一、绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.1.1 研究背景
稀土是有色金属中的一个子门类。作为一种重要的战略资源，稀土受到了各国的广泛关注。中国稀土储量处于全球领先地位，稀土产业发展具有重要的战略意义。中国稀土资源分布主要集中在内蒙古包头、广东粤北、江西赣南、四川凉山等区域。其中又可以具体分为南北两大领域，北方主要是轻稀土资源，比如氟碳铈矿，以内蒙古包头市的白云鄂博矿区为集中地，拥有全中国 83%以上的稀土储存量，轻稀土储量居于世界第一，是中国主要的稀土生产基地。南方主要是中重稀土资源，比如离子型稀土矿，以江西赣州、福建龙岩等地分布居多。稀土元素作为一种不可再生的稀缺资源，成为我国对传统工业进行改造，发展新兴行业以及国防科技工业的关键。2017 年工信部统计结果表明，中国的稀土储存量占全球的 44%，达 5500 万吨，中国占据了全世界稀土储量的 40%以上，相较于其他国家具有明显优势。除中国外，巴西的稀土储量占全球的 17%。中国作为全球稀土的主要生产国家，目前全球 80%的稀土都产自于中国。2017 年，我国稀土出口量再创新高，根据海关统计数据，2017 年中国稀土出口量达到 51199 吨，同比增长达 9.7%。2014 年至 2017 年间，我国稀土出口复合增长率达 28%，其中 2016 年增幅为 34.2%，在 2017 年增长幅度下降较大，目前中国的稀土出口情况对于我国资源保护造成了一定程度上的威胁。国务院发布的《中国的稀土状况与政策》中表明全球的稀土主要产自中国，我国的稀土资源供应了全球 90%的市场需求[1]。虽然中国拥有原创的稀土提纯技术，但是涉及到稀土的功能材料等核心技术专利多数被国外垄断。“十二五”期间，我国的稀土产业集中度大幅提高，行业质量不断提升，将冶炼分离企业从原来的99 家缩减为 59 家，逐步形成以 6 家稀土集团为主导的基本市场格局，其中包括 23 家稀土矿山中的 22 家公司，以及 59 家冶炼分离企业的 54 家公司，将冶炼分离产能从 40万吨压缩为 30 万吨，稀土产业结构进一步优化。稀土产业中 80%以上的初级加工品能够用于制造磁性、催化、储氢、发光等一系列功能材料。围绕包头、凉山等地区的稀土资源，建立的开采基地产能占全国 90%以上，稀土冶炼分离基地产能占全国 60%以上。围绕宁波、厦门等地建立的稀土应用产业基地中稀土磁性产业规模占据全国 70%以上，催化材料产业规模占全国的 50%以上，发光材料产业规模占全国总量的 45%以上。使稀土产业布局进一步合理化，并逐步健全行业监管层次，遏制稀土产业中违反法律、规则等行为。
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二、相关理论及文献综述
2.1 系统动力学理论及其研究综述
2.1.1 系统动力学理论含义和特征
三、中国稀土产业技术创新现状及其影响因素分析....................... 14
1.2 研究框架与内容
1.2.1 研究框架
图 1.1 为本文研究的技术路线图。通过对中国稀土产业的国内外发展背景进行研究，分析中国稀土产业发展的实际情况，通过对稀土产业技术创新的研究，将影响中国稀土产业技术创新的因素分为需求、供给和支撑三个方面，这三项主要影响因素所在子系统共同对中国稀土产业技术创新产生影响，以此作为建立中国稀土产业技术创新系统动力学模型的基础。本文分析了稀土需求和供给两个方面在技术创新支撑环境下对稀土产业技术创新产生的促进机理。技术创新引发稀土企业核心竞争力的提升和生产要素的流动，稀土多样化的需求和供给能够有效拉动稀土产业的技术创新。根据分析结果，建立动态的中国稀土产业技术创新生态系统，并以系统动力学理论为研究方法，运用相关仿真模拟软件进行实证分析，分析结论并提出相符合的政策建议，作为促进中国稀土企业技术创新发展的理论基础。
1.2.1 研究框架
图 1.1 为本文研究的技术路线图。通过对中国稀土产业的国内外发展背景进行研究，分析中国稀土产业发展的实际情况，通过对稀土产业技术创新的研究，将影响中国稀土产业技术创新的因素分为需求、供给和支撑三个方面，这三项主要影响因素所在子系统共同对中国稀土产业技术创新产生影响，以此作为建立中国稀土产业技术创新系统动力学模型的基础。本文分析了稀土需求和供给两个方面在技术创新支撑环境下对稀土产业技术创新产生的促进机理。技术创新引发稀土企业核心竞争力的提升和生产要素的流动，稀土多样化的需求和供给能够有效拉动稀土产业的技术创新。根据分析结果，建立动态的中国稀土产业技术创新生态系统，并以系统动力学理论为研究方法，运用相关仿真模拟软件进行实证分析，分析结论并提出相符合的政策建议，作为促进中国稀土企业技术创新发展的理论基础。
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二、相关理论及文献综述
2.1 系统动力学理论及其研究综述
2.1.1 系统动力学理论含义和特征
系统动力学指的是将系统科学理论与计算机仿真紧密结合，研究系统的反馈结构与行为一门学科，是通过认识系统问题，解决系统问题的综合性学科。福瑞斯特作为系统动力学的创新人，最早将系统动力学应用于企业管理等问题。他在 1958 年指出“工业企业要想获得成功，只有处理好企业的信息流、资料流、人力流、物资流以及设备流等之间的相互作用”，通过这五种流之间的相互连锁，使彼此间的作用放大，引起企业行为的波动，并在一定程度上形成行为模式[3]。系统动力学是基于系统内部相关因素之间的反馈关系形成的反馈环，并建立相应的模型，同时搜集有关于系统行为的数据进行仿真模拟，并做出相应预测。系统动力学不仅能够在时间上进行动态分析，还能够协调系统内的各因素之间的关系，其具有优于线性规划、回归预测等方法的特征。系统动力学方法的因果关系比较复杂，只有在对企业系统的动态运行机制进行认知和了解的基础上，才能够预测采用的决策、投资策略以及组织形式等的可能结果。系统动力学通过构建因果关系图形成反馈回路，因果关系图中各影响因素之间形成了反馈、控制和调节的关系，模型结构对与整个系统有着决定性作用，建模的关键在于确定模型结构。系统动力学借助相应的软件进行仿真模拟，比如 Vensim PLE 软件。通过软件的定量系统性分析，能够对复杂的系统结构进行分析模拟。因此，通过系统动力学来解决复杂问题，能够在复杂系统中找到系统运行的关键影响因素，并对系统结构进行优化分析，从而解决相应的问题。
系统动力学的四个主要特征：
(1)存在因果反馈回路。系统动力学仿真模型构建过程当中，各因素之间存在因果关系，原因与结果之间存在正相关关系两者之间将会称之为正因果关系，如果两种之间存在负相关关系则称之为负因果关系。在系统动力学模型当中形成闭合回路时将会构成反馈回路，其中包括正反馈回路与负反馈回路。
(2)运行过程中会形成积累。在系统动力学模型运行过程中将会存在累积效应，系统的整体运行状态通过参数变化量的积累进行描述，所有的系统动力学模型都会形成反馈回路，而系统优化分析需要通过积累进行决策分析。
(3)流图构建。通过系统动力学因果关系图可以构建相应的流图，流图最显著特点是能够直观的反映出系统的结构以及动态特征。
(4)存在延迟现象。决策的实施、以及决策实施之后系统发生变化都需要一定的时间，此现象即为延迟，通常是以计算机的延迟指令实现操作程序。
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2.2 创新生态系统理论文献综述
2.2.1 创新生态系统含义
生态系统主要包括生物及其生存环境的全部物理因素的集合体[10]。自然环境中主要包括生产者、消费者、分解者和非生物成分四种组成部分，其中生命系统包括生产者、消费者、分解者。环境系统指的是非生物成分，非生物成分为生物成分提供相应的生存环境以及所需的物质、能量，若生态系统中缺失了非生物部分，则不能构成生命系统，生物成分难以生存。与生态系统相似的技术创新生态系统由技术创新群落及其技术创新环境构成，相应的分为生物、非生物成分。
创新生态系统中生物成分主要是技术创新个体、种群及群落，从广泛意义上讲，创新群落是主要由政府、企业、高校以及研究机构、中介机构、金融机构等组成。政府是政策与制度创新的主体，高校以及研究机构主要从事知识、能力以及技术领域的创新。中介机构与起到支撑作用的政府更接近于外部环境的作用。
创新环境是影响创新生态系统的存在、发展与演变的外部条件的总和。创新生态系统的环境指的是与系统内的创新活动相关联的事物，而不是包括系统外的所有的事物。由于创新技术要素之间的协同作用，致使创新活动按顺序进行。创新生态系统是由三种创新环境构成的，包括有创新基础设施，包括信息网络、数据库、资料以及实验室等基础条件和设施，还包括人力、信息、专利、资金等创新资源，以及创新激励机制，是由政府和中介机构提供的管理机制、政策法规以及市场与服务等激励约束体系的总称。
(1)存在因果反馈回路。系统动力学仿真模型构建过程当中，各因素之间存在因果关系，原因与结果之间存在正相关关系两者之间将会称之为正因果关系，如果两种之间存在负相关关系则称之为负因果关系。在系统动力学模型当中形成闭合回路时将会构成反馈回路，其中包括正反馈回路与负反馈回路。
(2)运行过程中会形成积累。在系统动力学模型运行过程中将会存在累积效应，系统的整体运行状态通过参数变化量的积累进行描述，所有的系统动力学模型都会形成反馈回路，而系统优化分析需要通过积累进行决策分析。
(3)流图构建。通过系统动力学因果关系图可以构建相应的流图，流图最显著特点是能够直观的反映出系统的结构以及动态特征。
(4)存在延迟现象。决策的实施、以及决策实施之后系统发生变化都需要一定的时间，此现象即为延迟，通常是以计算机的延迟指令实现操作程序。
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2.2 创新生态系统理论文献综述
2.2.1 创新生态系统含义
生态系统主要包括生物及其生存环境的全部物理因素的集合体[10]。自然环境中主要包括生产者、消费者、分解者和非生物成分四种组成部分，其中生命系统包括生产者、消费者、分解者。环境系统指的是非生物成分，非生物成分为生物成分提供相应的生存环境以及所需的物质、能量，若生态系统中缺失了非生物部分，则不能构成生命系统，生物成分难以生存。与生态系统相似的技术创新生态系统由技术创新群落及其技术创新环境构成，相应的分为生物、非生物成分。
创新生态系统中生物成分主要是技术创新个体、种群及群落，从广泛意义上讲，创新群落是主要由政府、企业、高校以及研究机构、中介机构、金融机构等组成。政府是政策与制度创新的主体，高校以及研究机构主要从事知识、能力以及技术领域的创新。中介机构与起到支撑作用的政府更接近于外部环境的作用。
创新环境是影响创新生态系统的存在、发展与演变的外部条件的总和。创新生态系统的环境指的是与系统内的创新活动相关联的事物，而不是包括系统外的所有的事物。由于创新技术要素之间的协同作用，致使创新活动按顺序进行。创新生态系统是由三种创新环境构成的，包括有创新基础设施，包括信息网络、数据库、资料以及实验室等基础条件和设施，还包括人力、信息、专利、资金等创新资源，以及创新激励机制，是由政府和中介机构提供的管理机制、政策法规以及市场与服务等激励约束体系的总称。
在整个创新生态系统当中，企业是其中重要的主体之一，企业的技术创新能力对整个创新生态系统具有重要影响力，企业的创新行为主要由市场主导，随着创新风险成本的增加，企业的创新风险和成本呈现上升的趋势，导致企业对技术创新的偏好降低，政府作为协调系统内技术创新的关键，对企业的创新能力起到引导和推动的作用，政府通过“外部效应”介入到企业的技术创新活动中，通过制定一系列的法律政策，为企业的发展提供法律保障。政府政策的制定改变着企业创新环境，对企业创新起到支撑作用，能够激励企业加大创新投入。#p#分页标题#e#
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3.1 中国稀土产业技术创新现状分析 ................................. 14
3.2 中国稀土产业技术创新影响因素分析 ............................. 16
四、中国稀土产业技术创新生态系统系统动力学模型构建................. 22
4.1 中国稀土产业技术创新子系统系统动力学模型构建 ................. 22
4.1.1 需求环境子系统系统动力学模型构建 ......................... 22
4.1.2 供给环境子系统系统动力学模型构建 ......................... 23
五、中国稀土产业技术创新生态系统仿真实证分析....................... 30
5.1 中国稀土产业技术创新生态系统有效性检验 ....................... 30
5.2 趋势仿真与政策模拟 ........................... 31
五、中国稀土产业技术创新生态系统仿真实证分析
5.1 中国稀土产业技术创新生态系统有效性检验
本文通过收集中国稀土产业发展相关数据，来源包括：通过大为专利数据库（INNIJOY）、中国知识产权网（CNIPR）收集 1985 年-2017 年度中国稀土专利数据、2010 年-2017 年中国稀土上市企业营业收入数据以及企业 R＆D 投入数据、中国稀土学会统计年鉴以及中国产业信息网上的行业数据。以中国稀土产业 2010 年-2017 年专利总申请量为直接输出值与仿真运行结果进行对比。
运用系统动力学 vensim PLE 软件对中国稀土产业技术创新生态系统进行仿真模拟，通过改变产学研合作强度、稀土产业专利转化系数、企业 R＆D 投入比率系数等参数的值，对中国稀土产业专利总申请量和年申请量进行检验，系统模拟年份为 2010年-2017 年。将我国稀土产业专利总申请量与模拟值进行比较，将仿真模拟结果与真实数据进行对比，中国稀土产业专利年申请量和总申请量平均绝对误差分别为 5.23%、3.76%，误差值均小于 10%，因此模型通过历史检验。从而可以得到模型产学研合作强度、稀土产业专利转化系数、企业 R＆D 投入比率系数初始值分别为：2.1、0.75、0.015。
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六、研究结论及政策建议
6.1 研究结论
本文在大量文献资料研究的基础上，运用相关的理论构建了中国稀土产业技术创新生态系统系统动力学模型。基于创新生态系统视角，将影响我国稀土产业技术创新影响因素分为需求环境因素、供给环境因素和支撑环境因素，并根据这三个子系统构建中国稀土产业技术创新生态系统因果关系图，确定影响我国稀土产业技术创新系统的关键要素，运用 Vensim PLE 软件仿真模拟。根据仿真结果将相关影响因素量化分析。根据仿真结果改变模型中稀土产业产学研合作强度系数、稀土产业专利技术转换化、企业 R＆D 投入比率系数，然后模拟对比我国稀土产业专利总申请量和年申请量变化情况，根据仿真结果对中国稀土产业技术创新生态系统优化提出合理建议，为我国稀土产业技术发展制定相关政策提供科学依据。本文主结论如下：
（1）中国稀土产业产学研合作强度对稀土产业技术创新具有较强促进作用
科研院所以及高校从事具有开拓性和前瞻性的研究，是促进企业发展的重要支撑力量，科研机构受到政府的政策扶持及资助，为当前科学技术、基础研究等创新活动的发展奠定了相关的理论基础，另外企业为科研机构和高校的研究成果提供了实际应用的场所，通过科研院所前沿性的研究，为企业的发展开拓了方向，通过高校的人才培养，也为企业提供了综合性的科研技术人才。而提高企业的创新能力，就对企业的研发工作提出了更高的要求，在进行市场化的研发工作中，企业能够承担具备前沿研究成果的高校、科研机构等，通过整合多方力量实现发展。由于企业自身存在的研发能力限制以及对待市场经济发展的有限理性，通过和高校、科研机构进行合作研究是提升企业竞争实力的途径和方向，使企业能够利用自身资源优势实现特定发展目标。加强稀土产业产学研合作强度，稀土产业技术创新能力将会呈现指数型增长。企业与大学、科研院所等异质性主体之间的共同合作，为稀土产业的发展以及技术创新目标的提供了支撑，但科研机构、企业与大学之间合作目标、动因以及技术创新能力的差异性，导致了中国稀土产业技术创新更加偏好于企业的专有技术，忽略了稀土企业对于共性技术创新的需求。稀土产业的技术研发主要依靠企业与大学、科研院所等异质性主体的协作和共同创新。
（2）稀土产业专利申请量与专利转化系数存在正相关关系，但是稀土产业专利申请量对专利转化系数敏感度较低
根据仿真结果表明，随着专利转化系数的提高，稀土产业专利申请量增长呈现同样的增长变化。稀土产业专利转化系数与稀土产业技术创新存在正相关关系，但是稀土产业专利申请量对专利转化系数敏感度较低。稀土产业技术转化率对于稀土产业技术发展影响力巨大。现阶段我国许多稀土专利成果仅仅停留在理论方面，具备的实际技术转化能力较低，因此稀土企业应该充分发挥自身优势，在保证研发效率的前提下，根据现实需求转化自身的发展目标，通过提高商品化的产出水平，促进稀土产业技术研发与转化的均衡发展。当技术转化率提高到一定的程度，稀土产业技术创新能力将会出现质的飞跃。
参考文献（略）
