基于利润预测企业技术创新决策动态模型研究

　 The Study of the Dynamic Model of Technological Innovation Decision Based on the Profit Forecast

　Xia Li 1, Fanxing Kong2, and Yingbo Qin3

　1) School of management, Xi’an Polytechnic University, Xi’an, Shanxi, China (lixia1390@163.com)

　 2) School of management, Xi’an Polytechnic University, Xi’an, Shanxi, China (362758539@163.com)

　3) School of management, Xi’an Polytechnic University, Xi’an, Shanxi, China (qinyingbo@163.com)

　Abstract—Technological innovation had been broken down into three stages, which reference lifecycle theory. using price forecasting model market-oriented, the profit at different stages of technological innovation have been expressed with dynamic mathematical model . Subdivision of time variable on the third stage and calculation of equipment cost descript in detail changes of the options cost and profits in this important phase. Based on the principle of profit maximization, comparison of profits at three stages will supply basis for decision-making.

　Keywords—technological innovation, dynamic mathematical model, options decision-making

　基于利润预测的企业技术创新决策动态模型研究

　李霞1 孔凡星2 秦颖博3

　1) 西安工程大学管理学院，西安，陕西，中国

　2) 西安工程大学管理学院，西安，陕西，中国

　3) 西安工程大学管理学院，西安，陕西，中国

　摘 要 参考生命周期理论将技术创新划分为三个阶段。采用市场导向的价格预测模型，将技术创新不同阶段的利润用动态数学模型表达。对第三阶段时间变量的细分和本阶段设备投资成本的计算，描述了这一重要阶段的期权成本和利润的变化。依据利润最大化原则，三个阶段利润的比较为决策提供依据。

　关键词 技术创新，动态数学模型，期权，决策

　1．引言

　随着美国次贷危机，和迪拜危机的爆发，专家学者呼吁回归实体经济，只有这样才能保证全球经济持续稳定的发展，实体经济就是制造业，制造业面临的最大挑战就是技术创新问题。企业技术创新的决策问题，近年来的研究方向可以分为三种类型。第一类是技术创新的战略选择，例如Tether Bruce(2002)、付尧和徐达奇(2009)等人 ,主要利数学等方法分析研究企业三种技术创新战略的选择问题；第二类是研究企业技术创新投资的实物期权决策问题，例如Han T.J.Smit & Lenos Trigeorgis(1997)、安勇，赵丽霞和李云飞(2008)，主要运用实物期权方法研究技术创新的投资决策分析,着重于技术创新在价值链中价值的分析，偏重静态的体系分析；第三类是研究技术创新的内部评价与决策体系，例如侯婷和朱东华(2006)、徐业茂，金隼，赵勇和叶亮(2007)、杨志勇和贾锋(2009) 主要研究了技术创新的技术评价方法、技术评价与决策过程等方面。

　本文研究内容是属于第二类，但有别于前人的研究，从市场价值的角度出发，仅对单个企业技术创新的各阶段利润进行数学模型预测，应用预测曲线和模型，将其中的某些变量很好的与经济指标-利润结合到一起将技术创新的经济特性充分展现，直接作用于价值的实现过程。Wang和Gerchak(2001)建立一个需求决定货架摆放量的供应链协调模型，其中涉及到供应商的研发投资引起成本变的化模型，本文将这种成本变化的概念结合时间变量动态的细分到技术创新的三个阶段，对各阶段利润进行有效地预测。

　从事具体科学研究的学者在技术预测方面做出了很多贡献，美国生物学家和人口统计学家雷蒙德·珀尔(Raymond pear)提出的pear曲线法，英国数学家和统计学家提出的Gompertz曲线，科学家们进一步以技术替代为基础提除了一些数学模型，费希尔和普赖提出了费希尔-普赖模型(1971)，还有基于系统论提出的包络曲线法等等，本文中将会用到这些方法和模型。

　企业家作为推动技术创新的主导要素一直是创新理论研究的核心和焦点问题，而企业家的技术创新决策力对技术创新活动非常重要，不是所有的企业家都懂的技术指标，但他们对经济指标非常敏感，所以本文的利润计算将非常直观的将决策依据展现在决策者面前。

　2．基于利润预测的企业技术创新决策动态模型构建

　2.1建模思路

　生命周期模型由美国弗农威尔士在1966年提出，是指产品与具有生命的物品一样有自己的周期，表现为投产、成熟、衰退、消亡 Meade将新兴技术生命周期按市场占有率划分有为创新阶段、峡谷断裂阶段、爆发阶段、平稳阶段、下降阶段和淘汰阶段六个阶段,以上关于产品和技术的生命周期都是线性，本文从技术作用于产品的过程及特点的角度出发将技术创新的过程分为三大阶段:从受到信息刺激产生技术创意到实际的研发投资这一段时间定义为考察期，主要考察技术的市场价值，从研发投资的投入到研发成功投产这一段时期定义为研发期，主要是技术试验，这一阶段要进行研发投资，研究技术实现的可能性。投产之后，要实现效益目标，就要培训员工掌握技术或者熟练操作，技术开始扩散，而且随着技术的应用技术会不断被改进称之为技术成长。处在竞争的市场中，技术替代也是难免的，不论是竞争对手还是原有技术的掌握者都在寻求技术进步，技术替代在产品的成长期已经开始发生。由于原技术产品的使用习惯和产业规模，及新技术的不成熟，即使原技术达到增长瓶颈，也会有一段时间的生命力。由以上描述得出概念模型如右图。

　2.2 模型假设

　根据技术作用与产品的过程特点提出以下假设：

　(1)技术创新改变产品的生产能力（产量）、成本和价格；

　(2)技术扩散也会改变产品的生产能力、成本和价格，

　但不需要继续投资；

　(3)市场份额由产量决定；

　(4)技术替代不会影响原技术产品的市场份额。

　图1 技术作用于产品的阶段模型

　2.3 数学模型-处于模型各阶段的组织利润预测

　(1)在考察期的组织利润计算：

　考察期的产品没有经过技术创新,产量和质量没有改变,单位产品成本()没有改变，单位产品的价格()只随市场的供求关系变化，组织中该产品的单位时间产量()不变(后面涉及到的用相同的定义)。则考察期的单位时间利润ω1为：

　 (1) 根据以往的需求数据我们可以对未来的社会总进行预测，根据微观经济学的理论,需求量会反映和影响价格的变化，所以，带入（1）式：

　 (2)

　(2)技术创新研发阶段的利润：

　从研发投资到研发投产，因为这时候已经有了投资，所以产品的成本必须考虑这一部分，这样这部分投资在研发过程中得到补偿，符合技术创新的实物期权理论。则

　 (3)

　其中，It为研发阶段研究的投资；T2为研发阶段的时间长度；价格接受市场引导所以；由于技术创新没有完成所以产量不变。

　(3)研发成功投产之后的利润总公式：

　 (4)

　这一阶段的的成本要考虑两方面的因素，首先是技术创新投资所带来的单位成本根据Wang和Gerchak研究结果 (5)

　C0—投资以前的单位成本；

　—单位产品研发的敏感系数，；

　—单位产品增量成本投资弹性，。

　还要考虑机器设备的投资会导致成本增加，必须将成本分摊到新产品中，而这需要考虑到技术的成长时间，在成长的时间内产量和价格也会改变因此式可进一步表示为：

　 (6)

　U—为设备总投资；

　t—计算公式应考虑技术扩散效应,由Ridenour曲可知 (7)

　其中，N—为熟悉技术的人数；

　N0—为初始的技术熟悉人员；

　L—为技术的性能指标的极限值；

　b—常数;

　在式（6）中涉及的ti是从投投产开始(t1)到技术生长极限时(tm)（Pt+和极限值为时刻）中间的某一时间段，本来技术成长曲线应该是曲线形的，考虑到计算难度将其按时间段化为离散型，为时间段内的相对于产量的平均单位时间增量，这个公式所表达的意义在于由于技术扩散和成长的原因是产品单位时间产量增加了，而且一直在改变直到技术生长极限和扩散终止，之后的产量皆为tm时刻的产量；

　—技术替代时间，即从投产开始到本技术被完全替代的时间，用费希尔-扑模型来预测:

　 (8)

　其中， —已替代的比例；

　—常数；

　 t0—替代比例y=50%的时间。

　所以我们可得：

　 (9)

　将（9）代入（4）可得

　 (10)

　2.4 模型总结

　由以上计算可知三个阶段的利润计算如下表所示：

　表1各阶段利润的计算

　技术创新阶段 各阶段利润的计算 考察期 技术创新研发 研发成功投产之后

　2.5利用模型进行决策

　第一步决策：技术创新第二阶段的利润而且超出了商家的承受能力，这时就要选择融资，或放弃。作为说服投资人的条件，只有通过第三阶段的利润T3ω3的计算。

　第二步决策：如果，则进行技术创新，否则放弃。

　3．模型仿真

　某纺织学校，针市场对苎麻需求，研究苎麻改进技术，现在外寻求风险资金，某公司现在对此项技术进行利润预测决定是否投资。

　该公司现在使用粗麻的成本5000元/t，加工成本500元/t，苎麻纱的出售价格为40000元/T，4吨苎麻可以生产1吨苎麻纱，本年的销售销售量估计为190t，新技术改性使苎麻纱的估计销售价增加为50000元/t，并以每年0.5%的速率增加。公司考察期为半年，学校的研发工作为半年，研发投资约为200万元，此项技术的单位产品的敏感系数=0.1，单位产品增量成本研发投资弹性为b=0.3，改进新技术后机器的投资为638万元，技术扩散情形下的技术成长期为3年，技术替代的时间为5年，而新技术投资生产之后的五年内的预期销售量分别为210t，389t，551t，936t，936t。

　经过计算调查的半年期间的利润为ω1=144万元，技术研究阶段的利润为万元，投产之后到技术被替代的时间内的利润为计算中C（It）=0.4184万元，万元，则ω3=9590万元。第二类决策中1728<9648 说明此项技术创新经过六年之后的利润远远大于不进行技术创新的利润，如果能够承担期半年的56万元亏损和的683万元的投资，完全可以进行技术投资。

　4．总结语

　本文根据单个公司面邻的技术创新实际问题，先将技术创新细分成三个部分然后将技术创新组织最为关心的问题-利润引入技术创新各个阶段，还有对第三阶段技术创新时间计算上的把握，使技术创新的价值预测比较直观，具有较强的说服力。

　本论文中涉及到的时间和产量的预测公式皆经过经济学家的长时间应用，有较高的可信度。通过真题仿真已经证明了它的有效性。本文中的模型公式不仅可以用来做预测，而且本文的利润模型也可以用来做评价，只要将预测变量换成实际变量即可。

　本文的不足之处在于只给出了技术创新的单次投资模型，对于创新过程中的再投资没有讨论。

　参考文献

　[1] Tether Bruce，“Who Co- operates for Innovation and Why an Empirical Analysis，”Research Policy，vol.31，pp.947-967 ，2002.

　[2] Fu Yao and Xu Daqi，“The Pattern Choosing of Technology Innovating Strategy for Chinese Tradition Medium & Small-sized Enterprises Based on AHP Vision，”Value Engineering，no.12，pp.41-44，2009.

　[3] Han.T.J. Smit and Lenos Trigeorgis，“R&D Option Strategies，” Working Papers ，Eramus University，1997.

　[4] An Yong，Zhao Lixia and Li Yunfei,“Study on the Supply Cha in Based on the Option Theory and Technology Innovation，” Journal of Tai Yuan Normal University，vol.7，no.2，pp.33-36，2008.

　[5] Hou ting and Zhu Donghua，“SWOT analysis based innovation project technology assessment and decision research，”Science Research Management，vol.27，no.4，pp.1-6，2006.

　[6] Xu Yemao, Jin Sun and Zhao Yong，“Research on model of technology innovation capability evaluation of enterprise base on ridge regression ，” Machinery Design & Manufacture，no.10，pp.194-196，2007.

　[7] Yang Zhiyong and Jia Feng，“Research on technology innovation capability evaluation of enterprise Based on Structural，”Science & Technology Progress and Policy，vol.26 ，no.12，pp.119-121，2009.

　[8] Wang.Y. and Y.Gerchak，“Supply Chain Coordination when Demand is Shelf-Space-Dependent，”Manufacturing & Service Operations Management，vol.3，pp.82-87，2001.

　[9] Wu Guisheng and Wang Yi，“Management of Technological Innovation ，”Tsinghua university press，2009.

　[10] Meade P T and Rabelo L，“The technology adoption life cycle attractor : Understanding the dynamics of high - tech markets ，” Technological Forecasting and Social Change, vol.71 ，pp.667 - 684，2004.

　技术替代期

　完全被替代

　研发期

　投资

　技术扩散期

　技术成长期

　增长瓶颈

　投产

　考察期

　信息刺激

　创意