系统工程大作业基于系统动力学的研发投资预算研究姓名专业学号基于系统动力学的研发投资预算研究摘要：研发投入是一种高风险的投资，研发投入过多或过少都不利于企业的发展，而如何在企业资源有限的情况下，合理安排研发投入以荻取持续的竞争能力是企业研发管理的重点。

应该说，研发投入系统是一种复杂的系统，本文首先对研发投资预算的方法进行了回顾，继而提出了运用系统动力学编制研发投资预算的思路并构建了基于系统动力学的研发投资预算模型，该模型将研发系统分为研发流程、研发团队和现金流等三个子模块并描述了研发投资预算的影响因素及其作用过程。

最后,以电子产品为例运用该模型模拟了四种不同研发投资预算方案的效果。

关键词：系统动力学；研发投资；研发强度；研发流程一、问题的提出研发支出是企业为了获取长期的竞争能力而进行的一种投资。

该项投资具有较高的风险。

主要体现在研发本身的特征上。

研发行为具有以下特征：其一，研发投资的50％以上为工程技术人员的薪酬支出。

而企业的研发形成的知识积累也蕴含于工程技术人员的身上，因此，研发人员的流动就带来了企业研发投资的损耗(Hall，2002)。

其二，研发投资本身具有较高的外部性。

一个企业研发的产品无法完全排斥其他企业使用该项技术(Arrow，1962)。

其三，研发投资存在一种加速陷阱的现象，即随着研发投资的加大，研发投资带给企业的盈利却是不断减少的(Brown，1999)。

基于研发投资的以上特征，我们认为，企业的研发投资不是投的越多越好，理论上应该存在一个最优的金额。

这样如何将有限的研发资源进行合理的配置，特别是在不同的研发项目以及研发项目的不同阶段进行配置，将是企业研发投资管理的一个重要研究内容。

同时，研发系统与其他商业系统一样，具有复杂的结构以及动态的特征，尤其是存在延迟效应、非线性以及多重反馈等，符合系统动力学方法应用的基本条件。

系统动力学是分析研究信息反馈系统的学科，它强调系统结构与系统行为动态特性的关系，运用系统t程思想方法，把整个系统分为若干子系统，明确作用于子系统间或子系统内部的因果关系，并通过建立系统动力学模型进行计算机模拟仿真，获得对系统未来行为的描述。

系统动力学模型可以帮助企业研发投资决策者利用计算机的模拟技术探索研发内外环境改变的情况下，如何更好地进行决策。

二、相关文献研究目前有关研发投资预算的研究主要有两个方面：其一，某行业或某企业未来研发投入的预测。

Hsieh(2002)运用BP方法预测了美国航天研发项目未来5年的资金投入，该方法在评估美国已完成的三项航天研发项目绩效的基础上进行了预测。

Heidenberger(2003)认为目前大多数企业只是根据以往的历史数据对研发预算进行估算，往往不能跟上研发项目的实际需求。

据此开发了一个基于计算机的动态随机模拟模型，该模型考虑了与技术过程相关的市场动态性和基本的财务因素；其二，各个研发项目及研发项目各个不同阶段的研发投入分配。

Petersen(1967)提出了研发投入在独立的研发项目之间的配置问题，他将配置过程视为在一定资金预算规模约束下以获取预期投资收益最大化为目标的“0-1”整数规划模型，Baker(1976)针对大型研发机构的预算分配问题，设计出一个基于偏平衡的最小成本网络流程的算法模型，为研发资金在项目间的配置提供了一种新的研究思路。

戴锡等(2001)也提出了研发预算在项目组之间如何配置的数学模型。

梁莱歆(2009)则从作业成本法的理念人手，将研发活动进行分解，将研发过程中资源的消耗与作业活动对应起来。

从而提出了基于作业成本法的研发预算方法。

梁莱歆等(2010)从研发投资风险控制的理念出发，构建了研发投资预算的多维动态模型。

而将系统动力学方法应用到研发投资预算中的研究并不多见，Takayangi(1999)认为，一个企业的研发强度应该与企业销售收入的增长以及技术的陈腐化速度相匹配。

Pardue(1999)构建了IT企业的研发强度与技术扩散之间的关系。

Milling(2002)采用系统动力学的方法探索了研发活动、价格战略以及产品扩散之间的关系。

众所周知，研发投资预算受很多因素的影响。

一方面，受企业研发系统外部因素的影响，如产品市场需求以及研发技术人员市场的供给等；另一方面，也受企业研发系统内部因素的影响，如企业资金实力、研发技术和新产品存量等。

目前，在实务领域，研发投资预算一般采取传统的预算方法，很少考虑研发自身的高风险、复杂性等特征。

基于目前有关研发投资预算方法研究的不足，本文运用系统动力学的建模思路，将研发投资活动作为一个动态的复杂反馈系统，分析了研发投资预算的影响因素及系统内各因素间的动态发展关系，在构建概念化模型的基础上，进行赋值模拟。

该模型可以作为一个分析工具，预测企业研发政策在应对市场需求方面的长期效果，也可以解释为什么一些研发管理者的政策是成功、有效的。

三、企业研发投资预算模型的因果关系图及流图1．企业研发投资预算模型因果关系图一般来说，在研发项目管理中，管理者的一个重要任务就是如何在不同的研发项目以及研发项目的不同阶段分配资源。

应用系统动力学方法分配研发资源，需要确定研究边界和理清边界内要素之间的因果关系。

由于我们研究的是研发投资的预算问题，而研发投资预算则主要包括了投入的研发资金以及研发人员投入的时间。

同时，由于研发投资最终形成了新知识积累和新产品积累。

因此，本项研究的边界包括了研发团队、现金、新产品、新技术等四个因素。

当然，在研发投资预算系统中，并不仅仅包括以上四个因素，这里为了研究的方便，均予以省略。

众所周知，企业的研发活动，通过研发人员的努力，增强了企业的技术实力、增加了新产品的存量，从而提高了企业的销售收入，企业财务实力的增强也为企业研发投资的持续增加提供了基础。

进而实现了企业长远的发展。

所以，我们可以将企业研发投资预算中的因果关系描述如下：企业的目标研发强度和取得的销售收入决定了研发投资预算的总金额。

研发投资预算的总金额决定了企业研发团队的规模和水平，同时。

研发团队的规模和水平还受到技术人员市场状况的影响，这里，外在技术人员的市场状况则代表了整个社会的平均科技水平。

研发团队的规模和水平决定了研发资金的投入和研发时间的分配。

技术人员的研发时间在研究活动和开发活动之间的分配决定了企业技术存量和新产品存量的水平。

当然，企业拥有的技术存量也会影响到新产品存量，一般来说，企业拥有的技术存量越多，则新产品存量也会越多。

而新产品存量决定了企业的销售收入，此外，企业销售收入也受企业外在市场需求的影响。

基于以上因果关系的描述，我们提出了一个企业研发投资预算模型的流程图，如图l 所示。

该流程图包括了四个主要的反馈回路将一系列的研发管理活动联系在一起。

四个重要的存量指标如下：研发技术知识存量、研发新产品存量、研发团队和现金流。

现金新产品存量技术存量R&D 预算研发强度+市场需求收入++++成功的开发+失败的开发－开发的成功率+++开发活动时间分配研究活动时间分配+研发团队++技术人员市场++制造费用－+－+图l 研发投资预算模型因果关系图图l 中，由于研发活动具有高度的不确定性，特别是在日益剧烈的竞争环境下，技术开发的成功和商业化的成功两者必不可少。

一项技术在研究阶段的成功和失败，均形成企业技术知识的存量，随后，成功的商业化开发形成了企业的新产品存量。

无论是企业的技术知识存量，还是新产品存量，都会随着更新的技术和产品的不断涌现以及其自身的外溢作用而过时。

研发投资的预算由企业销售收人以及研发强度决定。

如果企业研发预算比较低，譬如，企业团队人员少，实力较弱或者研发经费的投入不足，则企业技术知识存量和新产品的存量便会大大下降，从而使得企业的销售收入也会下降很多。

在研发投资预算决策过程中。

管理者要关注四个方面的内容：市场需求大小；研发强度；技术人员市场；研究和开发活动时间的分配。

一般来说，我们把市场需求和技术人员市场作为外生变量，而研发强度及研究和开发活动的时间分配是管理者的政策重点。

显然，无论企业是受技术推动还是受市场推动，市场需求是重要的驱动因素，在一定时期内，市场的容量是相对固定的，新产品存量的增加和减少均会导致供给过剩或不足。

如果以收入最大化作为企业研发投资预算管理的目标，那么，企业新产品的存量必须和市场需求相匹配。

2．研发投资预算的系统动力学流图我们将以上的研发投资预算模型划分为三个部分：研发流程、研发团队和现金流。

这三个部分存在着紧密的耦合关系。

出于简化的需要，这里将其分开讨论。

(1)研发流程流图企业的研发活动要经历一个研发流程，如图2所示：具体描述如下：企业研发人员从事研究活动，形成了企业的技术存量，这里的技术存量代表了企业拥有的知识、技术以及经验等，这些技术存量是形成新产品的基础，企业技术存量的规模受到企业研发技术人员研究活动最大分配时间、每个研究项目平均耗时以及研究成功概率的影响。

此外，失败的开发也会形成企业的技术存量。

一般来说，研发技术存量随着研究活动的开展而增加，同时随着成功及失败的开发活动而减少(类似于固定资产的折旧)，成功的商业化开发增加了新产品存量。

企业研发人员从事开发活动，则形成新产品或者专利的组合，我们这里将其简化为新产品存量。

新产品存量受到企业拥有的技术存量和企业成功开发率的影响；而企业成功开发率则是由企业研发人员的工作效率以及研发人员开发活动最大时间分配所决定。

而新产品的不断涌现也使得新产品存量不断减少。

原因在于产品竞争的加剧导致新产品获利能力下降，被市场淘汰的速率加快。

当然这大体上存在一个比例，该比例取决于一个行业的产品或技术的生命周期。

当一个产品或技术的生命周期比较短的情况下，新产品陈腐的速度就会大大加快。

每位研发团队成员平均技术存量研究研究技术存量新产品存量新产品陈腐研究成功概率每个研究项目平均耗时研究活动最大分配时间正常研发陈腐研发技术陈腐失败的开发成功的开发成功开发的概率正常产品陈腐开发成功率开发活动最大分配时间最大工作时间每个员工工作时间研究团队工作效率图2 研发流程流图同时，在上述研发流程设计中。

研发团队这一要素的影响是非常关键的。

研发团队的规模和效率直接影响到企业研发技术存量水平和新产品存量水平。

而研发团队中每个成员平均的技术存量代表了研发的工作效率(团队生产率的指标)，工作效率代表了开发成功率，我们这里将工作效率和研发技术存量的关系定义为线性关系，而在实践工作中，两者呈现出一个倒U型的关系，这里为了便于研究，将其简化。

基于以上分析，我们认为，在研发投资预算管理中，研发投资预算的关键工作有两项：其一，研发团队整体技术水平的确定。

主要表现为研发团队的规模和研发人员的技术素质。

一般来说，高水平研发人员的规模越大，企业研发团队整体技术水平越高。