政府驱动下新能源船舶产业融通创新演化博弈研究

司忆婉 李 锋 尹 洁

(江苏科技大学经济管理学院,江苏 镇江 212003)

新能源船舶具有绿色环保、安全性能高、零污染等优点,推动新能源船舶产业发展对节能减排,减少水污染、大气污染具有重要战略意义。目前新能源已在部分小型特种船舶领域得到应用,但在常规船舶领域还未被广泛应用,主要原因在于动力系统技术水平无法支持船舶续航。动力系统关键技术的突破需要人员、资金以及机械设备的大量投入,单个企业难以实现。我国船舶产业中存在不同类型的船舶企业,其中国企拥有雄厚的资金支持、完善的配套设备、过硬的研发实力,而民企则分布广泛,研究方向灵动,对市场需求反应快,拥有多个动力系统方面的专利,具有管理效率、成本管控等方面的优势。政府作为社会“统筹者”,应综合考虑新能源船舶企业中不同企业特点及优势,对参与融通创新的国企和民企进行引导、协调和监管,推进我国新能源船舶的建造水平提升,推动我国高技术船舶产业发展。

陈劲等[1]提出融通创新作为一种全新的创新模式,不同于协同创新,是各创新主体基于融通创新的意愿,分享各自拥有的要素,如信息、技术、人才等,进行创新成果转化并共享的过程;沈佳坤等[2]学者以中关村科学城的典型政用产学研融通创新项目为案例,证明“双一流”建设高校参与组建的政用产学研融通创新体系对融通创新发展具有重要推动作用;阳银娟等[3]从数字伙伴视角出发,认为企业自身的敏捷营销、敏捷人力资源管理、敏捷研发体系能有效助推融通创新;刘众[4]运用问题导向方法研究创新模式的演进,证明了融通创新与更好发挥政府作用有着紧密的逻辑关联。在现有的融通创新研究中,学者们大多从静态角度出发[5],并未对其如何影响企业之间融通创新进行深入研究。

本文运用演化博弈的方法,分别从市场机制和政府驱动两个角度系统研究船舶产业中国企与民企的融通创新动态演化过程,对比分析政府的不同创新政策如何影响创新主体的策略选择,并结合数值仿真和案例研究,提出促进我国船舶产业解决动力系统“卡脖子”问题的政策和建议。

1 船舶产业融通创新演化博弈模型构建

1.1 基本假设

在新能源船舶企业融通创新合作过程中,国企与民企双方之间相互关联,双方基于自身利益而采取不同的策略,而不同的策略行为将会影响国企与民企的融通创新合作[6]。

假设1:在融通创新过程中,具有互补性资源的创新主体国企与民企就解决目前新能源船动力系统中“卡脖子”问题进行合作,学研机构可以为他们提供技术支持,但由于一些原因,国企和民企可能会中途违约。

假设2:国企和民企独自进行研发取得的收益分别记为R1,R2。当国企和民企都选择合作研发时,会获取额外融通创新收益ΔR,收益分配系数为a(0

假设3:国企和民企在融通创新过程中因人才、技术支持等需求向科研院所支付费用分别为T1,T2。

假设4:双方签订合约,在融通创新合作过程中,若其中一方退出合作,则要向另一方支付违约金F。

1.2 市场机制下的演化博弈研究

根据以上假设,国企与民企融通创新合作过程中,各方目的集中于解决能源船动力问题,追求利益最大化。假设国企选择合作的概率为x,放弃则为1-x;学研机构选择合作的概率为y,放弃则为1-y。由此构建市场机制下国企与民企融通创新合作的支付矩阵如表1所示,策略矩阵如表2所示。

表2 市场机制下融通创新策略矩阵

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

(1)

应用雅可比矩阵的局部稳定性来进行系统均衡点的稳定性分析,系统的雅可比矩阵为:

(2)

在R={(x,y)|0≤x≤1,0≤y≤1}平面内讨论系统方程的均衡点及稳定性。在该约束条件下,该系统有5个局部均衡点,对各个均衡点的行列式和迹求解得到局部稳定性,如表3所示。

表3 市场机制下的局部稳定性分析结果

由表3可知,国企与民企市场机制下的融通创新合作的双方博弈演化相位图如图1所示。

图1 市场机制下的融通创新演化相位图

由图1可知,双方选择合作-合作,还是违约-违约,取决于SOADB及SCADB。设SOADB为S1。

(3)

根据S1的面积公式,可以得出4点结论。

结论1:随着国企与民企非合作成本的增加,双方选择融通创新合作的概率增大。

结论2:随着国企与民企融通创新合作成本的增加,双方选择融通创新合作的概率减小。

结论3:随着国企与民企在融通创新中付给学研机构的费用的增加,双方选择融通创新合作的概率减小。

结论4:随着国企与民企在融通创新中获得的收益的增加,双方选择融通创新合作的概率增大。

1.3 政府驱动下的国企与民企融通创新合作演化博弈研究

政府在产业发展规划、资金支持及政府购买等方面都扮演着极为重要的角色,基于政府在船舶产业融通创新中的驱动作用,本文提出假设5、假设6和假设7。

假设5:为了促进国企与民企进行融通创新合作,政府会出台相关支持政策,或者给予财政补贴。设b为政府补贴力度,若双方选择融通创新合作,则政府会分别给予合作双方支持分别为bC1,bC2。但是,如果融通创新合作中某一方放弃合作,则这一方将不会得到政府支持。

假设6:政府为能够更好地促进双方进行融通创新合作来突破技术瓶颈,可以通过创新采购,自下而上推动融通创新。设G为政府创新采购支出,c为政府创新采购的力度,r为利益分配系数,rcG为国企获得的由于政府创新采购分配到自身的收益,(1-r)cG则为民企获得的收益。

假设7:政府作为融通创新合作中的监督者,对放弃融通创新合作、中途退出的一方处以罚金K。

政府机制下的国企与民企融通创新合作支付矩阵见表4。

表4 政府机制下融通创新合作支付矩阵

国企复制动态方程为:

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

(4)

民企复制动态方程为:

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,国企与民企在政府驱动下融通创新合作的双方博弈演化相位图如图2所示。

图2 政府驱动下的融通创新博弈演化相位图

由图2可以得出3点结论。

结论5:随着政府对融通创新合作投资力度的增加,双方选择融通创新合作的概率增大。

结论6:随着政府创新采购力度的增加,双方选择融通创新合作的概率增大。

结论7:随着政府监督力度的增加,双方选择融通创新合作的概率增大。

2 国企与民企融通创新合作博弈仿真分析

2.1 参数设定

根据船舶产业国企与民企融通创新合作实际情况,通过对国内新能源船舶制造龙头企业内部管理人员的调研及对前人研究成果[7-9]的分析,设定支付矩阵中参数的初始值,并应用相关案例证明仿真结果。分析中参数统一单位为千万元,具体设置为:国企付出的非合作成本为I1=20,民企付出的非合作成本为I2=20;收益分配系数a=0.7;政府对于融通创新合作的投资力度b=0.5;额外融通创新收益ΔR=4;政府采购利益分配系数r=0.7;政府创新采购的力度c=0.9;政府创新采购支出G=4;违约金F=1.5;政府罚金K=0.8;国企采取融通创新产生的合作的成本C1=15,民企采取融通创新产生的合作的成本C2=15;国企向科研院所支付费用T1=5,民企向科研院所支付费用T2=5。

2.2 仿真分析

通过以上分析以及初始值的设置,对国企和民企在不同初始状态下其策略选择的动态演化过程进行仿真分析。根据仿真结果,对额外收益与创新成本的关系,额外收益与向科研院所支付的费用,违约金,融通创新投资力度及政府罚金进行讨论。

第一,分析额外收益ΔR与合作创新成本C1、C2的关系对国企及民企演化关系的影响。设定C>ΔR,且C/ΔR取值在(2,4)时企业较能接受、4倍以上企业极难接受。因此设定4组ΔR与C1、C2的组合,即组合1:4,10,10;组合2:4,15,15;组合3:4,20,20;组合4:4,25,25。仿真结果如图3所示。

注:x表示博弈主体,t表示虚拟时间轴。下同。图3 合作成本与额外收益不同关系下的企业融通创新合作演化结果

当C/ΔR的组合为可接受时,国企与民企最终选择进行融通创新合作。新能源船舶产业作为战略性新兴产业,突破其动力方面“卡脖子”难题在合作初期确实需要较高的成本投入,但基于未来可以赢得并占领市场的预期,合作双方最终会选择共同创新。当合作创新成本为额外收益的3倍以上、4倍以下时,融通创新演化速度较慢;当融通创新成本较高,且合作所带来的额外收益较少时,国企与民企对融通创新合作没有信心,但由于政府政策的驱动,国企与民企在权衡利弊之下仍然会选择融通创新合作。

第二,分析政府支持力度对国企及民企融通创新合作的影响。当b分别取值为0、0.3、0.6、0.9时,其中0和0.3表示低强度的支持力度,0.6和0.9表示高强度的支持力度,仿真结果如图4所示。

图4 政府不同支持力度下的企业融通创新合作演化结果

当政府给予国企和民企低强度的支持时,双方会朝着“放弃-放弃”的策略选择演化。政府给予的支持力度过小,导致合作创新成本远大于收益,政府对于参与合作的企业给予的优惠与成本相比显得微不足道,因此双方都选择不合作。当政府给予国企与民企高强度的支持时,双方会朝着“合作-合作”的策略选择方向演化,且随着支持力度的增加,系统演化速度越来越快。

第三,分析政府采购力度及利益分配系数对国企及民企演化关系的影响。政府采购力度c取值分别为0.4,0.6,0.8时,仿真结果如图5所示。

图5 政府不同采购力度下的企业融通创新合作演化结果

由图5可知,随着采购力度的增强,演化速度越来越快。新能源船对续航、载重和经济性的要求更高,目前新能源船舶的核心技术难点在动力系统,动力系统行业全球寡头垄断格局稳定,必须依靠融通创新合作进行自主研发。政府采购通过对新能源船舶及动力系统技术参数的明确要求,来发挥扶持、保护和激励的功能,促进国企与民企的合作创新。

3 结论与政策建议

本文以博弈方有限理性为前提,运用演化博弈理论分别建立了市场机制下和政府驱动下国企与民企融通创新合作演化博弈模型,得出3点结论:合作创新成本与额外收益的比例影响着国企与民企融通创新合作的选择;政府创新采购在一定情况下能够促进新能源船舶动力系统中的“卡脖子”问题尽快破解;双方签订合约中规定的罚金以及政府的监督,都将促使双方向“合作-合作”策略方向演化。

基于以上结论,从政府层面提出3点政策建议。

一是政府建立船舶产业“白名单”,对符合“白名单”要求的国企和民企给予政策和资金支持,以此来吸引更多船舶企业进行融通创新。对于有建造新能源船计划且具有一定建造能力的国企及民企进行深入考察,在判定其符合技术标准后,将其纳入船舶产业“白名单”。对于纳入“白名单”的企业,政府应出台相关政策帮助企业完成对产业结构、组织结构、产品结构的调整,促进产业生态链的优化。

二是政府为不同所有制企业搭建高水平的共享服务平台,进行资源、信息共享,减少双方融通创新成本。政府建立高水平的共享服务平台,将高校、科研机构、企业等单位的设备、人才、仪器等创新资源统一共享,向民企特别是需求旺盛而困难较多的民营企业全面开放,提高资源的利用率,降低企业创新经营成本,进一步释放创新活力。

三是规范政府创新采购行为,搭建政府采购电子管理平台,促进政府采购工作科学化、透明化。政府针对新能源船舶建造中的“卡脖子”问题,应在招标书中对船舶的动力系统或排放指标等作出明确规定,促进国企与民企进行融通创新合作解决问题。政府应加强对现代信息技术的应用,进行数字化转型,搭建采购电子管理平台,简化采购流程和手续,从而节省采购时间,提高采购效率。