高校科技企业可持续发展系统动力学模型构建_贾一伟

第26卷第3期研究与发展管理
Ｒ＆D MANAGEMENT Vol．26No．3文章编号：1004-
8308（2014）03-0097-07高校科技企业可持续发展系统动力学模型构建
贾一伟，贾利民
（北京交通大学交通运输学院，北京100044）
摘要：首先，指出运用系统动力学建立高校科技企业可持续发展系统动力学模型的意义；其次，建立高校科技企业可持续发展系统链子模块，并对相关变量进行选择，进而构建系统动力学流图模型；最后，结合我国高校科技企业的实际情况，从系统边界、心智模型和极端值等方面对系统动力学模型进行了测试，证实了模型与现实系统的契合性．
关键词：高校科技企业；可持续发展；系统动力学中图分类号：G311文献标识码：A
收稿日期：2012-
09-18；修改日期：2013-02-28．作者简介：贾一伟（1968—），男，博士研究生，副研究员，研究方向为社会经济系统动力学分析．
相对于一般企业，高校科技企业可持续发展受外部外生因素和内部内生因素的影响，构成一个复杂
的动态系统［1］．与诸多的复杂大系统一样，它具有存在多重反馈、因果时有分离的特点．系统动力学是分
析复杂系统的有效方法，可用于高校科技企业可持续发展的研究和分析．运用系统动力学的理论和方法，建立高校科技企业可持续发展模型的意义表现在以下三个方面．
（1）系统动力学有助于运用结构化方法系统认识高校科技企业可持续发展问题．
高校科技企业可持续发展具有涉及因素多、因素间关系复杂的特点．运用系统动力学方法可以将高校科技企业可持续发展的相关因素进行抽象，通过结构化的思考方法，平行考虑各个因素，并选择全面视角，以照顾到细节的相应层次．在结构化认识的基础上，高校科技企业可持续发展问题将能得到全面的认识和解析．
（2）系统动力学有助于运用定性与定量相结合的方法分析高校科技企业可持续发展问题．
对高校科技企业可持续发展问题的科学认识，既是一个定性问题，也是一个定量问题．一方面，盈利增长率、销售收入增长率等财务指标可以有效地表征高校科技企业可持续发展情况；另一方面，有效的公司治理、科学的政策设计对高校科技企业可持续发展有较好的促进作用．通过分析系统动力学的特点、方法以及国民经济体系作为复杂动态系统的特点，可以看出，系统动力学研究解决问题的方法是一种定性与定量相结合，综合运用系统、分析、综合与推理的方法．因此，借助于系统动力学方法，我们可以用定性与定量相结合的方法加深对高校科技企业可持续发展的分析和研究．
（3）系统动力学可运用“政策实验室”对高校科技企业可持续发展政策进行仿真．
高校科技企业可持续发展政策是否有效往往在短期内无法检验，其严肃性也不允许进行“真实实验”，所以可以考虑通过模拟的方法进行近似分析．系统动力学被誉为“政策实验室”，具有对政策进行仿真的功能，而这恰恰是高校科技企业可持续发展研究所需要的．
因此，系统动力学的理论、原理与方法分析可用于高校科技企业可持续发展的分析和研究中，而系统动力学可借助计算机模拟的特点也为科学认识高校科技企业可持续发展政策的有效性提供了可行性．1高校科技企业可持续发展系统链子模块
根据高校科技企业可持续发展的特点，本文设立了四个子模块：高校科技企业可持续发展子模块、高校支持子模块、政府支持子模块和社会支持子模块．在本部分，分别对这四个子模块和相关变量选择加以说明．
DOI:10.13581/ki.rdm.2014.03.010
1．1高校科技企业可持续发展子模块
经济成长性是可持续发展的基本指标［2］．据此，本文选择盈利增长率、销售收入增长率、资产负债率
等财务指标来表征高校科技企业的可持续发展，
构成高校科技企业可持续发展的顶层模块．其中，
盈利增图1高校科技企业可持续发展子模块因果关系Fig．1The causal relation of the sustainable
development sub-module for technological enterprise in university 长率、销售收入增长率与高校科技企业可持续发展呈正相关
关系．资产负债率是指企业年末的负债总额同资产总额的比
率，表示企业总资产中有多少是通过负债筹集，表征高校科
技企业的偿债能力，与其可持续发展为负相关关系．与此同
时，盈利增长率、销售收入增长率和资产负债率之间也存在
一定的关系，由于盈利增长率与资产负债率呈负相关关系，为避免出现循环嵌套，本文仅将盈利增长率和销售收入增长率纳入下文的系统动力学模型之中．高校科技企业可持续发展子模块的因果关系如图1所示．
1．2高校支持子模块
从理论上进行分析，高校支持对高校科技企业可持续发展有显著性影响．为了进一步探索高校支持对高校科技企业可持续发展的影响，本文构建了高校支持子模块．
高校支持体现在优先向高校科技企业图2高校支持子模块因果关系Fig．2The causal relation of the university support sub-module 输送高素质技术人才和持续的技术投入等方面．一方面，高
校对高校科技企业技术投入的增加，既提升了企业的核心竞
争力，还有可能促使企业争取到更多的政府科研经费资助，
这将对企业增加研发投入提供一定的支持作用，从而保证了
产品质量，为企业盈利的增长奠定了基础．另一方面，高校通
过鼓励教师和科研人员到高校科技企业兼职，从事科技成果
转化和产业化工作，进而使得企业技术人员的数量和质量都
有所提升．此外，高校研究生在校期间到高校科技企业实习
人数不断增多，
优秀研究生毕业后去高校科技企业就业的可能性也相应增加．这在该子模块中分别表现为高校科技企业
中的技术人员人数增长和硕士以上学历员工人数增长．这些
因素在一定程度上为高校科技企业的员工素质和产品质量
的提升提供了保障，从而使企业销售收入增长率和盈利增长
率有了保障．按照以上逻辑，
高校支持子模块的因果关系如
图3政府支持子模块因果关系Fig．3The causal relation of the
government support sub-module
图2所示．
1．3政府支持子模块
政府对高校科技企业的支持可以有不同的方式，如政策
许可、税收优惠和科研经费支持等．在本文中，为了简化模
型，我们着重分析了税收优惠的影响．这一影响的逻辑是：政
策支持力度越大，高校科技企业可以享受的税收优惠越多，
在税收优惠政策的刺激下，高校科技企业将增加研发支出，
而企业的纳税额也将有所降低．高校科技企业增加研发支
出，有利于产品质量和员工素质的提升，进而促进高校科技
企业的净利润和销售收入的增加．同时，在营业收入不变的
前提下，由于税收优惠的存在，企业的纳税额降低，营业收入
与纳税额的比例将会下降，即营业收入/纳税额的增长率将
呈下降趋势．此外，纳税额的降低还将直接增加高校科技企业
的净利润．政府支持子模块的因果关系如图3所示．8
9研究与发展管理第26卷
1．4
社会支持子模块
图4社会支持子模块因果关系Fig．4The causal relation of the society support sub-module
社会资本的投入、非高校事业编制人数的增长、供应链合作
等构成了高校科技企业的社会支持因素，促进了高校科技企业的
社会化程度．相关研究证实，社会支持因素对高校科技企业的吸
收能力、知识传递能力和资源整合能力有显著提升作用，从而能
够促进企业净利润和销售收入的增长［1］．可见，社会支持对高校
科技企业可持续发展存在正向显著影响．为了模型的简化，
本文选择一部分变量整合加入系统动力学模型，即选择社会资本投入
和人力资源支持加以分析．该子模块的逻辑是，社会资本投入和
非高校事业编制人数的增长，将会提升高校科技企业的社会化程
度，而社会化程度的提高有利于高校科技企业的盈利和销售收入
的增长．社会支持子模块的因果关系如图4所示．2高校科技企业可持续发展的系统动力学仿真模型
按照系统动力学建模规范，在构建因果关系图的基础上，通过进一步构建系统流图来描述系统，为系
统仿真和定量分析奠定基础［3］．在研究中，根据高校科技企业可持续发展因果关系，将变量因果关系中的
符号由点改为对应的符号，并遵循相应的流线连接变量的关联关系，即可得到流图．流图是进行定量分析的有力工具，是为了便于掌握系统的结构及行为的动态性而引入的图像模型，它根据变量关系来分析系统中的反馈回路，是由积累、流率、物质流、信息流等符号构成的，可直观形象地反映系统结构和动态特
征．从因果关系图到流图，
在系统问题刻画上已经发生了质的变化，流图中的流位变量已经具备了定量分析的表达式，再通过建立流率变量和辅助变量的关系式，即可以实现定量分析
［4］．高校科技企业可持续发
展系统动力学流图是进行仿真分析的主模型．根据以上建立的各变量间相互关系和构造方程，可构建出高校科技企业可持续发展仿真模型流图．
本文使用Vensim PLE 仿真工具构建出“高校科技企业可持续发展系统动力学模型”系统流图，如图5所
示
．
图5高校科技企业可持续发展系统流图Fig．5The system flow chart of sustainable development for technological enterprise in university
3高校科技企业可持续发展系统动力学模型测试
对现实系统具有趋势上的拟合性是系统动力学模型构建的关键［4-5］．为此，本文结合某高校科技企业
9
9第3期贾一伟等：高校科技企业可持续发展系统动力学模型构建
实例对所建立的系统动力学模型进行测试．
3．1
企业简介及系统动力学模型构建图62007—2011年A 企业销售收入和净利润发展趋势Fig．6The development trend of A's sales
and net income from 2007to 2011
A 企业是依托我国某著名高校计算机学院成立的
高校科技企业，成立于21世纪初．该企业经过多年的
发展，现已成长为我国智能交通领域具有自主知识产
权的大型软件和重大设备供应商，在行业中享有美
誉．近年来，
企业的经营业绩不断提升，且呈现出较好的发展态势，如图6所示．
根据构建的系统动力学模型，结合A 企业现状，
本文建立A 企业的系统动力学模型．在模型中，考虑
到高校技术投入增量一般呈规律性变化（与经济周期
呈现特点一致），采用正弦函数表示；考虑到高校科研实力、科研经费支持增长、硕士以上员工人数增长、技
术人员人数增长均是呈直线上升趋势，采用一元函数表示，初期值为赋值；税收优惠整体上呈现增长趋势，但规律却不明显，有些年份增长明显，有些年份没有增长，本文采用with Lookup 函数表示；非高校事业编制人数增长率受学校政策影响较大，规律也不明显，凭经验同样采用with Lookup 函数表示．“政府支
持力度影响因子”和“社会支持力度影响因子”用表函数表示．其他变量的基本方程可由系统动力学的流
图推理得出．
模型以年为单位，用Vensim 进行仿真分析．其基本方程和相关参数如下．
高校技术投入增量=SIN ［
（Time /20）ˑ（3．14159/2）］科研经费支持增长率=0．5+高校技术投入增量ˑ0．25
硕士以上员工人数增长率=0．5+高校技术投入增量ˑ0．25
技术人员人数增长率=0．5+高校技术投入增量ˑ0．25
税收优惠增长率=with Lookup 政府支持力度影响因子（销售收入增长率）
销售收入增长率=技术人员人数增长率ˑ社会化程度提升程度
非高校事业编制人数增长率=with Lookup 社会支持力度影响因子（硕士以上员工人数增长率）社会资本增长率=with Lookup 社会支持力度影响因子（实际可持续发展能力）
社会化程度提升程度=社会资本增长率ˑ非高校事业编制人数增长率
员工素质提升率=技术人员人数增长率ˑ硕士以上员工人数增长率
产品质量提升变动率=技术人员人数增长率ˑ研发支出增长率
盈利增长率=产品质量提升变动率ˑ员工素质提升率ˑ社会化程度提升程度ˑ“
（营业收入/纳税额）增长率”
营业收入/纳税额增长率=销售收入增长率ˑ税收优惠增长率
研发支出增长率=税收优惠增长率ˑ科研经费支持增长率
成长能力变化率=SQＲT ［
SQＲT （盈利增长率）］/成长延迟成长延迟=2
初始成长能力=2
初始实际可持续发展能力=0．5
可持续发展变化率=SQＲT ［
SQＲT （成长能力ˑ盈利增长率）］/可持续发展延迟可持续发展延迟=2
成长能力=INTEG （成长能力变化率，
2）实际可持续发展能力=INTEG （可持续发展变化率，
0．5）3．2系统边界测试
系统边界测试主要是检查系统中重要的概念和变量是否是内生变量，并测试系统的行为对系统边界
01研究与发展管理第26卷
假设的变动是否敏感［4］．系统边界的确定主要取决于所研究和重视的变量以及时间的跨度．
本文系统动力学模型建立以后，组织了专家访谈、高校科技企业经营者座谈．在汇集专家和企业经营者意见后，本文进一步修正了模型．在内生变量和外生变量的界定上，本文充分考虑了时间问题．由于本文收集高校科技企业的数据仅涉及5个年度，故模型未考虑劳动力市场变动、金融政策变动等因素．
3．3心智模型测试
心智模型测试就是看系统模拟的行为是否能复制案例所提供的数据（时间序列）［4］．模拟曲线和时
间序列的吻合有两种情况：绝对数据的吻合和趋势的吻合．后者往往更为重要，因为系统动力学模型就是以系统微观结构为基础建立的模型，结构决定系统的行为特征，而趋势是行为特征的标志．
系统动力学模型主要目的是研究系统的行为特征，分析系统的结构．因此，即使模型能简单地复制数据也不能说明模型已经很好地拟合现实．也就是说，即使心智模型测试过了关，也不一定说明模型就没有问题．但是，如果心智模型测试不过关，则模型一定存在问题．
在本文中，盈利增长率和销售收入增长率是两个重要变量，故本文在数据采集时充分考虑了这两个变量．其中，使用净利润增长率测度实际的盈利增长率，并用销售收入增长率表征实际成长能力变化率的趋势．这样，在测试心智模型时，本文将净利润增长率、销售收入增长率的实际值与仿真模拟值相比较，并检验其趋势是否一致．图7是盈利增长率和销售收入增长率的仿真输出结果．相比于图6可以得出，盈利增长率、销售收入增长率的实际值与仿真模拟值在趋势上有较好的拟合性，心智模型测试通过
．
图7系统动力学仿真结果Fig．7The simulation result of system dynamics
3．4极端情况测试
极端情况主要用来测试模型中的速率方程是否稳定可靠，是不是在任何极端情况都能反映现实系统的变化规律或决策者的意愿．极端情况测试方法是通过模型对冲击所做出的反应来判断．在测试中，当政府支持力度和社会支持力度这两个影响系数分别取两个端点值时，成长能力变化率和可持续发展变化率
都能取得合理值．这说明，
在极端值出现后，模型的预测功能不会出现异常，证实模型有一定的稳定性．3．5行为表征测试
为进一步测试系统仿真模型的有效性，除了A 企业外，本文又结合调研的其他三家企业进行仿真测
试．运用系统动力学模型，
本文对上述四家企业进行了仿真模型，并将其与企业实际经营值进行比较，比较结果如表1所示．
在仿真值与实际值的比较中，本文主要采用误差参数．误差参数采用以下公式．
e =a －b b
（1）
其中，a 为仿真数据值，b 为实际数据值．101第3期贾一伟等：高校科技企业可持续发展系统动力学模型构建
表1四家企业销售收入增长率、盈利增长率实际值与仿真值Tab．1The values and simulations of the four enterprises
企业指标
2008年2009年2010年2011年
实际值仿真值实际值仿真值实际值仿真值实际值仿真值
A企业销售收入增长率－0．0014300．002110．0521810．062270．1892170．192300．0418450．05585盈利增长率0．1720310．183080．0378790．042140．2049880．205320．2672890．27784
B企业销售收入增长率1．9612422．001170．1939440．201200．3249480．331270．0899460．09220盈利增长率1．8491561．923800．8715540．885400．7379160．750090．3252270．40130
C企业销售收入增长率0．0031420．004060．0617800．063750．4686260．478280．2429800．25611盈利增长率0．4953460．500200．5095600．612130．5349040．55607－0．4369600．14531
D企业销售收入增长率0．1066400．108920．1241300．115670．5795830．712450．2511550．36230盈利增长率－0．1494300．204040．1594770．170291．2687711．277860．0534680．06624
本文对误差参数的验证得知，除部分数据外，大部分数据参数误差均小于0．05．因此，可以看出，仿真很好地拟合了现实系统，建模和仿真是有效的．
4结论、启示及展望
4．1研究结论
系统动力学从系统内部的机制、微观结构入手，剖析系统进行建模，借助计算机模拟技术来分析研究系统内部结构与其动态行为的关系，并寻找解决问题的对策．这种方法适合分析高校科技企业的可持续发展问题．
通过对模型进行实证测试，本文认为，该系统动力学模型较好地拟合了高校科技企业可持续发展现状，具有较好的预测效果．因此，该模型可用于对高校科技企业可持续发展的行为特征和政策进行系统分析．当然，与所有系统动力学模型一样，该模型是对高校科技企业可持续发展的一种简化抽样，仅能在一定程度上表征该系统的发展趋势，而不是系统的现实呈现．因此，该模型还应结合我国高校科技企业现状进行优化．
4．2启示
1）根据系统动力学模型，高校支持、政府支持和社会支持是高校科技企业可持续发展的基础．因此，为促进高校科技企业的可持续发展，高校、政府和社会应协同起来，在各自的职责范围内促进高校科技企业的可持续发展．其中，由于高校科技企业本身的特点，高校应发挥主体作用，在技术和智力层面为高校科技企业的发展奠定基础；政府应从税收优惠、提供科研经费支持等层面发挥协同作用；社会机构和个人应通过积极参与高校科技企业的经营管理促进高校科技企业的社会化，从而与社会其他企业在竞争和合作中实现可持续发展．
2）产品质量提升、员工素质提高和社会化程度增强是高校科技企业可持续发展的关键因素．从系统动力学模型中可以看到，构成辅助变量的硕士以上学历员工人数增长率、非高校事业编制人数增长率等变量最终通过产品质量提升、员工素质提高和社会化程度增强影响高校科技企业的可持续发展能力．其实，产品质量提升、员工素质提高和社会化程度增强是高校科技企业核心竞争力的体现，而拥有高质量产品、高素质员工、高社会化程度是高校科技企业应对外界竞争的关键．因此，高校、政府和社会对高校科技企业的支持应表现在促进产品质量提升、员工素质提高和社会化程度增强等方面．
3）盈利能力和成长能力是高校科技企业可持续发展能力的行为表征变量．高校科技企业的可持续发展是一个综合概念，需要相应的变量对其进行表征．在本文中，盈利能力和成长能力被用来表征高校科技企业可持续发展能力，取得了很好的拟合效果．高校科技企业能够实现可持续发展，确实表现在盈利能力和成长能力方面．一方面，盈利是高校科技企业永续发展、弥补经营成本、增强发展信心的必要条件．另一方面，短期的盈利并不表明该高校科技企业实现了可持续发展，还需要有后续的成长能力，并通过不断成长实现可持续发展．可见，用盈利能力和成长能力能够较好地概括高校科技企业可持续发展的内涵和外延．
201研究与发展管理第26卷
4．3研究局限及展望
本文采用高校科技企业5个年度的数据，虽然基本上呈现了一个发展趋势，但数据相对有限，这是因为高校科技企业在20世纪90年代中后期才得到发展，进入21世纪才开始进行系统统计，但又存在着统计口径不一致、会计科目不规范等问题．为此，本文选择了统计资料相对完善的企业和年度进行分析．本文对高校科技企业首次运用多个年度的统计数据进行定量研究，在一定程度上反映了企业行为特征的变化．但是，由于模型有一个不断修正的过程，今后需要利用更多年度的数据进行进一步的测试和完善．
参考文献
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The System Dynamics Model of Sustainable Development
for Technological Enterprise in University
JIA Yi-wei ，JIA Li-min
（School of Traffic and Transportation ，Beijing Jiaotong University ，Beijing 100044，China ）
Abstract ：Based on the feasibility analysis of building system dynamics model ，it built the sub-modules of sustainable development of technological enterprise in university ，choosed related variables ，and then conducted the system dynam-ics model．Then ，it tested the system dynamics model in system boundary ，mental model ，and terminus optimum with a technological enterprise in university ，and confirmed the good fitness between the model and the real system．
Keywords ：technological enterprise in university ；sustainable development ；system dynamics 3
01第3期贾一伟等：高校科技企业可持续发展系统动力学模型构建。