供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)影響機制仿真研究——基于數(shù)字化投入視角

當前，我國經濟的快速發(fā)展在消耗大量能源同時，高污染、高能耗的問題也愈加凸顯，資源與環(huán)境約束導致發(fā)展空間不足成為制約企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙[1]。作為一種能夠兼顧經濟、生態(tài)和社會的可持續(xù)發(fā)展目標，降低環(huán)境風險的組織管理創(chuàng)新實踐，綠色創(chuàng)新逐漸成為企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，并契合綠色發(fā)展和創(chuàng)新驅動兩大國家發(fā)展戰(zhàn)略。然而，由于制度和市場的不完善，企業(yè)創(chuàng)新復雜性的提升，企業(yè)間的競爭已經轉變?yōu)楣湱h(huán)境下的競爭，綠色創(chuàng)新也開始從企業(yè)層面過渡到供應鏈層面，長期、穩(wěn)定以及可持續(xù)的供應鏈合作關系是企業(yè)進行綠色創(chuàng)新的重要支撐。在供應鏈企業(yè)制定和推進綠色創(chuàng)新戰(zhàn)略的過程中，綠色創(chuàng)新產出和效率的提升面臨著一系列挑戰(zhàn)，如何識別供應鏈綠色創(chuàng)新動力機制，挖掘供應鏈成員綠色發(fā)展?jié)摿?，從而進行科學的綠色創(chuàng)新努力決策，促進供應鏈可持續(xù)發(fā)展和綠色供應鏈協(xié)調已然成為亟待解決的現(xiàn)實難題。

過去十年間，數(shù)字經濟占GDP比重由20.9%提升到39.8%，數(shù)字經濟已成為拉動地區(qū)經濟高質量發(fā)展的新動能。工信部《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》指出信息化和工業(yè)化深度融合是新發(fā)展階段制造業(yè)數(shù)字化、網絡化、智能化發(fā)展的必由之路。由此可見，數(shù)字水平可能會成為推動供應鏈綠色創(chuàng)新的有力抓手。理論上，由于過度強調綠色創(chuàng)新的實踐成本，學界對其動力機制和邊界條件的理解與探討尚不夠深入。地區(qū)數(shù)字化水平的提升，能夠提供更為便捷的數(shù)字經濟基礎設施，促進供應鏈資源優(yōu)化配置，從而推動供應鏈綠色技術創(chuàng)新和綠色產品創(chuàng)新[2]。實踐上，綠色創(chuàng)新戰(zhàn)略實施過程中初始成本較大，供應鏈企業(yè)面臨的一個重大挑戰(zhàn)是如何改善環(huán)境效益的同時創(chuàng)造新的經濟增長點。然而，目前對于地區(qū)數(shù)字化水平影響供應鏈綠色創(chuàng)新的機理仍屬于“理論暗箱”，在數(shù)字化轉型背景下，突破傳統(tǒng)綠色創(chuàng)新的影響機制和情境機制研究對于引導供應鏈綠色創(chuàng)新績效和生態(tài)治理績效的協(xié)同發(fā)展具有重要意義。因此，本文以遼寧省為研究對象，研究供應鏈綠色創(chuàng)新過程中數(shù)字化投入與其他因素的耦合機理，對這些因素間的作用機制、未來發(fā)展趨勢進行研究，提出具有針對性的政策建議，為美麗中國建設提供一定的經驗借鑒。

1  文獻綜述

近年來，國內外關于綠色創(chuàng)新的研究主要側重于影響因素與測量評價。首先，研究普遍聚焦于環(huán)境規(guī)制[3]、對外開放[4]、綠色信貸政策[5]、產業(yè)協(xié)同集聚[6]等角度，提出供應鏈企業(yè)綠色創(chuàng)新困境的破解良方。但多數(shù)文獻僅關注單一因素對綠色創(chuàng)新驅動的凈效應，而忽視了多種影響因素的交互作用與組態(tài)匹配[7]。其次，早期相關研究更偏重于對綠色創(chuàng)新效率的探究，認為其是實施綠色創(chuàng)新的關鍵，通過創(chuàng)新效率的計算，評價綠色創(chuàng)新過程對各要素的有效利用程度。從測量方法看，主要利用DEA、超效率 SBM 模型等測度綠色全要素生產率，或構建多維度指標來測算綜合得分[8]。從測量目標看，現(xiàn)有文獻多以省域、區(qū)域或企業(yè)為樣本來進行綠色創(chuàng)新效率，從而得出其時空特征與創(chuàng)新路徑選擇[9]。另外，現(xiàn)有研究主要基于供應鏈中的制造業(yè)綠色創(chuàng)新研究較多，而忽視了供應商、零售商和物流的重要性及協(xié)調作用。

關于數(shù)字經濟的研究，目前文獻大多聚焦于數(shù)字經濟規(guī)模的測度及影響。對于數(shù)字化對綠色創(chuàng)新績效的影響研究，則偏重基于地區(qū)或企業(yè)的微觀層面，進行數(shù)字化轉型下綠色創(chuàng)新的結果進行分析與考察。從理論上來看，現(xiàn)有關于數(shù)字化推動供應鏈企業(yè)綠色創(chuàng)新的相關研究已基本達成共識，但從實證研究的結果上看卻存在分歧[10]。而且，現(xiàn)有文獻多數(shù)關注數(shù)字技術、數(shù)字化應用等數(shù)字化成果與綠色創(chuàng)新績效之間的關系，較少從數(shù)字化投入的角度探究其對供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)的影響機制及結果。綜上，本文探究數(shù)字化投入對制造業(yè)綠色創(chuàng)新系統(tǒng)的影響機制及結果具有一定的理論和實踐意義。

2   模型設定

供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)本身極其復雜，涉及到供應鏈中多成員協(xié)作問題，具有動態(tài)性、非線性等特點，基于上述分析，本文利用系統(tǒng)動力學方法對供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)進行仿真建模與分析。

2.1  因果關系模型構建

本文將供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)劃分為四個子系統(tǒng)：經濟系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、資源系統(tǒng)與產出系統(tǒng)。其中，經濟系統(tǒng)包括數(shù)字化投入和工業(yè)污染治理投入等，生態(tài)系統(tǒng)包括污染物排放及損失部分，資源系統(tǒng)包括產業(yè)協(xié)同集聚與客戶綠色需求部分，產出系統(tǒng)包括銷售收入和綠色創(chuàng)新水平等部分。通過分析模型中各變量間的因果關系，并利用Vensim PLE軟件構建反映模型中各成員之間關系的因果關系圖，如圖1所示。

圖1 供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)因果關系圖

2.2  主要路徑分析

在確定上述系統(tǒng)邊界的基礎上，通過主要路徑分析初步厘清供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)模型各要素間的關系及相互作用，主要的因果反饋回路如下（其中“+”代表正反饋，“-”代表負反饋）：

2.2.1  經濟子系統(tǒng)回路

數(shù)字化投入+→供應鏈綠色創(chuàng)新意愿+→供應鏈綠色創(chuàng)新水平+→供應鏈綠色創(chuàng)新成本費用-→供應鏈綠色創(chuàng)新績效-→GDP+→數(shù)字化投入+

2.2.2  資源子系統(tǒng)回路

數(shù)字化投入+→信息化水平+→ 產業(yè)協(xié)同集聚+→市場信息利用率+→供應鏈綠色創(chuàng)新成本費用-→供應鏈綠色創(chuàng)新績效-→GDP+→數(shù)字化投入+

客戶綠色需求+→環(huán)境規(guī)制強度+→供應鏈綠色創(chuàng)新意愿+→供應鏈綠色創(chuàng)新水平+→污染物排放量-→環(huán)境污染損失+→工業(yè)污染治理投入+→供應鏈綠色創(chuàng)新成本費用+→供應鏈綠色創(chuàng)新績效-→GDP+→人均收入水平+→人均GDP+→客戶綠色需求

2.2.3  產出子系統(tǒng)回路

數(shù)字化投入+→數(shù)字經濟基礎設施+→供應鏈綠色創(chuàng)新水平+→綠色專利申請數(shù)量+→供應鏈綠色新產品產值+→供應鏈企業(yè)銷售收入+→供應鏈綠色創(chuàng)新績效+→GDP+→數(shù)字化投入+

2.2.4  生態(tài)子系統(tǒng)回路

數(shù)字化投入+→供應鏈綠色創(chuàng)新意愿+→供應鏈綠色創(chuàng)新水平+→污染物排放量-→環(huán)境污染損失+→工業(yè)污染治理投入+→供應鏈綠色創(chuàng)新成本費用+→ 供應鏈綠色創(chuàng)新績效-→GDP+→數(shù)字化投入+

3  數(shù)字化投入對供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)影響的模型仿真

3.1  系統(tǒng)流圖與參數(shù)設定

根據(jù)建立的因果關系圖，構建供應鏈綠色創(chuàng)新動力系統(tǒng)的存量流量圖，見圖2所示。該模型共選取數(shù)字化水平、GDP、綠色專利數(shù)量、污染物排放量、供應鏈綠色創(chuàng)新績效、工業(yè)污染治理投入為系統(tǒng)初始狀態(tài)變量，每年數(shù)字化投入、GDP增加值、污染物排放量增加量、每年工業(yè)污染治理投資、供應鏈企業(yè)收入增加值、供應鏈綠色創(chuàng)新支出、年綠色發(fā)明專利申請量為速率變量，其他為輔助變量。

圖2 供應鏈綠色創(chuàng)新動力系統(tǒng)存量流量圖

本文以遼寧省為研究區(qū)域，應用的主要數(shù)據(jù)來源于2012-2021年的《中國科技統(tǒng)計年鑒》、《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》、《遼寧省統(tǒng)計年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》、《中國城市統(tǒng)計年鑒》、EPS數(shù)據(jù)平臺等，并運用SPSS、Eviews等軟件對部分數(shù)據(jù)進行分析處理，從而進行量化分析。仿真模型時間邊界為2012-2030年，仿真步長為1年。限于篇幅原因，此處僅列出部分主要模型方程，見表1所示。

表1 綠色創(chuàng)新動力系統(tǒng)主要變量方程設計表

變量 模型方程/表函數(shù)

數(shù)字化投資比重 =withlookup(time,([(2012,0)-(2030,1)],(2012,0.118),(2013,0.142),(2014,0.197),(2015,0.202),(2016,0.191),(2017,0.209),(2018,0.232),(2019,0.342),(2020,0.45)))

GDP增長率 =withlookup(time,([(2012,0)-(2030,20)],(2012,9.5),(2013,8.7),(2014,5.8),(2015,3.0),(2016,-2.5),(2017,4.2),(2018,5.7),(2019,5.5),(2020,0.6),(2021,5.8)))

工業(yè)污染治理投入比重 =withlookup(time,([(2012,0)-(2030,1)], (2012,0.04),(2013,0.06),(2014,0.09),(2015,0.12),(2016,0.16),(2017,0.14) (2018,0.15),(2019,0.16),(2020,0.18)))

數(shù)字化水平 =INTEG（每年數(shù)字化投入，44.2167）

GDP =INTEG（GDP增加值，24801.3）

綠色專利數(shù)量 =INTEG(年綠色發(fā)明專利申請數(shù)量)+92578

工業(yè)污染治理投入 =INTEG(每年工業(yè)污染治理投資)+10.235

人均可支配收入 =0.183*人均GDP+1.884

污染物排放增加量 =(1.5*LN(工業(yè)二氧化硫排放量)+1.05*LN(工業(yè)廢水排放量)+1.23*LN(工業(yè)煙塵粉塵排放量))1.04

環(huán)境規(guī)制強度 =(工業(yè)廢水治理運行費+工業(yè)廢氣治理運行費+工業(yè)固體廢物治理運行費)/工業(yè)總產值

供應鏈綠色創(chuàng)新意愿 =數(shù)字化投入*0.7+環(huán)境規(guī)制強度*0.3+供應鏈綠色創(chuàng)新績效*0.0001

供應鏈綠色創(chuàng)新水平 =數(shù)字經濟基礎設施投入*綠色創(chuàng)新意愿

3.2  系統(tǒng)仿真結果及分析

為探究不同策略下供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)的變化，利用軟件進行政策模擬，分別設計了4種不同的政策方案，以進行比較分析，如表2所示。同時，選取四個具有代表性的變量進行結果觀測，包括GDP、污染物排放量、供應鏈綠色創(chuàng)新績效、綠色專利數(shù)量。

表2 模擬政策方案設置

方案序號 變量 方案設置

1 數(shù)字化投入 +20%

2 工業(yè)污染治理投入 +20%

3 環(huán)境規(guī)制強度 +20%

4 產業(yè)協(xié)同集聚 +20%

不同政策方案下各變量變化趨勢如圖3所示。

圖3 不同情境下供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)仿真趨勢

可以看出，方案1中，數(shù)字化投入對GDP增長率的影響基本呈“U型”變化，即數(shù)字化投入初期，多數(shù)為數(shù)字經濟基礎設施建設支出，對GDP的影響多體現(xiàn)在成本費用上，對經濟發(fā)展呈現(xiàn)較為明顯的抑制效應。而經過建設期后，對GDP的增速影響較大。尤其是將數(shù)字化投入增加20%后，在經歷“U型”低谷后，GDP的增速明顯加快。對于供應鏈綠色創(chuàng)新績效來說，數(shù)字化的初期投入尚未創(chuàng)造綠色新產品的附加值，產品品質較低，難以實現(xiàn)供應鏈價值增值，因此不能顯著提升供應鏈綠色創(chuàng)新績效。但隨著數(shù)字化投入逐漸形成規(guī)模效應，無論從供應鏈成員企業(yè)創(chuàng)新意愿還是創(chuàng)新水平來看，都起到了較為突出的引導作用，因此供應鏈綠色創(chuàng)新績效能夠在較快時間內得到迅速提升。

方案2中，工業(yè)污染治理投入增加后，污染物排放量降低，但GDP的增長態(tài)勢及結果明顯小于其他幾種方案。這表明工業(yè)污染的治理投入雖然能夠獲得一定的環(huán)境效益，但是投入增加到一定份額后，便會導致GDP產生增速損失。因此，不能僅從財政的角度考慮工業(yè)污染的治理，更應從技術、創(chuàng)新等角度，從源頭解決污染排放問題。

方案3中，環(huán)境規(guī)制強度增加后，通過對供應鏈企業(yè)綠色創(chuàng)新意愿的促進作用，表現(xiàn)在供應鏈綠色創(chuàng)新的目標更為清晰，有效提升了綠色發(fā)明專利的申請數(shù)量，通過成果轉化，使綠色創(chuàng)新產品更具有市場價值，間接促進了供應鏈綠色創(chuàng)新績效的提升。這表明，政府通過環(huán)境規(guī)制強度的調整，能夠引導供應鏈成員企業(yè)解決綠色創(chuàng)新過程中的共性問題，保證綠色創(chuàng)新過程的順利進行。

方案4中，通過提升產業(yè)協(xié)同集聚效應，促進了供應鏈綠色創(chuàng)新主體間的合作頻率，提升了市場信息利用率，供應鏈企業(yè)通過不同挖掘競爭優(yōu)勢及產業(yè)鏈合作來迎合市場需求，因此，在產業(yè)協(xié)同集聚效應提升的基礎上，GDP、供應鏈綠色創(chuàng)新績效、綠色專利數(shù)量均呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢。另外，根據(jù)系統(tǒng)流圖可以看出，產業(yè)協(xié)同集聚效應是通過數(shù)字化投入下信息化水平增加，供應鏈企業(yè)間橫向溝通效率提升而產生的創(chuàng)新資源不斷整合的結果，這從側面也印證了數(shù)字化投入對供應鏈綠色創(chuàng)新發(fā)展的推動作用。

4  研究結論與對策建議

本文通過對供應鏈綠色創(chuàng)新發(fā)展機理的分析，根據(jù)遼寧省的相關數(shù)據(jù)，確定了系統(tǒng)動力學模型的系統(tǒng)邊界，并通過系統(tǒng)流圖展示出供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)的動力機制。在保證模型有效的前提下，通過改變數(shù)字化投入、工業(yè)污染治理投入、環(huán)境規(guī)制強度、產業(yè)協(xié)同集聚效應等要素，進行模擬仿真并觀測結果，研究綠色創(chuàng)新系統(tǒng)發(fā)展的動態(tài)過程及演變趨勢。結果表明，增加數(shù)字化投入，提升環(huán)境規(guī)制強度和產業(yè)協(xié)同集聚，均能對供應鏈綠色創(chuàng)新績效產生正向影響，工業(yè)污染治理投入則需要審慎而行，更多地從排污源頭解決問題。根據(jù)研究結論，提出政策建議如下：

一是加快數(shù)字基礎設施建設，加大數(shù)字化投入，釋放數(shù)字經濟效能，充分發(fā)揮數(shù)字化對供應鏈綠色創(chuàng)新系統(tǒng)的滲透性和創(chuàng)新主體的連接性作用。遼寧省與其他經濟發(fā)展大省相比，數(shù)字化發(fā)展較為滯后，要想后起而上，必須精準攻克遼寧省產業(yè)升級“卡脖子”的技術問題，利用數(shù)字經濟解決供應鏈綠色創(chuàng)新發(fā)展中的困難。同時，近年來的人才流失對遼寧省數(shù)字化轉型和供應鏈綠色創(chuàng)新發(fā)展都起到了一定的滯后作用，因此，遼寧省應加強綠色創(chuàng)新研發(fā)人員的引進和資金投入，培育和引進數(shù)字化人才，完善激勵機制，提高供應鏈成員企業(yè)的數(shù)字化技能。

二是從目前遼寧省行業(yè)結構來看，主要偏重于能源消耗較高的重工業(yè)和裝備制造業(yè)，高新技術產業(yè)比重則較低。為提升供應鏈綠色創(chuàng)新績效，應在加大數(shù)字化投入的同時，著力發(fā)展高技術產業(yè)，充分發(fā)揮產業(yè)協(xié)同集聚的創(chuàng)新規(guī)模效應，加快推進高技術制造業(yè)與生產性服務業(yè)協(xié)同發(fā)展，加強供應鏈成員科技主體間交流，強化產業(yè)協(xié)同集聚的知識溢出效應對供應鏈綠色創(chuàng)新和節(jié)能減排的帶動作用，促進產業(yè)結構綠色化升級發(fā)展。

三是因地制宜從遼寧省發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)加強環(huán)境規(guī)制的制定，并進行一定的創(chuàng)新性實施，實行激勵型環(huán)境規(guī)制政策，如調整獎懲系數(shù)，從而發(fā)揮環(huán)境規(guī)制對供應鏈綠色創(chuàng)新的驅動作用，提高污染治理能力，促進低碳經濟發(fā)展。另外，拓展資金補貼作用渠道，加強供應鏈企業(yè)數(shù)字化投入和綠色創(chuàng)新的金融支持，激發(fā)供應鏈綠色創(chuàng)新主體積極性與創(chuàng)新熱情。

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