科技产业集群持续创新的周期演化机理研究，本文主要内容关键词为：机理论文,产业集群论文,周期论文,科技论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1000-2995(2008)01-008-0107中图分类号：F062.9文献标识码：A
1 研究进展及评述
对产业集群的演进，国内外都有一定的研究。G.Tichy(1998)借鉴佛农的产品生命周期理论，将集群的生命周期划分成诞生期、成长期、成熟期和衰退期四个阶段[1]。Ahokangas和Rasanen(1999)从时间维度将集群的成长过程分为起源和出现、增长和趋同、成熟和调整三个阶段，并揭示了集群不同阶段的发展特点，深化了对集群发展过程的研究。在国内，魏守华(2002)根据集群竞争力和竞争优势动力机制的差异将其分为发生、发展和成熟三个阶段。魏江(2003)基于集群的学习模式，将集群空间结构的动态演进分为：分散化生产系统、原始竞争集群、静态效率集群和成熟态集群。潘慧明(2006)从可持续发展角度，建立了集群周期阶段评判指标，对集群的持续发展有一定指导作用。冯兵(2006)将集群演进与企业创新绩效结合，研究集群不同发展阶段对集群内企业创新活动和绩效的影响。
与国内外对集群生命周期的研究相比，对集群持续创新的研究非常少，目前，学术界有一些理论能够支持集群持续创新的研究，魏江(2003)在考察创新系统演进的基础上，揭示出集群创新系统的内部结构和要素联结模式，构建了创新系统新范式。朱斌等(2002，2004)通过对高科技企业集群的实证研究，从集群的组织结构、竞争、合作以及文化四个方面解释了高科技企业集群与持续创新的联系，并通过构建一套评价高新区集群持续创新能力的指标体系，分析了我国高新区集群的持续创新能力。
总之，国内外对集群周期演化的研究主要是基于生命周期理论，把集群发展看作是一个过程，进行创新性地阶段论(如三阶段论、四阶段论、五阶段论等)分析。尽管有些学者研究集群的持续创新能力，但没有将集群的生命周期同创新结合起来，没有深入研究集群持续创新的内在演化机理。
近几年，随着产业生态和可持续发展理论的盛行以及相当一部分科技产业集群“集聚不经济”、“创新系统失灵”现象的出现，集群如何持续发展和创新逐渐引起学术界的重视。种种发展趋势表明，区域经济发展要求我们去解释的已不仅是要不要创新，而是回答如何持续不断地创新，如何构建一种持续地运行轨道和扩散轨道，如何以持续创新促进经济、社会、自然的协调发展。
2 科技产业集群持续创新生命周期及其演化机理
2.1 相关概念界定和比较
2.1.1 科技产业集群生命周期与传统产业集群生命周期
科技产业是科学知识作用于技术的产业体系，具有“知识密集性和技术先进性”[2]。科技产业集群由于其技术集聚性、高附加值以及有效的知识、技术溢出机制，具有强大的研发和创新优势，使它同传统集群有着根本性差异。这种差异主要表现在：科技产业集群注重研发合作，传统产业集群注重集群内的分包合作；科技产业集群要求具备高素质的科技人才，传统产业集群主要基于劳动密集型和已有的竞争优势；科技企业的寿命比较短，风险比较大，传统企业寿命比较长、风险比较小。这些都导致科技产业集群生命周期同传统产业集群生命周期存在差异(图1)。
如图1所示，在第Ⅱ阶段，科技产业集群处于成长期时，传统产业集群因技术落后或难于引进技术，尚处于孕育期。在第Ⅲ阶段，科技产业集群进入成熟期，通过集群内社会关系网络和知识、技术溢出机制，创新在集群内迅速扩散，科技企业基于较低的交易成本获得技术优势，从而延长了集群的黄金周期。此时传统产业集群虽进行了一系列创新，但由于缺失科技集群所拥有的技术优势，其周期相应滞后。在图中Ⅳ阶段，科技集群进入衰退阶段，而传统产业集群则处于成熟阶段的后期。
从上面分析，我们得出以下结论：①传统产业集群生命周期的每一阶段都滞后于科技集群生命周期；②传统产业集群的孕育期比科技集群的长，但成长期、成熟期比科技集群的短，尤其是黄金阶段——成熟阶段，前者要比后者短的多。
图1 科技产业集群与传统产业集群生命周期
Fig 1 Life cycle of S&T industrial cluster and traditional industrial cluster
2.1.2 持续创新曲线与非持续创新曲线
首先，我们对一些基本概念进行区分。
持续创新和连续性创新是两个不同的概念。连续性创新，是就单个企业而言的，是对现有产品的性能、功能的持续改进、完善，从而延长一代产品生命周期的创新方式；而持续创新就单个企业而言是指企业在相当长的时期内，持续不断地推出、实施新的创新(包括产品创新、工艺创新、组织创新和市场创新等)项目，并不断地实现创新经济效益的过程[3]。
非连续性创新和非持续性创新两个概念也是不同的。非连续性创新也称为根本性创新，是指通过创造新产品，破坏、替代现有产品，结束现有产品的寿命，同时又在新的技术轨道上创造新一代产品生命周期的创新方式；非持续创新是指创新效益达到一定程度后，没有进行一系列后续创新，使创新过程经历一次重大创新后就开始出现断层的创新方式。
基于上述概念，下面分析持续创新曲线和非持续创新曲线的差异。
持续创新是从首次创新、二次创新、三次创新设想的依次产生、技术的确认、商业化生产的循环反馈的全面运作模式。从微观角度讲，是企业技术范式在经过饱和极限后不断演化的过程。因持续创新是一个时间上和产出上不断持续的过程，且持续创新能力不会严格地随时间均匀地增长，所以持续创新曲线沿着企业创新曲线向上不断延伸，形成一种螺旋式发展、波浪式前进的模式(图3)。
非持续创新就时间和产出而言不存在持续性，是存在一系列技术断层的间歇式过程。由图2可知，非持续创新曲线在达到一个极值后便开始递减。我国计划经济时代从“落后——改造——再落后——再改造”的创新模式，就是典型的非持续创新。这里需要明确，如果在创新效益丧失后再重新开始的“二次创新”不属于持续创新。
2.2 集群①持续创新的周期演化机理
2.2.1 集群持续创新周期和科技企业持续创新周期的关联分析
基于上述分析，我们得知，集群持续创新生命周期的曲线和科技企业持续创新周期的曲线形状大致相同，都呈现出S形，并且，未发生异化的标准形态都经过孕育期、成长期、成熟期和衰退期四个阶段。科技企业的持续创新周期性运动，客观上决定了集群创新生命周期的走势，集群内科技企业在用各种方式进行创新来延长其生命周期时，客观上延长了该集群的创新生命周期。当集群内核心企业走向衰亡，如果创新无法及时追随，集群也难以持续发展。可以说，集群创新生命周期曲线是科技企业创新周期曲线的包络线(图4)。
当然两者也有区别。一个企业持续创新的产生、发展到衰退是企业的持续创新生命周期；而集群的持续创新周期是以群内企业持续创新的数量和质量为标志，是群内企业基于创新链的形成、发展和结束的过程。相对于企业的创新周期，集群的创新周期更长。
需要强调的是，集群持续创新的生命周期不同于集群的生命周期。持续创新是基于创新链的持续性过程，而集群生命周期是基于集群产出的演化过程。集群持续创新系统作为产业集群衍生的无形系统，延伸了产业集群的生命周期。
图2 非持续性创新生命周期
Fig 2 Life cycle of discontinuous innovation
图3 持续性创新生命周期
Fig 3 Life cycle of continuous innovation
图4 科技产业集群持续创新演化曲线
Fig 4 Life cycle curve of continuous innovation of S&T industrial cluster
注：“K”表示集群内扩散源的知识溢出；“T”表示集群内扩散源的技术溢出。
2.2.2 集群持续创新的周期演化过程
从演化周期的总体走势上看，持续创新曲线存在着若干个蜿蜒上升的回峰，这是因为科技产业集群持续创新的演化具有综合特性，是科技企业持续创新过程的多种创新类型、多个创新项目集群的动态集成；是众多科技企业的持续创新路径的不断演化(图4中a、b、c、d)；是多元的创新主体(科技企业、科研机构、大学等)不断实现创新产生→外溢→持续的过程。集群作为一个开放的系统，创新成果遵循“基础研究→应用研究→开发研究→技术创新→商业化→产业化→基础研究”的链环回路[4]。可以说，正是由于技术、知识的溢出，集群内创新节点的不断变换，形成了集群不断创新、衰而不亡的特征。
总之，持续创新的核心是集群创新过程与效果在时间维度上的持续性与创新主体的核心性，其最终目的是实现集群内研发的制度化、动态化，形成科技企业和整个集群持续创新的互动机制。
下面分析具体的演化过程：
首先，集群持续创新是创新主体——科技企业从创新设想→研发→生产创新→过程创新→管理创新→创新决策的链式循环过程。其具体模式是：集群内企业在成功地实现一次创新时，已开始实施第二次创新并同时设想第三次创新，在同一创新活动的不同阶段即创新设想、创新生产、创新实现阶段分别依次开始多轮的创新项目，集研究开发、生产、销售三位一体，使科技企业内形成创新路径不断演化的螺旋式上升的小流程(图4中的①)。对于科技企业而言，持续创新的核心在于如何保持技术创新的持续性。当企业的某种技术成为产业主导设计后，技术将沿着该主导技术范式快速发展，当技术发展进入成熟期后(S型曲线的顶端)，技术发展逐渐趋于技术饱和限，创新速度减缓[5]。此时，企业技术创新的持续性表现为，在技术将达到S型曲线的顶端时，果断放弃过去成功的技术，进行根本性的技术变革，获得先发优势。
其次，持续创新是创新“扩散”的过程。持续创新的扩散过程是创新由点到线、由线到面扩大应用范围的过程，扩散的主体包括创新的供给者、创新的采用者及科技中介。它包括科技企业间的创新扩散(一般以采用创新的企业数占潜在采用者总数的比率来度量)、企业内部创新扩散(以使用技术创新的产出占潜在总产出的比率来度量)、集群内创新的总扩散(整个集群中使用技术创新的产出所占比率来度量)(图4的②)。具体过程是：第一，集群内科技企业和科研机构作为创新的供给者，通过创新设想、研发、应用和传播四个阶段实现创新外溢和扩散。第二，创新采用者通过模仿或合作获得率先者的专利技术和知识，促进创新在科技企业间扩散和共享。由于受模仿比率，模型的相对利润率，模仿的相对阀值的不同，扩散的效果存在差异[6]。第三，科技中介机构(信息服务中介、技术转让机构、创新孵化机构)通过发挥沟通、协调、技术实施等功能，建立有效的中介机制(利益机制、调节机制、市场机制等)，为创新的持续扩散发挥链接作用。第四，集群内创新的总扩散是通过科技企业、大学和科研机构、科技中介、政府等形成的集群创新价值网络实现。创新网络体系的形成，推动了创新知识的不断产生、流动和扩散，形成自我强化的创新正循环机制。
再次，持续创新是一种持续过程。科技企业内创新的持续性是通过“生产一代、开发一代、预研一代，三步同行”的创新模式体现出来；科技企业间创新的持续性表现为，在一项重大创新出现后，一系列后续创新跟随，并以根本性技术创新的产生为起点，以连续性、衍生性、渐进性创新为其形成和扩大的基础，形成创新群落；整个集群创新的持续性则是从首次创新、二次创新、三次创新设想的产生、商业化的不断循环反馈的过程。这三个过程构成了集群持续创新的动态演化模式。
总之，通过科技企业的持续创新，集群企业内和企业间的创新扩散，以及两者形成的持续机制，促使集群形成整个创新阶段不断演化的螺旋式上升的大流程及各个科技企业内创新阶段不断演化的螺旋式上升的小流程。
3 持续创新周期演化的模型构建及与集群周期演化的关联分析
3.1 模型构建
因为科技产业集群持续创新周期演化的衡量标准不是参与企业数目的多少，而是创新主体的创新产出，所以本文采用与集群创新密切相关的四个指标作为衡量集群持续创新产出的变量。
我们构造的科技产业集群持续创新生命周期演化模型为：
模型中，Q(t)为科技产业集群持续创新周期不同演化阶段的创新产出(一般采用集群内的专利申请量、发明专利量、新产品销售收入来衡量)，t为持续创新周期演化阶段纬度，SC(t)是集群规模竞争力函数(Scale Competitiveness Function)，CI(t)是科技企业持续创新竞争力函数(Constant Innovation Competitiveness Function)，DM(t)是集群扩散机制函数(Diffusion Mechanism Function)，IN(t)是创新网络函数(Innovation Networks Function)。由此可知，集群持续创新产出是关于周期演化阶段t的函数。
由模型可知，集群每个阶段的持续创新产出是由四个变量构成的一个矢量集合。为了分析集群持续创新每个演化阶段各个变量的贡献度，假定集群持续创新产出和四个要素间的耦合关系遵循一种线性模式，由此我们将上述模型表述为：
3.2 关联分析
基于前面有关集群和持续创新生命周期演化过程的分析，结合持续创新的周期演化模型，我们构造出集群生命周期与持续创新周期演变的关联模式(图5)，以此来进一步探讨科技产业集群持续创新的周期演化机理。就整个持续创新周期曲线的走势而言，
图5 科技产业集群生命周期与持续创新周期演化关联模式
Fig5
Relationship modes between life cycles of continuous innovation and S&T industrial cluster
3.2.1 科技产业集群和持续创新周期演化阶段分界点的界定
3.2.1.1 科技产业集群生命周期阶段划分的标准
贝恩(1981)在研究产业演进中，把市场集中度作为判定产业组织化程度和演进阶段的基本指标[7]。由此，国内一些学者将市场集中度作为判定产业集群演进的重要标准。
市场集中度(Concentration Ratio)是用于表示特定产业或市场中规模最大的前几位企业的产值、销售额、职工人数、资产总额等数值占整个产业或市场的份额。
其计算公式为：
基于科技产业集群的特性，计算时下列指标涵盖了科技企业的特点。
——产业集群中第i位企业的产值、销售额、销售量、专利数、R&D人员数、资产总额等指标数值；
——产业集群中规模最大的前n位企业的指标数值总和；n通常为4或8；
——产业集群中所有企业(i=1，2，3……m)的指标数值总和。
根据贝恩有关市场集中度的研究，基于邬爱其等人(2006)有关集群演化阶段定量方法的研究成果(n=4或8)[8]，本文对集群的四个阶段(孕育期、成长期、成熟期、衰退期)做如下界定：当0＜
＜0.3或0＜
＜0.4时，科技产业集群处于生命周期的孕育阶段；当0.3≤＜0.75或0.4≤＜0.85时，科技产业集群处于生命周期的成长阶段；当≥0.75或≥0.85时，科技产业集群处于生命周期的成熟阶段；当＜0.3或＜0.4时，科技产业集群处于生命周期的衰退阶段；
3.2.1.2 科技产业集群持续创新周期分界点的界定
3.2.2 关联模式分析
在阶段I，即
时，科技产业集群处于孕育期(0＜＜0.3或0＜＜0.4)。集群内部的企业数量少，信息网络尚未拓展，企业间的知识和技能的转移十分有限，集群创新处于萌芽状态，关键知识和核心技术大多为少数企业享有，创新更多的依靠少数企业的创新行为。因这阶段持续创新能力微弱，所以基本上忽略。
在阶段Ⅱ，科技产业集群进入成长期(0.3≤＜0.75或0.4≤＜0.85)。整个集群进入自我加强、自我发展的阶段。出现了众多掌握核心技术的大型企业，相关及支持产业开始纷纷落户集群区域，集群发展迅速。这一阶段由于集群中科技企业核心能力的异质性，客观上需要技术上的合作，而地理位置的集中降低了合作的交易成本，于是以信息网络、交易网络、技术网络、人才网络、知识网络和服务网络为核心的集群网络体系开始建立[9]；以模仿为主要特征的聚集和扩散效应日益明显，非正式交流平台促进了集群内亚文化的形成，集群的核心竞争力进入快速提升阶段，这些都促使了技术和知识的创新和扩散加快，创新外溢效应增大，创新技术报酬递增，持续创新能力开始显现，进入持续创新周期的孕育阶段(区间(
))。但因集群成长阶段的发展更多的体现在集群规模和速度指标上，没有形成完整的创新产业链，技术专利数比较少，所以，创新产出主要取决于集群规模增长所带来的规模效应和外部经济，因此，这个阶段
。总体而言，持续创新能力随着集群阶段的演进呈上升趋势，因此，在此阶段
。
在阶段Ⅲ，科技产业集群进入成熟期(≥0.75或≥0.85)。集群的边际规模不断上升，边际成本迅速下降，边际利润迅速提高，生产过程和产品趋向于标准化，各企业间的联系广泛而密切，相关企业彼此既竞争又合作，形成了一个坚实、密切的网络体系，集群成为一个高度动态有序的自组织创新系统。这阶段，由于技术的集聚效应，群内更多的企业参与技术合作，技术创新的深度和广度进一步提高，核心技术取得突破，核心产业占主导份额，技术和知识的溢出效应更为明晰，且更多的技术实力不强的企业加入辅助性创新、补充性创新、相关性创新的行列，“集体效率”(Nadvi，1996)达到了理想状态，形成了完整的产业链，集群的核心竞争力达到最强。在集群成熟阶段早期，随着集群创新能力的快速扩张，持续创新进入成长阶段(区间(
))，因持续创新曲线呈现急增趋势，所以
。在这个阶段内，集群持续创新产出取决于集群内科技企业的持续技术创新能力和主导产业的核心竞争力，所以
。在集群成熟阶段的中后期，在技术创新规范的规定、指导和推动下，集群形成一个高度动态的、有序的自组织创新系统，大量的渐进性创新不断涌现出来(在市场需求的推动下，大量渐进性创新的出现是集群创新达到成熟阶段的重要标志)，完整的创新链形成，技术专利快速增加，持续创新周期进入成熟阶段(区间
。从图中我们看出，持续创新能力在集群成熟阶段后期达到极值点，即
处，集群持续创新产出达到最大，表明集群的持续创新能力出现最高峰。在持续创新的成熟阶段，创新产出主要取决于集群内扩散机制的构建和完善以及创新网络的形成，因此，这个阶段
。一般情况下，在集群成熟阶段前期，即在区间(
)内，集群的扩散机制起主要作用，
；在集群成熟阶段后期，即在区间(
)内，集群内形成的创新网络起主要作用，
在阶段Ⅳ，科技集群进入衰退期(＜0.3或＜0.4)。集群周期演化的“路径依赖”性，诱发了集群生命周期演化的三种“锁定效应”，即技术性锁定、功能性锁定和认知性锁定效应[10]。在这一阶段，集群容量已趋饱和或超饱和，企业对市场的反应能力下降，大量企业退出，集群规模出现负增长；技术创新不足以满足市场需求，导致连环式创新溢出降低，核心产业投资回报率下降，集群网络体系逐步瓦解，集群的核心竞争力逐渐丧失。在集群衰退阶段前期，随着前一阶段集群发展规模和产出能力达到极值，持续创新能力后劲较大，持续创新周期仍处在成熟阶段，但此时创新投入的增多却不能带来创新收益相应的增加，集群的边际创新产出出现递减趋势。在集群衰退阶段的中后期，由于集群创新的核心能力和市场优势的丧失，持续创新周期进入暂时性衰退期，创新产出出现停滞乃至递减现象。因此，持续创新曲线开始呈现向下倾斜的趋势，即
。此时，如果没有实行一系列的创新变革来延长已有的创新优势，持续创新能力将会逐渐丧失，进入衰退期(图5中②，区间
)；如果集群在其衰退阶段中期开始增加根本性的创新投入和实施一系列的技术变革，使之出现核心技术促使集群企业活力的再现，则持续创新能力在经历一个低谷后将会持续增加，其曲线将会出现迂回向上的增长趋势(图5中①)。在持续创新的衰退阶段，创新产出仍取决于集群内扩散机制和创新网络，不过这个阶段由于集群持续创新源的弱化，极化效应逐渐丧失，扩散效应日益减弱，此阶段日益消失的创新产出主要源于创新网络机制效应。因此，这个阶段
由于锁定效应的存在，逐步趋向负值，且基本上符合
。
通过上述分析知道，持续创新的演变阶段滞后于集群生命周期相应的阶段，如持续创新的成熟期，出现在集群生命周期成熟阶段的中后期并延伸到衰退阶段的早期。这说明，在集群进入衰退阶段时，如果及时采取措施，实施一系列的创新活动，持续创新向上不断演化的趋势将不难维持。
4 结束语
总的来说，集群的发展由于遵循新制度经济学中的路径锁定(Lock in)，集群内企业的创新性随着时间开始收敛(如通过模仿、合作、标准化的相似性)，产生了竞争的“盲点”，由此限制了集群企业的创新潜力[11]。科技产业集群遵循路径依赖所形成的惰性更为明显，因此，研究集群持续创新周期的演化机理，构建一种持续创新运作机制显得极其重要。
本文正是基于集群周期的锁定刚性，探讨了科技产业集群持续创新的演化机理。在阐述科技集群周期与传统集群生命周期，持续创新曲线与非持续创新曲线差异的基础上，探讨了集群持续创新周期演化的内在规律和机理，构建了集群持续创新周期演化的数量模型，并通过研究集群周期和持续创新周期演化的关联模式，探讨科技集群不同发展阶段的创新特性和演化机理，以此为科技产业集群核心竞争力的构建和持续创新提供参考。
当然，本文只是对科技产业集群持续创新生命周期演化机理的一个初步探索。集群持续创新周期演化的数量模型中有关指标的选取(集群持续创新产出指标的选取)和四个变量的量化在实际操作中还需要进一步完善；此外，集群和持续创新周期演化的关联分析模式，在很大程度上是根据集群周期演化特点结合大量经验研究所进行的定性化描述。因此，这些都需要我们在实践中通过选择有效的数量化指标进行实证研究或选择大量的实证数据进行模型拟合，以进一步探讨模型的适用性和正确性，相信这将是一个有意义的和值得探索的研究。
注释：
①注：下文为简略起见，“集群”或“产业集群”都是指科技产业集群。