學化、透明化。政府針對新能源船舶建造中的“卡脖子”問題,應在招標書中對船舶的動力系統或排放指標等作出明確規定,促進國企與民企進行融通創新合作解決問題。政府應加強對現代信息技術的應用,進行數字化轉型,搭建采購電子管理平臺,簡化采購流程和手續,從而節省采購時間,提高采購效率。