黄光球，宋明明

（西安建筑科技大学管理学院，陕西西安 710055）

1 研究背景

我国“十三五”规划和党的十九大都提出要加大环境保护力度和环境综合治理力度，大力推进污染物达标排放和总量减排。我国经济的快速发展在带来经济效益的同时也对环境产生了不可挽回的破坏，重污染行业既是国民经济的重要组成部分，同时又是环境污染问题的重要来源。陕西省作为西北地区工业发展大省，重污染企业数量同样居多，目前省内国控污染源重点监控企业就高达320家，所以陕西省重污染企业急需向企业效益与环境效益平衡发展的方向转型。

在现有研究中，不同学者对于重污染企业如何进行绿色可持续发展的转型有不同的见解。有学者认为造纸业应实行清洁化生产，减少废气废水的排放，走节能减排路径［1-2］；王喜平等［3］的研究表明火电企业应把重点放在提高减排技术水平和投资力度上；张华等［4］认为钢铁企业在生产过程中降低能耗和减少原料来削减生产成本是企业转型的关键因素；王正东等［5］认为采用绿色技术、进行绿色生产、实行绿色管理是石油企业构建环保型企业的有效措施；秦业等［6］认为当代制造业应利用互联网走企业智能制造、绿色制造之路；王旭等［7］认为绿色技术创新驱动型发展路径是环境政策规制下企业绿色发展的一种有效途径；艾良友等［8］认为节能降耗、清洁生产、废物利用、技术创新、科学管理是企业绿色发展的重点；陈志祥等［9］提出企业管理能力和商业模式的转型升级是企业实现绿色发展的有效路径；邹贵武［10］认为革新技术实现煤炭绿色开采和利用互联网、实现科学管理是国有大型煤炭企业转型发展的方向；张曙［11］认为我国制造企业应充分利用信息技术，构建数字化、网络化、智能化、自动化和绿色化工厂；唐光海［12］认为基于互联网思维，制造业产业升级路径主要有3种形式:生产扩大化、生产虚拟化和互联网定制化。

已有理论研究表明，重污染企业转型升级的目标是使企业效益和环境效益两者能够协调发展，研究提出的转型路径主要有4个方面：绿色清洁化生产、加强废弃物治理、智能制造、信息化科学管理。尽管已有路径研究为重污染企业转型升级指明了方向，但大都是以描述性和规范性分析为主，缺乏具体实现路径的演化论证，且对各条路径下的企业转型效果缺乏实证分析，未识别出企业转型升级的最优路径及其关键影响因素，使得企业转型升级侧重点不突出；再者，已有路径研究中都涉及到了技术对企业转型的影响，但大多数学者只对技术的影响进行了理论阐述，并未在技术对整个转型过程中的演化机理进行具体研究。基于此，本文将以陕西省重污染企业为样本，借助技术变迁来探求重污染企业的技术变迁式转型升级路径以及各路径的具体运作机理，并对所提出的路径利用系统动力学模型进行实证分析，进而通过路径仿真找到最优的转型路径及其关键影响因素。

2 技术变迁的内涵、特征和模式

2.1 技术变迁的内涵

技术变迁过程分为发明、创新、扩散、反馈4个阶段［13］。发明阶段就是一个技术创新想法形成的阶段；创新阶段就是企业改变现有的技术，将新的技术引入到企业之中，或者通过与企业自身技术结合创新出一种新的技术；扩散阶段是新技术在企业内部开始扩散应用，将新技术及新技术转化成果输出进行商业化的过程；反馈阶段是企业根据技术扩散的效果来衡量该技术变迁是否达到企业预期的效果，根据效果信息的反馈来决定下一步的技术选择。所以技术变迁是一个动态的、反馈循环的过程。

2.2 技术变迁特征及模式

技术变迁受外生因素和内生因素的影响，会产生内生性技术变迁和外生性技术变迁,积极影响因素会使技术向变迁效果较好的方向发展，而消极影响因素会产生相反的效果［13］；技术变迁发展路径在系统反馈机制下会形成路径依赖和技术锁定［14-15］；一个新的技术出现会打破原有技术变迁路径的均衡，进而促成新的技术变迁路径形成并再一次达到均衡状态［16］。这就是技术变迁的四大显著特征。鉴于技术变迁的以上特点，目前技术变迁过程形成了主要的4种模式［17］：（1）技术推动型技术变迁模式，主要驱动因素是新技术的出现，技术变迁是由技术而引发的一系列创新活动发生的过程；（2）市场需求拉动型技术变迁模式，主要驱动因素是市场需求，市场需求的改变就会促使企业寻找新的、可行的技术的引入、创新和研发，进而将创新成果进行市场扩散的过程；（3）新技术出现和和市场需求共同作用下的技术变迁模式，驱动因素就不只一种，它是技术和市场共同影响的结果，并且技术变迁的结果还会对技术的研究和发展方向产生反馈作用，进而进行又一次新的技术变迁，是一个不断反馈循环的过程；（4）一体化的技术变迁模式，驱动因素同样是技术与市场的共同作用，也是一个循环反馈的过程，但与其他3种模式不同之处在于，该技术变迁模式下技术作用转化阶段中的生产制造、技术创新、市场营销等多种活动是并行发生的。

3 陕西省重污染企业技术变迁的内涵和运作模式

3.1 企业概况与转型升级方向

通过《陕西省统计年鉴》和实地调研的资料整理可知，陕西省重污染企业目前内外压力夹逼，环境约束与政策约束压力不断加大，企业内部又存在产能过剩、产品同质化严重、效益低下、生产技术和生产工艺传统、设备老旧、组织结构传统、管理效率低等问题，须针对目前所处的现状明确自身的转型方向（见图1）。

图1 陕西省重污染企业的转型升级方向

3.2 企业技术变迁内涵

技术变迁也可以理解为要素输入阶段、作用转化阶段、成果输出阶段，即技术变迁过程其实也是一种投入产出的过程，这与技术变迁的发明、创新、扩散、反馈4个阶段的作用机理不谋而合。陕西省重污染企业的技术变迁内涵可以从要素输入、作用转化和成果输出三阶段的角度进行阐述。在要素输入阶段，企业有两种技术变迁途径，一是根据企业的外部环境和内部环境对市场现有先进技术进行选择并引入到企业转型中（如引入信息技术），二是企业内部进行研发创新产生新的技术再引入到企业转型中（如生产技术和环保技术）。在作用转化阶段，企业将新技术投入到生产中，进而带动生产流程、废弃物处理流程、产品、人员、组织结构等整个内部生产活动的变革；在成果输出及效果反馈阶段，企业对新技术和新技术应用所产生的新产品、新工艺进行市场扩散，依据技术变迁效果进行反思和二次决策，调整企业的技术变迁方向，进行再次技术变迁升级。陕西省重污染企业的整个技术变迁是动态的、循环的、不断反馈的过程（如图2）。

图2 陕西省重污染企业技术变迁的内涵

3.3 企业技术变迁模式

无论哪种企业转型升级，制定技术变迁方案是前提。陕西省重污染企业在进行转型之前，应该结合本企业的技术模仿及技术积累情况确定技术变迁方式，即选择技术引进还是技术创新，并提出具体的技术变迁方案，然后才开始转型。鉴于陕西省重污染企业转型升级受到企业内部压力和环境政策压力，因此企业从生产技术、环保技术和信息技术三方面同时进行转型。企业的生产技术的变迁路径会使产品结构发生改变，环保技术变迁路径使得废弃物处理流程发生改变，信息技术变迁路径促进了生产流程的重组、管理体系的升级和产品销售方式的转变，而人员构成贯穿于以上各个环节配合运行。其中，企业的产品结构转变会促进产品升级，进而增加产品销售收入，影响企业效益；废弃物生产流程改变使得“三废”存量发生变化，进而影响企业对环境政策约束的响应；生产流程重组和管理方式升级不仅可以实现清洁生产、减少废弃物的产生，还可以对产品生产过程进行精细化管理，减少生产成本，进而影响企业效益。当企业完成一次技术变迁后，将进入再学习阶段，依据技术变迁产生的反馈效果进行反思再学习，对技术变迁方案进行完善和调整，在不断循环反馈过程中实现企业的螺旋式的转型升级。这一整个从构思到研发、到企业开始转型、再到转型效果反馈的过程，构成了企业转型的整个技术变迁过程（如图3）。

图3 陕西省重污染企业技术变迁模式

4 陕西省重污染企业技术变迁式转型升级路径及其机理

4.1 技术变迁式转型升级路径

陕西省重污染企业转型升级的目标是提升企业效益和减少废弃物排放，从其技术变迁模式中可以看出，企业通过产品升级、生产流程重组、废弃物治理流程重组、管理升级、销售方式升级等五方面的转型升级，可以使企业效益和环境保护两者达到协调发展，而实现这五方面转型必须借助生产技术、环保技术和信息技术的支撑，此3种技术变迁的过程就形成了陕西省重污染企业技术变迁转型升级的3条路径，即生产技术变迁路径、环保技术变迁路径和信息技术变迁路径。

4.2 技术变迁路径运作机理

（1）路径一：生产技术创新发展路径。该路径下，企业要改变现有生产技术，创新生产工艺，调整生产方式，达到产品升级、生产成本降低和废弃物产生量减少。企业通过新的生产技术生产新产品，增加产品的多样性并投入市场，通过新产品的市场扩散来增加企业主营业务收入，进而增加企业效益，此时企业效益就变成了企业转型的效果指标，企业可以根据企业效益对新产品投产力度进行调整，找到有利于增长企业效益的最优产品生产链，完成完美转型；同时生产技术的革新也会使生产所需原料以及能耗降低，从而也可以达到减少产品生产成本和废弃物产生量。具体路径演化过程如图4所示。

图4 陕西省重污染企业生产技术变迁路径运作机理

（2）路径二：环保技术创新发展路径。该路径追求的目标是通过重污染企业在生产活动时改变现有的“三废”处理方式，发展绿色循环经济，实现企业节能减排，这就需要企业研究新的环保技术，提高“三废”治理效率，降低“三废”外排量。在该路径下，企业通过研发新的环保技术并应用于“三废”处理流程，企业“三废”处理流程得以重新组合，提升企业“三废”循环利用效率和治理效率，则“三废”排放量就成为了“三废”治理流程重组的转型效果指标，企业依据本身的转型目标对“三废”治理结果进行评价反思，找到转型过程中的不足，完善技术变迁方案，提出新的技术变迁策略，进行再次升级。具体运作模式如图5所示。

图5 陕西省重污染企业环保技术变迁路径运作机理

（3）路径三：管理技术创新发展路径。该路径下企业要实现的目标是企业智能化生产、信息化设备管理、信息化人员与组织管理以及组织网络化、虚拟化，所以企业应从组织结构、人员结构、生产流程信息化、废弃物处理流程信息化管理和产品服务方式五方面进行转型升级。首先，企业需要将信息技术植入产品生产设备中，生产管理系统依赖于产品生产流程的升级进行转变，进而增加信息化技术人员的数量与之匹配，形成生产流程自动化生产和智能化管理，实现精细化生产和管理，企业生产成本得以降低；接着，各种信息管理系统数量的增加就要求企业进行人员投资，增加信息化管理人员比例，加快企业网络组织的构建；同时，企业信息系统的上线使废弃物处理流程实现网络化管理，而销售信息管理系统的使用又可以实现产品的线上线下销售结合，提高产品的销售率；最后，企业通过对信息技术植入引起的企业组织、人员、销售方式的转型效果进行分析，根据转型效果的反馈，进行下一步转型决策。具体运作机理如图6所示。

图6 陕西省重污染企业管理技术变迁路径运作机理

5 陕西省重污染企业技术变迁式转型升级系统动力学模型

系统动力学（system dynamics，SD）是研究如何协调管理系统中相互关联的多个因素或子系统的影响，从而实现目标的综合性方法［18］。SD方法最主要的功能是对不同子系统之间的动态反馈关系进行分析和模拟［19］，它可以应对系统的复杂性，并用于替代方案的筛选［20］。由于技术变迁式转型升级是企业整个系统的转变过程，系统中的重要单元相互关联又各有特点，各重要单元的转型又是并行展开的，整个系统十分复杂，且每个转型升级路径中的各部分又是相互影响、相互作用、动态反馈的过程，所以本文引入系统动力学方法，构建企业整个转型升级过程的系统动力学模型，并通过对不同路径的仿真模拟，找到影响企业转型的关键因素，确定企业转型升级的最佳路径。

5.1 模型构建相关说明

（1）建模步骤。系统动力学模型构建的具体步骤见图7所示。

图7 陕西省重污染企业系统动力学模型构建步骤

（2）系统的边界及子系统划分。本研究的建模目的是对陕西省重污染企业的三大技术变迁转型升级路径的演化机理进行量化分析，由三大转型升级路径的运作机理可知，生产技术变迁可以使企业效益和企业废弃物产生量发生变化，环保技术变迁可以改变废弃物的治理方式进而影响企业的经济效益和“三废”存量，信息技术变迁路径会影响企业的管理，进而降低成本、影响企业效益，因此可以确定整个系统边界为企业经济子系统、企业环保子系统、企业管理子系统。

5.2 系统变量的确定

系统变量指标的确定需要结合所研究的问题、系统的边界和各个系统的要素分析。企业经济子系统用来衡量企业进行技术升级之后对企业效益的影响，所以该子系统的衡量指标是企业利润；企业管理子系统主要用来分析信息技术植入对企业管理方式的改变，进而影响企业管理成本的改变，所以该子系统的主要衡量指标为企业管理成本；企业环保子系统用来分析环保技术创新对企业废弃物治理方面的影响，所以该子系统中的效果衡量指标为“三废”外排量。各子系统主要变量见图8所示。

图8 陕西省重污染企业技术变迁式转型升级影响因素

5.3 系统因果关系图与系统流图

5.3.1 因果关系图

根据企业经济子系统提取的各个影响因素对于本系统的影响机理及其相互间的因果反馈关系，本文使用Vensim软件构建转型升级系统的因果关系图如图9所示。由图9可以看出：

（1）生产技术创新路径中主要回路有3条：一是生产技术创新投入→生产技术与设备支持率→新产品产值→新产品主营业务收入→企业主营业务收入→企业利润→生产技术创新投入；二是生产技术创新投入→生产技术与设备支持率→新产品产值→产品生产成本→总成本→企业利润→生产技术创新投入；三是生产技术创新投入→生产技术与设备支持率→新产品产值→企业总产值→总能耗→能耗成本→企业利润→生产技术创新投入。

（2）环保技术创新路径中主要回路有2条：一是环保技术投入→新环保技术与设备支持率→环保投资→总成本→企业利润→环保技术投入；二是环保技术投入→新环保技术与设备支持率→环保投资效果因子→“三废”存量→污染防治收益→企业利润→环保技术投入。

（3）信息技术创新路径中主要回路有4条：一是信息技术投入→信息化人员数量→企业信息系统上线率→企业管理成本→总成本→企业利润→信息技术投入；二是信息技术投入→信息化人员数量→企业信息系统上线率→产品销售率→新产品主营业务收入→企业主营业务收入→企业利润→信息技术投入；三是信息技术投入→信息化人员数量→企业信息系统上线率→信息技术与设备支持→产品生产成本→总成本→企业利润→信息技术投入；四是信息技术投入→信息化人员数量→企业信息系统上线率→污染物监控系统→“三废”存量→污染防治收益→企业主营业务收入→企业利润→信息技术投入。

图9 陕西省重污染企业技术变迁转型升级系统因果关系

5.3.2 系统流图

本文将各个子系统因果关系图进行具体化分析，利用Vensim软件绘制陕西省重污染企业技术变迁式转型升级SD流图，见图10所示。

图10 陕西省重污染企业技术变迁转型升级系统流程

6 模型实例仿真

6.1 实例背景及数据来源

陕西省某重污染企业（以下简称案例企业）注册资本100亿元，资产总额1 000多亿元，在册员工94 000人，经营范围主要是煤化工产品、化学肥料和精细化工产品的研发、生产及销售，年产煤化工产品超过500万t，销售收入超500亿元。案例企业近几年一直致力于调整产业结构和加强技术进步，在国内创造性地提出了煤炭分质清洁高效转化利用的科学理念，开发了低阶煤分质清洁高效转化利用的关键工业化技术和甲醇制低碳烯烃等技术，实现了产业升级，并且通过发展循环经济延长了产业链，经济规模和实现利税跃上了新的台阶。案例企业目前发展方向比较符合本研究所提出的转型升级方向，所以本文以该企业的实际生产数据为数据基础进行模型仿真。

6.2 模型系统方程与参数确定

6.2.1 模型的主要系统方程

模型的系统方程是模型进行动态测试的必要条件，系统方程的构建主要是确定参数、变量的关系以及初始化条件，依据变量间的逻辑和数量关系，结合数学统计回归分析法构建系统模型的特征方程［21］。本文模型所涉及数据来源于我国《工业企业科技活动统计年鉴》《陕西统计年鉴》等。模型主要系统方程见表1所示。

表1 陕西省重污染企业模型主要变量系统方程

表1 （续）

6.2.2 模型参数的确定

系统方程的参数确定主要有四大类，分别是状态变量、速率变量、辅助变量和常量，使用的具体参数估计的方法见表2所示。

表2 陕西省重污染企业不同变量的系统方程参数估计方法

6.3 模型检验

模型检验主要包括结构测试和行为测试，通过模型测试检验所建模型的科学性及有效性［22］。结构测试以定性为主，分析模型结构是否符合人们对相关系统的认知，系统方程是否遵守基本的物理规律等［23］。行为测试以定量为主，分析模拟值与历史观测值的一致性，以及模型结构的稳定性［24］。本文中的结构测试主要是检验本文所构建的陕西省重污染企业技术变迁式转型升级系统SD模型是否符合企业的实际运行逻辑，行为测试从历史检验和模型稳定性检验两方面对模型进行检验。结合陕西省重污染企业转型升级的动因和目的，本文进行模型检验所选取的指标为企业经济子系统中的企业利润、企业管理子系统中的企业管理成本和企业环保子系统中的SO2排放量3个状态变量。

（1）历史检验。历史检验主要分析系统行为与历史数据的拟合度，如果模型仿真结果与实际数据误差较小，说明构建的模型与实际系统较为一致，模型构建符合实际逻辑。本文模型仿真结果分别见图11至图13所示。

图11 陕西省重污染企业经济子系统历史检验结果（R2=0.996 5）

图12 陕西省重污染企业环保子系统历史检验结果（R2=0.998 5）

图13 陕西省重污染企业管理子系统历史检验结果（R2=0.952 9）

（2）稳定性检验。稳定性检验是为了检验所构造的模型是否存在病态结构。本文选择步长（DT）为1、1/2、1/4分别进行仿真，观察并比较仿真结果，如果不同步长下的仿真结果拟合度高则说明模型构建合理。仿真结果见图14至图16所示。

图14 不同步长下陕西省重污染企业企业利润稳定性比较

图15 不同步长下陕西省重污染企业SO2排放量稳定性比较

图16 不同步长下陕西省重污染企业管理成本稳定性比较

由模型的仿真模拟结果图11至图13可以看出，模型历史检验所选取的指标的模拟值和实际值相比较，R2值在0.953～0.999之间，模型历史一致性良好；由模型稳定性检验模型的模拟仿真结果图14至图16可以看出，3个指标的曲线波动都比较小，说明所建模型比较稳定。由此可知本文构建的模型与实际系统的发展吻合度较高，模型构造较为合理，该模型通过检验可以进行不同路径的仿真实验。

6.4 仿真结果分析与发展路径选择

（1）路径仿真结果分析。将生产技术投入、环保技术投入、信息技术投入3种不同技术对企业利润和“三废”排放量的影响进行仿真结果分析，由于企业环保子系统污染物的变化趋势类同，所以在此以SO2为例进行具体说明。由图17、图18可以看出，信息技术投入对企业利润的增加效果更明显，而在信息技术投入下SO2增长速度更缓慢。所以对于案例企业的目前发展状况来看，信息技术的投入对企业发展更有利，因此案例企业之后的技术变迁转型升级路径应该选择信息技术变迁。

图17 不同路径下案例企业的企业利润变化

图18 不同路径下案例企业的SO2排放量变化

（2）信息技术变迁路径关键因素提取。前文提到信息技术变迁路径有4条主要回路，4条回路中都出现了信息技术投入、信息化人员数量、企业信息系统上线率并且都对4条路径产生影响。其中，主要影响的变量有：路径一中的企业管理成本；路径二中的产品销售率；路径三中的产品生产成本；路径四中的环保投资效果因子。所以，对信息技术投入、信息化人员数量、企业信息系统上线率、企业管理成本、产品销售率、产品生产成本、环保投资效果因子进行系数调整，依据仿真结果找出关键影响因素。由于废弃物的减少量也体现在污染防治收益上，而污染防治收益又影响企业利润，所以在此以企业利润作为参数调整的衡量指标。由仿真结果（如图19）可以看出，企业信息系统上线率的影响系数调整对4条回路的影响都是最大，所以该路径的关键因素为企业信息系统上线率。

图19 案例企业信息技术创新路径中主要变量参数调整的仿真结果

（3）路径选择。由以上仿真结果得出，目前案例企业最优的发展路径是进行信息技术植入，而影响信息技术植入的关键因素是信息系统上线率，而且影响信息系统上线率的两大因素是信息技术人员投资和信息技术引入程度。基于此，本文对案例企业提出以下两点转型对策建议：

一是优化人员构成，重用高科技人才。企业管理组织结构的改变必须有与之相匹配的人员构成，企业技术的智能化对员工的技术能力、专业素养和教育水平都有所提升，但是对生产一线劳动人员数量要求降低，所以企业想完成转型升级，必须进行人员投资，引进高科技人才，或者进行人员培训以提升员工素质，适应企业管理水平的要求。

二是加大管理信息系统的引入，将互联网技术应用于企业生产管理的各个环节，实现智能制造与信息化管理。推动大数据、物联网等信息技术与重污染企业的跨界融合，大力发展智能制造、云制造，实现企业生产的灵活性、企业管理的无障碍性，推动企业向服务型生产企业转型；利用信息技术对生产流程进行动态监控与调度，通过智能化生产不仅可以降低企业生产成本，还可以减少废弃物的产生，增加企业经济效益和社会效益。

7 结论与启示

（1）本研究以技术变迁的转型路径为切入点，通过对陕西省重污染企业的现状分析，得出陕西省重污染企业的技术变迁具体为生产技术变迁、环保技术变迁和信息技术变迁3条路径，并结合企业实际生产状况对3条变迁路径进行了运作机理分析，为企业的转型升级奠定理论基础。对于具体的企业而言，要正确理解技术变迁式转型升级模式的运行机理，结合企业自身发展特点找到符合本企业的技术变迁转型升级模式和实现路径；不同的企业所处的发展阶段、发展特征都不同，企业在进行技术变迁转型升级时，应以自身发展现状为基础进行技术变迁路径设计。

（2）通过路径仿真模拟结果可以看出，上述3条变迁路径对于企业效益和废弃物排放量的控制都有正向的效果，且信息技术投入引起的技术变迁转型升级路径产生的企业转型效果最大，仿真结果显示该路径下的关键因素为信息系统上线率，这就引导企业今后应重视管理人才的培养和管理信息系统的投入，实现企业智能化生产与管理，完成高端化、服务化转型。故企业在进行技术变迁模式和实现路径选择时，应考虑企业的转型压力，避免由于转型强度太大导致转型失败。如果一个企业本身的转型升级压力比较大，企业可以选择最优的一种技术变迁转型升级模式和实现路径；相反，如果企业的整体实力较强、转型升级压力较小，企业可以选择多种模式进行多条路径的并行转型，缩短转型升级所需的时间，避免由于转型升级时间过长导致企业转型效果不理想的风险。