我国生物医药产业自主创新的生态群落模式研究

我国生物医药产业自主创新的生态群落模式研究简介：分析了我国生物医药产业技术创新的现状与问题，运用自然界的生态理论对该产业的自主创新体系及其生态群落模式做了研究，提出了自主创新生态链。结合案例对创新主体的作用机制、协同机理及其创新运作模式进行了分析作者：戴伟辉来源：研究与发展管理编辑：feno时间：2007-06-1515:08:33阅读：106次|评论：0条baidu20世纪90年代以来，全球生物医药产业的销售额以年均25％的速度增长，2004年世界药品市场约为5060亿美元[1]，生物医药产业已成为市场潜力巨大、增长速度最快的产业之一。为了提高创新能力、加快研发速度，国际上生物医药创新体系已呈现多学科、跨组织战略联盟协同研发新趋向，并且大力加强了市场、研发与生产之间的密切联系与协调互动。比如，美国的旧金山等五大生物技术产业区、英国的剑桥基因组园、法国巴黎南郊的基因谷等等，都采取战略性技术联盟，协同实力雄厚的大学和研究机构，紧密结合市场需求，不断提高创新能力。从未来的发展趋势看，自主创新是生物医药产业快速发展的关键因素。医药-[飞诺网FENO.CN]　　近年来，理论界已经关注到了创新行为和创新群落演化的生态学特征[2-7]。已有的研究成果表明[8]：科技创新群落是一种以产业关联为基础，以地理靠近为特征，由相互作用、相互依存的创新组织有机构成的社会“生态群落”，具有类似于生物群落的行为特征。　　　　1我国生物医药研发创新体系的现状与问题　　　　我国生物医药的研发起步较晚，直到70年代初才开始将DNA重组技术应用到医学上，在国家产业政策的大力支持下，在一些领域达到了国际领先地位。但从现状和所面临的国际化竞争趋势来看，我国的生物医药研发中还存在着如下几个问题。　　(1)技术创新主体上中下游发展不协调，科研成果转化率低。我国目前的生物医药研发主体是政府直属的科研机构和高等院校，医药企业创新能力总体薄弱，大部分还处在仿制阶段。中下游工程技术的发展明显落后于上游生物技术的发展，造成技术和产业化严重脱节。有关调查分析表明，在基因工程产品开发领域中我国的“上游技术”比国际水平仅落后3～5年，但“下游技术”却至少相差15年，我国的上下游技术转化率不足5％。　　(2)技术创新资金严重不足。我国的生物医药研发创新主要依靠国家投入，很少有企业投资，这使得技术创新缺乏资金资源。据统计，美国生物技术及医药的研发资金中有70％以上来自企业，而我国74％的资金来自于政府投入。目前，国内药品企业平均每年用于研发投入的资金仅占销售收入的2％，远远低于国外17％左右的研发投入水平。　　(3)资源共享程度低，缺乏整合。生物医药产业的先期投入成本很高。如果能把企业与企业之间的创新、研发资源进行共享和整合，将会有更高效、更经济的成果。但由于信息沟通不畅、管理制度不善，造成企业与企业之间、产业园区内资源共享度低，影响企业发展，造成资源浪费。 　　(4)缺乏合作创新与协同创新意识。最近10年以来，合作创新已成为发达国家生物医药研发的重要发展趋势，跨地区、跨行业、跨国界的大型合作创新不断涌现。但我国在协同创新方面的意识还很薄弱。　　(5)研发机构的可持续发展生态环境尚未形成，缺乏共生进化机制。我国生物医药产业的科研机构已经具备相当的数量规模，但是研发与市场脱节，产业化程度低，企业投资少，未形成良好的市场“供血”机制和可持续发展的生态环境。　　为了有效解决上述问题，建立一个可持续发展的生物医药产业，我们从生态学的角度对我国的生物医药创新体系进行深入思考和模式设计。　　　　2　科技自主创新的生态学模式　　　　根据自然界的规律，在一个生态群落里，每种生物都有不同的生命特征，种群内部、种群与种群之间，以及生物体与环境之间存在着各种复杂的有机联系。生态群落的发展和演变是上述各种因素在一定环境条件下所表现出的综合作用过程。生态群落的整体运行机理可表述为图1所示。群落是在一定的环境中生存和发展的，群落中各物种由于其本身的生物特性决定了每种生物的基础生态位，而环境中生态因子的实际状况决定了这些物种所能拥有的实际生态位。群落中，每种生物的个体发展首先受到其实际生态位及生物对环境的适应度影响。个体的发展将影响到种群的发展，进而影响到整个群落的发展。同时，上述发展过程将在个体、种群和群落的不同水平上受到各种生态自我调节机制的影响。群落的结构就是由以上不同层次的生物发展状况所决定的，并对群落的环境变化具有一定的反作用。　　任何生态群落要具备可持续发展的能力，必须拥有以营养链和食物链为核心的完整循环体系，并能顺利地实现各个环节的物质与能量的交换。生态群落的营养链和食物链由群落中的物种种类及每种物种的生物特征所决定，并与环境变化密切相关。影响生态群落发展的各种调节机制实质上都是为了维持上述循环体系的某种动态平衡。生物物种的进化表现为在以上调节机制的长期作用下，物种本身的生物特性所呈现的某些适宜性改变，这种改变将通过基因在物种世代间进行遗传和继承。生态群落内除了物质与能量的交换外，信息的获取、传递与交换近年来业已引起了人们的重视[9]。　　　　3生物医药产业自主创新的生态群落模式　　　　3.1　生物医药产业自主创新生态群落模式及生态链　　广义的生物医药产业，是指将现代生物技术与各种形式的新药研究、开发、生产相结合，以及与各种疾病的诊断、防治和治疗相结合的产业[10]。生物医药行业的科技自主创新体系是一个由生物医药领域研发机构、新药筛选及评价中心、生物医药生产企业、投融资机构、科技服务中介机构及科技管理部门等单位和部门密切合作、协调互动的综合创新群体。主要有三部分组成。 　　1)研究机构、企业群落，这是生态群落的主体部分，他们按照生产者、消费者和分解者的作用、地位分布在产业链的上中下游，按照生态链、食物链的运作规律进行知识、信息、物资、资金和人才的流动。企业与企业、研究机构与研究机构、企业与研究机构之间关系复杂，成网状结构，互相依赖、互相促进。既有以几家核心企业为主、小企业为辅的依托型系统运作模式，也有以相同地位进行资源交换、靠市场调节来实现价值链增值的协同共生型的运作模式(如图2所示)。　　2)创新支持服务群落，这是产业生存和发展的基础。在服务种群中，通过银行资金注入，投资公司扶持，产业园区服务中心提供各式各样的服务等，使得产业链能够形成并得以维护，整个产业生态群落模式能够健康地发展。　　3)创新环境，生物医药有其特殊性，即高投入、高收益、高风险、长周期。根据调查，新药的研制一般至少需要4～5年。所以一个良好的创新环境对企业的成长、创新能力的培养显得尤为重要。创新环境包括政府政策、市场环境、地域优势、便利的交通，舒适的环境，良好的文化，为科研人员设计的休闲娱乐设施等，都是吸引外资和人才、便于企业可持续发展的重要因素。　　完整的生物医药科技自主创新群体是群落模式中各单位及其相互之间的有机、复杂的联系所组成的一个生态群落。其中，科研院所、高等院校和研发型企业进行基础性的研究与开发工作。生产型企业通过临床研究和试验将研发成果产品化，并提供给市场。经过消费者的使用，信息被反馈给生产企业和研发机构。而研发、生产、经营等各环节上所需的资金通过融资获得，使得群落能够形成一个循环的自我“造血”机制。产业管理机构提供各类平台支持企业的研发，实现技术成果转化和资源共享。　　在生物医药产业中，我们把由不同的科技创新“种群”按照类似于营养链和食物链关系所形成的价值转化与要素还原过程称为科技创新群落的“生态链”，其基本结构如图3所示。　　3.2　生物医药产业自主创新的生态群落模式生成机理　　生物医药产业自主创新的生态群落模式的生成因素有很多，既有内在动力机制，也有外部环境的推进(参见图4)。　　1)成本推动机理：降低成本、获取经济收益是任何企业的最终目的。生物医药群落模式的形成，可以降低研发、生产和交易成本，群落中的企业可以享受政府的优惠政策，产业集聚的规模效应也由此体现出来。　　2)效益拉动机理：企业集群会衍生出经济效益，同时，规模经济和范围经济也会产生牵引效益，还有外部经济的内化效应。 　　3)内生机理：①自主创新群落复杂系统运作机理，在生物医药产业自主创新的生态群落中，有机体以复杂网状结构互相协作创新，构成复杂和非线性的联结机制[11]；②自组织机理，自主创新生态系统是一个由工业经济、社会和自然生态系统构成的互相作用的有机整体，系统的自组织性[12]保证了产业有充分的能力和资源实现内部的协调和平衡，并能更好地适应外界市场环境的迅速变化，有序进化；③协同机理，在生物医药创新系统形成与演化中，企业间虽有竞争，但若始终以竞争的姿态在其系统中运作，将不利于自身的发展和系统的演进，因此，互惠共生(两种不同生物之间紧密结合，通过功能互补彼此互利)、协同竞争(群落中创新组织以专业化分工与协作为基础)和领域共占(不同的有机体为了个体发展和群落需要，通常共享食物、领域和信息等资源)都可以使合作各方有更广阔的生存发展空间，达到创新组织和创新群落的共同发展。　　　　4　案例：张江生物医药园区生态群落模式分析　　　　张江生物医药产业基地作为中国的“药谷”，已初步形成了产业群体、研究开发、孵化创新、教育培训、专业服务、风险投资六个模块组成的良好的创新氛围和“人才培养—科学研究—技术开发—中试孵化—规模生产—营销物流”的现代生物医药创新体系。截止2004年底，生物医药产值37亿多，基地有企业141个，其中外资企业84个，生物医药研发项目1006个，基地里有中科院上海药物研究所、国家新药筛选中心等多个国家级和上海级重点研究所和多所中国著名高校[13]。　　　　4.1张江生物医药园区已成为“群落”　　根据生态群落的基本组成原理，以科技成果为参考对象，张江生物医药科技自主创新单位根据其职能和所起的作用可以分为四类种群：①生产者，直接参与创新活动，把科技创新的各要素转化为科技成果的生态种群，主要有科研机构、高等院校和从事科技创新研发活动的企业三类；②消费者，将技术成果产业化，为最终消费者提供产品或服务的生态种群，主要为生产制造型企业和服务型企业；③还原者，购买产品或服务的最终消费者；④创新支持种群，不直接参与创新活动，但为上述创新过程提供各种支持的种群，如孵化平台、金融机构、中介服务机构等。　　张江生物医药产业园经过多年的发展，形成了种类多样的创新单位，且这些创新单位根据其自身特点，分属不同的种群，种群内部和种群之间又存在着错综复杂的有机联系，所以，张江生物医药产业园区已经形成较为完备的种群体系。　　根据生态学原理，要形成科技自主创新的生态群落模式，必须具备以下条件：①具有在创新生态链上发挥不同作用、能够协调发展的完整“种群”体系；②具备完整的生态链循环体系，并能顺利地实现各个环节的价值交换与要素还原；③具有有效的调节机制以维持上述循环体系的动态平衡和应对环境的各种变化。　　张江生物医药产业基地由多个不同功能的种群组成，从研究开发到营销物流，已初步形成较为科学的创新体系。在合理科学的园区建设的帮助下，种群之间通过研发的成果转换、价值交换、资金循环等，形成了一个完整的生态链，并通过企业之间、企业与政府和相关机构之间的竞合关系保持动态的平衡。可以说，张江生物医药园区是一个较为成功的科技自主创新的生态群落。　　　　4.2张江生物医药园区的生态群落模式 　　在张江生物医药科技自主创新的生态群落模式(参见图5)中有信息产业和生物医药产业的协同合作，以充分体现信息技术和生物医药技术相融合的优势。毗邻旧金山湾的硅谷云集了大批计算机人才，这些信息技术人才是旧金山湾生物技术企业群落巨大的生物信息统计技术资源；波士顿、北卡罗来纳州研究三角园和圣迭戈也都具有信息技术方面的优势。对我国来说，IT产业和生物医药产业之间协同合作，不仅能够促进医疗器械、基因研究等方面的发展，也能从技术、资源等各方面来改变生物医药的研究方法，提高研究技术和能力，帮助生物医药更好的发展。　　以上生态群落模式表明了研究、开发、生产、融资、政府管理及服务部门之间的有机联系，为自主创新提供了一个自组织、自协调、协同共生的复杂网络模式，使得生物医药产业能够实现良性的可持续发展。由于企业生态位的不同，企业在群落中的运作方式也不一样。张江生物医药行业群落运行模式有以下几种。　　1)研发外包模式：主要应用于一些学习创新能力较弱且资金获取能力较差的小型创业型企业。为了缩短创新药品开发时间，近几年许多生物技术和制药公司开始和小型公司结成技术联盟，将技术性强的研究开发内容分包给具有研究实力的小型公司完成。这些小型公司通过劳动力的输出，承担部分国内外生物医药企业的研发工作，获取资金，学习相应技术，维持企业自身的运作。通过研发外包，大量的高端科技涌入进来，大大提高了群落内的自主创新能力。　　2)孵化器集群：以集群方式出现的孵化器是生物医药产业形成的重要推动力量。生物医药行业成本高，前期投资巨大，研究过程漫长，中小企业无法从一开始就承担高风险高投入，孵化器成为中小企业创新创业最好的基地和做大做强的平台。带着项目来创业的科技开发型企业起步时都比较小，园区内80％属于这种需要孵化的小企业。通过各级政府投资、资本市场资金筹集、社会资金的利用、境外资金的引入，孵化器建设拓宽了融资渠道，解决产业中小企业的发展资金问题。这种形式主要适用于学习创新能力较强，但资金获取能力较差的企业，以中小型企业为主。　　3)自我造血机制：通常是一些已经具有较大规模，研发能力较强，且占据了一定市场，具有一定地位的大型企业，这类企业通常用自己的资金自行进行研发、生产，并且投入市场。 　　4)研发外包和自我造血结合型：通常是一些已具有一定规模、缺少一定数量的资金，但同时也拥有较强的研发能力的中小型企业，他们一边运用研发外包的形式来获取资金，一边运用研发外包得到的资金进行自己的研发创新。　　以上四种模式与企业生态位的关系如图6所示。　　　　5　结论与启示　　　　本文运用生态学的理论和观点，结合我国生物医药的现状和存在问题，分析了生物医药产业自主创新生态群落的组成和形成机理。研究了生物医药自主创新的生态群落模式，建立了可持续创新生态链，并结合张江生物医药基地的案例分析了在创新体系中各主体的生态位、协同机理和运作模式。　　这些创新体系的建立都是中观层次的设计，在进一步的研究工作中，我们将采集调研数据，包括种群数量、相互关系，产能数据等，根据生物科技自主创新生态系统的整体目标和群落布局，从可持续循环发展的角度拟定所设计群落的战略目标、规模、总体结构和基本功能，用计算机仿真技术进行群落模拟运行分析，通过必要的试点工作对设计方案作进一步改进。　　生物医药产业自主创新的生态群落模式及其生态链的研究对解决我国生物医药产业所存在的问题能给予很好的启示。　　(1)加强协同效应，共享资源。生态群落把生物医药产业上中下游企业有效地组织在一起，通过群落运行机理、自组织机理和协同机理等，提高企业之间的创新能力，整合和共享研发资源，加强产业内部的协同效应。国外制药企业与生物技术公司采取“战略性技术联盟”正是利用这种协同机理，以研发外包等方式进行开发与创新。充分理解和利用互惠共生、竞争协同、资源共享的生态学原理，可以帮助我国生物医药产业走出资源共享度低、缺乏整合和协同创新的困境。 　　(2)广泛的资金来源。在生物医药产业生态群落模式中，企业之间协同合作为增强企业资金来源创造机会，企业不再只依靠政府资金进行研究开发，还可以获得其他企业的资金资助，如研发外包模式提高了企业资金获取能力。同时，创新服务支持种群也以孵化器等形式为企业融资提供了新的渠道，帮助企业成长和壮大，从而克服了我国现存的技术创新资金严重不足的困难。　　(3)建立调节机制，形成可持续发展的生态环境。生物医药产业群落模式的形成明确了企业的基础生态位和实际生态位，确定了其在产业群落中的地位和职责，且群落结构明晰，借鉴生态学中群落的调节机制，维持群落中企业个体、企业之间以及企业与市场环境的动态平衡，最终建立起一个具有共生进化机制的可持续发展的生物医药产业生态环境。　　　　收稿日期：2006－04－03；修改日期：2006－09－28。　　基金项目：国家社会科学基金项目(06BJL043)；上海市科技发展基金软科学重点课题(056921004)。　　作者简介：邬亮(1981－)，女，硕士研究生；通讯联系人戴伟辉(1966－)，男，副教授，研究方向为高层管理团队、决策支持系统、系统建模与仿真。　　　　参考文献　　　　[1]桦樱．生物医药投资回报利润高[EB/OL].www.clp.cn/epsoft.portal/userinterface/news/news_content.aspx?newsId=1921.htm,2006-01-12.　　[2]罗发友，刘友金．技术创新群落形成与演化的行为生态学研究[J]．科学学研究，2004，22(1)：99-103．　　[3]AthreyeSumaS.Competition,rivalryandinnovativebehaviour[J].EconomicsofInnovation&NewTechnology,2001,10:1-21.　　[4]李子和．高新区高技术群落的优化效应[J]．科学学研究，1999(3)：80－84．　　[5]黄鲁成．区域技术创新系统研究：生态学的思考[J]．科学学研究，2003(2)：215－219．　　[6]刘友金．论集成式创新的组织模式[J]．中国软科学，2002(2)：71－75．　　[7]刘友金，黄鲁成．产业集群的区域创新优势与我国高新区的发展对策[J]．中国经济，2001(2)：33－37．　　[8]刘友金．集成式创新形成与演化机理研究[J]．中国软科学，2003(2)：91－95．　　[9]卢剑波．信息生态学[M]．北京：化学工业出版社，2005．6－17．　　[10]翁海涛，张玉臣．对上海生物医药产业发展现状及策略的思考[J]．内蒙古科技与经济，2003(11)：4－7．　　[11]王顺庆，王万维，徐海根．数学生态学稳定性理论与方法[M]．北京：科学出版社，2004．　　[12]沈小峰．耗散结构论[M]．上海：人民出版社，1987．　　[13]SSTII研究简报．2004全球生物技术产业透视[EB/OL].www.sstii.net/publication/1.doc,2005-01-11.