产业集群创新协同演进机理分析范文

［摘要］

产业集群作为一种支持并产生创新的区域性开放系统，其创新协同发展已成为主流趋势。为了揭示产业集群创新协同演进机理，本文分别从生态学、物理学和经济管理视角，进行产业集群创新协同的多学科理论涵义揭示和探讨，并指出基于多元视角的机理分析有助于为产业集群创新协同实践寻找理论体系支撑，进而指导并推动产业集群创新的可持续发展。

［关键词］

产业集群；创新；协同；演进

1引言

产业集群作为一种支持并产生创新的区域性开放系统，是区域性创新结构的体现，其由地理上相互分工与关联的创新主体有机结合而成，目的在于提高区域范围内的科技创新水平，推动区域竞争力以及区域经济发展速度的提升［1］。经济全球化发展背景下，区域创新能力是决定该区域国际市场竞争力表现的关键，因而产业集群的创新发展也成为国家创新发展环境下不可或缺的组成部分。依托于产业集群创新结构，产业集群成员组织之间开展了丰富的以创新为目标的竞争与合作活动，其多元化的交互关系亦处于发展变化之中，并呈现出由封闭式、分布式的创新向开放化、协同化演进的特征［2］。对产业集群创新协同演进机理的深入探究有助于梳理并揭示多元创新主体参与的产业集群创新结构和协同创新机制，进而推动产业集群协同创新活动的高效、可持续发展。由于产业集群创新主体之间的协同创新关系是产业集群各组成要素、创新环境等多方面因素相互作用的结果，因而为系统揭示产业集群创新的协同演进规律，本文分别从生态学、物理学、经济管理等多元视角出发，进行创新协同的跨学科分析。

2生态学视角下产业集群创新的协同演进机理

生态学是研究有机体与其环境相互作用的科学，将产业集群创新系统视为生态系统，可从生态系统结构、生态特征和进化规律方面对产业集群创新的协同演化规律进行揭示。

2．1产业集群的生态系统结构生态系统是达到一定稳定性的功能单位，由组成物种的种群、具有一定结构的群落等生物物种成分和非生物成分，通过物质循环和能量流动的相互作用、相互依存而构成的一个整体［3］。生态系统是一个动态的系统，其进化是生物与环境长时间相互作用和相互影响的动态变化过程，其中起主要作用的是环境的变化。创新活动多元化的发展，使当前产业集群创新系统的主体构成已不再是由单纯的个体企业组成，而是包括了企业、科研机构和高等学校、创新服务机构以及政府在内的多元创新主体。集群企业在交互协同中形成了协同群落，并与其他相关创新主体则在共同产业集群自然环境、经济环境、政治环境和社会文化环境所综合而形成的创新环境作用下，复合而成产业集群创新系统。在产业集群创新实践活动中，以企业为代表的创新主体经过长时间对产业集群创新环境的适应和发展，会针对自身资源、业务、创新能力优势和特点寻找适合自己的集群定位，可视为产业生态系统中的生态位［4］，从而明确创新目标，避免集群内部的直接竞争，以形成一个相对稳定的产业集群，生态视角的产业集群创新系统的构成如图1所示。由此可见，产业集群创新系统与生态系统类似，具有个体、群落与环境的交互特征，其生态主体之间也具有互利共生、动态平衡与协同进化特征［5－6］。

2．2产业集群创新协同的生态特征生态系统中的生命体，能通过吸收能量和释放能量以完成新陈代谢过程。而对于产业集群创新系统而言，产业集群的创新主体同样也具有类新陈代谢生命体征。例如，企业从科研机构处获得创新资源，经过企业组织内部对创新资源的利用与消化，帮助企业实现技术创新，这一过程就是吸收能量的同化作用；相反，企业在技术创新的基础上，完成产品的生产、加工和推广，实现了能量释放的异化作用，而这些产品又能在今后科研机构和其他集群成员组织的创新活动中得以利用。因此，产业集群创新中的生命体征从新陈代谢的过程中体现了集群创新中的跨部门协同关系。生态系统中同种和异种生物间还存在相互依存与制约的现象。在产业集群中，企业与企业之间，企业与科研机构、高等学校、科技中介等其他机构之间也都存在着相互依存、制约的现象。这是因为作为产业集群的组成部分，它们面对的是同一市场环境和创新环境。企业之间表现为企业在业务和创新领域的分工合作的相互依赖性，以及同业企业在同一市场中竞争的相互制约性；企业与科研、服务机构之间表现为产品、技术创新中的合作创新所产生在资源和技术上的依赖作用，以及在市场政策制定、管理监督等中的制约作用。产业集群成员组织之间的相互依赖与制约作用，不但为协同创新的开展提供了条件，也是协同创新得以有序进行的客观保障。

2．3产业集群创新的协同进化规律在复杂的环境选择压力下，个体物种在适应环境的过程中存在着进化规律。物种的进化改变着其作用于其他生物的选择压力，将引起其他生物发生适应性变化，然而这些变化也会反过来促使相关物种的进一步改变，这种两个或多个物种单独进化而产生的相互作用，形成了生态系统中的协同进化规律，这种规律对于系统内行为的揭示具有相似性［8］。在产业集群中，各成员的创新发展必然导致整个集群环境发生变化。同样以集群企业为例，对于企业的创新产品而言，地理位置的临近和行业的关联性，使同业企业能够对其迅速反应并做出适应性的转变，而科研机构和高等学校能利用创新产品投入到科研和教学活动中，通过对创新知识的加工和深入挖掘，反过来帮助企业完成技术的升级；此外其他政府、中介和服务机构同样适应新产品和技术带来的环境变化，通过相应的政策扶持和推广方案等手段使集群创新环境完成质变，又作用于企业使其进入新一轮的创新过程之中，继而实现了产业集群的协同进化。

3物理学视角下产业集群创新的协同演进机理

从物理学视角看，向心力与离心力的相互作用，以及耗散结构等理论的发展均为产业集群创新的协同演进机理提供了物理学解释依据。

3．1基于向心力与离心力的产业集群创新协同演进揭示向心力，是使质点作曲线运动时所需的指向曲率中心的力，当物体做圆周运动时，即为沿半径指向圆心的外力或外力沿半径指向圆心的分力。由于匀速圆周运动的线速度方向时刻变化，说明有向心加速度，而向心加速度方向也时刻变化，故其为一个典型的非惯性参考系。在非惯性参考系中，离心力可被视为一种虚拟力或称惯性力，它使旋转的物体远离它的旋转中心，即成为向心力的反作用力［9］。当物体做匀速圆周运动时，向心力与离心力相等，而当离心力大于向心力时，物体则做离心运动。向心力的大小为F向＝mrω2（m为物体质量，ω为角速度，r为物体的运动半径），可见向心力与质量和速度均成正比，而其与运动半径成反比。对于产业集群创新协同而言，m可视为任何一个企业的综合实力，其规模越大，向产业集群靠近并实现跨系统协同所需要的吸引力就越大；ω可视为创新能力，同综合实力一样，创新能力越强意味着企业进入产业集群并实现创新资源共享也需要更大的吸引力；r则为该企业距离产业集群中心的空间距离，距离产业集群越远，其进入产业集群的代价越大，即所需的向心力亦越大。将向心力与离心力应用于产业集群创新协同中，不难发现产业集群的形成与创新协同发展依赖于集聚力的作用，即向心力的作用。产业集群创新协同向心力的来源主要包括：①知识溢出效应，产业集群的区位优势和成员优势能够保证专业化产品与服务的可获得性，其在劳动力市场上体现为促进了专业人才的流动和共享，而在创新资源和知识层面上则以知识溢出的形式使得产业集群创新主体间的交互协同具备了充足的吸引力，促进产业经济增长［10］；②市场开拓，产业集群一方面利用生产与创新活动中的协同效应和规模经济效应降低成本，另一方面在共享市场资源的同时，依靠专业性合作创造了更多的市场机会，深入挖掘市场需求，进而实现收益递增；③创新环境，产业集群具备良好的开放创新能力，这与高等学校、科研机构、科技中介等组织的加入密切相关，此外公共基础设施的建设成为体现产业集群创新环境优势的重要方面，特定的社会经济因素、基础设施条件和区域优惠政策等都成为企业选择产业集群的重要依据，也是集群创新主体实现跨系统协同的必要条件；④互补资源，虽然产业集群企业处于相同产业领域，但由于职能分工和竞争优势的不同，其产品具有差异性和多样性特征，体现在资源上具有互补性特征，且相对集群外部资源而言，这类互补资源更具有专业优势，资源共享利用也促成了产业集群协同创新活动的开展。与之相对，离心力亦可看成是产业集群跨系统协同中各因素促成的排斥力和产业集群外部其他生存发展机会而产生的外向吸引力综合的结果。具体而言影响离心力的因素包括：①集群竞争环境，产业集群创新协同带来规模效应的同时，也带来了拥挤的竞争环境，在创新协同中企业的竞争优势能够迅速被观察和模仿，此外集群竞争还体现在产业集群的产品市场、要素市场、基础设施乃至政策环境等方面，迫使部分集群成员考虑脱离产业集群导致创新协同关系的中断；②创新认知差异，随着集群创新发展，处于协同创新活动中的集群创新主体会因知识转移、吸收与利用能力的差异，而导致知识外溢主客体间认知距离的扩大，知识溢出效果的递减成为产业集群创新进一步协同发展的阻碍；③机会成本，在追求利益最大化的过程中，面对产业集群内部有限资源和市场机会，产业集群竞争环境带来了市场风险，加之产业集群外部的潜在市场机遇，企业选择进入产业集群将付出机会成本，其即为产生产业集群离心力的重要因素；④协同资源分布性，产业集群创新协同可共享创新资源，但对于具有空间分散的非流动性资源的需求，诸如对于创新设备的共享等空间分散的资源的利用迫使产业集群协同创新主体离开特定的区域，成为产业集群创新协同演进的又一离心力［11］。产业集群的向心力与离心力的相互作用如图2所示。图2产业集群的向心力与离心力作用机制在向心力和离心力交互作用下的产业集群“萌生－形成K成熟发展－演化”阶段性描述［12］，可进一步专注展现集群创新协同演进过程。具体表现为：在产业集群的萌生阶段（oa），由于成员数量很少，集聚产生的外部效应不够显著，向心力也较为有限。在未形成集群效应前，已有部分企业通过供应链合作的形式实现了创新协同。当产业集群从萌生阶段向形成阶段过渡时，可能发生的路径包括ab和ab′两种，ab′则反映了离心力的作用，其使产业集群尚未形成规模，成员组织便纷纷脱离集群，最终导致产业集群的解体；与之相反，ab反映了集聚外部效应的增强以及协同创新环境的逐渐成熟，使向心力不断放大，大于离心力的作用，使相关产业组织向集群靠近，成为集群的成员组织，扩大产业集群范围。此时，产业集群内的创新主体也逐渐开始进行创新协同，进而推动集群的发展。随着产业集群的形成与发展，产业集群规模和结构逐步稳定，成员之间可以开展丰富的协同创新活动，且竞合关系也趋于平衡，协同创新规模进入稳步攀升期。此时，向心力与离心力达到平衡，产业集群达到成熟阶段（bc）。然而，面对激烈的竞争环境，产业集群必须面对不断的创新发展，这就使产业集群面临又一分叉点。如果产业集群能够迎合市场的需要，通过协同创新捕获市场机遇，则产业集群的向心力进一步得到增强，产业集群得到资源补充和进化（cd）；而如果产业集群适应市场需求，缺少创新动力和协作机制，离心力就会占据优势地位，导致产业集群成员逐步脱离集群而谋求自身新的发展（cd′），使得协同创新规模产生下降趋势。产业集群在向心力和离心力作用下的创新协同演化过程如图3所示。

3．2基于耗散结构理论的产业集群协同创新揭示热力学第二定律揭示了封闭的静态系统总是朝着熵增加的方向发展，并最终达到混乱无序的热平衡状态。从热力学原理出发，Pri－gogine（1969）提出了耗散结构理论，即对一个远离平衡的开放系统而言，其通过与外界进行物质和能量交换，在外界条件达到一定阈值时，可从原先无序状态转变为有序状态［13］。体现在产业集群中，尽管产业集群有一定的区域边界，但其与区域外的经济活动是交互作用的，在交互中保障了产业集群的开放性，而产业集群内部成员间的关系也具有非线性特征，这均为产业集群耗散结构的形成提供了条件。然而平衡系统代表着产业发展活力的缺失，即产业集群只有远离平衡态才能维持集群内部的活力，体现在集群面对复杂的市场动态变化中，集群开展创新协同对市场机会做出的迅速反应，使集群不断处于平衡和打破平衡的转变之中，即实现了动态性平衡。在产业集群创新协同的动态性平衡中，涨落体现出了对系统平衡状态的偏离，随机驱动各系统在获取物质、能力和信息的非平衡过程，而微涨落则是涨落在不影响产业集群的稳定的前提下，集群内频繁起伏的表现［14］。在微涨落的驱使下，产业集群创新从无序达到而来有序，形成自组织。由于无序到有序的转变需要熵的减少，即熵的增量dS＝deS＋diS为负值，而其中diS（≥0）为系统内部发展过程引起的熵的增加，只有熵流deS为负时才有可能抵消diS的正向增值，因而，反应集群与外界之间在进行物质、能量交换时引起负熵流［15］。产业集群在协同创新中就能主动面向市场需求，依靠有序的创新过程，利用协同管理机制，减少分布式创新而产生的集群创新混乱程度，并实现在持续性的创新活动中不断优化协同模式。

4经济管理视角下产业集群创新的协同演进机理

产业集群创新协同同样是典型的经管类问题，因为创新协同可以分摊产业集群各成员的创新成本与风险；而从利益最大化角度出发，利益分配问题也是影响产业集群创新协同发展的重要因素。因而，产业集群协同创新演进管理学视角下的揭示则可从交易成本与风险控制、利益分配方面展开。

4．1交易成本与风险控制交易成本在经济学理论中主要指代事前和事后成本，事前指起草、谈判、保证落实某种契约的成本；事后则指交易已经发生之后的费用，如退出某种契约的费用、改变价格的费用、续约的费用等［16］。在产业集群中，协同创新机制使得资源配置效率得到显著提升，也充分调动了集群内各成员的创新积极性；通过政府的政策扶持与引导，以及中介服务机构对创新的支持，实现了交易成本的降低。具体而言，在产业集群协同创新主体多元化的发展趋势下，政府部门的政策指引和监管，合约双方的权益能够从更高的视角进行调控和权威引导，继而寻找到降低谈判成本与履约成本等交易成本的途径，以及提升双方利益的协同方式，保障协同创新活动的开展。中介及服务机构的参与则使得创新组织更为灵活、合理，例如科技中介机构能够起到创新资源提供与管理的作用，也能够根据创新任务和创新需求，寻找和联接合适的协同创新对象，协调协同创新组织的创新活动，统筹创新资源的配置，进而大大提升协同创新效率，消减交易成本；此外，金融中介机构则可面向协同创新中交易成本给部分集群成员组织带来的资金困扰，从资金盈余的组织中吸收资金并提供给现金流出现问题的集群内成员组织，解决产业集群创新协同演进中的融资问题。除对交易成本的控制外，产业集群创新协同还可实现对创新风险的调控［17］。活动面临着不确定性，而这种不确定性通常利用与预期值偏离的程度，即风险的大小来衡量。创新活动中的风险，即利用实际值与预期值的偏离程度来衡量创新活动的不确定性，其可以划分为系统风险和非系统风险两大类［18］。其中系统风险包括政策风险、信用风险和市场风险，非系统风险则包括技术风险、管理风险和财务风险。面对创新活动中的风险，产业集群发挥产学研协同的创新优势，实现创新活动的合理分配，分摊创新风险。对于风险分摊对象而言，所有在创新活动中参与的组织及利益相关者都是风险分摊的主体，创新协同机制促使产业集群企业、高等学校、科技机构等组织在生产资源、信息资源、知识资源等方面的整合利用中，共同承担创新活动的技术风险和财务风险。其次，政府和创新服务机构在协同创新活动的参与，能够为产业集群创新活动提供实时的政策指导和市场指导，进而有效规避政策风险和市场风险。此外，在产业集群创新协同机制和规章的约束，以及管理机构的监管下，产业集群创新协同中的信用风险和管理风险也能得以明显降低。因此，从交易成本和风险控制的角度出发，创新协同演进符合产业集群创新发展对资源优化配置和创新风险分摊的要求。

4．2利益相关与利益分配产业集群创新协同所带来的利益最直接的表现形式就是创新活动所创造的利润，其包括创新产品和服务的营销收入与成本的差值，同时也包括创新产品未在市场中应用所带来的其他价值，其通常发挥于协同创新主体自身，诸如生产技术的改进和管理效率的提升等。创新过程中的交互共享还带来了协同价值，即实现“1＋1＞2”的利益收获。产业集群的组织形式能够更好地实现协同利益的获取，创造集群竞争优势，形成协同创新机制［19］。而在以共同创新目标形成的产业集群中，那些能影响创新目标实现，或者能够被创新目标实现过程所影响的任何组织都是利益相关者，即产业集群各创新主体均为集群创新协同的利益相关者。产业集群创新协同机制带来的利益是推动集群创新协同发展的关键因素，其主要包括经济利益和社会利益两大方面。经济利益通常可由有形资产的形式表现出来，有形资产的合理分配与共享利用，能够最大限度提升资源的有效利用率和使用价值，避免资源的重复建设。而产业集群协同创新活动所带来的品牌效益、集群效益等则凸显了其社会利益，其是区域竞争力的核心，同样可作为集群进一步拓展的基础。值得指出的是，产业集群创新协同的开展还需要合理的利益分配原则与规则的制定作为保障。实际上，产业集群创新主体之间的资源协同共享与创新协同是各主体反复寻求利益最大化的动态学习博弈结果，创新主体知识转化能力、跨系统协同分工互补系数都将显著影响其创新利益的得失，进而影响其对创新协同策略的选择［20］。而为了实现创新协同利益分配的合理化，可根据创新协同中的贡献大小、对创新活动的投入程度、承担的风险水平等方面进行利益分配，保障产业集群协同创新主体各方的利益，促进资源整合和优势互补，提升创新效率。

5结语

产业集群创新的协同演进是产业集群多元创新主体参与的竞合结果，亦是产业集群发展创新发展过程中的必然趋势。从生态学角度看，产业集群创新协同既体现了产业集群创新系统中协同群落能量吸收与释放的新陈代谢生命体征，也表现出多元创新主体之间的相互依存与制约的组织特性，同时还满足了集群生态系统的协同进化规律。从物理学角度看，产业集群创新协同是向心力和离心力相互作用的结果，其随着集群的发展规模的改变而发生同向变化；而产业集群的耗散结构特征，则进一步揭示了产业集群创新协同使集群创新活动在微涨落中实现向平衡态的序化发展。从经济管理角度看，产业集群创新协同则是创新资源优化配置进而实现交易成本控制和风险分摊的路径要求，同样在合理的利益分配规则保障下的创新协同所体现出的协同价值与品牌效益则也推动着集群创新的协同发展演进。除此以外，产业集群创新的协同规律还可从社会网络关系结构及其创新交互关系等多视角进行揭示。由此可见，产业集群创新的协同演进具有多学科的理论依据，对其进行多元视角的机理分析有助于为产业集群创新协同实践寻找理论体系支撑，进而指导并推动产业集群创新的可持续发展。

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作者：严炜炜 单位：武汉大学信息管理学院