基于優化Shapley值的戰略性新興產業集群網絡利益協調機制

曹靖雯

摘 要：鑒于戰略性新興產業集群網絡利益協調問題是網絡得以高效持續運轉的核心問題，對網絡中的利益協調機制進行研究。首先根據現有研究對生命周期、協同能力因素考慮的不足，并針對江蘇產業技術研究院的運營特點和當前存在的問題，對其中的集群網絡生命周期各個階段主導能力因素進行分析，從客觀與主觀相結合的思路出發，提出對生命周期和能力因素進行二維度雙重優化，利用相對度數中心度體現的核心地位重要程度作為協同能力的參考，得到基于優化Shapley值的利益協調模型。

關鍵詞：戰略性新興產業 集群網絡 利益協調 優化Shapley值

隨著知識經濟的到來，科技進步與經濟發展的關系變得極為密切，2002年經濟合作與發展組織（OECD）發表了題為《比較分析產業與科學的關系》年度報告指出：在知識經濟時代，科學對創新，特別是快速發展的新興產業具有重要而直接的影響。此后，我國傾注大量財力物力促成戰略性新興產業集群網絡，但許多合作并沒能取得成功，很多學者對此進行了研究。目前在對戰略性新興產業網絡研究中，定量研究采用了Shapley值法、Nash談判模型、簡化MCRS等方法，但這些方法在實踐中仍存在局限性：首先，缺乏對協同能力、合作風險等因素的考慮，體現不出不同成員在網絡中所具備的不同重要程度和集群“利益共享，風險共擔”的原則。近幾年也有學者陸續對這些模型中的參數加以改進，以使其符合實際中對利益分配的綜合性考慮，方法有直接引入系數法、AHP、區間模糊支付等等。其次，缺乏對生命周期不同階段下影響因素的具體分析，由于網絡的復雜性和動態性，不同生命周期階段下，整個集群網絡占據主導地位的影響因素不斷變動，因此需要綜合考慮各個生命周期階段下的主要影響因素，對不同網絡成員付出的努力做出客觀評價，進而體現“公平合理”的利益協調原則以避免出現消極或抵觸情緒影響網絡的效率和效益。因此，本文以江蘇產業技術研究院網絡結構和存在問題入手，對經典Shapley值進行優化，以期實現各方利益分配的公平合理性，鞏固各方合作關系，激勵成員間的相互交流、協助，提高合作網絡的整體效率和績效。

一、戰略性新興產業集群的網絡結構特性和存在問題

1.戰略性新興產業集群的網絡結構特性。

由于參與主體數量多種類雜（圖1.1），戰略性新興產業集群網絡作為一個復雜系統，既具有整體性又具有層次性，網絡的各個節點間存在直接或間接的聯系，其形成的彼此制約、相互作用而又互相依存的結構并時刻與外部環境進行著信息能量的交流。因此，我們需要對戰略性新興產業集群網絡進行進一步劃分，以江蘇省城市軌道交通研究設計院所在的戰略性新興產業集群網絡為例，利用UCINET軟件對該網絡進行描述（圖1.2）。根據網絡密度和中心度大小，我們可以將其劃分為核心和外圍兩個層次，體現了節點間的不同連結方式和價值鏈上信息資源交換的互動。

2.基于江蘇產業技術研究院的戰略性新興集群網絡利益協調原則。

2.1貢獻與利益匹配原則。在江蘇產業技術研究院的戰略性新興產業集群網絡中，參與貢獻的群體主要可分為三類：包括高校研發機構在內的科研類機構、需求相關技術成果并具有轉化能力的公司企業類機構以及包括中介和政府在內的銜接調控類機構。例如宜興環保產業技術研究院采取的模式為“一品一所一公司”，依托南京大學、哈爾濱工業大學等高校創新資源，政府職能部門委派核心人員全職參與研究院工作，并憑借環保集群企業獨特的資源和優勢，形成強勢吸納人才資源的新技術研發重要基地。但由于不同類機構所做貢獻具有異質性，科研類機構主要提供創新思想和技術，企業類機構主要提供設備資金，銜接調控類機構主要提供信息和輔助設施，同時每一類機構中的每個成員作出的貢獻也存在差異。若忽略這些差異均等分配，則會導致“搭便車”現象的產生，嚴重影響網絡成果的產出效率質量以及最終收益。

2.2生命周期階段性重要度與利益匹配原則。戰略性新興產業集群網絡經歷了四個階段：萌芽期、成長期、成熟期和進化/衰退期，結合江蘇產業技術研究院項目運營特征如圖1.3所示，各階段的特點見如表1.1。

縱觀江蘇產業技術研究院的戰略性新興產業集群網絡生命周期，每個生命周期階段存在著不同主導因素影響著集群網絡的發展。

在萌芽期，“種子”的產生和培育是創新的基礎，從研發到產品產出主要依靠科研創新能力，因此創新思想的源泉——高校、研發機構等科研機構——是在該階段占據主導地位的群體。

在成長期，通常進行萌芽期科研技術成果轉化的小試、中試等試生產，該階段需要投入大量資金并且存在較大風險，但具有研發能力的個體一般資金力量不足，需要進行融資或獲取政府財政支持，因此該階段的主導因素在于支持成果轉化所具有的科研服務能力。

成熟期產品投入市場進行商業化推廣，關鍵技術得以擴散。該階段商業化成功與否在于市場營銷能力的強弱，網絡中的相關企業需要通過自身的關系和資源網絡建立市場，投產，分銷，進行客戶服務，吸納資源和資金，更好的完成商業化。

由于原有產品市場萎縮，網絡密度過大導致的信息滯后，網絡的核心主體對資源重新配置，實現核心技術和產品升級，建立新的網絡，從而形成螺旋增長趨勢，即進入進化期。但若是網絡調整不及時，由于結構的僵化，網絡逐漸解體，以原有核心技術為基礎的產業則進入衰敗期。決定這一階段走向的關鍵因素在于是否能產生新的“種子”，新思想的注入才能使網絡核心主體獲得市場競爭優勢并進入新一輪的生命周期，影響這一階段的關鍵因素與利益協調聯系不及上述三個階段因素緊密，因此在利益協調分配機制設計時不予考慮。

2.3協同度與利益匹配原則。協同度的大小反映了個體在網絡中協調交流能力的強弱，側面反映了知識存量的大小，協同度大的個體通常具有更雄厚的實力，具有較大的知識存量，在利益協調中應當給予更多的好處以補償知識溢出造成的無形利益損失，同時協同度大的個體一般具有較大的支持關注度，更容易被信任，信息交流頻度和效率較高，承擔更大的風險，在發揮網絡合作優勢時具有推動作用。因此在利益協調過程中，協同能力越強的個體應當獲得更多的收益。網絡個體間可以通過增加信息業務交流來提高自身的協同度，從這一角度來看，考慮協同度的分配可以對網絡成員起激勵作用。

二、基于優化Shapley值的戰略性新興產業集群網絡利益協調機制

當前戰略性新興產業集群網絡利益協調不合理性主要表現在專利等無形資產的投入、不同個體考慮收益時的偏好不同、忽略生命周期階段性重要程度等，鑒于此種狀況，結合針對江蘇產業技術研究院戰略性新興產業集群網絡特點制定的利益協調原則，對Shapley值進行改進優化，構建綜合考慮多種因素的多權重Shapley值模型，使參與利益協調的網絡成員獲得公平合理的分配。

1.Shapley值利益協調方法。Shapley值作為解決多人合作問題的方法，能有效的根據各個成員給合作帶來的增值（貢獻）進行公平的分配，具有以下三條公理：

2.基于集群網絡協同創新的Shapley值優化方法。

2.1考慮生命周期和能力因素的雙重優化。本文認為，在考慮到引入修正因素橫向比較的同時，還應考慮到在時間線上的縱向比較——網絡的發展狀況，在戰略性新興產業集群網絡發展的不同階段，對于利益協調的要求也是需要不斷更改以適應不同的階段。從兩個維度對網絡的利益協調進行考量，使網絡間的利益分配更為科學全面。首先，成員的創新能力、科研服務能力、市場營銷能力存在差異，而在項目發展的不同階段，影響最終收益的因素的重要程度也在不斷變動，在發展的前三個階段中，主要影響因素可概括為創新能力、科研服務能力、市場營銷能力，其主要發揮作用的階段分別對應為萌芽期、成長期和成熟期，在考慮影響因素的同時應當引入時間線上的相對重要程度，對Shapley值進行因素和時間雙維度的優化，即雙重優化。在萌芽期對于創新“種子”的需求更高，因此作為“種子”主要來源的高?；蛘哐芯繖C構就占據主導地位；在成長期階段，對于投資、政策及環境方面的影響因素更為重要；在成熟期就到了商業化推廣和技術擴散的階段，對于企業的市場營銷能力提出了更高的要求；到了進化/衰退期，市場、政府及核心技術因素則發揮了更大的作用（圖2.1）。

這些因素間的差異表面上看來難以量化，評估起來相對困難，但實際上我們可以選取各能力對應的核心元素作為指標和評價的依據，利用熵權法對各個指標在不同階段進行排序，相較于主觀性較強的層次分析法和模糊綜合評價法來說，這種選取客觀原始數據的方法就更具有說服力。計算過程如下：

設有n個成員，三種影響因素量化見表2.1。

對上述獲得的原始數據進行無量綱化處理，因為每項指標越大越優，所以每列最優值為

（w01，w02，w03）即為創新能力、科研服務能力、市場營銷能力在引入階段二次修正前的權重。

同時，在合作進程的萌芽期、成長期和成熟期三個階段分別對三種能力因素重要程度進行測度，得到表2.2。

在萌芽期，各因素權重根據求得，同理可分別求得成長期和成熟期各因素權重。從而分別得出在三個階段下各個核心主體應分得的利益比例。

這里把三個階段看做同等重要，歸一化后可得各成員在三個因素和三個階段對各因素不同程度要求的作用下所占有的綜合價值比例，記為。

2.2考慮協同能力的優化。協同能力不僅能反映網絡成員間的協調交流能力，還能從側面反映一個成員在網絡中受信任的程度和知識存量，知識存量通過信息交流積累，為鼓勵成員間的交流，可以通過把協同能力因素納入利分配中來，協同能力越強則獲得更多的利益分配。

在社會網絡分析理論中，網絡節點相對度數中心度，記為CRD，代表了個體在網絡中的聲望、地位、能力，體現了個體在網絡中的核心性，可以用來作為衡量協同能力的系數，中心度越大，協同能力越強，為激勵成員間的更好的協同工作，創造更高的收益，把核心主體的中心度作為協同能力系數對利益協調進行優化，成員i具有的協同能力系數可表示為

3.基于優化Shapley值的利益協調模型。在經典Shapley值法中，沒有考慮各因素的權重，認為個體間無特殊偏好，并且把各階段各因素的影響程度看做均等的，即，根據上兩小節討論的兩方面因素對shapley值原型的產生的偏差進行修正，成員i應獲得的修正利益優化值為

其中為經典shapley值分配下成員i獲得的利益，v（N）為N個成員參與下獲得的總收益，βi*為生命周期階段能力因素雙重優化下成員i的權重，為協同能力系數。

4.基于優化模型的利益協調機制分析。為進一步分析優化shapley值各種情況下的可能值和參與利益分配成員的收益狀況，令優化前后的利益分配修正部分。

（1）δ>0時，存在以下三種情況：

①生命周期階段能力修正因子和協同能力修正因子均大于零，表明該成員在網絡中處于較高地位，各階段綜合能力和協同能力較強，在生命周期各階段做出更大貢獻，因此獲得更多利益。

②生命周期階段能力修正因子增量>協同能力修正因子減量，表明該成員各階段綜合能力強但協同能力略有不足，總體來看相較于其他成員具有優勢。

③生命周期階段能力修正因子減量<協同能力修正因子增量，表明該成員協同能力較強但各階段綜合能力略有不足，但協同能力的優勢補償了綜合能力不足的損失。

（2）δ=0時，即生命周期階段能力修正因子增量/減量=協同能力修正因子減量/增量，，優化shapley值分配和初始分配相等。

（3）δ<0時，存在兩種可能情況：

①此時可能存在修正過度導致<成員i的機會收益，從而導致合作破裂。這種情況往往存在于剛進入網絡的實力薄弱規模較小的個體，企圖完全依靠實力雄厚規模較大的個體，或者是強實力個體同時參與了多個合作項目由多方面因素導致其未能付出應有的貢獻。

這種情況下該成員應當首先反思自身的工作態度和工作重心，而后再考慮外界因素，是否是成員間出現矛盾導致整個網絡的協同故障。網絡中的核心主體應當擔任起調節網絡中各節點關系的責任，對于未達到機會收益的實力薄弱個體應予以警告或解除合作，對于實力雄厚個體可酌情任務簡化以緩解其壓力，最終實現各個節點個體的利益最大化。

②當合作條件成立時，存在類似δ>0存在相反的可能情況：生命周期階段能力修正因子和協同能力修正因子均小于零；兩方面能力因素雖有一方達到平均水平但另一方存在較大短板，一方收益不足以彌補短板造成的損失。對于都小于零的成員，應當努力提升自己的業務能力同時加強與其他成員的溝通交流，逐步提升自身軟硬實力。對于一方短板的情況應當努力提升短板能力，以求在利益分配時獲得更多收益。

三、結語

本文收集并分析了戰略性新興產業集群網絡現狀相關資料，尤其是基于江蘇省產業技術研究院的戰略性新興產業集群網絡基本情況，利用UCINET軟件對其中兩個產業技術研究院所在的戰略性新興產業集群網絡進行描述，結合收集的現狀資料發現江蘇新行業技術研究院集群網絡存在的問題，其中，利益分配是建立合作網絡的最主要矛盾，實際利益分配的不合理性導致網絡合作破裂，從新的視角設計了戰略性新興產業集群網絡利益協調機制。在合作博弈中，Shapley值方法有效衡量了參與個體在合作中的貢獻值，但忽略了個體間的差異和偏好，在實際應用中必須進行修正。通過分析江蘇產業技術研究院的戰略性新興產業集群網絡的運行機制，我們發現在集群網絡合作生命周期各個階段能力因素的重要程度大不相同，想要進行科學合理的利益協調必須把階段能力重要程度因素考慮進來，由此提出了基于生命周期和能力因素的雙重優化，同時考慮到在網絡中溝通協調的重要性，調動網絡成員溝通交流的積極性，把協同能力納入利益協調時分配的依據。同時，本文將各種影響因素細分到二級可量化指標，通過熵權法把不同指標無量綱化，同時基于不同網絡構成和項目性質再加以主觀經驗修正，從而得到在各個影響因素下對參與利益協調的成員權重，這種方法從原始數據出發，具有較強的客觀性，最后依據實際進行修正，也更具有說服力和實踐性。

戰略性新興產業集群網絡的利益協調問題作為合作的前提，始終是網絡成員合作期間探討的核心問題。本文對Shapley值利益協調方法進行了一定程度的優化，但同時存在的不足：弱化了邊緣企業的在利益協調中的作用；在實際應用計算中量化信息的獲取具有一定難度；排除了難量化因素（如風險）的影響等。但隨著戰略性新興產業集群網絡的發展，相關信息公開度透明度的提升，社會風險評價體系的逐步健全和完善，復雜網絡相關理論的進步，基于本文優化模型的利益協調也更貼近實際，具有應用的實踐價值。

參考文獻：

[1] OECD. Benchmarking Industry-Science Relationships. OECD Publications Office，2002：1～12.

[2] 孫耀吾，顧荃，翟翌. 高技術服務創新網絡禮儀分配機理與仿真研究[J]. 經濟與管理研究，2014，（6）：103～109.

[3] 曹小華. 基于博弈論的汽車技術戰略聯盟利益分配研究[D]. 長沙：湖南大學工程碩士論文，2010.

[4] Yoshio Kamijo. A Two-step Shapley Value for Cooperative Games with Coalition Structures [J]. International Game Theory Review，2009，11（2）：207～214.

[5] 邢樂斌，王旭，徐洪斌. 產業技術創新戰略聯盟利益分配風險補償研究[J]. 統計與決策，2010，（14）：63～64.

[6] 盛松濤，張飛連，張貴金. FAHP改進Shapley值法進行工程科技創新收益分配[J]. 計算機工程與應用，2014，50（16）：250～254.