高技术船舶产业共性技术协同创新模式研究
2023-05-30李锋周亮尹洁
李锋 周亮 尹洁
摘 要：高技術船舶产业共性技术的协同创新发展是克服各种研发失灵问题的关键所在，也是国家实现海洋强国目标的基石和重要支柱。鉴于此，从技术链视角引入技术弹性、扩散度和成功率等参数，概括出政府主导、市场主导和政府-市场结合3种情形，建立高技术船舶产业共性技术研发的Stackelberg主从博弈模型，并对不同模式下的投入程度和最佳收益进行求解。结果表明：市场主导模式下船舶研究院、船企的投入水平和效益远不及政府主导、政府-市场结合模式，不应该采纳；当某项产业共性技术弹性低、横向和纵向扩散难度大、船舶研究院获益少时，运用政府主导模式更加合理，反之则选择政府-市场结合模式。最后，从政府清晰定位角色、产业共性技术分类等方面提出管理对策，为高技术船舶产业的进步提供指导。
关 键 词：产业共性技术；高技术船舶；技术创新链；Stackelberg博弈；模式比较
DOI：10.16315/j.stm.2023.01.004
中图分类号： C9311
文献标志码： A
Research on collaborative innovation mode of
generic technology in hightech ship industry
LI Feng， ZHOU Liang， YIN Jie
（School of Economics and Management， Jiangsu University of Science and Technology， Zhenjiang 212028， China）
Abstract：The collaborative innovation and development of generic technology in hightech ship industry is the key to overcome various R&D failure and development problems， and also the cornerstone for China to achieve the goal of becoming a maritime power. In view of this， the paper introduces technology elasticity， diffusion degree and success rate from the perspective of technology chain， summarizes the three situations of government leading， market leading and governmentmarket combination， establishes the Stackelberg master and slave game model of generic technology research and development of hightech shipbuilding industry， and solves the investment degree and the best benefit in different modes. The results show that the investment level and benefit of the ship research institute and ship enterprises are far less than the governmentled and governmentmarket combination model， and should not be adopted; when the industrial generic technology elasticity is low， horizontal and vertical diffusion is less difficult， the governmentled model is more reasonable， and the governmentmarket combination model is chosen. Finally， the management countermeasures are put forward from the aspects of the government's clear role positioning and industrial generic technology classification to provide guidance for the progress of hightech shipbuilding industry.
Keywords：industrial generic technology; hightech ship; technology innovation chain; Stackelberg game; model comparison
收稿日期： 2022-11-18
基金项目： 国家社会科学基金青年项目（19CGL010）
作者简介： 李 锋（1980—），男，教授，硕士生导师;
周 亮（1996—），男，硕士研究生;
尹 洁（1984—），女，副教授，硕士生导师.
十九大报告中指出坚持陆海兼备，加速建设海洋强国。为此，船舶工业紧紧围绕这一目标，将高技术船舶产业的发展作为主攻方向之一，努力提升行业的水平和效率。高技术船舶是《中国制造2025》中明确加快建设的十大关键领域之一。工业和信息化部要求高技术船舶产业要重点突破可再生和清洁能源利用技术、数值水池技术、新材料与船体结构轻量化技术等共性技术的创新，创建从研发供给、转移扩散到市场应用的完整链条。高技术船舶产业共性技术既不是传统意义上的公共物品，也不具有市场的垄断性，作为竞争前的技术［1］，扮演着连通基础研究和市场应用的“桥梁”角色［2］，这些技术被成功研发后还需要进一步传播和应用才能实现经济与社会效益。同时，产业共性技术研发的高投入低回报、周期长、收益与知识的外溢性等［3］特征，使其面临多重不稳定因素［4］，易导致研发阶段的“组织失灵”［5-6］，即便顺利供给，还可能面临扩散过程的“制度失灵”［7］和商业应用的“市场失灵”［8-9］，致使价值难以实现。因此如何协同参与主体克服各种失灵，高效实现技术创新是共同关注的热点。从创新链条视角考虑产业共性技术合作研发，对减少各种失灵问题具有理论补充和实践指导，也符合高技术船舶产业发展的内在要求。
1 文献综述
关于产业共性技术的协同创新，一部分学者侧重于组织模式的研究，主要表现在平台构建和机制体系的研究。例如，Wei等［10］采用技术过程理论的观点，解决产业共性技术创新过程中不同阶段对政府职能创新的困境。魏春艳等［11］探讨不同创新阶段三螺旋中各个主体的协作规律及功能情况，构建三螺旋动力机制，化解产业共性技术创新困境。郭本海等［12］在模型分析基础上，根据产业共性技术研发不同阶段以及企业卷入程度高低，总结3种企业参与研发的有效模式。吴金希等［13］强调通过建设高质量的产业共性技术研究院，集中优势科创资源研发产业关键共性技术。Wang等［14］基于政府与企业之间的差异性，探讨影响产业共性技术创新的关键因素，分析提高创新的可能途径。陈劲等［15］认为产业技术政策着力于构建选择性与功能性相结合的产业技术创新政策双元平衡体系，从而支撑产业创新生态系统的整体跃迁与产业链的安全。还有部分学者基于数理模型角度论述产业共性技术的协同创新。比如马永红等［16］以单个研究机构、企业为研究对象，通过微分博弈模型，运用HJB方程讨论3种共性技术研发情形下参数最优值。Wang等［17］提出一种新颖的决策模型，帮助政策制定者选择合适的研发补贴对象，避免公共资源浪费、骗取补贴等问题，并运用三支决策理论对机制设计进行求解。胡慧中等［18］引入多个参数，构建Stackelberg博弈模型总结3种共性技术研发模式，分析政府的最佳补贴和各方收益。郑月龙等［19］在构建复杂产品共性技术协同研发信号博弈模型后分析策略选择和影响因素。李冬冬等［20］根据SEIR模型和产业共性技术创新的扩散特点，构建产业共性技术创新扩散机理模型，进行基本再生数、扩散平衡点稳定性分析。白春光等［21］借鉴经典AJ模型思想，构造2家企业市场化开发阶段进行古诺竞争的共性技术供给决策的两阶段博弈模型，揭示不同模式下最优供给决策及影响因素。秦国静等［22］参考Stackelberg主从博弈思想，建立研发企业、市场应用企业和政府的博弈模型，研究政府行为对过程可持续发展的影響程度；由上可知，现有内容更多集中产业共性技术的某个情形或阶段，未系统性地研究产业共性技术的全过程和多情形。
因此，以高技术船舶产业为研究对象，在对共性技术创新全过程及技术创新链分析基础上，总结出政府整体参与、船舶研究院研究开发、船企负责市场应用的协同模式，借助Stackelberg主从博弈模型思想，从创新链条视角出发系统分析高技术船舶产业共性技术合作研发模式及其最优选择。创新之处在于：一是选择行业特色更加鲜明的高技术船舶产业，聚焦于该产业内部不同类别的共性技术研发，细分高技术船舶产业共性技术协同创新模式，研究各种协同创新模式下产业共性技术协同创新策略；二是引入技术链理论，将产业共性技术的创新重构为研发供给、转移扩散、市场应用的全过程，进一步系统分析考虑后两个阶段对前期研发影响因素及机制。
2 高技术船舶产业共性技术协同研发过程及其技术创新链
生命子系统和环境子系统的人工智能关键共性技术创新生态系统框架［23］中，生产者的作用是进行研发，为创新提供原始动力；在技术支撑下，消费者将其代入各个细分技术领域；分解者消化吸收为应用层面的产品或方案。这与产业共性技术的发展过程、不同研发主体的作用以及各个阶段的衔接类似，基于此从供给-扩散-应用3个层次，重构高技术船舶产业共性技术协同研发过程，如图1所示。供给是指船舶研究院（包括高校、研究院所）通过研究和创新行为将产业未来重点发展的基础性、共用性技术开发出来，实现从无到有或重大进步；而扩散实质上是供给共性技术后形成的专利、知识等成果在高技术船舶产业的网络中进行分享传播，在二次创新后逐渐被船企所接纳以发挥潜在价值；应用则意味着将基于共性技术的产品或工艺推向市场和船企，并投入到各类高技术船舶的生产中，从而实现收益。三个阶段能否良性互动与循环直接关系到整个过程协同的有效性。
图1 高技术船舶产业共性技术研发过程
Fig.1 Research and development process of common technologies in hightech shipbuilding industry
在整个创新链中，高技术船舶产业共性技术既不是纯粹的公共产品，也不是具备市场应用的垄断性，其特征是较强的外溢性，且不同共性区间技术的外部程度高低也有差异，影响着供给、扩散、应用3个子过程，进而决定整个协同研发过程的模式。高技术船舶产业共性技术的成功供给是起点，创新网络中船企对成果的采纳及后续开发是关键，政府实现社会效益、科研机构和船企获得市场收益是最终目的。从完整的产业技术链条看，产业共性技术位于实验技术之后，不具有市场竞争性和盈利性，船舶研究院和船企还需以获得的成果为前提进行二次创新和商业开发，才能形成具体的专有技术、工艺和产品，进而实现基于高技术船舶产业共性技术的经济与社会效益。例如，在数字化方面，外高桥造船厂与中国联通共同发明5G技术支持下的智能视觉场景自动识别机器。这项技术采用专业相机多点位测量的模式，生成照片后实时传输电脑分析的钢结构精度数据和文件，代替傳统的方式，将时间缩短至30分钟，效率提高4倍，产生了巨大的经济效益。
因此，高技术船舶产业共性技术的完整技术链条包括从开发供给到市场应用的全过程，船企的推广中形成产生收益的专有技术、工艺和产品依赖于该技术供给的科研机构的成果，但整个过程政府都可以扶持与引导，这是高技术船舶产业区别于其他产业共性技术研发的重要特征。
3 高技术船舶产业共性技术协同研发的博弈研究
高技术船舶产业是复杂制造业的重要组成部分，具有技术复杂度高、价值量大的特点，考虑船企和船舶研究院上下游的合作，引入产业共性技术的弹性增量、横向与纵向扩散度等［24］指标，从技术的维度描述协同研发过程，构建政府、船企和研究机构参与的Stackelberg主从博弈模型，根据高技术船舶产业共性技术的协同研发特点，划分为政府主导、市场主导、政府与市场结合等3种模式，通过分析技术参数变量对各方努力投入、政府补贴的影响，对比发现协同研发的最优解。
3.1 模型假设
在高技术船舶产业中，相关核心利益者众多，各个角色的定位与作用也不相同。从政产学研这一创新合作系统出发，结合资源能力与利益诉求，将高技术船舶产业共性技术协同研发的主体提炼为政府G、船舶研究院R以及船企C。政府属于行政部门，不直接参与创新，只发挥职能，购买技术或提供补贴。船舶研究院作为知识、人才资源的聚集地，自然是核心的研发者，率先决定自身努力研发水平。船企则在技术成果供给后进行进一步市场化，因此其投入程度受船舶研究院前期的决策影响，属于追随者。借助非合作Stackelberg主从博弈模型的内容对三者协同研发行为策略数理化，作出如下假设：
假设H1：参与主体都处于完全信息中，都能获取所需的一切知识，且都是风险中性的理性经济人，在约束条件下都追求自身利益最大化。船企和船舶研究院追求经济收益，政府以推动高技术船舶产业高质量发展为目标，追求社会效益。
假设H2：政府希望共性技术尽可能地迅速扩散到高技术船舶相关企业和市场中，从而促进技术迭代和产业升级，所以假设在政府主导下纵向扩散度为1。
假设H3：高技术船舶产业共性技术复杂度高，船企和船舶研究院投入的努力水平是供给和市场应用成功的关键因素［25］。因此，着重关注这个变量，而产出以随机变量的形式表示，体现该技术研发的不确定性。
相关参数解释如下：Ci为船舶研究院与船企投入的成本，Ci=12μis2i，si表示在各自阶段的努力水平，μi为成本系数，μi、si>0；n为高技术船舶产业中潜在接受共性技术的企业数量，表示横向扩散度，β为纵向扩散度，由自身的复杂程度等基本性质确定，n>1，0.5<β<0.8；x1为船舶研究院产业共性技术供给的成功率，x2为船企市场推广的成功率，Δx为政府投入知识技术补贴导致供给成功的增加率，0 0 sα1s2+ε2，ε1、ε2～N（1，σ2）是随机变量，表示研发过程的不确定性；α为技术弹性［26］，表示船舶研究院的成功供给对船企产出的增加程度，体现技术的价值和对船企的深刻影响，0<α<1；λ为政府给船企投入的财政补贴比例，t1为单位产出给船舶研究院带来的收益，t2为船舶研究院获得的产出分享系数，0<λ、t1、t2<1，α≤t2。 3.2 模型建立与求解 目前产业共性技术协同创新主要有政府主导、市场主导2种模式，在政府主导模式中，政府通过拨款采购成功供给的技术，通过相关渠道在行业内免费推广，实现公共利益。在市场主导模式下，以消费者为导向，通过成果转让、二次创新、产品开发与推广等方式实现技术产业化和获得收益。但在高技术船舶产业中，由于高投入低回报、准公共品等特征以及面临各种失灵问题，政府和市场结合共同推进产业共性技术研发成为新的模式。政府-市场结合的模式是在发挥市场调节的作用下，政府通过补贴手段干预技术的研发过程。 根据以上分析和假设，可得政府主导下各方期望利益函数为 E（πR1）=（x1+Δx）t1s1－12μ1s21， E（πC1）=（x1+Δx）x2sα1s2－12μ2s22， E（πG1）=n（x1+Δx）x2sα1s2－（x1+Δx）t1s1。 市場主导下各方期望利益函数为 E（πR2）=nt2［x1x2（1－β）sα1s2－12μ2s22］－12μ1s21， E（πC2）=（1－t2）［x1x2（1－β）sα1s2－12μ2s22］， E（πG2）=nx1x2（1－β）sα1s2。 政府-市场主导下各方期望利益函数为 E（πR3）=nt2［（x1+Δx）x2（1－β）sα1s2－ 1－λ2μ2s22］－12μ1s21， E（πC3）=（1－t2）［（x1+Δx）x2（1－β）sα1s2－ 1－λ2μ2s22］， E（πG3）=n（x1+Δx）x2（1－β）sα1s2－λ2μ2s22。 3.2.1 政府主导模式的最优求解 政府从高技术船舶产业整体效益出发，基于共性技术的外溢效应造成的失灵问题，委托船舶研究院进行产业共性技术的供给，并给予一定的技术知识补贴，使得成功供给的概率增加Δx，在成功后完全购买且免费向船企分享、扩散各种形式的成果，船企后续商业应用阶段单位努力的产出增加sα1倍。 MAXE（πG1）=n（x1+Δx）x2sα1s2－ （x1+Δx）t1s1， s.t. （IR）（x1+Δx）t1s1－12μ1s21≥0， （x1+Δx）x2sα1s2－12μ2s22≥0， （IC）（x1+Δx）t1s1－12μ1（s1）2≥（x1+Δx）t1s1－12μ1s21， （x1+Δx）x2sα1s2－12μ2（s2）2≥（x1+Δx）x2sα1s2－12μ2s22。 由上述式子可得到E（πR1）s1=（x1+Δx）t1－μ1s1=0，解得s1=（x1+Δx）t1μ1， s2=（x1+Δx）x2sα1μ2，将s1、s2代入E（πG1），易得E（πG1）=n［（x1+Δx）x2］2μ2 （x1+Δx）t1μ12α－ t21（x1+Δx）2μ1， 进而得 E（πG1）t1=nα（x1+Δx）2μ1μ2x1+Δxμ12α－2t2α－21－1=0， 解得t1=μ1x1+Δxnα［（x1+Δx）x2］2μ1μ212（1－α），将t1代入可得 s1=nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ212（1－α）， s2=（x1+Δx）x2μ2nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ2α2（1－α），最后将s1、s2、t1代入求得E（πR1）=μ12nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ211－α， E（πC1）=［（x1+Δx）x2］22μ2nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ2α1－α， E（πG1）=（1α－1）μ1nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ211－α。 3.2.2 市场主导模式的最优求解 在市场主导模式下，整个过程完全依靠市场的机制调节，政府不会给予任何扶持或干预，因而高技术船舶产业共性技术在后续扩散过程中存在一定阻碍，用纵向扩散度β表示。船舶研究院负责技术供给，船企负责后续商业开发，两者进行合作并签订收益分享合同，前者获得市场收益的t2倍，而政府仍然获得对应的社会效益。 MAXE（πR2）=nt2x1x2（1－β） sα1s2－12μ2s22 －12μ1s21， s.t. （IR） nt2x1x2（1－β） sα1s2－12μ2s22－12μ1s21≥0， （1－t2）x1x2（1－β）sα1s2－12μ2s22≥0， （IC） nt2x1x2（1－β）（s1）αs2－12μ2s22－12μ1（s1）2≥nt2x1x2（1－β）sα1s2－12μ2s22－12μ1s21， （1－t2）x1x2（1－β）sα1s2－12μ2（s2）2≥（1－t2） x1x2（1－β）sα1s2－12μ2s22。 采用逆向归纳法进行求解得s1=nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ212（1－α）， s2=x1x2（1－β）μ2× nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ2α2（1－α）， 將s1、s2代入可得 E（πR2）=μ1（1－α）2αnαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ211－α， E（πC2）=（1－t2）［x1x2（1－β）］22μ2nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ2α1－α， E（πG2）=n［x1x2（1－β）］2μ2×nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ2α1－α。 3.2.3 政府-市场结合模式的最优求解 在政府-市场结合模式下，政府和市场共同发挥作用，协同推动高技术船舶产业共性技术的供给、扩散、应用过程。政府依旧给予船舶研究院一定的知识技术补贴，使得成功供给的概率增加Δx，给予船企资金补贴，但政府不主导会带来后续扩散过程受到阻碍的问题。船舶研究院处于市场中的领导地位，负责技术供给，并分享部分后续市场扩散的收益。 MAX E（πG3）=n（x1+Δx）x2（1－β）sα1s2－λ2μ2s22。 s.t. （IR） nt2（x1+Δx）x2（1－β）sα1 s2－1－λ2μ2s22－12μ1s21≥0， （1－t2）［（x1+Δx）x2（1－β）sα1s2－1－λ2μ2s22］≥0， （IC） nt2（x1+Δx）x2（1－β）（sx1）αs2－1－λ2μ2s22－12μ1（s1）2≥ nt2（x1+Δx）x2（1－β）sα1s2－ 1－λ2μ2s22－12μ1s21， （1－t2）（x1+Δx）x2（1－β）sα1s2－1－λ2μ2（s2）2≥ （1－t2）（x1+Δx）x2（1－β）sα1s2－1－λ2μ2s22。 采用逆向归纳法进行求解得s1=nαt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（1－λ）μ1μ212（1－α）， s2=（x1+Δx）x2（1－β）（1－λ）μ2nαt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（1－λ）μ1μ2α2（1－α）， 将s1、s2代入可得 E（πG3）=n［（x1+Δx）x2（1－β）］2（1－λ）μ2 nαt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（1－λ）μ1μ2α1－α－λ［（x1+Δx）x2（1－β）］22（1－λ）2μ2nαt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（1－λ）μ1μ2α1－α。 进而求得E（πG3）λ=μ12nαt2（1－λ）2nαt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（1－λ）μ1μ211－α2n－（2n+1）λ1－α－1， 令E（πG3）λ=0， 得λ=1－2－α2n+1，進一步将λ代入 s1、s2得 s1=n（2n+1）αt2 ［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ2 12（1－α）， s2=（2n+1）（x1+Δx）x2（1－β）（2－α）μ2n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ2α2（1－α）。 三种模式最优求解结果，如表1所示。 变量政府主导市场主导政府-市场结合 s1nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ212（1－α）nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ212（1－α） n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ212（1－α） s2（x1+Δx）x2μ2nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ2α2（1－α） x1x2（1－β）μ2nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ2α2（1－α）（2n+1）（x1+Δx）x2（1－β）（2－α）μ2 n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ2α2（1－α） E（πR）μ12nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ211－α（1－α）μ12αnαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ211－α（1－α）μ12αn（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ211－α E（πC）［（x1+Δx）x2］22μ2nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ2α1－α（1－t2）［x1x2（1－β）］22μ2nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ2α1－α（1－t2）（2n+1）［（x1+Δx）x2（1－β）］22（2－α）μ2× n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ2α1－α E（πG）（1－α）μ1αnα［（x1+Δx）x2］2μ1μ211－αn［x1x2（1－β）］2μ2nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ2α1－α（2n+1）（1－α）μ12nα（2－α）t2 n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ211－α或 （1－α）［（x1+Δx）x2（1－β）］22μ2 n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ2α1－α 3.3 模型分析 依据3种不同情形下Stackelberg主从博弈模型的过程以及求解的最佳投入程度和收益分配，得出以下结论。 3.3.1 从投入程度视角，市场主导的模式不适合高技术船舶产业共性技术的协同创新 政府主导与市场主导情形下船舶研究院、船企投入程度的比值分别为 E1=nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ212（1－α）nαt2［x1x2（1－β）］2 μ1μ212（1－α）= 1+Δxx121t2（1－β）212（1－α）， E2=（x1+Δx）x2μ2nα［（x1+Δx）x2］ 2μ1μ2α2（1－α） x1x2（1－β）μ2nαt2［x1x2（1－β）］2 μ1μ2α2（1－α）= 1+Δxx131t2（1－β）3α2（1－α）。 由于0 类似地，政府-市场结合与市场主导情形下船舶研究院、船企投入程度的比值分别为 E3=n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ212（1－α） nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ212（1－α）= {（1+Δxx1）22n+12－α}12（1－α）>1， E4=（2n+1）（x1+Δx）x2（1－β）（2－α）μ2n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ2α2（1－α）x1x2（1－β）μ2 nαt2［x1x2（1－β）］2μ1μ2α2（1－α） =2n+12－α1+Δxx1 2－α2－2α>1。 由于0<α<1，n>1，所以易得2n+12－α>1，再根据指数函数性质可得E3、E4>1。 为了更加直观地验证得出的结果，结合深海工程与高技术船舶协同创新中心的案例，通过MATLAB数值仿真验证结论的可靠性，并分析各种模式的区别和影响的因素。相关参数的取值，如表2所示。 政府主导与市场主导情形下船舶研究院最佳投入程度的比值高于1，如图2（a）所示。类似地，政府-市场结合、市场主导情况下船舶研究院最佳努力水平大于1，如图2（b）所示。由此可得，市场主导模式不及政府主导模式与政府-市场结合模式，与分析的内容一致。这意味着在高技术船舶产业共性技术协同创新过程中，政府必须主导或者参与其中。 政府-市场结合或者政府主导模式下的船舶研究院、船企投入的努力水平嚴格高于市场主导的模式，原因在于市场行为难以避免“组织失灵”、“市场失灵”、“扩散失灵”，而政府-市场结合或者政府主导模式一方面降低了船企的开发风险，激发市场积极性，另一方面投入资源引导研究机构的行为，这样能有效缓解失灵问题［27］。 因此，目前高技术船舶产业共性技术协同创新中，政府-市场结合、政府主导2种模式更具有实际意义，接下来本文主要对比分析政府-市场结合和政府主导两种模式下的各主体行为及收益，总结不同模式下高技术船舶产业共性技术研发实现可持续发展的需求及规律。 3.3.2 政府主导、政府—市场结合2种模式下的对比分析 1）两种模式下各创新主体的激励效应分析。t1指的是船舶研究院获得的收益比例，λ代表政府给船企的补贴系数，2个参数从成本和收益角度激励主体参与的程度。 t1=μ1x1+Δxnα［（x1+Δx）x2］2μ1μ212（1－α）， t1n=μ12n（1－α）（x1+Δx） nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ2 12（1－α）>0， t1（x1+Δx）=（11－α－1）μ1（x1+ Δx）2nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ212（1－α）>0， t1x2=μ1（x1+Δx）x2（1－α） nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ2 12（1－α）>0， t1α=μ12（1－α）2（x1+Δx） nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ212（1－α）（lnα+1α－1）>0； λ=1－2－α2n+1，λn=4（2n+1）2>0，λα=22n+1>0 综上，在政府主导模式下，船舶研究院的分享系数与潜在受益企业数量n、供给成功率x1、扩散成功率x2、成功率增加值Δx以及技术弹性α呈正相关；在政府-市场结合模式下，政府对船企的资金支持比例λ随着潜在受益企业数量n、技术弹性α的增加而增大。 随着参数n、x1+Δx、x2、α的增加，船舶研究院的最佳收益系数也随之增加，如图3所示。进一步地，在政府-市场结合模式下，政府对船舶研究院的最优资金支持比例随着参数n、α的增长而上升，如图4所示。由图4的凹凸性易得该影响的程度随着参数的变大而逐渐减弱。这直观地验证得出的结论。 2）两种模式下创新主体投入水平对比分析。E5和E6指的是2种模式下船企、船舶研究院各自投入努力程度的比值，反映模式的横向正效应。 E5=nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ212（1－α）n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ212（1－α）= 2－α（2n+1）t2（1－β）212（1－α）， E6=（x1+Δx）x2μ2 nα［（x1+Δx）x2］2μ1μ2 α2（1－α）（2n+1）（x1+Δx）x2（1－β）（2－α） μ2n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ2α2（1－α） =2－α（2n+1）t2（1－β）2－α（2n+1）t2（1－β）2α2（1－α）。 当0<2－α（2n+1）t2（1－β）2<1，由指数函数的性质，易得0 综上，当0<2－α（2n+1）t2（1－β）2<1时，政府主导模式下的船舶研究院研发技术的投入程度与船企推动技术商业化的投入程度均低于政府-市场结合模式下相对应的水平；当2－α（2n+1）t2（1－β）2>1时，政府-市场结合模式下的各方投入水平则优于政府主导模式。 潜在受益企业数量的减少，纵向扩散度的增加，E5的值慢慢大于1，此时政府主导模式下的水平接近政府-市场结合模式并实现反超，所以2种情形的选择存在一个临界点。以参数n为例，该值随着β的增加而变大。当β=0.6时，该阈值处于8～9之间，即当潜在受益企业数量小于8时，政府主导模式优于政府-市场结合模式，当潜在受益企业数量大于9时，政府-市场结合模式是一个更好的选择，如图5所示。 图5 相关参数对供给模式选择的影响 Fig.5 The influence of related parameters on the choice of supply mode 由图5可知，当某项高技术船舶产业共性技术目前预估的潜在价值不高，难以实现纵向扩散，预估潜在受益船企数量不多，船舶研究院收益分享系数很低的时候，政府彻底取代市场，发挥行政职能的方式更有利于调控技术供给和后续应用。当情况相反时，则市场与政府结合的形式比政府主导更容易提高船企、船舶研究院投入的努力水平。所以，在选择高技术船舶产业共性技术创新模式的时候，要综合考虑技术弹性、纵向扩散度、横向扩散度，以及利润分配主导权等因素，遵循具体问题具体分析的原则，不能盲目迷信市场的“自由经济”，也不能完全依赖政府的“计划经济”。 3）期望收益的影响因素。两种模式下影响各方期望收益的主要因素分析由E（πR）x1>0，E（πR）x2>0，E（πR）Δx>0，E（πR）n>0，E（πR）β＜0可知在政府主导和政府-市场结合模式下，船舶研究院的收益受到供给成功率、商业应用成功率、供给成功的增加率和潜在受益企业数量的正向调节，与纵向扩散度呈相反的变化。而政府、船企的期望收益的变化情况与之类似。 由E（πR3）t2=μ12αn（2n+1）α［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ211－αt2α1－α>0，E（πG3）t2=（2n+1）μ12nα（2－α）t2n（2n+1）α［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ211－α t2α1－α>0，E（πC3）t2=（α－t2）（2n+1）［（x1+Δx）x2（1－β）］22t2（1－α）（2－α）μ2n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ2α1－α<0易得在政府-市场结合模式下，在利益分配上，船舶研究院、政府的期望收益与产出分享系数成正比，船企的期望收益與产出分享系数成反比。 对于技术弹性α而言，在政府-市场结合模式下对于船舶研究院的期望收益 E（πR3），令τ=n（2n+1）αt2［（x1+Δx）x2（1－β）］2（2－α）μ1μ211－α，有一阶条件：E（πR3）α=τμ12（lnτ－12－α）。根据上式，E（πR3）α取决于lnτ－12－α，当0<τ 该结果说明，供给成功率、商业应用成功率、横向扩散度的增加强化了高技术船舶产业共性技术链期望收益实现的可能，而供给成功的增加率体现了政府的外部支持，而纵向扩散度的减小意味着对价值实现的乐观。而α作为共性技术潜在价值的体现，需要上述参数才能释放其价值。此外，无论是船企还是船舶研究院，都应通过提升努力研发水平获得更多的预期收益。 4 结论与对策 高技术船舶产业共性技术的创新容易面临失灵问题，本文创新地引入技术链的思想，通过构建政府、船企和研究机构参与的Stackelberg主从博弈模型，探讨市场主导、政府主导、政府-市场结合3种模式下各方的努力投入水平、期望收益情况。研究结论如下： 1）政府主导、政府-市场的模式是目前最适合高技术船舶产业共性技术协同创新的主要模式。单纯的市场机制容易面临研发成本过高，参与方积极性不高以及后续扩散商业化困难等问题，引发各种失灵。而在政府主导下，政府可以委托相关科研单位研发潜在受益企业数量多的高技术船舶产业共性技术，或者直购买直接扩散到相关船企。在政府-市场结合模式下，政府不仅可以降低船企的成本，也能根据潜在受益船企数量和扩散度的大小确定对科研单位的最佳补贴比例，同时监督资金用于提升研发成功率上。 2）政府主导与政府-市场结合的模式适用不同类型的高技术船舶产业共性技术。若某项技术的弹性不高，难以实现纵向扩散，预估潜在受益船企数量不多，船舶研究院收益分享系数很低时，政府主导的模式更能提高协同研发的效率与效益。反之，则采取政府-市场结合模式更能凸显优势。这是因为当某项产业技术的共性度低，经济效益不高时，以营利为主要目的船企和研究院不太愿意投入资源研发，而作为政府更多考虑的是社会效益和长期利益，愿意主动发挥行政职能和财政补贴来推动创新。 3）成功率、扩散度的变化对期望收益的正反调节。在政府主导、政府-市场结合的模式下，各方的期望收益与供给成功率、商业应用成功率、供给成功的增加率、横向扩散度都呈现同步变化的趋势，与纵向扩散度表现出相反的关系；在政府-市场结合模式下，技术弹性对各方的期望收益均受到成功率、横向增加以及纵向扩散度减小的正向反馈。各种成功率以及横向扩散度的增加强化了技术链的连续性，为投入更多努力提供了激励，从而提高了各方预期收益，而纵向扩散度的减少意味着对收益的预期更加乐观。 根据上述研究结论，提出如下的管理对策： 1）结合不同创新模式的要求，政府确定好自身的财政补贴职能和组织作用。 政府主导模式下，政府需要提供专项资金保障高技术船舶产业某项共性技术的创新过程。一部分资金提供技术知识补贴，提升船舶研究院的供给成功率x1和Δx，另一部分购买技术成果免费扩散，宏观调控市场的积极性，增加潜在受益的船企数量n。此外，政府应通过政策扶持、构建创新研发体系与平台、拉长配套供应链和引导产业集群等组织手段降低纵向扩散度β，提高各方协作效率。政府-市场结合模式下，船舶研究院和船企发挥自身优势，政府扮演辅助角色，主要运用资金支持降低成本。资金分配的比例依据技术弹性α和潜在受益的船企数量n的大小确定。 2）结合某项技术的扩散度、潜在受益企业数量、分享系数确定共性程度，选择协同创新模式。当某项高技术船舶产业技术共性度低时，政府主导模式下各方投入水平、期望收益好于政府-市场结合模式，自然选择政府主导模式合作研发。反之，则选择政府-市场结合模式。 3）推进高技术船舶产业共性技术创新战略联盟的建设与发展。战略联盟由船企、科研机构和政府共同成立，实现联合开发、优势互补、利益共享、风险共担的机制。组织通过主体间的聚集，集中各种资源研发某项共性技术，同时为各单位建立人才培养和交流平台等手段，增加研发成功率和减少阻碍，最终提高协同创新效率。 参考文獻： ［1］ 许端阳，徐峰.产业共性技术的界定及选择方法研究：基于科技计划管理的视角［J］.中国软科学，2010（4）：78. XU D Y，XU F.Research on the definition and selection method of industrial generic technology：Based on the perspective of science and technology plan management［J］.China Soft Science，2010（4）：78. ［2］ RAESFELD A V，GEURTS P，JANSEN M，et al.Influence of partner diversity on collaborative public R&D project outcomes：A study of application and commercialization of nanotechnologies in the Netherlands［J］.Technovation，2012，32（3）：227. ［3］ 刘洪民，姜黎辉，王中魁.战略性新兴产业技术研发的知识管理流程评价［J］.技术经济与管理研究，2016（2）：99. LIU H M，JIANG L H，WANG Z K.Evaluation of knowledge management process for technology R&D in strategic emerging industries［J］.Research on Technology Economy and Management，2016（2）：99. ［4］ KOKSHAGINA O，GILLIER T，COGEZ P，et al.Using innovation contests to promote the development of generic technologies［J］.Technological Forecasting and Social Change，2017，114（1）：152. ［5］ 高宏偉，肖广岭，李峰.产业技术创新联合主体：概念、类型与特征研究［J］.科学学研究，2018，36（1）：149. GAO H W，XIAO G L，LI F.Industrial technology innovation joint subject：Research on concept，type and characteristics［J］.Science of Science Research，2018，36（1）：149. ［6］ VAIDA P.R&D Investment and competitiveness in the baltic states［J］.ProcediaSocial and Behavioral Sciences，2015，213（1）：154. ［7］ 李薇.R&3D视角下产业共性技术创新中政府作用研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2016：1. LI W.Research on the role of government in industrial generic technological innovation from the perspective of R&3D［D］.Harbin：Harbin Engineering University，2016：1. ［8］ 徐涵蕾，梁植军，边缘.基于演化博弈分析的产业共性技术开发研究［J］.科技管理研究，2016，36（10）：129. XU H L，LIANG Z J，BIAN Y.Research on industrial common technology development based on evolutionary Game analysis［J］.Science and Technology Management Research，2016，36（10）：129. ［9］ TASSEY G.Modeling and measuring the economic roles of technology infrastructure［J］.Economics of Innovation and New Technology，2008，17（7）：615. ［10］WEI C，LI Z.Government roles in the industrial generic technology innovation research［C］//Advances in Social Science，Education and Humanities Research，2017（72）：62. ［11］魏春艳，李兆友.基于三螺旋理论的产业共性技术创新研究［J］.东北大学学报（社会科学版），2020，22（2）：9. WEI C Y，LI Z Y .Research on industrial common technological innovation based on triple helix theory［J］.Journal of Northeast University （Social Science Edition），2020，22（2）：9. ［12］郭本海，张笑腾，张济建.企业参与产业共性技术研发：双重溢出、模型与实证［J］.科研管理，2020，41（11）：75. GUO B H，ZHANG X T，ZHANG J J .Enterprises participation in industrial common technology R&D：Double spillovers，models and demonstration［J］.Scientific Research Management，2020，41（11）：75. ［13］吴金希，闫亭豫.发展国家战略科技力量要高度重视产业共性技术研究院建设［J］.科技导报，2021，39（4）：31. WU J X，YAN T Y.To develop national strategic scientific and technological forces，We should attach great importance to the construction of industrial generic technology research institutes［J］.Science and Technology Bulletin，2021，39（4）：31. ［14］WANG F，XIE R，HU W.The influencing factors and promotion countermeasures of industrial generic technology diffusion based on differential game［J］.Discrete Dynamics in Nature and Society，2021（4）：1. ［15］陳劲，阳镇.新发展格局下的产业技术政策：理论逻辑、突出问题与优化［J］.经济学家，2021（2）：33. CHEN J ，YANG Z .Industrial technology policy under the new development pattern：theoretical logic，outstanding problems and optimization［J］.Economist，2021（2）：33. ［16］马永红，刘海礁，柳清.产业共性技术产学研协同研发策略的微分博弈研究［J］.中国管理科学，2019，27（12）：197. MA Y H，LIU H J，LIU Q.Differential Game research on the cooperative R&D strategy of industry university research of industrial common technology［J］.China Management Science，2019，27（12）：197. ［17］ZUO C W，LI Q Y，WANG H Y.Research on the optimization of new energy vehicle industry research and development subsidy about generic technology based on the threeway decisions［J］.Journal of Cleaner Production，2019，212：46. ［18］胡慧中，周国华，李施瑶.公平偏好视角下复杂产品共性技术供给模式研究［J］.科技管理研究，2019，39（21）：113. HU H Z，ZHOU G H，LI S Y.Research on common technology supply mode of complex products from the perspective of fair preference［J］.Research on Science and Technology Management，2019，39（21）：113. ［19］郑月龙，周立新，王琳.政府补贴下复杂产品共性技术协同研发的信号博弈［J］.系统管理学报，2020，29（1）：185. ZHENG Y L，ZHOU L X，WANG L.Signal game of collaborative research and development of common technologies for complex products under government subsidies［J］.Journal of System Management，2020，29（1）：185. ［20］李冬冬，李春发.产业共性技术创新扩散机理建模与仿真分析［J］.技术经济与管理研究，2021（3）：3. LI D D，LI C F.Modeling and simulation analysis of the diffusion mechanism of industrial common technological innovation［J］.Research on Technology Economy and Management，2021（3）：3. ［21］白春光，刘思漫，郑月龙.考虑多主体参与的产业共性技术研发模式比较研究［J］.中国管理科学，2021，29（8）：44. BAI C G，LIU S M，ZHENG Y L.A comparative study of industrial generic technology R&D models considering the participation of multiple entities［J］.China Management Science，2021，29（8）：44. ［22］秦国静，郑月龙.政府补贴对产业共性技术可持续研发行为的影响研究［J］.研究与发展管理，2021，33（3）：121. QING G J，ZHENG Y L.Research on the impact of government subsidies on the sustainable R&D behavior of industrial common technologies［J］.Research and Development Management，2021，33（3）：121. ［23］袁野，汪书悦，陶于祥.人工智能关键共性技术创新生态系统构建及其演化机制［J］.科技管理研究，2021，41（18）：1. YUAN Y，WANG S Y，TAO Y X.Construction and evolution mechanism of AI key generic technology innovation ecosystem［J］.Research on Science and Technology Management，2021，41（18）：1. ［24］周国华，谭晶菁.复杂产品装备关键共性技术合作研发模式研究［J］.科技管理研究，2018，38（6）：99. ZHOU G H，TAN J Q.Research on key common technology cooperation research and development mode of complex product equipment［J］.Research on Science and Technology Management，2018，38（6）：99. ［25］RANJAN A，JHA J.Pricing and coordination strategies of a dualchannel supply chain considering green quality and sales effort［J］.Journal of Cleaner Production，2019，218（1）：409. ［26］MANASAKIS C，PETRAKIS E，ZIKOS V.Downstream research joint venture with upstream market power［J］.Southern Economic Journal，2015，80（3）：782. ［27］PILINKIEN V.R&D investment and competitiveness in the baltic states［J］.ProcediaSocial and Behavioral Sciences，2015（213）：154. ［編辑：厉艳飞］
