王 雷，丁鵬飛

(杭州電子科技大學 管理學院，浙江 杭州 310018)

浙江正處于產(chǎn)業(yè)轉型升級、新舊動能轉換的關鍵時期，以制造業(yè)為主的塊狀經(jīng)濟已經(jīng)成為支撐浙江區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)。但是，產(chǎn)業(yè)集群長期發(fā)展過程中累積的一些結構性矛盾，尤其是創(chuàng)新能力不足、產(chǎn)業(yè)層次低下、同質性競爭明顯等問題也逐漸顯現(xiàn)，塊狀經(jīng)濟面臨轉型升級的迫切需要。當前，人工智能、機器人、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術的發(fā)展與應用推動智能制造日益成熟，并在塊狀經(jīng)濟轉型中起到越來越大的作用。因此，文章結合理論研究與仿真分析，重點探究智能制造技術在集群網(wǎng)絡中的擴散模式，分析影響智能制造技術擴散的主要因素，并提出在產(chǎn)業(yè)集群中發(fā)展智能制造的對策建議，為浙江省推動制造業(yè)數(shù)字化轉型提供參考。

一、相關文獻回顧

技術擴散是一個復雜的技術與市場、經(jīng)濟相融合的過程[1]。技術擴散的傳播過程觀點認為技術創(chuàng)新供給方的出現(xiàn)是擴散起始點，隨后，新技術逐漸被采用，新的采用者會對潛在采用者產(chǎn)生溝通交流，隨后技術采用者逐漸增多，直至數(shù)量穩(wěn)定[2-3]。

目前，技術擴散模型的研究主要分為兩類：宏觀擴散與微觀擴散[4]。宏觀擴散模型幾乎都是對Bass模型、SIR模型等進行不同程度的修改進行的。如Lee和Cho對韓國移動通信產(chǎn)品擴散的研究[5]；Turk T.和Trkman P.通過bass模型來評估寬帶技術創(chuàng)新和模仿的速度[6]。夏明、鄧向榮基于bass模型，求出政府最優(yōu)力度達到最大化技術擴散速度[7]。田世海、孫美琪等基于改進的SIR模型進行網(wǎng)絡輿情情緒演變的研究[8]。微觀擴散模型從個體出發(fā)，強調個體的學習、互動來改變決策的動態(tài)過程。萬謙、董景榮等將博弈模型應用到微觀技術擴散研究中[9]。Zhang June和Moura Jose M F.也聚焦創(chuàng)新主體的選擇偏好構建了微觀機制下的傳染病模型[10]。張清輝、陳云偉建立創(chuàng)新企業(yè)與競爭企業(yè)之間的博弈模型來研究新能源汽車企業(yè)間的創(chuàng)新擴散[11]。

近年來，許多學者發(fā)現(xiàn)，技術擴散活動呈現(xiàn)出明顯的網(wǎng)絡特征[12]，以復雜網(wǎng)絡為基礎探究技術擴散成為了研究熱點。黃瑋強、姚爽等發(fā)現(xiàn)不同結構的網(wǎng)絡對擴散影響較大，已經(jīng)實施技術創(chuàng)新個體的經(jīng)驗和感受會通過擴散網(wǎng)絡在個體間傳播，影響擴散的速度和深度[13]。曹霞、張路蓬等提出社會網(wǎng)絡關系的不斷變化, 創(chuàng)新擴散會受到其影響隨之變化，社會網(wǎng)絡結構越規(guī)則, 創(chuàng)新擴散效率越高[14]。Moore和Newman最早對小世界網(wǎng)絡上的擴散行為進行研究，發(fā)現(xiàn)小世界效應可以加速擴散[15]。

通過文獻梳理發(fā)現(xiàn)，技術擴散的本質是在一段時期內，企業(yè)對新技術的采納和吸收，其擴散過程會受到宏觀因素、微觀因素以及網(wǎng)絡結構等多方面的綜合影響，但現(xiàn)研究往往偏重于從宏觀或微觀角度分析技術擴散的機制，應用復雜網(wǎng)絡理論系統(tǒng)化研究集群網(wǎng)絡與智能制造技術擴散的協(xié)同機制的成果比較稀缺。

二、智能制造技術擴散模型構建

(一)集群網(wǎng)絡的描述

隨著網(wǎng)絡科學技術的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)存在著網(wǎng)絡規(guī)模龐大、連接解雇復雜、網(wǎng)絡演化過程復雜的網(wǎng)絡，稱之為復雜網(wǎng)絡。產(chǎn)業(yè)集群本質上是一個動態(tài)、競爭、演化、博弈的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)，更符合無標度網(wǎng)絡的一般特征。因此，文章將以無標度網(wǎng)絡作為智能制造技術擴散的載體。

基于以上分析，構建智能制造技術擴散的初始網(wǎng)絡G(V,E)，其中V表示網(wǎng)絡中所有節(jié)點的集合，代表集群中的所有企業(yè)；E代表企業(yè)之間的聯(lián)系，包括企業(yè)之間的合作關系以及人際關系等等。假設在初始網(wǎng)絡中有m0個企業(yè)個體，新加入n個企業(yè)按照概率p與其它企業(yè)主體連接，直至擴散網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)量不再增加形成擴散網(wǎng)絡，其中概率p的表達式為：

(1)

(二)概念模型構建

發(fā)展智能制造需要企業(yè)自身具有較強的資金保障、技術能力等。但是，產(chǎn)業(yè)集群內中小企業(yè)占到了絕大多數(shù)，往往存在自有資金不足、融資能力較弱、技術人才缺乏、企業(yè)家對智能制造理解不深入等問題，因此中小企業(yè)進行智能化改造不僅依靠自身的資源能力，還需要借助集群內、外多方因素推動下進行。集群內部企業(yè)間的影響因素主要指試點企業(yè)的示范效應，而示范效應主要受到同質性影響[16]。集群外部的影響因素主要是指政府、科研院所等機構的影響作用。政府的專項扶持政策能夠直接降低企業(yè)智能化改造成本，鼓勵企業(yè)實施智能化改造，促進智能制造技術的擴散[17]。

1.企業(yè)個體基本屬性

集群個體基本屬性是智能制造技術在集群中擴散時，每個企業(yè)所具備的屬性，且隨時間推移保持不變，個體基本屬性具體含義和取值如表1所示。

表1 個體基本屬性表

2.個體更新屬性

集群個體更新屬性是智能制造技術在集群中擴散時，每個企業(yè)隨時間、集群擴散狀態(tài)變化的屬性狀態(tài)，包括對智能制造技術的評價、企業(yè)實施智能制造的預測收益和企業(yè)應用智能制造的狀態(tài)。

(1)企業(yè)應用智能智造技術收益評估(Ui)

企業(yè)會根據(jù)企業(yè)的基本屬性(企業(yè)的資金、技術、組織狀況等)對實施智能化改造后的收益進行評估預測，并作為決策依據(jù)決定是否采納智能制造技術，如果企業(yè)處于等待選擇，將更新對技術的評價并在下一時期面臨相同的決策。由于集群中企業(yè)個體屬性差異較大，收益評估也會完全不同，每個企業(yè)個體的收益評估為

Ui=FSi*TSi*OSi*RPi

(2)

(2)企業(yè)對智能制造技術采納臨界值(CVi)

政府會推出智能制造技術應用推廣的扶持政策，能夠直接影響到企業(yè)的采納臨界值。若政府補貼力度大，采納臨界值會相對降低；補貼力度小，采納臨界值也會相對提高。假定初始采納臨界值CVi服從正態(tài)分布，政府補貼下的采納臨界值表示如下：

(3)

(3)企業(yè)應用智能制造技術狀態(tài)(Si)

企業(yè)完成對應用智能制造技術的收益評估后，與采納臨界值(CVi′)進行比較。如果評估值大于臨界值(Ui≥CVi′)，企業(yè)選擇實施(Si=1)，否則(Ui

(三)企業(yè)演化規(guī)則

1.收益評估更新(Ui)

在實施期t內，企業(yè)會更新對應用智能制造技術的收益評估(Ui)，企業(yè)的收益評估會受到集群企業(yè)同質性的影響，這里的同質性主要是指同類型企業(yè)生產(chǎn)流程工藝的相似性。隨著集群中智能制造技術應用的推廣，實施企業(yè)數(shù)量逐漸增多，與實施企業(yè)有聯(lián)系的未實施企業(yè)會受到影響，影響程度與同質性有關。若關鍵的生產(chǎn)制造技術相同，智能制造技術的可復制程度高，企業(yè)將在下一時期提高收益評估值，從而增加實施概率，更新的評估收益用表示如下：

(4)

其中β是同質性系數(shù)，表示企業(yè)個體與集群中其它企業(yè)生產(chǎn)工藝流程的相似程度，k表示該企業(yè)聯(lián)結企業(yè)總數(shù)，w表示k中已經(jīng)實施智能制造的企業(yè)數(shù)量。

2.演化狀態(tài)更新

技術擴散的演化過程用實施智能制造技術的企業(yè)比例表示，當該實施企業(yè)占企業(yè)總數(shù)的比例不隨周期t改變，擴散達到穩(wěn)定狀態(tài)。將每個采納周期t實施企業(yè)個數(shù)累加得到累積實施企業(yè)數(shù)，從而總體的實施比例為：

(5)

其中T為總的實施周期。

(四)仿真流程

根據(jù)基于距離的復雜網(wǎng)絡構建智能制造技術擴散模型，結合上文描述的演化模型在該網(wǎng)絡上模擬仿真實驗。主要探究以下幾個因素對智能制造在企業(yè)間擴散的作用：(1)集群規(guī)模，一個區(qū)域中企業(yè)個體的數(shù)量對擴散過程產(chǎn)生影響，用N表示；(2)政府出臺扶持政策對智能化改造的補貼，會對技術擴散產(chǎn)生的影響，用η表示；(3)集群企業(yè)同質性，集群內同類型企業(yè)產(chǎn)品以及生產(chǎn)流程工藝的相似性對智能制造技術擴散的影響，用β表示。利用MATLAB仿真軟件對智能制造技術擴散模型進行仿真，通過調整相關系數(shù)探究集群規(guī)模、外部因素、集群規(guī)范壓力、同質性等因素對智能制造技術擴散的影響。

三、仿真結果

(一)集群規(guī)模影響

實驗參數(shù)設定：N從100至1 000之間變化，η=0.5，β=0.5。通過改變網(wǎng)絡中節(jié)點個數(shù)探究集群規(guī)模對智能制造技術擴散的影響，選取集群中企業(yè)個數(shù)(網(wǎng)絡節(jié)點個數(shù))為100至1 000。從圖1可以看出，不同規(guī)模下實施企業(yè)達到擴散穩(wěn)定狀態(tài)時間沒有明顯的差別。隨著集群規(guī)模的增大，平衡狀態(tài)時采納比例呈現(xiàn)不規(guī)則波動的特征，整體處于0.62-0.68之間，說明集群規(guī)模的單向變化并不必然引起最終實施企業(yè)比例的單向變化。

(二)政府扶持力度影響

實驗參數(shù)設定：N=1000，η從0.1至1之間變化，β=0.5。通過改變采納智能制造技術的臨界值(改造成本)探究政府扶持力度對智能制造技術擴散的影響，選取扶持力度為0.1至1。圖2是不同政府扶持力度下實施企業(yè)比例-時間關系圖，從中可以看出，在固定的時間內，隨著扶持力度增加實施企業(yè)比例呈現(xiàn)單調增加的特征，但是實施企業(yè)達到擴散穩(wěn)定狀態(tài)時間沒有明顯的差別，扶持力度不影響智能制造技術擴散的速度。

(三)同質性影響

實驗參數(shù)設定：N=1000，η=0.5，β從0.1至1之間變化。通過改變集群企業(yè)的收益評估(受已實施企業(yè)的影響)探究企業(yè)同質性對智能制造技術擴散的影響，選取同質性變化為0.1至1。圖3是不同企業(yè)同質性下實施企業(yè)比例-時間關系圖，從圖中可以看出，在固定的時間內，隨著企業(yè)同質性增加實施企業(yè)比例呈現(xiàn)單調增加的特征，實施企業(yè)達到擴散穩(wěn)定狀態(tài)時間也存在差別，同質性越大擴散達到穩(wěn)態(tài)時間越快。

圖1 不同集群規(guī)模下的擴散過程

圖2 不同政府扶持力度下的擴散過程

圖3 不同企業(yè)同質性下的擴散過程

四、主要結論

本文構建了智能制造技術擴散的無標度企業(yè)網(wǎng)絡，并通過設定企業(yè)個體屬性和演化規(guī)則進行建模，利用仿真實驗探究集群規(guī)模、政府扶持力度、同質性等因素對擴散的影響作用，得出如下結論：

首先，集群規(guī)模在1 000以內變化時，規(guī)模大小與智能制造技術擴散的速度和深度沒有相關性。與本文研究成果不同，其他學者在研究專利技術擴散、創(chuàng)新產(chǎn)品技術擴散時，網(wǎng)絡規(guī)模一般在2 500-5 000之間變化，發(fā)現(xiàn)規(guī)模越小擴散效果越好。

其次，政府扶持政策會對智能制造技術擴散有正向促進作用。與本文研究成果相似，其他學者在研究農(nóng)業(yè)技術擴散、低碳技術擴散等擴散行為時，也發(fā)現(xiàn)扶持政策會促進技術擴散。扶持政策能夠降低改造成本、提高企業(yè)智能化改造積極性，推動智能制造在集群企業(yè)間快速擴散。一方面，在技術擴散的初始階段，政府應該加快出臺智能制造相關扶持政策以消除企業(yè)對采納智能制造技術的顧慮，讓企業(yè)獲取信息快速轉變?yōu)闈撛趯嵤┢髽I(yè)；另一方面，對采納技術的補貼太少也不能起到較大的激勵作用，對示范試點企業(yè)的期扶持力度在50%左右能夠起到較好的推廣作用。

最后，同質性能加大技術擴散的速度與深度。與本文研究成果相似，其他學者在研究產(chǎn)業(yè)共性技術擴散行為時，也發(fā)現(xiàn)企業(yè)同質性越高擴散效果越好。潛在實施企業(yè)更傾向于從同質性個體獲取技術評價信息，同質性越大，表示集群企業(yè)間的生產(chǎn)流程工藝相似度越高，會導致智能制造技術擴散的速度越快，擴散的深度也加大。因此，一方面，在推動集群企業(yè)智能化轉型時，要從行業(yè)企業(yè)存在的共性問題出發(fā)，形成共性問題解決方案，這樣能夠最大程度上激發(fā)企業(yè)采納技術的積極性；另一方面，產(chǎn)業(yè)集群內企業(yè)大多為中小企業(yè)，智能制造示范試點項目應該選取中小企業(yè)進行，這樣能夠充分發(fā)揮智能化改造試點企業(yè)的示范效應。