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基于专利的技术创新网络演化动力挖掘

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一136一 中国科技论坛 (2014年3月)第3期 基于专利的技术创新网络 演化动力挖掘 刘晓燕,阮平南,李非凡 (北京工业大学经济与管理学院,北京100124) 摘要:本文结合生命周期理论将技术创新网络演化的生命周期划分为创生阶段、扩张阶段、稳定阶段 和衰退阶段,指出创生阶段的演化动力是获取互补性资源,扩张阶段的演化动力是提升社会资本,成熟 阶段的演化动力是保障组织协同,衰退阶段的演化动力是实现组织创新。并运用Feature Selection方法对 IBM专利合作网络的数据进行挖掘,进一步验证了上述结论。 关键词:技术创新网络;演化动力;Feature Selection;专利合作 中图分类号:F124.3文献标识码:A Driving Forces of the Technological Innovation Network Evolution Based on Patent Liu Xiaoyan,Ruan Pingnan,Li Feifan (School of Economics and Technology,Beijing University of Technology,Bering 100124,China) Abstract:This paper takes the life cycle theory as a perspective.Firstly,the paper divides the life cycle of Technological innovation network evolution into creation phase,expansion phase,steady phase and decline phase.Then,it points out that the driving force of creation stage is complementary resources,the driving force of expansion phase is social capital,the driving force of steady phase is or— ganization collaboration,and the driving force of decline phase is organizational innovation.At last,the paper uses Feature Selection method to analyze IBM patent data. Key words:Technological innovation network;Evolution forces;Feature Selection;Patent cooperation 1 引言 创新的不确定性、资源稀缺性以及企业内部技术 网络组织的出现从根本上改变了传统的竞争 创新能力有限性之间的突出矛盾,企业的技术创 模式,企业与企业之间的竞争逐步让位于企业网 新过程逐步跨越企业边界,以帮助企业更好地 络之间的竞争。为了解决现代创新环境下,技术 利用外部资源强化核心技术,实现创新目标。技术 基金项目:国家杜科基金重大项目“新兴技术未来分析理论方法与产业创新研究”(11&ZDI40),教委人文社科重点项目“基于组织演化的战略网络稳定性研 究”(JD011212201201),教委科研计划项目“技术创新网络演化与节点进退机制研究”(SM201410005012)。 收稿13期:2013—07—29 作者简介:刘晓燕(1974一),河北唐山人,在读博士,北京工业大学经济与管理学院讲师;研究方向:组织理论、信息管理。 第3期(2014年3月) 中国科技论坛 创新网络从整体上提升了网络的竞争力和抗风险 能力,最终使得所有网络成员共同获益。 技术创新网络的演化宏观上表现为网络为了 适应环境的变化不断地调整网络结构,这里的环 境包括技术环境、国家、用户需求等。微观 上表现为网络组织内部网络联结关系的演化,是 网络联结关系的演化导致的网络组织结构的演化。 对技术创新网络演化动力的研究可以把握网络演 论的引入给我们打开了新的思路,但是目前的研 究主要集中在演化的过程分析,缺乏对演化动力 更深层次的挖掘。 学者在种群生态系统中指出,组织伴随外部 环境的变化不断地变革与“进化”,生存是组织发 展的第一目标。这一目标构成了研究网络组织生 命周期的前提。组织为了应对“稀缺”实现生存 目标而构建技术创新网络,网络内外部环境不断 变化时,技术创新网络中的成员为了维持和扩展 化趋势,为核心企业合作伙伴的选择与评估提供 理论依据,实现网络效能的提升。目前国内外学 者运用不同理论对技术创新网络演化动力进行了 研究:交易费用理论认为网络组织演化内在的最 根本动力是追求利润最大化_l ;资源依赖理论阐 释了企业竞争优势的来源 J,认为网络组织的出 现与演化的动力是企业跨越边界实现资源的获取 与创造;社会网络理论将嵌入性、社会资本和结 构洞等理论引入到网络组织的研究中,认为组织 具有社会性,网络组织为其中的节点企业提供了 社会资本,网络结构与网络关系会影响网络组织 的竞争能力 卜加J,同时网络中的企业为了拥有更 多的社会资本将不断地拓宽合作范围,改变在网 络中所处的位置,所以认为网络组织出现与演化 的动力在于社会资本的增加;复杂系统理论认为 组织演化是自适应的过程,网络组织演化的动机 是在网络中存在不平衡、存在涨落,组织通过与 环境的相互作用实现演化_】卜 J。上述理论分别从 不同的角度描述了网络组织演化的动力,但是各 种理论都存在局限性。交易费用理论试图通过降 低交易费用来解释网络组织的出现与发展,但是 网络组织是在外部环境变化后,企业处于生存的 需要而采取的措施,降低交易费用是网络化产生 的结果,而交易费用理论将其解释成网络组织出 现的原因,显然存在着不合理之处。其次交易费 用忽视了交易中的社会因素,企业间结成网络不 仅仅在于交易费用的减少,更重要的是企业间信 任、学习等促进了交易各方竞争能力的提升。资 源依赖理论的前提假设是资源最大化,忽略了文 化、制度等因素对组织的制约,以及在网络组织 中由于合作产生的信用对网络租金产生的影响。 社会网络理论目前的研究主要是从关系、结构两 个层面分析社会资本对网络绩效的影响,而没有 考虑外部环境对关系及结构的影响。复杂系统理 自身的生存空间,节点间关系不断调整,导致技 术创新网络组织形态也不断演化。所以,对技术 创新网络演化动力从单一的角度、单一的理论的 分析不够全面也不够系统。在技术创新网络生命 周期不同阶段,网络的特征及网络生存的条件也 会发生变化,从动态的角度分析不同阶段的演化 动力显得尤为重要。结合上述研究,本文将网络 演化的生命周期分为:创生阶段、扩张阶段、稳 定阶段和衰退阶段。 2基于生命周期的技术创新网络演化 动力研究 技术创新网络的演化表现为节点间关系的变 化,在生命周期的不同阶段组织面临的主要矛盾 也在不断地调整,网络组织为了实现生存的目标, 解决不同时期面临的不同矛盾,演化动力也在发 生变化(见表1)。 创生阶段是技术创新网络组建阶段,企业为 获得资源、控制环境的不确定性、降低产品研发 风险必须与环境进行交换,技术创新网络应运而 生。在创生阶段,技术创新网络结构表现为网络 雏形初现,节点进入数量多,基本没有退出现象, 节点异质性明显。网络组织面临的主要问题是如 何构建网络组织,实现优势互补来弥补企业自身 能力的不足。节点间通过寻求资源互补的协作伙 伴,初步建立了合作关系。因此在这一阶段网络 演化的动力是获取互补资源。 扩张阶段是技术创新网络逐步完善和发展的 过程。技术创新网络组织成员在网络利益最大化 动机的驱使下,不断地复制与重构网络关系,向 核心的网络位置以及丰富的网络资源方向演化。 节点不断增加合作次数或引入新的合作伙伴。技 术创新网络形成,合作带来的多赢使得节点绩效 中国科技论坛 (2014年3月)第3期 提升,在扩张阶段技术创新网络结构表现为网络 资本的获取,以及如何利用社会资本进行伙伴问 规模的迅速增加,节点进入数量多,存在个别企 的学习。社会资本是持续存在于制度化的关系网 业的退出现象,同质性节点出现。网络组织面临 络中的实际或潜在资源的综合。行为主体通过社 的主要问题是:如何更好地应用网络的社会资本 会资本能够摄取经济资源;能够提高自身的文化 实现知识扩散和知识学习。网络组织这种组织形 资本和知识资本;能够与其他组织建立密切的联 态已经使得其中的成员感受到网络所带来的优势, 系。社会资本的积累和投资依赖于行为主体有效 组织中的个体逐步调整在网络中的位置同时寻求 动员的关系网络的规模,依赖于与其有关系的个 自身更广阔的发展空间,此时的网络节点的社会 体拥有的经济资本、文化资本等。因此,技术创 属性逐步突现,节点更多地考虑如何将网络资本 新网络成员间跨边界形成的竞争力构成组织演化 转换为自身的社会资本,此时的演化动力是社会 的动力。 表1 网络演化阶段主要矛盾与演化动力 网络特征 主要矛盾 演化动力 网络创生阶段 网络雏形显现 如何通过构建组织网络来弥补企业自 获取互补性资源 身能力的不足 网络扩张阶段 网络规模迅速扩张 如何协调网络组织成员间关系提升网 提升社会资本 络效能 网络稳定阶段 网络规模达到顶点 如何创新摆脱锁定效应 保障组织协同 网络衰退阶段 网络开始萎缩,节点退出数 避免节点退出导致网络解体 实现组织创新 量增加 在稳定阶段,网络结点之间的相互关系处于 由于技术模式或管理方式的锁定效应,造成网 一种相对稳定(并非静止)的状态。企业通过网 络组织不能适应外部环境的变化,组织绩效下 络组织可以获取和利用知识,通过对知识的创造、 滑;另一方面,组织问知识溢出和人力资本外 存储和应用获得竞争优势。组织间通过合作实现 溢,使得网络组织中生态位重叠,特别是中小 了组织间学习,节点的特性在缓慢地发生渐进性 企业组织同质性增强,竞争加剧。组织中的个 变化,学习能力强的节点逐步向网络中心位置靠 体出现退出数量增加,这时网络组织中的核心 拢,学习能力弱的节点在网络中的优势位置丧失。 节点或关键节点就要考虑到创新,如何提高网 伴随着合作的增强,技术创新网络中制度规则逐 络组织的适应能力,提升网络对节点的吸引力。 步形成,成员间的信任逐步加强。在这一阶段稳 同时有效的调整网络结构,避免因关键节点退 定是其主要特性,网络规模变化不大,节点进入 出而造成的网络瓦解。这一时期技术创新网络 数量与退出数量较少。网络组织面临的主要问题 表现为节点退出数量增加,网络绩效下滑。网 是:网络组织及成员间战略协同与关系优化,提 络组织面临的主要问题是:如何实现组织创新, 升网络竞争力。这时网络组织已经逐步成熟,组 摆脱组织惯性及节点同质性带来的影响。此时 织间个体更多地考虑如何实现网络组织的协同, 网络组织演化的动力在于组织变革与创新,通 通过组织协同更大地发挥网络组织效能,实现1+ 过节点和节点间关系的优化消除锁定效应,同 l>2的效果。其核心问题是网络中节点的战略与 时增加企业问的异质性。这里的创新包括两层 技术创新网络战略的协同,技术创新网络非核心 面的含义:一是技术知识创新;二是组织结构 节点在稳定阶段应根据网络结构、外部环境及核 创新。技术知识创新就是通过伙伴的选择和清 心节点发展战略进行战略规划,调整自身在网络 退机制实现网络组织中新知识、新技术的引入, 中的地位及成员问的关系。 组织结构创新就是优化网络组织结构,增强网 在衰退阶段,一方面组织惯性逐步形成, 络组织的鲁棒性。 第3期(2014年3月) 中国科技论坛 3基于专利的技术创新网络演化动力 力的变化。由于IBM公司规模庞大、合作企业多、 实证分析 数据易收集,并且该公司伴随着外部技术环境的 3.1数据来源 变化表现出明显的生命周期特征。所以本文选取 根据Cantner的研究,当在一个专利上有多个 IBM公司1994年至201 1年专利合作数据来研究, 技术创新主体时,共同申请专利的技术创新主体 2012--2013年IBM专利合作次数过少,所以不进 间是有联系的,构成是技术创新主体之间的网 行统计。数据取自国家知识产权局重点产业专利 络 。演化动力是技术创新网络节点间关系变化 数据库。 的内在驱动力,将导致核心节点在组织生命周期 3.2研究方法 不同阶段表现出不同的合作伙伴选择偏好,所以 具体的研究过程可以分为如图1所示的几个 本文选择不同阶段的合作伙伴特征来验证演化动 阶段。 I/国家知识产权局/\ 专利重点产业I I \专利数据库\/ /\ H蝴期划分H俳母H蝴黼舡H俳 H 职黻搠 图1研究方法与流程 (1)IBM公司数据获取和生命周期划分。通 企业。在扩张阶段平均合作次数和合作伙伴 过查找“中华人民共和国国家知识产权局”一 数量快速增长,从合作伙伴类型上看与本地区企 “重点产业专利信息服务平台” “电子信息产 业的合作逐步增多,逐步倾向于和有合作历史的 业”一“国际商业机器公司”,二次检索1994— 企业进行合作,如因芬尼昂技术股份公司、英芬 2011年获取合作申请专利数据,其中合作企业55 能技术北美公司、西门子公司。在稳定阶段合作 家。IBM公司专利申请总体趋势如图2。 伙伴数量变化不大,平均合作次数较多,从合作 髀 §日 伙伴类型上看更注重本地企业、具有合作历史、 / \ / \ 同行业大型公司进行合作,如特许半导 / / \ ^ 造有限公司、索尼电脑娱乐公司。在衰退阶段, ./ \ ./ 一、 合作伙伴数量略有下降,平均合作次数明显降低, 鲋 从合作伙伴的类型上可以发现跨地区合作明显增 加,合作伙伴选择更倾向于没有合作历史的企业, 图2ⅢM专利申请总体趋势 与科研机构的合作逐步增加,如国家科研中心、 根据生命周期理论关于阶段的划分法,按照 新加坡科技研究局。 专利产出将IBM公司的组织生命周期划分为四个 (2)网络中节点相关数据获取与处理。通过 阶段:1994--1997年分为第一阶段一创生阶段、 查询“国家知识产权局”网站获得各个企业各项 1998--2005年为第二阶段一扩张阶段、2o06— 数据。其中属性有企业所属阶段、年份、前一年 2007为第三阶段一稳定阶段、2008--201 1年为第 专利数、发明人数、平均专利年龄、合作率、合 四阶段一衰退阶段。 作度、专利技术差距、合作史、国别、该阶段合 从图3可以看出在创生阶段合作伙伴数量很 作次数、该年合作次数。在这些属性中主要有所 少,平均合作次数较少,从合作伙伴类型上分析 属阶段、年份、前一年专利数、发明人数、平均 主要是西门子、株式会社东芝和摩托罗拉等大型 专利年龄、合作率、合作度、专利技术差距、合 中国科技论坛 ———1r_一百TF1.^1于曼【I (2014年3月)第3期 吸收。联盟伙伴还应具备创造新知识和新能力的 --II--平均合作 效 ^/'h. 入 . / \ 潜能。合作维度则是从技术创新网络合作企业间 关系的角度进行分析,用于保证技术创新网络的 运行。企业文化差异会引发合作问题。共同的目标 和价值观以及共同的规则和规范的行为促进合作 的质量的提升。动机决定了的战略,相同的动机 可以增进合作双方对研发过程中决策的理解,有 利于协同的产生。具有良好信誉的企业可以降低 _/ \ -f 一 / //\r’r.L\一\/二 }.I-I一。、}I 萎鲞鲞薹蟹墨奏-__一一一  蓦量萎 萋§蚕奏 蚕 图3 与IBM合作伙伴数量及平均合作次数 作史、国别、该阶段合作次数、该年合作次数等。 其中前一年专利数体现该企业的规模;发明人数 与平均专利数体现企业的研发能力;合作率和合 作度体现企业的合作能力;专利技术差距大表示 该企业与IBM公司研究领域差距大;合作史与国 别反映该企业与IBM公司的关系。数据进行规范 化处理有两种方法:数据离散化和数据概化。通 过这两种方法,去除数据中的冗余信息,例如阶 段、年份、申请人等。 (3)合作伙伴不同维度指标构建。从目前的 研究看,合作伙伴评价的指标可以概括为以下两 类:第一类是从任务的角度出发构建的合作伙伴 评价指标,主要包括资源互补性、技术能力、学 习动机、辅助技能、目标一致性等 。第二类 是从合作关系的角度构建的评价指标,主要包括 文化协同、信任、合作历史等 19]。Das也指出 风险因素也是评估合作伙伴评价的主要因素 。 本文结合学者的研究提出合作伙伴评价的三个维 度,即知识维度、学习维度和关系维度,通过判 断不同维度生命周期各阶段的重要性反映技术创 新网络演化的动力。虽然风险维度也是判断合作 伙伴合作关系建立的重要指标,但是考虑到数据 的可得性,在本文中不考虑这个维度的影响。任 务维度的关键成功因素是技术创新网络目标实现 的前提,技术创新网络的目标是通过合作研发, 实现技术创新。企业间合作就是在上述目标指导 下,通过提供互补性资源实现的研发合作过程。 学习维度可以提升技术创新网络的合作绩效,提 升核心企业竞争能力。技术创新网络其构建以创 新作为组织目标,知识则是实现创新必备的关键 性资源。知识资源的异质性和互补性将成为合作 伙伴筛选的重要条件。同时还要考虑合作双方的 知识距离,知识距离越大越不利于知识的学习和 网络合作成本与风险,提升网络效能。 结合专利数据的特点,任务维度选取反映技 术创新能力的指标:活动年期、发明人数、平均 专利年龄、前一年的专利数量;学习维度选取专 利技术差距;关系维度选择合作率、合作度、合 作史、国别。 (4)指标重要性挖掘。利用Clementine以合 作次数为目标,对各个阶段的合作数据进行分析, 利用Feature Selection挑选影响合作阶段的主要因 素,各阶段不同维度重要性数值见表2。 表2各阶段不同维度的重要程度 创生阶段 扩张阶段 成长阶段 衰退阶段 任务维度 0.96 1 0.87 学习维度 0.783 0.975 0.94 0.619 关系维度 0.565 0.177 0.999 0.262 注: 指个别数据较大。 由上述基于Feature Selection的主要影响因素 提取结果可以绘制各阶段不同维度的演化示意图 (见图4)。 /『、 圈固 创生阶段 扩张阶段 稳定阶段衰退阶段 图4三个维度影响关系演化的演化示意图 3.3分析结果 在网络的刨生阶段任务维度最重要,而任务 维度主要考察合作对象的研发实力。在该阶段以 获取互补性资源为演化动力驱动核心节点寻求具 有互补性资源的合作伙伴;网络的扩张阶段任务 维度仍然是关键考虑的因素,关系维度的重要性 逐步增加。企业在提升组织的社会资本的驱动下 第3期(2014年3月) 中国科技论坛 一14l 寻求互补性资源的同时开始注重企业间的合作关 络衰退阶段学习维度的重要性凸显,技术创新网 络中核心企业为了实现组织创新,在选择合作伙 伴时更多地考虑到是否可以获得新知识,同时跨 领域的合作逐步增加,伙伴问的跨区域合作逐步 系,逐步倾向于和具有合作历史的合作伙伴进行 合作。网络稳定阶段关系维度最重要,技术创新 网络为了实现组织间更好地协同,合作倾向于在 现有的合作伙伴中展开,合作次数明显增多。网 增多。 参考文献: 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