我国建筑行业正处于向工业化、信息化转型升级过程中, 存在着诸多技术难题。建筑产业联盟可有效促进产业资源与科技创新资源的优势互补, 更有利于建筑产业的协同创新, 加速建筑产业现代化进程。然而, 建筑产业联盟协同创新活动存在大量创新风险, 同时涉及众多创新主体, 关系复杂多变, 较易陷入持续创新动力不足、名存实亡的境地。因此研究建筑产业联盟协同创新这一复杂系统的动力机制, 揭示建筑产业联盟协同创新的外部动力、内部动力及其相互转化关系具有重要的理论与实践意义。

学术界对产学研联盟创新的研究较为丰富, 并取得了很好的成果, 但关于建筑产业联盟的协同创新研究仍不多见。有研究者认为利益分配机制对于建筑产业联盟的长久稳定运行具有重要的影响。有研究者提出利益驱动是企业参与建筑产业联盟协同创新的根本驱动力, 文化、组织模式、风险分担对建筑产业联盟协同创新起到保障作用。此外, 也有一些学者对建筑产业联盟的影响因素做了深入研究。综上可见, 目前对于建筑产业联盟的协同创新动力机制, 尚缺乏系统而深入的研究。本文以系统动力学为理论基础, 通过理论分析与实证研究的方式建立建筑产业联盟协同创新动力系统模型, 利用Vensim PLE软件进行仿真分析, 系统地探究建筑现代化产业联盟协同创新的动力因素, 并提出针对性的政策建议。

在竞争激烈的建筑市场环境下, 技术创新是企业不断进步与发展的活力源泉, 然而各企业均面临创新资源不均衡的问题, 难以独立完成技术创新。因此, 各企业具有较强的动机建立企业间的横向合作, 以加强技术交流与资源共享, 谋求更高效的协同创新。随着合作的不断深化与参与企业的不断增多, 逐渐形成建筑产业联盟, 完成企业间协同创新从无序向有序演变的自组织过程。

建筑产业联盟的形成与发展是建立在联盟各主体间的一致利益与共同愿景之上的, 因此, 这个自发的组织并无强制性的约束, 诸如行政命令、技术开发合同等, 将各主体捆绑在一起。组织内各成员间的关系平等而独立, 当联盟某一成员的愿景或利益发生变化时, 其可以退出联盟而不需付出很大的代价。

诸如建筑企业、高校、科研机构与中介服务机构等联盟成员在资源、知识、信息等方面存在着一定的差距。这些差距正是建筑产业联盟形成的基础, 联盟的最大功效即是加强企业间的合作而降低这种主体势差。

位于相近地域的企业之间, 在信息交流和资源整合等方面具有明显的优势与便利, 更易结成合作关系。同时, 建筑产业具有就地取材的特点, 协同创新受到较大的地理条件制约与限制, 因此建筑产业现代化进程中产业联盟中的成员多位于相近地区, 具有较强的地域特征。

建筑产业联盟是在政策支持、市场需求、技术进步、经济水平等外部环境的影响下, 由建筑企业主导的协同创新组织, 通过整合创新力量, 发挥1+1>2效果。联盟中各主体间通过信息、资源、知识和技术的有效交换, 获取更高的协同创新绩效。而协同创新过程又与建筑产业联盟各成员的资源势差、地理空间、信息技术以及创新动机等特征相关。联盟能否良好运行的关键在于在协同创新中, 各企业能否遵循利益共享、风险共担、资源互补、功能互动、平台互通等原则。根据联盟自组织的特性, 建筑产业联盟的协同创新过程可划分为构建、运行、成熟和转型四个阶段。综上, 建筑产业联盟协同创新运行模式理论框架如图1所示。

建筑产业联盟的构建阶段主要进行联盟伙伴的选择, 然后在建筑产业联盟协同创新理论的基础上, 结合建筑产业联盟中各方需求, 为共同的利益诉求开始进行合作创新;运行阶段侧重于对建筑产业联盟进行多维度的协同互动, 包括知识维度、资源维度和战略维度等, 同时进行技术、知识、组织、管理的创新活动;成熟阶段主要对联盟协同创新成果的应用和对市场需求贴合度进行探讨;转型阶段是指建筑产业联盟中各参与方通过协同创新成功地完成并实现共同联盟目标, 以及联盟主体如何继续进行进一步的合作或是撤离联盟的阶段。

通过文献综述与整理得到产学研及技术产业联盟协同创新的影响因素, 并根据建筑产业联盟的自身特点, 分析建筑产业联盟协同创新的内外部影响因素。

合作伙伴关系是构建建筑产业联盟协同创新的第一步。合作关系质量对联盟未来的可持续发展具有决定性作用。如果联盟各成员间具有趋同的发展愿景和较强的利益纽带, 则联盟成员间的组织粘性较大。同时联盟成员间良好的知识共享和信息沟通也可促进合作关系的发展。加强主体间的沟通交流、文化协同管理, 可减少主体间的冲突频度, 提高主体间的信任关系, 而良好的信任关系可以防止合作伙伴的机会主义行为。

由于建筑产业联盟是跨行业、跨地区、跨文化、跨技术的一个联盟组织, 从而联盟成员具有较大的主体势差, 即不同主体具有不同的企业文化、不同的创新能力以及不同的创新资源。这些主体差异对产业联盟的协同创新具有潜在的影响:一方面, 主体之间的异质性及资源、知识、信息的互补程度可在一定程度上强化联盟成员间的合作关系;另一方面, 主体差异可能造成信息沟通与协作障碍, 影响到协同创新效率。

建筑产业联盟的协同创新动力来源于每个成员企业感受到的市场传递过来的竞争压力。在激烈的市场竞争中, 企业为了当下或未来获取更高的市场份额以及更好的收益, 需要更多的创新投入, 积累更多的技术优势。因此, 企业决策者的企业家精神以及对未来建筑现代化发展愿景的认同会促使企业具有更多的创新动力, 从而投入更多的创新资源, 具有更持久的创新积极性, 这些特质对协同创新均有显著的正面影响。

建筑产业联盟是自发形成的自组织结构, 依靠成员间的一致利益及共同愿景而维系稳定的联盟关系。然而要想将建筑产业联盟顺利地运行下去, 还需要科学合理的激励与保障机制, 既要考虑联盟成员间的风险分担又要考虑成员间的利益分配。公平的风险分担及利益分配机制有利于联盟协同创新的可持续发展, 利益分配不均或风险分配不公则是很多联盟关系破裂的根本原因。

合作风险因素存在于联盟协同创新的全过程:一方面合作风险来源于合作伙伴。合作伙伴的目标利益发生改变时, 可能做出不利于协同创新的决策, 停止协同创新活动, 造成前期创新投入的损失;另一方面, 风险来源于协同创新本身。科技创新的风险是巨大的, 需要高额投入, 但却无法保证必然的成功。因此, 在创新受挫的情况下, 合作关系可能受到影响。

市场环境是建筑产业联盟最直接的外部动力。建筑产业联盟的自发组建与市场的需求及企业感受到的竞争压力密不可分。市场需求对于建筑产业联盟的创新内容及创新方向具有直接的影响, 而市场竞争压力则通过作用于联盟中的成员企业的创新动力而对联盟协同创新绩效产生影响。

建筑行业是对政策较为敏感的一个行业。当政策环境发生变化时, 这种变化会以很快速度传递到建筑行业的各个角落。因此, 地方政府出台多种针对建筑产业联盟的鼓励与扶持政策将极大激励建筑产业联盟的协同创新绩效。

建筑现代化产业联盟具有很强的区域化特征, 其产业集聚度通常较高。这是由建筑产业的自身特性决定:建筑产业在空间上的集中有利于降低成本, 便于协作。由于不同地域具有不同的气候条件, 因此各地建筑产业均具有较为浓厚的地域技术特征、行业特征以及文化特征。当地的技术发展水平、行业标准规范程度以及企业文化等对建筑产业联盟的协同创新具有潜在的影响。

基于上文分析结果, 参考已有文献的结论, 将系统模型分为资源、知识、战略和绩效四个子系统, 并根据其影响因素之间的相互作用构建因果关系模型, 并进一步分析因素间的作用关系, 确定其作用关系 (正反馈或负反馈) 。因果关系模型略。

建筑产业联盟的协同创新是一个复杂的系统, 存在着诸多直接影响因素、间接影响因素以及外部影响因素。由于联盟成员主体特征的差异性以及系统的不确定性, 因素之间的作用关系很难准确计算和确定。为了更好地反映联盟协同创新中各因素间的相关关系, 以进一步准确模拟协同创新的发展变化趋势, 本文通过调查问卷的方式确定各因素间的相关关系。

问卷设计涵盖本文分析所得的各影响因素, 共计89道问题, 要求被访问者根据自己的行业经验回答两两因素之间的作用强度。调查问卷的发放范围为天津绿色建筑协同创新中心各成员单位的管理层以及相关技术研发人员。问卷通过走访的形式共发放134份, 回收129份。经整理, 有效问卷共计127份。通过多元回归分析, 估算出因果变量之间的作用关系强度。主要的作用关系强度如表1所示:

建筑产业联盟协同创新流图是一个复杂而动态的系统图, 为了更清楚地反映各因素之间相互作用的动态机制和反馈机制, 本文根据建筑产业联盟系统影响因素之间的因果关系绘制出系统的动力学流程图, 如图2所示, 主要包括:联盟战略协同程度、联盟资源协同程度、联盟知识协同程度、协同创新成果应用项目数量、协同创新反思价值、协同创新绩效6个状态变量;战略协同程度促进率、战略协同程度阻碍率、资源协同促进率、资源协同阻碍率、知识协同促进率、知识协同阻碍率等12个流量以及协同创新意愿、管理水平、协同意愿、信任关系、风险分担、沟通等辅助变量以及市场需求、政策支持力度、技术发展水平、企业基础支撑水平等常量。

首先对建立的模型进行量纲及方程式的正确程度检验。由于该模型的变量较多, 容易出现量纲不一致的情况, 检测之后对错误量纲进行修正, 保持量纲的一致性。分析模型的时间间隔及步长的合理性, 观察仿真结果对时间步长进行调整, 直至满足要求。

其次对模型的有效性进行检验, 即将模型模拟的结果与历史数据进行对照, 分析吻合情况, 以此判断模型能否反映客观现实。本研究利用Vensim PLE软件进行建筑产业协同创新动力系统的模拟仿真。将初始时间设置为2014年, 结束时间为2017年, 时间步长为1年, 对其进行仿真实验。经过调整系统参数, 使得协同创新动力系统在2014年至2017年模拟和实际的变化情况大致吻合。得到系统初始参数如下:高校研发水平为0.5, 市场需求为0.3, 政策支持力度为0.3, 建筑设计标准化程度为0.3, 协同创新成果数量的初始值为0, 协同创新绩效的初始值也为0。

灵敏度分析是通过改变变量参数的数值, 来观察单因素变量对其他相关变量的影响程度, 从而确定其值的改变对模型的影响程度, 并且可以通过同时改变多个变量的数值或形式进行多因素的组合分析, 为实际工作提供理论依据和决策支持。本文主要通过市场需求、协同创新投入、建筑设计标准化程度及政府政策支持力度等四个主要参数进行灵敏度分析。

在协同创新投入、政府政策支持力度参数保持不变的前提下, 将市场需求的参数值由0.3调为0.6和0.9, 从而得到Current1、Current2。仿真结果如图3所示。

从图3可以看出, Current2与Current1相比、Current1与Current相比, 协同创新成果应用项目的数量明显增多, 但走势均保持一致, 随着市场需求的增加, 协同创新成果也相应地增加, 同时协同创新绩效也逐步提高。可见协同创新动力系统对市场需求有较高的灵敏度。

将协同创新投入的参数下调为0.7, 得到Current2;继续下调为0.5, 得到Current1。仿真结果如图4所示。

从图4中可以看出, 假设当企业和政府削减协同创新的投入, 协同创新成果应用项目的数量也随之减少, 同时协同创新绩效也相应地有所下降。可见系统对协同创新投入具有较高的灵敏度。

将政府政策支持力度由0.3上调为0.6, 得到Current1, 继续上调为0.8, 得到Current2。仿真结果如图5所示。

从图5中可以看出, 随着政府政策支持力度的增加, 联盟协同创新成果应用项目的数量及协同创新绩效也相应增加, 但是到一定程度之后, 无论政府政策支持力度再增加多少, 联盟协同创新成果应用项目的数量及协同创新绩效将保持一个不变的状态。这种现象说明政府政策对现代化建筑产业联盟的协同创新及发展有一定的影响, 但是存在边际效应递减的情况。由此可见政府的政策支持是通过市场需求和联盟成员资源投入对协同创新绩效施加间接影响。

将建筑设计标准化程度由0.3依次上调为0.6和0.8, 分别得到Current1和Current2。

从图6中可以看出, 当建筑设计标准化程度由0.3上调为0.6时, 协同创新成果应用到项目中的数量略有上涨, 同时协同创新绩效的上涨幅度较高;当建筑设计标准化程度继续上涨为0.8时, 协同创新成果应用到项目中的数量几乎保持不变, 协同创新绩效变化程度较小。通过对建筑企业垂直产业链之间的运作情况的了解, 可知装配式混凝土建筑受到部品模块化的影响和制约, 当建筑产业有了统一的标准之后, 建筑企业的成本将会大幅度降低, 工期也会相应地减少, 这也是建筑设计标准化程度协同创新绩效提高较快的一个原因。建筑设计标准化程度体现了建筑产业现代化发展的不同阶段, 由此可见在建筑产业联盟发展的初期, 加强建筑设计标准化的建设对于促进联盟协同创新有着积极的意义。

本文利用系统动力学理论对建筑产业联盟协同创新动力进行研究分析, 探讨建筑产业联盟的协同创新模式及各关键因素之间的相互作用关系, 建立建筑产业联盟协同创新动力系统模型。通过仿真分析, 研究市场需求、协同创新投入、建筑设计标准化、政府政策支持力度对建筑产业联盟协同创新的影响。结果表明:市场需求是建筑产业联盟协同创新的主要外部动力;而企业主体创新投入则是联盟协同创新的内生动力;政策支持与设计标准化均存在边际递减效应, 应当注重考察当前建筑产业联盟所处的发展阶段。协同创新投入包括资源共享、知识共享、利益分配、交流沟通、信任关系等因素, 这一动力是在建筑产业联盟随着主体之间的深入合作中产生的, 是推动建筑现代化产业联盟成功运行的有效动力之一;政府政策支持维度包括资金补贴、技术支持等, 对建筑现代化产业联盟的推动力不大, 但是政府是建筑产业联盟协同创新中的重要保障, 具有一定的引导、协调和服务作用。主要是对建筑现代化产业联盟构建阶段的直接动力和通过影响协同创新投入所产生的间接动力较大。

基于以上研究结论, 本文提出以下对策建议:

(1) 通过市场化调节手段, 加强建筑现代化产业市场需求的引导。市场需求在建筑现代化产业联盟中起到关键作用, 它是建筑产业联盟形成及发展的催化剂。建筑产业联盟的协同创新绩效对市场需求的变化具有较高的敏感性, 因此政府应当通过一系列市场化调节手段, 如:补贴、税收、金融等, 对装配式建筑进行激励, 鼓励企业开发建设装配式建筑, 从而提高建筑产业化的市场需求。

(2) 实行强制性规则政策。根据灵敏性分析, 建筑产业联盟发展的不同阶段, 对政策的灵敏度不同, 存在边际效益递减。当前, 我国多数地区的建筑产业均处于建筑现代化的初期, 惯性思维使得很多建筑企业具有较低的产业转型意愿。因此政府可提出相应的强制性规制政策, 要求本地新建建筑工程项目的产业化率达到一定水平, 例如, 强制性要求新建建筑工程项目的装配率为30%, 以加快建筑产业的转型升级。通过强制性的规制政策, 可以驱使企业更多地投入协同创新资源, 从而提高产业联盟协同创新效率。

(3) 推动地区建筑行业标准的统一。统一的建筑行业设计标准有利于行业的专业化分工, 提高专业化程度, 形成规模效应, 提高劳动生产率。根据灵敏性分析的结果, 也可看到, 建筑设计标准化程度对建筑产业联盟的协同创新具有显著的影响, 因此政府应当以当地建筑产业联盟为依托, 推动建筑设计的标准化工作, 建立符合地区发展现状的建筑部品部件产业化设计标准。

本文虽然运用系统动力学方法进行了动力因素的仿真分析, 但毕竟具有一定的局限性, 所得的结论还需要分析和验证。同时还可针对地域维度及协同创新系统的开放程度等对建筑现代化产业联盟协同度的影响做进一步研究分析。