协同视角下中小型制造企业数字化转型三群体演化博弈分析.pdf

第 卷第 期运 筹 与 管 理 ，年 月 收稿日期：基金项目：国家社会科学基金资助项目（）；辽宁省教育厅人文社会科学研究项目（）作者简介：路世昌（），男，河北景县人，博士，教授，研究方向：制造业数字化转型；仪宣彤（），通讯作者，女，辽宁辽阳人，博士研究生，研究方向：数字化生态系统；李丹（），女，吉林德惠人，博士，副教授，研究方向：博弈论与机制设计。协同视角下中小型制造企业数字化转型三群体演化博弈分析路世昌，仪宣彤，李 丹（辽宁工程技术大学 工商管理学院，辽宁 兴城 ）摘要：为缓解数字化转型背景下中小型制造企业上云难题，促进制造业高质量发展，从多方协同视角构建政府、云平台、企业的演化博弈模型，并考虑金融机构普惠金融对系统的影响作用，分析各博弈主体策略选择及系统均衡点稳定性，通过 对关键影响要素进行数值仿真分析。结果表明：（）当退税比例在一定区间范围内，政府部门增大退税力度能够有效促进企业转型升级；（）与其他影响因素相比，云平台增值服务收取比例对于企业策略选择影响更加显著；（）当政府对平台补贴强度小于临界值时，补贴强度的增大对平台、企业而言均具有良好激励效果；（）政策引导金融机构推行普惠金融能够促进数字化转型系统的有效运行，研究结论可为推进多层联动的数字化转型体系建设提供参考依据。关键词：制造业；数字化转型；协同理论；演化博弈中图分类号：；文章标识码：文章编号：（）：，（，）：，：，：，：；引言顺应全球第四次工业革命浪潮，我国制造业由“制造大国”向“制造强国”转型尤为重要，随着物联网、大数据、人工智能等信息技术的兴起与发展，数字经济为制造业产业转型升级带来了新的契机 ，推动数字经济与实体经济的深度融合，转变制造业企业形态已成为国家发展重要议题 。然而目前我国多数企业处于转型初级水平且两极分化严重 ，中小型制造业企业普遍税后利润仅为 ，转型成本过高、资金压力、数字化基础薄弱等问题使得制造业企业面临“不想转”、“不能转”、“不会转”困境 ，对制造业高质量发展产生严重阻碍。因此探究如何推进中小型制造业企业数字化转型、推动制造业数字化产业体系建设具有重要现实意义。作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，工业互联网为数字化转型提供理想途径 ，集团 工业云平台、海尔集团 案例为工业互联网与待转型企业深度融合实践提供理论依据。由于中小型制造企业在面临是否通过平台进行数字化转型时未来预期收益不确定性较大，企业上云转型综合考虑多方面因素，而政府引导能够显著影响企业决策行为 ，多位学者围绕政府对企业上云的影响作用展开深入研究，例如，等从博弈视角探讨了政府补贴系数变化对企业和数字技术服务商的最优决策促进作用 ，博洪光等学者说明完善的补贴机制有利于系统达到稳定均衡状态 。在影响制造业企业数字化转型的因素中，资金压力、融资问题是严重约束条件，围绕缓解企业资金融通问题的研究层出不穷。例如，李春发等学者构建博弈模型，提出政府规制能够缓解企业融资困境 ，涂强楠和何宜庆认为数字普惠金融对不同制造业企业转型具有差异化影响作用 。梳理文献发现，目前研究多数聚焦于政府 云平台对企业数字化转型的促进作用，但是上云成本过高、企业资金问题并没有得到有效解决。政策引导下金融机构的普惠性金融行为对于纾解企业资金融通压力已得到研究证实，但是鲜有学者考虑普惠金融对企业上云的影响作用，构建政府、平台、金融机构、企业协同的上云生态系统，能够有效推动制造企业数字化转型进程，年 月国家发改委出台的“上云用数赋智”实施方案 为本次研究提供政策指导工具，鼓励探索跨界融合的数字化生态系统，协同打造数字化产业体系。各方协同的基础在于共同的利益关系，通过多主体协同行为实现价值共享在制造业领域已得到应用，例如，和 研究了供应链中协同创新对企业绩效的影响效果 ，孙大明等学者从空间溢出视角构建复合系统协调度模型，发现多主体协同创新对制造业运 筹 与 管 理 年第 卷产业升级有显著正向影响 。综上，本文的研究问题为：将普惠性金融应用到企业上云过程，探究政府、云平台、金融机构、企业数字化转型协同系统对制造业企业转型升级的影响作用及内在机理。具体而言，系统内部各主体的合作意愿往往是长期的，核心在于企业在政府普惠性金融政策引导下，通过云平台进行数字化转型，实现云平台、政府、制造业企业三主体之间的价值共享。鉴于系统中各主体的策略选择受到对方的影响与制约，现实中行为主体在做出决策时保持有限理性，本研究从演化博弈角度构建制造企业、云平台、政府三主体博弈模型，考虑政策引导下普惠性金融对于制造企业数字化转型的影响作用，验证不同影响因素对于系统的演化稳定作用，为探索多层联动的数字化转型产业体系提供实践依据。数字化转型协同系统模型探索政府、云平台、企业、金融机构数字化转型协同系统对于制造业企业转型升级的推动作用，系统间各主体关系如图 所示，政府对平台、企业进行补贴，政策引导金融机构，金融机构根据企业云服务使用量、数字化转型投入认定为可质押资产，对经营稳定企业提供低息贷款。当企业通过平台进行数字化转型后增加收益，随着入驻企业的增多，扩大了平台的网络外部性效用 ，当大量企业通过平台进行转型升级后，促进地方经济发展，带来社会经济收益，同时由于平台影响力的增加，地方政府会获得良好声誉收益，政府与平台、企业间实现价值共享。图 数字化转型协同系统结构 演化博弈模型建立本文构建政府、平台、企业三主体演化博弈模型，将政府政策引导下金融机构的普惠性金融行为作为重要影响因素引入其中。根据周晓阳等的研究，平台受到自身研发创新水平等条件约束向企业提供两种服务，制造企业通过平台实现转型后政府给予扶持补助 。借鉴郝家芹和赵道致的研究，云平台除了直接业务收益，随着越来越多企业入驻平台，会增加网络外部性效益 。在此基础上，提出以下基本假设和参数设定：假设 制造业企业为参与人 ，云平台为参与人 ，政府部门为参与人 ，三方均为有限理性个体且策略选择交互影响，选择策略随时间变化稳定于最优策略。假设 各博弈主体有两种策略选择，企业选择“入驻平台”策略的概率为 （），选择“不入驻平台”的概率为 ；平台提供基础服务或者增值服务，提供“增值服务”策略的概率为 （），提供“基础服务”的概率为 ；政府部门选择“积极推进”企业上云的概率为 （），“消极推进”的概率为 。假设 企业的直接净收益为，当企业入驻平台后选择基础服务时增加收益，当企业选择增值服务时增加收益为，入驻平台后即可获得政府扶持的退税补贴，退税额度为 （为退税比例，为纳税金额），企业入驻平台成本为，若选择增值服务则需增付平台服务费用 （平台增值服务费用系数为 ）。当企业入驻平台进行数字化转型后，金融机构参考企业数字化转型成果，综合评价企业后以一定概率为企业提供低息贷款 （为贷款概率系数，为贷款金额）。假设 云平台提供增值服务或基础服务，增值服务为平台向企业提供智能数据分析，定制化数字转型产品等深入转型服务。基础服务为平台由于创新能力不足、成本资金压力只向企业提供数字化转型咨询、基础化设施建设等基础业务服务。当企业入驻平台后，平台可获得直接收益 ，平台提供基础性服务的成本为，提供增值服务的成本为。政府积极推进时，对平台进行补贴 ，（为政府对于平台的补贴系数，为平台基础服务，为增值服务），当企业加入平台后由于“网络外部性”作用，扩大了平台的影响力，产生效用为，。假设 地方政府落实数字化转型政策付出宣传、推广等成本 ，当政府积极推进时，由于对企业进行退税补贴、对服务平台进行扶持，付出成本，同时获得良好地方声誉评价以及上级嘉奖等收益 ，当企业入驻平台进行全面数字化升级后，对地方经济发展具有促进作用，政府获得经济和社会收益 。第 期路世昌，等：协同视角下中小型制造企业数字化转型三群体演化博弈分析 演化博弈模型分析根据假设，博弈主体收益矩阵如表 所示：表 制造业企业、云平台、政府博弈模型的支付矩阵制造业企业云平台政府积极推进 消极推进 入驻平台增值服务 （）（）基础服务 不入驻平台增值服务 基础服务 根据 方程，可推导得到博弈主体的复制动态方程。当三方主体的复制动态方程为 时，博弈系统中三方主体策略不会随时间改变，达到系统稳定均衡状态。由 稳定性理论可知，当 矩阵的所有特征值为负实部时，此均衡点为演化稳定点 。将以上均衡解代入，得到相应的特征值如表 所示。由于所设参数均大于 且，均衡解（，）中存在非负情况，不满足演化稳定条件，可以直接排除。同时在国家积极倡导制造业数字化转型的背景下，政府、企业、平台同时采取消极策略 不 具 有 研 究 探 索 意 义，因 此 纯 策 略 均 衡 解（，）不进行深入分析。下面本文对均衡点，的稳定性进行讨论：情形 当 ，时，企业入驻平台所获收益大于成本，而平台提供增值服务成本过高，政府提供各项补贴成本大于收益，此时企业预期通过数字化转型能实现高收益，但是区域数字化环境建设并不成熟，尚未形成良好数字化生态体系，企业选择入驻平台、平台提供基础服务、政府消极推进。表 矩阵特征值均衡点特征值 特征值 特征值 （，）（，）（）（，）（，）（）（）（，）（）（）（，）（）（，）（）（）（，）（）（）情形 当 ，（）时，企业入驻平台的成本明显大于收益，平台收到政府的扶持金额差值小于成本差额，政府的声誉收益高于平台补贴费用。在制造业上云政策推行初期，由于中小型企业上云成本过高以及平台处于建设探索阶段，此时企业选择不入驻平台、平台提供基础服务、政府积极推进。情形 当 ，且 时，金融机构贷款金额大于企业采用增值服务的费用与收益，平台增值服务收费与外部效用之差大于成本之差，且政府获得收益低于各项补贴成本。当数字化产业发展成熟，平台通过自身数字产品能够实现持续盈利，此时企业选择入驻平台、平台提供增值服务、政府不提供补贴措施。情形 当 ，（）且 时，企业选择增值服务的成本高于收益，平台提供增值服务所获收益大于基础服务收益，政府选择积极推进的收益大于补贴额度。此时平台自身商业模式处于实践探索阶段，企业预期上云收益不高，企业不入驻平台、平台提供增值服务、政府积极推进。情形 当 （），且 时，企业入驻平台成本小于基础收益，平台提供增值服务与基础服务成本差值过高，政府收益高于补贴费用。此时政府在国家政策要求下积极推进企业上云，然而某些服务商为了获取高额补贴仅在原有业务基础上增加数字服务，却不深入研发创新性数字产品，企业选择入驻平台、平台提供基础服务、政府积极推进。情形 当 ，（）且 时，企业采取增值服务的收益大于成本，平台提供增值服务收益运 筹 与 管 理 年第 卷大于基础服务收益，政府收益大于补贴成本。当数字产业处于成长期时，国家大力倡导制造业上云，政府积极扶持平台、企业，此时企业选择入驻平台、平台提供增值服务、政府采取积极推进策略。仿真分析广东省自 年实施工业企业上云上平台支持政策以来，已推动 万家工业企业数字化转型，广州市对转型企业给予超 亿元资助资金，佛山市预计未来三年投入不少于 亿元，对工业互联网标杆示范项目最高给予 万元扶持。本文参考广东省制造企业上云实际情况，在满足情形 中理 想 状 态 的 条 件 下 对 参 数 数 值 做 出 假 设：，统一单位为百万元。结合曹霞等 中的赋值方法，令政府退税比例 、云平台补贴系数 、增值服务收费比例 、金融机构贷款概率 分别为 ，运用 对三主体不同情况下的策略选择动态变化进行仿真。政府退税力度 对博弈主体的影响不同退税强度下三主体演化情况如图 所示。随着退税强度的增加，企业、平台倾向于稳定的演化速率加快，税收激励对于企业上云具有很强的促进作用，退税额度的临界值位于 ，当退税额度大于临界值时，长期的税收优惠给政府造成负担，政府税收优惠意愿逐渐降低。图 退税强度对系统演化影响 平台补贴系数 对博弈主体的影响探究政府对云平台补贴的影响作用，系统演化路径如图 所示。政府对平台的补贴系数控制在一定范围内时，增强补贴力度能够提升平台增值服务演化速率，当补贴强度过大时，各主体无法实现稳定均衡。原因在于，平台受到政府高额补贴后，投入增值服务研发，经过一段时间后政府补贴门槛变高，平台依靠自身提供增值服务尚未能够持续盈利，转而提供基础服务，而政府为鼓励区域数字化生态持续良好建设，又提高了补贴覆盖率，在数字化产业成熟稳定后再逐渐降低补贴。图 补贴力度对系统演化影响第 期路世昌，等：协同视角下中小型制造企业数字化转型三群体演化博弈分析 云平台收费比例 对博弈主体的影响系统的演化路径随 变化如图 所示。增值服务收取比例对政府而言影响较小，政府选择与声誉收益及补贴成本密切相关。当服务费用比例超过阈值时（阈值介于 ，），企业全面数字化转型成本过高，入驻平台意愿降低，而平台为了获得增值服务收益降低服务费用，企业转向入驻平台，企业、平台策略互相影响，随时间发展无法达到稳定状态。原因在于，数字化转型初级阶段，平台业务盈利模式在不断探索，高增值服务费用虽然增加了平台额外收益但是却流失了客户，使得中小制造企业在面临通过平台实现转型时犹豫不决，只有合理控制平台增值服务收费比例才能使得平台、企业同时积极推进数字化转型。图 收费比例对系统演化影响 金融机构贷款概率 对博弈主体的影响分析金融机构贷款概率的影响作用，系统的演化稳定轨迹如图 所示。企业和平台积极推进演化速率随金融机构贷款概率的增加而增大，在短时间内政府的演化稳定速率随贷款成功概率增大而减缓。原因在于，政府预期较高的贷款概率极大提高了企业入驻平台进行数字化转型的主观意愿，短期内即使政府不给予扶持，企业决策仍不会发生改变，随着数字产品的深入部署，政府再对企业和平台给予扶持补助，弥补企业阵痛期成本。图 收费比例对系统演化影响 协同系统模型检验为检验系统演化稳定有效性，将数组代入模型进行仿真，结果如图 所示。由图可知，此时系统仅存在一个演化稳定均衡组合（入驻平台，增值服务，积极推进）。随着数字化转型政策的不断实施，政府通过积极推进获得的收益足够大时，企业在得到各项补贴后收益大于成本，确保平台提供增值服务所获收益大于基础性服务收益，中小制造企业会积极进行数字化转型，全面落实国家政策要求。系统仿真结果与情形 中的结论一致，可见仿真分析结果与三方演化策略稳定性分析具有一致性结论且具有现实有效性，对推动企业数字化转型具有现实指导意义。图 系统的演化博弈仿真图 结语为探索多方协同的数字化转型系统演化机理，构建政府、云平台、企业三方主体演化博弈模型，分析不同影响因素对整体博弈中各方策略选择的影响，得到以下结论和建议：（）企业和平台的数字化转型参与意愿与政府的退税强度成正比，税收优惠能够有效提升中小制造企业数字化转型积极性。当退税比例过大时，政府行为短期内不会受到影响，长期后由于成本过高，会逐渐减弱优惠强度，但企业渡过阵痛期后实现降本增效，策略选择不会受到政府的影响。税收优惠对企业、平台策略选择影响显著，政府在制造业行业数字化转型初期应理性发挥“看得见的手”促进产业转型达到预期水平。（）政府对平台补贴强度的变化对于系统三方而言具有不同的影响作用，当补贴系数在一定范围内，三方博弈主体均向积极推进策略演进，当补贴力度过大时，系统无法到达稳定均衡状态。政府补贴是行业数字化转型的有效催化剂，但是过高的运 筹 与 管 理 年第 卷补贴强度会使行业过分依赖补贴而忽视自身的业务创新。政府应将补贴额度控制在一定范围内，使得云平台充分探索工业互联网新领域的实践，依靠自身业务实现长效盈利，才能有效促进平台数字服务持续供给，激励企业实现数字化转型。（）相比于其他因素，云平台增值服务费用收取比例对制造企业具有较强影响。当平台服务费用收取比例较小时，企业深入数字化转型速率与增值服务比例呈反比，当系数大于临界值时（临界值介于 ，），企业和平台策略不断变化、互相影响，整体系统无法达到稳定状态。数字化转型发展初期，平台业务盈利模式尚未成熟，通过探索实践，平台理性确定增值服务收取比例对制造业企业转型升级而言具有重要意义。（）金融机构对企业贷款概率的增加，能够有效提升云平台、企业趋于稳定的演化速率，政府选择积极推进的速率与成功贷款的概率成反比，普惠性金融的实施能够缓解政府的补贴成本压力。当金融机构在地方政府政策引导下推行普惠性金融时，参考企业的用云量对企业评估贷款，即企业数字化成果越多越可能获得金融机构的贷款优惠，调动企业的转型积极性。普惠性金融的推行，对三方主体均具有推进作用，能够促进数字化转型系统的良好运转。参考文献：许恒，张一林，曹雨佳 数字经济、技术溢出与动态竞合政策 管理世界，（）：李春发，李冬冬，周驰 数字经济驱动制造业转型升级的作用机理基于产业链视角的分析 商业研究，（）：何小龙，李君，周勇，等 工业互联网平台应用现状及发展对策 科技管理研究，（）：刘然 后疫情时代中小企业数字化转型之路 人民论坛学术前沿，（）：孔存玉，丁志帆 制造业数字化转型的内在机理与实现路径 经济体制改革，（）：，（）：，：，（）：，（）：薄洪光，王兴冕，李焕之，等 考虑成熟度激励的服务型产能共享平台模式演化研究 工业工程与管理，（）：李春发，卢娜娜，李冬冬，等 企业绿色创新：政府规制、信 息 披 露 及 投 资 策 略 演 化 科 学 学 研 究，（）：涂强楠，何宜庆 数字普惠金融、科技创新与制造业产业结构升级 统计与决策，（）：，：，（）：孙大明，原毅军，郭然 多主体协同创新对区域产业升级的 影 响基 于 空 间 溢 出 视 角 科 研 管 理，（）：，：周晓阳，赵凡，刘莹，等 政府补贴和成本共担如何影响平 台 和 企 业 策 略 选 择？基 于 三 方 演 化 博 弈 控 制 与 决 策，：郝家芹，赵道致 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