产业集群复杂网络应用研究及展望

1、产业集群复杂网络应用研究及展望 根据电子信息产业集群发展现状构建产业集群网络模型关键词：复杂网络，产业集群，无标度网络，小世界网络摘要：作为大量真实复杂系统的高度抽象，复杂网络已经成为国际学术界的研究热点，成为经济管理领域新兴的重要研究方向。复杂网络理论越来越接近现实世界的网络现象，使得该理论成为发现网络现象一般规律的新工具。从网络文献查询系统中看，产业集群的复杂网络现象已经受到学者们的关注，但目前尚没有学者对这些研究成果进行系统梳理。本文根据电子信息产业集群发展现状构建了产业集群的网络模型，以此来介绍复杂网络在产业集群中的应用。Abstract：As a large number of re

2、al complex systems of highly abstract, complex networks has become a research focus in the international academia, become a new important research direction in the field of economic management. Complex networks theory is more and more close to the real world network phenomenon, makes the theory of n

3、etwork discovery general law of new tools. From the network literature query system, a complex network of industrial cluster phenomenon has got the attention of scholars, but there are no scholars to system combing the results of this study. According to the current situation of the development of e

4、lectronic information industry cluster, this paper builds the network model of industrial cluster, to introduces the application of complex networks in industry cluster.1 产业集群 1.1 产业集群的含义迈克尔 波特(1998)认为，产业集群(industrial cluster)是在某一特定领域内互相联系的、在地理位置上集中的企业和机构集合。产业集群包括一批对竞争起重要作用的、相互联系的企业和其他实体。产业集群经常向下延伸至

5、销售渠道和客户, 并侧面扩展到辅助性产品的制造商, 以及与技能技术或投入相关的经营实体。JA Theo，Rolelandtand Pimden Hertog (1998)对产业集群的定义是：为了获取新的互补技术，从互补资产和知识联盟中获得收益，加快学习过程，降低交易成本，克服或构筑市场壁垒，取得协作经济效益、分散创新风险、相互依赖性很强的企业(包括专业供应商)、知识生产机构(大学、研究机构和工程设计公司)、中介机构(经纪人和咨询顾问)和客户通过增值链相互联系形成的网络，这种网络就是产业集群。1.2 产业集群的作用产业集群是通过一定规模的同类型企业或形成上下游供应链的企业，对地区经济的发展有一定

6、重要带动作用的经济发展形式。目前我国沿海发达地区，特别是江浙沪地区形成了大面积的产业群，对当地经济发展起到了重大引导作用。(1)产业集群对落后地区的经济发展具有重要的催生作用，经济发展落后的地区一般只有少数的工业企业。(2)产业集群的出现、产生和发展对地区经济发展具有集聚资源、迅速形成新经济增长点的作用。在某个行业里，最初是在一个或几个企业里，而后由于其示范带动效应，这种要素的集聚效应对经济欠发达地区起到很重要的推动作用。(3)产业集群对规模经济的形成和分工协作具有重要的推动作用。企业规模越大，越有利于形成规模经济。产业集群由于众多企业在一起生产，不断扩大企业规模往往既是降低成本的需要，专业化

7、配套和分工协作纽带逐步形成，有利于企业进一步降低成本，提高效益。(4)产业集群对企业技术进步和科技创新有重要的促进作用。几个企业生产同样的产品， 要想降低成本，取得竞争优势，除了扩大规模，就是采用新技术。一个企业往往利用了新技术、新工艺、新的生产方法，其他企业就会迅速效仿，无论是追求利润的要求和相互竞争的压力，都会促进企业不断进行技术创新，从而提高市场竞争力。因此，产业集群的形成比分散的企业，更能促进企业自主创新，推动地区技术进步。1.3 产业集群发展的若干原则1.3.1集中产业集群的发展一般应形成一个独立的工业园区，这样利于形成一个统一的良好的发展环境；便于当地政府对产业集群统一管理、统一指

8、导；便于政府提供的统一的基础设施保障和有针对性的服务。1.3.2联合产业集群在发展的初期往往都是一个个单独的企业，如何实现联合? 这就需要借助产权的纽带。一个产业园区生产同类产品的企业可以联合成立企业集团，各自取得一定的股权，形成一定程度的利益共同体，一方面可以避免企业间的恶性竞争，另一方面为企业间的相互兼并提供条件，从而促进企业做大做强。1.3.3质量和标准产业集群在发展过程中，必须严把产品质量和标准关。产业集群在初始阶段，由于企业规模小，生产加工能力、产品质量和标准都不够稳定，这就需要政府加以规范，主动服务，加强指导。可以通过建立产业集群内行业协会的方式来加强企业产品的质量和标准检验，这样

9、便于企业自律，便于企业间互相监督，促进企业珍视信誉, 规范发展。1.4 产业集群的研究领域与深度研究领域方面，已经有学者对产业集群的自组织特性采用建模方式进行仿真模拟，但研究成果为数不多，适用范围有限。产业集群中多层互嵌的网络特征和不同产业集群复杂网络的不同形态需要更多利用建立演化模型的方法对不同的网络进行分析。同时，由于产业集群复杂网络的复杂性，无向、加权网络是未来的研究重点，建立加权有向网络的建模研究可以对产业集群理论作出更多的贡献。目前，只有风险研究方面涉及了对产业集群复杂网络分析方法与技术的应用。复杂网络控制理论涉及反馈强制控制、拥塞控制和鲁棒控制等。目前，尽管控制理论的思想也在部分研

10、究成果中有所体现，但很少见到利用控制技术分析产业集群治理措施方面的研究。因此，这一领域的空白点很多，有待进行深入研究。2 产业集群的小世界和无标度网络性从经济维度看，产业集群网络是由大量经济主体相互作用、相互影响而形成和拓展的超级网络。本文从网络经济学的视角出发，根据电子信息产业集群发展现状，构建产业集群网络模型, 并应用小世界模型、无标度模型对其网络结构进行分析，针对结构特征优化网络，制定产业集群发展策略。基于复杂网络理论的电子信息产业集群结构分析产业集群本质上是具有复杂拓扑结构和动力学行为的复杂网络系统，对产业集群网络的结构特征进行分析，通过结构的优化和升级可促进集群网络效应的发挥和增强，

11、从而打造具有竞争优势的产业集群。 2.1 产业集群网络的小世界性研究复杂网络的测量指标有度分布、平均路径长度和聚类系数实证结果表明，多数真实网络都具有小世界特性和聚类特性传统的规则最近邻藕合网络具有高聚类性，但缺乏小世界性；E R 随机网络具有小世界特性却无高聚类性w s 小世界网络模型介于两者之间，同时具备两特性，揭示了客观世界复杂网络中最为有效的信息传递方式之一。W S 小世界模型构造算法如下：考虑围成环的N个点形成的最近邻藕合网络，其中每个节点都与其左右相邻的各K/2节点相连，然后以概率p 随机地重连网络中的每个边。p =，d (u , v) 为节点u、v 之间的距离，a为平均连接度，决

12、定边的平均长度，L 为图中最远两点间的欧式距离。当p=0时，得到完全规则网络；当P=0.1时， 得到具有典型特征的小世界网络；当a=0.25 ，=0. 3时，得到不完全随机网络。图1：规则网络（左） 随机网络（右）利用matlab分别构造了N = 67，K = 12 的规则网络(图1 左) 和随机网络(图1 右)三项指标的对比情况如表1所示，可以看到本文构造的电子信息产业集群网络的指标与小世界网络的指标基本一致。表明电子信息产业集群网络是具有较短平均路径和较高聚类系数的小世界网络。小世界现象源于产业链的模块化分工, 模块化分工下的网络状产业链在规避高额交易费用的同时，能充分协调各类资源进行高效

13、生产，实现价值的生成。因此，模块化分工形成的网络状产业链能够获得更大的价值，分工越深化，系统价值越大。表1: 复杂网络三大统计量的对比情况规则网络小世界网络随机网络电子信息产业集群网络平均路径1.9091.6561.7661.63聚类系数0.7170.5650.2830.58平均度数282416.50824.512.2 产业集群网络的无标度性研究在小世界网络模型中主要考虑路径长度和聚类系数两个指标，当考虑网络节点度分布时， 若满足幂律分布，则该网络为无标度网络。一般来说，节点的度数越大，说明其交际能力越强，占有的资源也越多。B A 无标度网络模型是分析无标度网络最常用的动力学模型1，其构造算法

14、突出了增长和优先连接两大特性：(1) 增长：从一个具有个节点的网络开始，每次引入一个新的节点，并且连到m个已存在的节点上，m；(2) 优先连接：一个新节点与一个己存在的节点 i 相连接的概率与节点 i 的度、节点 j 的度之间满足：=。经过t 步之后，这种算法将产生一个N=t+个节点、条边的无标度网络。根据对路径长度和聚类系数的计算，B A 网络具有小世界性，但当网络规模充分大时，该网络不具有明显的聚类特征。B A 网络的度分布函数为p=，表明其度分布可由幂指数为3 的幂律函数近似描述。对电子信息产业集群网络结构的度分布情况拟合(图2左)，和matlab得到的B A 网络节点度分布的幂律函数曲

15、线形状大致相似(图2 右)。在实际电子信息产业网络中，各企业节点间的连接状况呈现不均匀分布，大多数企业度数较小，仅有少数企业度数较大，即体现为无标度性。图2:电子信息产业集群网络(左)和BA无标度网络节点度分布(右)情况对比3 电子信息产业集群发展策略研究3.1 产业集群复杂网络应用的基本研究框架从国内外研究看，产业集群复杂网络研究以复杂网络特性为理论依据，复杂网络统计变量为基础工具，融合生命周期理论、创新理论、风险理论等理论，形成网络演化与集群发展、网络结构与创新、复杂网络与风险为核心内容的研究框架。结合生命周期理论，相关研究利用集群复杂网络的演化的建模方法解释了产业集群成长的根本原因。产业

16、集群复杂网络演化建模的目的是以复杂网络小世界网络、无标度网络等为基础，结合产业集群的实际发展中的连接机制，对引入期、成长期、成熟期、衰退期等阶段的特征进行分析。由于产业集群网络结构形态的复杂性，产业集群网络形成机制受很多因素影响。3.2 产业集群网络成型后的稳健性发展策略在产业集群网络成型后，企业是构成整个网络的基本单位，企业节点的破坏必然会或多或少地影响整个网络的稳定性在电子信息产业集群网络中，作为中心节点的核心产业或龙头企业，其基于市场、资金和技术的核心竟争力往往是产业集群网络演化的推动力。由于激烈的竞争，且出于利益最大化的考虑，部分核心企业转向发达地区或其他新兴产业，导致产业链部分环节缺

17、失，整个网络的运行就会面临停止、倒退甚至崩溃的危险，这种行为可理解为恶意攻击；某些企业面临资金短缺、经营不善等自身问题可认为是随机故障，一般边缘的规模较小企业面临类似问题的可能性较大。通过对产业集群网络拓扑结构的研究，发现网络的度分布对于网络鲁棒性起决定性作用随机网络的度分布服从均匀分布，不存在影响整个网络结构的关键节点，随机或者故意去除若干点，整个网络都将被分成若干孤立的子网；而B A 网络的度分布表现为极端非均匀性，度数较小的节点出现不利情况时对整个网络的连通性影响很小，少数度数较大的关键节点的作用却被放大随机去除网络中的大量节点。因此，在电子信息产业集群网络中，政府应当发挥其关键作用，对

18、核心企业和配套企业进行有针对性的支持。引导和控制，呼吁建立产学研联盟，加强企业间的交流合作，避免龙头企业的过度垄断及恶性竞争的出现力求寻找网络中度分布的平衡，每个模块贡献自己的核心技术和产品，最大限度的获得批量模块化生产的规模优势，生产成本大大降低,提高了整个产业的核心竟争力；无标度网络的增长和择优机制可能造成/富者更富的马太效应，度分布的不均匀性导致电子信息产业集群网络对随机故障的鲁棒性和对恶意攻击的脆弱性，若5 % 的核心节点被攻击，网络就基本瘫痪。应对整个产业集群网络的核心和边缘企业进行有针对性的支持和控制，避免核心企业形成过度垄断的地位，在提高龙头企业对恶意攻击的鲁棒性的同时，最大化发

19、挥其对整体产业集群网络的贡献。3.3 产业集群网络形成过程中B A 模型的增长和优先连接性引申到电子信息产业集群网络形成过程中，可表述为以下优化机制增长和退出：反映了产业集群网络动态演变的本质初始阶段，仅有少数独立企业，在政策的推动和经济发展的带动下，配套企业不断加入集群网络但随着新型平板显示产业的兴起，退出产业集群随着技术研发的深入、产品的开发和市场的扩大，整个网络规模不断变大，形成了层次分明、功能强大的网络结构根据择优性，企业的进入并不是随机的，往往基于自身和对方的需求及获得的满足程度在实际网络系统中，节点的度及其增长速度与节点的年龄和适应度有关，年龄越大、适应度越高更可能获取更多联系。B

20、 A 网络中心节点数量少，具有较大的聚类系数和较短的路径长度，表明资源的利用、流动以及传播效率要高于随机网络，更能培育具有核心竞争力的优势企业，所以更容易实现规模经济资源分配后向利用率高和具有核心竞争力的中心节点聚集，通过转让，合作联盟等机制向与其连接的其他节点分配与其功能相当的资源，实现资源跨区域! 跨行业的流动与利用企业和产业模块间的关系不是一成不变的，由于信息不对称的存在，对于企业节点进入哪个产业模块，也应考虑产业模块对企业的选择这种择优和双向的选择机制促使产业集群网络呈现出层次分明的特点。4 从复杂网络的角度来探讨产业集群中信任机制的演化目前对集群信任机制的研究并没有考虑到集群社会网络

21、的拓扑结构是否会对产业集群中的信任机制产生影响，而在实际的产业集群中，大多数企业的行为都根植于由集群内企业所构成的社会网络之中，网络内企业的行为及行为结果都会受其所嵌人的社会网络的影响。因此，鉴于此目的，本文拟从复杂网络的角度来探讨产业集群中信任机制的演化。产业集群具有复杂网络的“小世界”特性和无标度特性，一方面，在产业集群网络内，由于地理位置的接近性使得网络成员的互动关系广泛而频繁，因而产业集群网络通常有着较高的集聚程度，集群企业间这种密集的互动关系称之为网络的小世界特征。另一方面，在集群网络中，企业间往往具有非常密集的关系连接，由于企业在选择连接对象是意识的过程，企业会倾向于选择连接数目较

22、多的网络节点，因而组织间互动关系的分布并不是均匀的，网络中的一些企业会有大量连接，成为集群网络中的核心企业，因此产业集群网络关系连接分布具有无标度特征。加强集群社会网络内企业中心度高的企业的信用建设。对于网络中心度高的企业要加强对其守信行为的引导，充分利用这些企业在集群网络中的优势地位，让这些企业对网络中的其他企业在守信方面建立起标杆效应，提高产业集群的整体信任水平。各级政府应该扶持一批有良好信用记录的企业,使他们成为产业集群网络里的中枢节点，其他企业与这些核心企业在相互信任的基础上开展创新合作,从而提高其他企业的技术创新能力和创新效率,进而提高产业集群的整体创新水平。构建一个良好的信用法律体系，以促进集群健康与持续的发展。在产业集群中建立起一种能为各社会成员普遍认可的信用体系的社会制度性安排与制度性承诺。5 结论 产业集群复杂网络的研究涉及辨析产业集群的复杂网络特性，分析