1、1基于系统动力学的物联网产业生态系统运行机制研究摘要：物联网产业生态系统是一个由物联网企业种群子系统、营养源子系统和环境子系统组成的复杂动态系统；文章运用系统动力学的有关理论和方法，建立了物联网产业生态系统的动力学基本模型，进而对物联网需求、技术创新 2 个动力要素的反馈机制进行分析，最后提出了促进物联网产业生态系统有效运行的若干对策建议。 关键词：物联网产业生态系统；系统动力学；运行机制；反馈机制 中图分类号：F49 文献标识码：A DOI： 10.3969/j.issn1003-8256.2013.04.005 0 引言 继互联网革命之后，物联网产业被称为是下一个改变全人类生活的重大产业化
2、革命1。我国及欧美等发达国家均将发展物联网提升至国家战略，提升物联网产业发展能力和加快物联网科技成果转化变得日益重要，对物联网产业发展环境问题的研究和探索也逐渐成为热点。 在产业发展环境方面，我国有较好的发展物联网产业的政策、人力资源和市场环境，面临标准体系不完善、核心技术缺失等问题，我国应该借鉴发达国家产业发展模式，走产业集群化的可持续发展道路2。在产业驱动因素方面，曹自立通过对通信业发展物联网的关键要素进行分析，研究了通信业发展物联网的驱动因素及其动力机制3；熊励，武同青，刘文创造性地将达尔文主义理论和演化经济学应用于物联网市场性2市场和政策性市场，通过绘制综合演化曲线，分析了不同阶段物联
3、网产业发展的动力因素4。另外，部分学者构建了我国物联网产业发展的指标体系，为我国物联网产业发展水平的测量，提供了较为科学的理论基础5。 尽管已经取得一些相关研究成果，但是学者们多基于单个因素对物联网产业的影响角度进行研究，而对影响因素的系统归纳及因素之间相互作用机理的研究很少。因此，本文基于系统动力学原理，在分析物联网产业生态系统组成结构的基础上，构建物联网产业生态系统动力学模型，阐释物联网产业生态系统的动力机制，期望有助于推动物联网产业生态系统的良性运行。 1 物联网产业生态系统分析 根据生态学原理的相关理论，一个完整的生态系统，应当内在地包括非生物部分和生物部分，也就是生命支持系统与生命系
4、统，二者缺一不可。非生物系统，是生物生存所必需的阳光、水、土壤、空气等养料以及必备的生长、繁殖环境所构成的一个有机整体；生物系统即物种以及由多种物种所组成的生物群落6。物联网产业生态系统同样由生物成分和非生物成分构成，人才、技术、信息、资金的高新技术产业生态，如同自然界中的水、阳光与生物圈，是生态系统存在、发展的能量源泉与动力所在。我们类比自然生态系统构建了物联网产业生态系统，如图1 所示。 图 1 物联网产业生态系统 在物联网产业生态系统中，各种要素或元素存在十分复杂的关系，3这些关系既包括直接关系：上下游的关系、平行的关系；又包括各种看似没有联系的间接关系。一个生态系统的维系，必须要有物质
5、、能量的流入与转换，根据生态系统的一般规律，我们把物联网产业生态系统分成物联网企业种群子系统（仿拟生物，其活动是物质能量的吸收、转换、传递） 、营养源子系统（仿拟自然界的阳光、水、土壤、空气等养料）及环境子系统三大部分。 第一部分是物联网企业种群子系统，物联网企业，主要指处于物联网产业链上不同环节的上中下游企业，包括芯片与技术提供商、应用设备厂商、网络运营商、系统集成商、软件及应用开发商、运营及服务提供商。物联网企业群落对资金、技术、人才等要素进行消化、吸收和转化，从而实现能量流与信息流的输入、输出，进而推动了整个物联网产业生态系统的运转。第二部分是营养源子系统，主要是指高校和科研机构、银行和
6、风险投资机构，它提供物联网企业种群子系统所必需的各种要素，具体包括企业所需要的资金、技术以及各种人才。第三部分是环境子系系，主要包括用户、政府等其他环境因素。首先，政府作为市场秩序的维护者和产业发展的引导者，主要为物联网产业的发展提供相关政策支持。政府的政策导向将很大程度上影响物联网产业的发展，是物联网产业生态系统得以运转的重要环境因素。其次，用户是物联网产业生态系统的核心。技术推动和需求拉动是物联网产业发展的两大动力源泉。随着物联网产业的逐渐成熟，用户需求逐渐成为产业发展进步的关键动力。用户是物联网产业生态系统中最基础的成分，系统产品的生产最终也是为了满足用户需求，系统内用户的状况决定了系统
7、内其他成员4的种类及分布。而用户作为物联网产品和服务消费的经济单元，他的消费和需求决定了企业的生产与营销行为。 2 物联网产业生态系统动力学模型 系统动力学理论认为，系统的行为特征主要取决于内因，外部因素不能起到决定性作用，因此如何选择系统边界直接关系到模型成功与否7。本文的研究对象是物联网产业生态系统的运行机制，因此边界定位为物联网产业生态自身，它的边界即为系统的边界。物联网产业生态系统是一个动态、复杂的社会系统，系统内部各要素之间呈现复杂、非线性的系统关系。因此，为了深刻剖析物联网产业生态系统结构、研究其运行机制，我们以物联网产业生态系统内部不同主体（物联网企业、高校和科研机构、银行和风险
8、投资机构、政府和用户）的行为和职能分工为主线，整合和分析其相互之间的关系，并在此基础上构建物联网产业生态系统动力学模型。 在系统动力学中，系统内部各要素间相互联系、相互作用，这种要素间的联系和作用构成了系统的因果关系。借助因果关系，我们能够明确各要素间关系，进而合理地将复杂的系统问题进行简化。 因果关系图可以用作因果关系分析，因果关系图中涵盖了系统内部各要素及各要素间的作用关系，作用方向用箭头线表示。例如，箭头线从要素 A 指向要素 B 表示 A 对 B 的作用，A 表示原因，B 表示结果。作用关系可以分为正相关、负相关两种，如要素 A 增加（减少）引起要素 B增加（减少）的变动，则称 A 和
9、 B 正相关；反之，为负相关。正相关用“+”表示，负相关用“-”表示。 N（N2）个要素之间以因果关5系链的方式首尾串联，可以形成一个封闭结构的反馈回路。反馈回路可以分为正反馈回路和负反馈回路，正反馈回路具有自我强化的变动效果，负反馈回路具有自我调节的变动效果。 基于以上分析，物联网产业生态系统动力学的基本模型可用图 2 表示。 图 2 物联网产业生态系统动力学基本模型 3 物联网产业生态系统运行机制 在物联网产业生态系统中，物联网需求、技术创新这两种动力要素的循环反馈机制，对促进物联网产业生态系统的发展，尤其是物联网产业的发展，起着决定性的影响作用。因此，本文将物联网产业生态系统的系统动力结
10、构分解为物联网需求和技术创新不断循环的系统动态流图，分别对其加以分析，以便更清晰地反映物联网产业生态系统的动态行为特征。 3.1 物联网需求循环反馈机制 物联网需求是物联网产业发展的动力之源，从物联网需求循环的动态流图 3 来看，状态变量物联网需求受速率变量物联网需求增加量的影响，后者的大小取决于公共管理与服务需求、企业及个人需求以及新型产品的状况。公共管理与服务需求受由政府政策影响的政府采购的控制，企业及个人需求受由政府政策影响的全民信息素质和示范应用的控制，同时，政府政策通过影响物联网的技术标准完善程度，可以降低企业及个人的应用成本，进而促进企业及个人对物联网的需求。物联网需求通过影响物联
11、网产业发展水平，进而影响宏观经济发展水平，6使政府制定更多有利于物联网产业发展的政策。 图 3 物联网需求循环系统动态流 3.2 技术创新循环反馈机制 技术创新是物联网产业发展的核心动力，从技术创新循环的动态流图 4 来看，状态变量技术创新能力存量受速率变量年增加的新技术增量的影响，后者的大小取决于物联网企业科研资金投入、产学研合作力度以及人力资本的状况。政府政策通过控制人才引进与培养、产学研合作力度，可以影响人力资本增加量，进而影响人力资本。产学研合作力度受政府政策以及物联网企业收益的直接影响。政府政策通过完善融资环境，可以影响金融资本，进而影响资金投入量，最终影响物联网企业的科研资金投入。
12、技术创新能力的提高，有利于企业生产更多的新型产品，增加物联网企业收益，进而影响物联网企业科研资金投入量。技术创新能力的提高会提升物联网产业发展水平，宏观经济发展水平的提高有利于政府出台更多促进物联网产业发展的政策。 图 4 技术创新循环系统动态流 4 物联网产业生态系统有效运行的对策建议 基于系统动力学的物联网产业生态系统运行机制的分析，阐释了物联网需求、技术创新这两种动力要素的循环反馈机制。这为促进物联网产业生态系统的有效运行、推动物联网产业发展，提供了基本思路。 4.1 发挥政府在企业及个人应用物联网中的引导作用 针对当前我国物联网的需求过多集中于公共服务与管理领域，因此，应当充分发挥政府
13、作用，引导物联网在企业及个人领域的应用。我国可7以在一些基础性较好的细分市场优先发展物联网，比如面向企业或行业用户的智能物流、零售管理等领域。在这些领域内，政府通过制定奖励政策、低息贷款、引入竞争机制、设立专项补贴基金等举措，从政策、资金上给予支持，使物联网在这些领域率先取得发展，进而以点带面，逐步推动物联网在企业及个人领域的全面发展。 4.2 提高全民信息素质 信息素质是指一个人的信息意识、信息需求、信息知识、信息能力、信息道德方面的基本素质。提升全民的信息素质，使更多的企业和个人认识到物联网价值，是物联网取得良好发展的前提和基础。具体来讲，可以围绕物联网产业发展，开展形式各样的高层次学术研
14、讨，搭建物联网产业对话平台，向社会各界推介物联网知识。重点面向高等院校、研究院所、基层企业，开展以物联网知识传播为主要内容的科普培训、科普咨询、科普讲座、科普报告会、科普录像放映等主题科普活动，加强传感信息技术及物联网的宣传普及，让更多的人了解掌握物联网知识。同时，运用现代传媒工具，丰富网站栏目内容，加速网站信息更新，扩大网站信息容量，把网站公告栏打造成热门物联网活动信息发布平台8。4.3 加强物联网技术标准体系建设 4.3.1 重点突破，提高我国物联网标准化在国际中的影响力 韩国利用其在国内移动通信领域的发展优势，把移动通信和 RFID 结合起来主导国际标准的制定。我国应该借鉴韩国的这种做法
15、，找准我国物联网技术标准体系建设的突破方向，逐步开展技术标准研制工作，提8高我国在国际物联网标准化的影响力。 4.3.2 注重协调 物联网应用领域广泛，各个组织都从自己的领域制定相关物联网标准，导致标准化组织众多，在标准化制定过程中出现重复、冲突和遗漏等问题。所以，应当改变物联网缺乏统一标准体系、标准条块分割等现象，促进各标准化组织的沟通和协调，最大限度地发挥各自优势，节约研发成本，更好地促进物联网发展。 4.4 加大人才引进与培养 科学技术是促进物联网产业发展的关键，而创新型人才更是科学技术不断提升的根本性内容。因此，应不断促进人才培养与引进机制。首先，从人才培养方面来讲，需要形成高校企业科
16、研机构三方的有效合作，为物联网产业的发展培养一批具有创新能力的领军人才。其次，在引进人才方面：（1）高端引领。加大力度，引进具备国际一流管理水平的、熟悉物联网技术和产业发展的高层次经营管理人才；引进一批掌握物联网产业发展核心技术和国际先进科研成果、具有开拓创新能力的高层次创新创业人才。 （2）创新机制。在物联网产业和技术高层次人才方面，创新人才引进政策，制定适合高层次人才创新创业的扶持措施，最大限度地引进人才。 （3）统筹推进。坚持政府支持与企业自主引进相结合，在人才引进方面，激发企业引进人才的动力，共同推进物联网产业和技术高层次人才的引进工作。 （4）服务为本。围绕用好用活物联网产业和技术高
17、层次人才，以服务为重点，为人才干事创业营造良好的服务环境9。 4.5 加大产学研合作力度 9建立高校和科研机构与物联网企业联合研发机构的运行机制。作为一个非独立法人的研究机构，联合研发机构通常建在与物联网领域相关的高校院系中，其主要任务是发挥高校科研优势，为物联网企业持续研究开发新技术、帮助企业解决生产中遇到的技术难题。学校相关院系为联合研发提供必要的研究场地和核心研发队伍。联合研发机构采用“小实体、大联合”的运作方式，根据研发任务的不同，可随时组织相关院系的科研人员参加研发工作，核心研发团队相对稳定，其他科研人员根据项目或任务的不同，动态地接受调配。物联网企业为联合研发机构提供必要的研究经费
18、，同时明确研发任务。 4.6 建立健全风险投资体系 （1）完善资本市场，并且充分发挥资本市场的功能。成熟的资本市场是构筑风险投资机制的基石，其中，创业板市场的完善尤为重要。对风险投资商来说，通过物联网企业上市，出让所持有的股票，其便可收回投资，并获得投资收益。但在主板市场，由于物联网企业是高新技术企业，其在经营过程中面临着较高的风险和较强的不稳定性，所以很难达到公司上市的各种要求，物联网企业上市面临较大困难。而创业板市场的完善，不仅有助于物联网企业从社会的个人投资者手中吸纳资金，而且也可以为风险投资提供一种退出机制。 （2）加强政府的引导和支持。政府政策的引导和支持在风险投资体系建立健全的过程
19、中发挥着重要作用。借鉴国外做法，本论文认为可以从以下几方面发挥政府政策的引导和支持作用：税收减免政策，通过减免投资于物联网核心技术项目所获得的投资收益所得税，刺激风险投资10在物联网领域的发展；补贴政策，通过对从事物联网基础研究或物联网技术研究的投资给予财政补贴，从而刺激风险投资在物联网领域的发展。参考文献： 1 郑欣.物联网商业模式发展研究D.北京邮电大学，2011. 2 袁长征. 基于产业经济学视角的我国物联网产业发展分析J. 学术交流，2011， （07）：115-118. 3 曹自立. 物联网产业发展的驱动因素研究D.南京邮电大学，2012. 4 熊励，武同青，刘文. 区域物联网产业协同发展演化及策略J. 华东经济管理，2012， （01）：23-26. 5 何佳泓，郑淑蓉. 物联网产业发展水平指标体系构建J. 科技管理研究，2012， （15）：64-68. 6 曹凑贵.生态学概论M.北京：高等教育出版社，2006. 7 赵涛，刘文光，边伟军. 基于系统动力学的区域科技创业生态群落运行机制研究J. 科技进步与对策，2012，v.29；No.30816：20-24. 8 唐志荣. 江苏无锡市启动物联网知识普及年活动EB/OL.http：/ 9 无锡市政府.无锡市人民政府办公室印发关于更大力度吸引物联网技术和产业高层次人才三年行动计划的通知EB/OL.
