Innovation, Wissensflüsse und Netzwerke – Die Geographie von Wissensnetzen Europa Thomas Scherngell Wirtschaftsuniversität Wien Institut für Wirtschaftsgeographie und Geoinformatik Universität Wien, Ringvorlesung: Vernetztes Europa - Europäische Netzwerke zwischen Zentrum und Peripherie, Teil II, SS 2007 © WSG 1999

Agenda Einführung und Kontext A Der Innovationsprozess B Unternehmensnetzwerke und Innovation C Wissensnetze und Wissensdiffusion in europäischen Regionen D Geographische Distanz als Barriere für Wissensflüsse? Schlussfolgerungen und Zusammenfassung © WSG 1999

Kontext (1) Entwicklungen, die Volks- und Regionalwirtschaften beeinflussen: Prozesse der Globalisierung der Übergang zu einer wissensbasierten Wirtschaft rasanter technologischer Wandel → Neues Wissen ist der zentrale Produktionsfaktor (vgl. unter anderem Krugman (1991)) Damit spielt die Erforschung des Zusammenhangs zwischen neuem Wissen (Wissensproduktion und Wissensflüsse) und ökonomischem Wachstum eine wesentliche Rolle in der Neuen Wirtschaftsgeographie, im Speziellen der neuen Wachstumstheorie. [vgl. Krugman 1991, Romer 1990] © WSG 1999

Kontext (2) Innovationsfähigkeit ist die zentrale Determinante der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmungen sowie von Regional- und Volkswirtschaften. Aufgrund der Komplexität des Innovationsprozesses sind Innovationen in der Regel keine Eigenleistungen sondern Systemleistungen (vgl., beispielsweise, Edquist 1997). → Innovationssystemansatz, Netzwerkansatz © WSG 1999

A Der Innovationsprozess A.1 Zum Innovationsbegriff A.2 Verschiedene Arten von Innovation A.3 Modelle zum Innovationsprozess A.4 Der Innovationssystemansatz © WSG 1999

Zum Innovationsbegriff Prozessbezogene Definition Innovation als komplexer sozialer und ökonomischer Prozess Objektbezogene Definition Endergebnis von Innovationsbemühungen in den Markt eingeführter neuer Produkte oder Produktionsverfahren Neuartigkeit: neues Wissen © WSG 1999

Verschieden Arten von Innovation (1) Innovationen Produktinnovation Prozessinnovation Güter Dienstleistungen Technologisch Organisatorisch © WSG 1999

Verschieden Arten von Innovation (2) Basisinnovationen Inkrementelle Innovationen Scheininnovationen radikale: allgemein anwendbar industriespezifische © WSG 1999

Innovation entsteht aus … Grundlagenforschung ... auf Erweiterung des techn. Wissenspotenzials ausgerichtet; kein bestimmtes Ziel zur praktischen Verwertbarkeit; hohes Erfolgsrisiko Angewandter Forschung ... auf Anwendung von Ergebnissen der Grundlagenforschung abzielend; fest umrissenes praktisches Ziel Entwicklungstätigkeit [Konstruktion und experim. Entwicklung] ... Durchführung von Tests und Versuchen; Entwurf, Bau und Betrieb von Prototypen © WSG 1999

Zum Innovationsprozess (1) Das lineare Modell Grundlagen- & angewandte Forschung Produkt- & Prozess-entwicklung Produktion Diffusion und Marketing © WSG 1999

Zum Innovationsprozess (2) Das interaktive Modell F O R S C H U N G A L L G E M E I N E R W I S S E N S P O O L Unternehmensspezifische Wissensbasis Nachfrage/ Markt-potential Invention und/oder analyt. Design Detailliertes Design und Tests Neudesign und Produktion Distribution und Ver-marktung adaptiert nach Malecki (1997) © WSG 1999

Der Innovationssystemansatz (1) Ausgehend von diesem Verständnis des Innovationsprozesses kommt man zum Innovationssystemansatz. Ein Innovationssystem besteht aus der Gesamtheit aller privaten und öffentlichen Institutionen und Unternehmen, deren Aktivitäten und Interaktionen auf die Schaffung, Ausbreitung und Anwendung von Technologien und technologischem Wissen ausgerichtet sind. © WSG 1999

Der Innovationssystemansatz (2) © WSG 1999

Der Innovationssystemansatz (3) Der Innovationssystemansatz betont wichtige Aspekte des Innovationsprozesses: den systemischen Charakter von Innovationen die Bedeutung von Lernprozessen die Bedeutung von Wissensflüssen und die Bedeutung von Netzwerken © WSG 1999

B Unternehmensnetzwerke und Innovation B.1 Was ist ein Netzwerk? B.2 Arten von Netzwerken B.3 Konzepte zur Erklärung von Netzwerken B.4 Netzwerke als geeignete Organisationsform zur Realisierung von Innovationen © WSG 1999

Was ist ein Netzwerk? Unternehmensnetzwerke sind unternehmensübergreifende Formen der Zusammenarbeit und Koordination von Unternehmen zur Schaffung von Wettbewerbsvorteilen, wobei Kooperation unterschiedlich geregelt sein kann, expliziter Vertrag oder implizit Vernetzung entlang der Wertschöpfungskette [vertikale Netze] oder horizontale Verflechtung [horizontale Netze, z.B. gemeinschaftliche F&E] kommen mit geringen Bürokratiekosten aus © WSG 1999

Arten von Netzwerken Nach der ökonomischen Aktivität Zulieferernetzwerke Konsumentennetzwerke Netzwerke zur technologischen Zusammenarbeit Forschungs- und Entwicklungsnetzwerke Produzentennetzwerke Nach der Ausbreitung/Tiefe der Verflechtungen vertikal vs. horizontal strategisch vs. operational regional vs. global © WSG 1999

Unternehmensorganisation als Transaktionsproblem eine Organisation, deren äußere Grenze variabel ist Von zentraler Bedeutung ist dann die Frage, ob es besser ist, zwei aufeinanderfolgende Produktionsschritte im Unternehmen zu integrieren oder zu externalisieren. Antwort liefert der Transaktionskostenansatz © WSG 1999

Der Transaktionskostenansatz … ... unterscheidet folgende Typen von Transaktionen (Williamson 1985): Unternehmensinterne Transaktionen [=Hierarchie] Markttransaktionen Dreiseitige Kontrolle [Dritte als Vermittler und Überwacher der Austauschbeziehung] Kooperationen © WSG 1999

Transaktionskostenansatz (2) Welche Organisationsform einer Transaktion gewählt wird, hängt von den Transaktionskosten [Organisations- und Tauschkosten] ab. Transaktionskosten sind tendenziell umso größer, je größer die damit verbundene Spezifität und Häufigkeit der Transaktion ist. © WSG 1999

Netzwerke und Transaktionskosten Vor dem Hintergrund des Transaktionskostenansatzes wird die Entstehung von Netzwerken durch den Versuch der Einsparung von Transaktionskosten begründet. Es kommt unter anderem zur Reduzierung von Anpassungs-, Risiko-, Informations-, Kontakt- und Kontrollkosten. → Gerade solche Transaktionen werden im Kontext der veränderten Wettbewerbssituation (Internationalisierung, rasanter technologischer Wandel) immer wichtiger! © WSG 1999

Netzwerke als geeignete Organisationsform zur Netzwerke als geeignete Organisationsform zur Realisierung von Innovationen Die Vorzüge von Netzwerken im Innovationsprozess beruhen auf dem wechselseitigen Zugang der Akteure zu relevanten Informationen und Wissen, Synergieeffekten der individuellen Potenziale, also der erhöhten Produktion von Wissen durch Netzwerkbildung. © WSG 1999

Ein Beispiel aus der Praxis: Sun-Microsystems Die Entwicklung des Mikroprozessors „Sparc“ von Sun- Microsystems in Zusammenarbeit mit Cypress Semiconductor und anderen Firmen stellt ein klassisches Beispiel für Produktentwicklung in einer Netzwerkstruktur dar. Das Wissen der Mitarbeiter von Sun über Chiparchitektur wurde mit jenem der Mitarbeiter von Cypress über Halbleiter in gemeinsamen Entwicklungsprojekten kombiniert. Die Unternehmen profitierten vom Zugang sowohl zu dem Fachwissen als auch zu Forschungs- und Produktionsanlagen des jeweils anderen Unternehmens. © WSG 1999

C Wissensnetze und Wissensdiffusion in europäischen Regionen C.1 Die Erfassung von Wissensnetzen durch Wissensflüsse C.2 Patentzitierungen als Indikator zur Messung von Wissensnetzen C.3 Die Geographie von Wissensnetzen in Europa © WSG 1999

Arten von Wissensflüssen Pekuniäre Wissensflüsse: Wissensflüsse, die im Zusammenhang mit dem Ankauf von technologieintensiven Zwischenprodukten oder Dienstleistungen entstehen. Nicht-Pekuniäre Wissensflüsse: Wissen wird über immaterialle Kanäle übertragen, etwa neue Produkt- und Prozessbeschreibungen, Publikationen, Patente, gemeinsame Projekte, …]. © WSG 1999

Messung von Wissensflüssen Krugman (1991, S. 53): “Knowledge flows … are invisible, they leave no paper trail by which they may be measured and tracked” aber Wissensflüsse hinterlassen manchmal Spuren in Form von Patentzitierungen, d.h. Patentzitierungen können als direkter Indikator für Wissensflüsse herangezogen werden. [vgl. Jaffe, Trajtenberg und Henderson 1993; Fischer Scherngell und Jansenberger 2006] © WSG 1999

Was ist ein Patent ? Ein Patent ist ein temporäres Monopol zur kommerziellen Nutzung einer Invention. Voraussetzung zur Anmeldung eines Patents: Die Invention muss neu, nicht-trivial und nützlich sein. Patentdokumente enthalten detaillierte Informationen über die Invention selbst [Anmeldedatum, technologische Klasse nach IPC] den Inventor [geographische Lokalisierung etc.] die Organisation, die die Patentrechte erworben hat die technologischen Vorgänger der Invention [Patentzitierungen]. © WSG 1999

EPO Patent Publikations- nummer Publikations datum technologische Klassifikation Anmelder Inventor Invention zitiertes Patent © WSG 1999

Einschränkungen von Patentzitierungsdaten … als Indikator für Wissensflüsse: Verzerrungen aufgrund von Typ-1 Fehlern: Auftreten einer Zitierung, aber kein Wissenstransfer Typ-2 Fehlern: Auftreten eines Wissenstransfers, aber keine Zitierung © WSG 1999

High-Tech Industrien International Standard Industrial Classification [ISIC] ISIC 3522 Pharmazeutische Industrie ISIC 3825 Computer und Büromaschinen ISIC 3832 Elektronik/Kommunikation ISIC 3845 Luft- und Raumfahrt Die Abgrenzung von High-Tech basiert nach der OECD auf direkten und indirekten R&D Investitionen [Hatzichronoglou 1997]. Anmerkung: Die Zuordnung zwischen Internationalen Patentklassen [IPC] und ISIC-Klassen folgt der MERIT-Konkordanztabelle [Verspagen, Moergastel and Slabbers 1994]. © WSG 1999

Geographie 188 Nuts-Regionen der EU-25 [ohne Zypern und Malta] plus Bulgarien, Rumänien, Norwegen und Schweiz Quelle: Macon AG (Geodata) © WSG 1999

Deskription der Patentdaten Datenquelle: European Patent Office [EPO]; alle High-Tech Patente, die am EPO von im Untersuchungsgebiet angesiedelten Anmeldern zwischen 1985 und 2002 angemeldet wurden Sample: 177,424 Patente, die 210,667 Zitierungen [101,247 zitierende Patente] generieren bereinigtes Sample: 98,191 Zitierungen, generiert durch 36,460 zitierende und 26,511 zitierte Patente Zuordnung jedes zitierten und zitierenden Patents zu den Regionen des Untersuchungsgebiets → Regionale Zitierungsmatrix (cij ): 35,344 Elemente [188x188 Regionen] © WSG 1999

Die regionale Zitierungsmatrix (cij ) . . . UKM1 UKM2 UKM3 UKM4 UKN0 Summe 4 92 3 1 7 668 29 5 8 82 16 123 . 39 31 231 11 2 175 60 694 95 150 289 154 10 32 98,191 35,344 Beobachtungen Zeilen: Produzenten der Wissensflüsse (= Empfänger von Zitierungen) Spalten: Empfänger der Wissensflüsse (= Produzenten der Zitierungen) © WSG 1999

Deskriptive Statistik Die regionale Zitierungsmatrix Patentzitierungen Elemente der regionalen Zitierungsmatrix Anzahl Mittel Standard- abweichung Min. Max. alle Elemente 35,344 98,191 2.77 16.23 1,408 intraregionale Links 188 11,371 60.48 152.05 interregionale Links 35,156 86,820 2.46 11.14 351 positive interregionale Links 11,468 7.57 18.49 1 nationale interregionale Links 3,952 25,341 6.41 20.02 internationale interregionale Links 31,204 61,479 1.97 9.31 290 Quelle: eigene Berechnungen, EPO © WSG 1999

Dynamik von Patentzitierungen © WSG 1999

High-Tech Patentzitierungsintensität in europäischen Regionen Erhaltene Zitierungen nach Regionen (wissensgenerierend) Gemachte Zitierungen nach Regionen (wissensabsorbierend) Quelle: eigene Berechnungen, EPO, Macon AG (Geodata) © WSG 1999

Wissensnetze in der europäischen High-Tech Industrie Zitierungen gesamt: 98,191 6,000 Zitierungen erhalten 3,000 Zitierungen erhalten Quelle: eigene Darstellung, Macon AG (Geodata) © WSG 1999

Intrasektorale Wissensnetze in der Pharmazeutik Zitierungen gesamt: 62,367 4,000 Zitierungen erhalten 2,000 Zitierungen erhalten Quelle: eigene Darstellung, Macon AG (Geodata) © WSG 1999

Intrasektorale Wissensnetze in der Elektronischen Industrie Zitierungen gesamt: 28,642 2,000 Zitierungen erhalten 1,000 Zitierungen erhalten Quelle: eigene Darstellung, Macon AG (Geodata) © WSG 1999

Intrasektorale Wissensnetze bei Computer und Büromaschinen Zitierungen gesamt: 6,591 1,000 Zitierungen erhalten 500 Zitierungen erhalten Quelle: eigene Darstellung, Macon AG (Geodata) © WSG 1999

Intrasektorale Wissensnetze in der Luft- und Raumfahrt Zitierungen gesamt: 591 200 Zitierungen erhalten 100 Zitierungen erhalten Quelle: eigene Darstellung, Macon AG (Geodata) © WSG 1999

Intrasektorale Wissensnetze im Überblick Computer und Büromaschinen Pharmazeutik Elektronische Industrie Luft- und Raumfahrt © WSG 1999

D Geographische Distanz als Barriere für Wissensflüsse? D.1 Das Modell interregionaler Wissensnetze D.2 Der Einfluss spezifischer Raumseparationsvariablen auf interregionale Wissensnetze © WSG 1999

Das räumliche Interaktionsmodell Interregionaler Wissensnetze - Spezifikation © WSG 1999

Poisson Modell Spezifikation mit und © WSG 1999

Eine Charakteristik des Poisson Modells © WSG 1999

Eine Erweiterung des Poisson Modells mit © WSG 1999

Das Negativ-Binomial Modell Interregionaler Patentzitierungen mit wobei © WSG 1999

Schätzergebnisse [N=35,156 Observationen] Variable Poisson Modell Negativ-Binomial Log-Likelihood {Korr (cij , prognostiziert cij )}2 Wald Chi-Square (6) -51,801.1 0.686 307,522.8 -37,235.0 0.783 30,552.1 Quellvariable [1] Zielvariable [2] Geographische Distanz [ß1] Grenzeffekte [ß2] Sprachbarrieren [ß3] Technologische Distanz [ß4] Konstante Dispersionsparameter ( ) 0.833 (0.000) 0.858 -0.270 -0.050 -0.238 -0.928 -10.278 – 0.915 0.885 -0.321 -0.533 -0.031 -1.219 -10.881 0.725 © WSG 1999

Sektorale räumliche Interaktionsmodelle Negativ-Binomial Spezifikation High-Tech Gesamt Pharma-zeutische Industrie Elektronik und Kommunikation Computer und Büro-maschinen Luft- und Raumfahrt Log-Likelihood {Korr (cij, prognostiziert. cij)}2 Wald Statistik -37.235,05 0,783 30.552,12 -23.031,88 0,753 17.703,56 -15.554,23 0,727 12.569,15 -6.930,87 0,682 5.688,69 -1.394,05 0,642 591,75 Quellvariable [1] 0,915*** (0,006) 0,865*** (0,010) 1,003*** (0,013) 0,911*** (0,018) 0,787*** (0,054) Zielvariable [2] 0,885*** 0,855*** (0,009) 0,948*** (0,012) 0,850*** 0,744*** (0,053) Geographische Distanz [ß1] -0,321*** (0,014) -0,630*** -0,106*** (0,025) -0,555*** (0,039) -0,230*** (0,121) Ländergrenzen [ß2] -0,533*** (0,046) -0,736*** (0,067) -0,703*** (0,088) -1,034*** (0,411) Sprachraumbarrieren [ß3] -0,031*** (0,043) -0,188*** (0,064) -0,223*** (0,084) -0,214*** (0,114) -0,035*** (0,399) Technologische Distanz [ß4] -1,219*** (0,130) -2,307*** (0,207) -1,481*** (0,247) -3,931*** (0,412) -7,029*** (1,706) Konstante -9,097*** (0,167) -6,223*** (0,263) -14,552*** (0,218) -11,566*** (0,320) -13,471*** (0,961) Dispersionsparameter [ ] 0,725 0,484 (0,024) 0,492 (0,030) 0,554 (0,059) 2,929 (0,139) © WSG 1999

Schlussfolgerungen aus den Modellschätzungen Wissensnetze zwischen europäischen Regionen in der High-Tech Industrie werden durch geographische Distanz eingeschränkt [es besteht ein signifikanter Lokalisierungseffekt, ß1 = -0.321]. Grenzeffekte limitieren Wissensflüsse in der High-Tech Industrie [ ß2 = -0.533]. Dies weist auf die nationale Maßstabsebene von räumlichen Innovationssystemen hin. Wissensflüsse in der High-Tech Industrie werden durch technologische Distanz [ ß4 = -1.219] limitiert und tendieren dazu bestimmten technologischen Trajektorien zu folgen. Es bestehen beträchtliche sektorale Unterschiede. Der negative Effekt der geographischen Distanz ist in der elektronischen Industrie am geringsten. © WSG 1999

Zusammenfassende Bemerkungen Innovationsfähigkeit ist eine der zentralen Determinanten unternehmerischer Wettbewerbsfähigkeit in einer globalisierten Ökonomie. Netzwerke sind eine geeignete Organisationsform zur Realisierung von Innovationen (Produkt-, Prozess-, Organisationsinnovationen). Die Anzahl an Innovationsnetzwerken in der europäischen High-Tech Industrie hat in den letzten Jahren zugenommen, insbesondere im Bereich der elektronischen und der chemischen Industrie. Europäische Innovationsnetzwerke sind geographisch und sektoral ungleich verteilt. Innovationsnetzwerke zwischen europäischen Regionen in der High-Tech Industrie sind räumlich lokalisiert, wobei Nationalstaatsgrenzen und geographische Distanz signifikante Determinanten der Lokalisierung sind. © WSG 1999

Literatur Innovation/Technologischer Wandel OECD (1996): The Knowledge-Based Economy. Paris, OECD Edquist, C. (1997) (ed.): Systems of Innovation: Technologies, Institutions and Organisations. London, Pinter Fischer, M.M. (2001): Innovation, knowledge creation and systems of innovation, The Annals of Regional Science 35, 199-216 © WSG 1999

Literatur Innovationsnetzwerke DeBresson, C. und Amesse, F. (1991): Networks of innovators: A review and introduction to the issue. Research Policy 20, pp. 363-379 Simmie, J. (1999) (ed.): Innovation, Networks and Learning Regions? London, Taylor and Francis Fischer M.M. (2003): The new economy and networking. In Jones D.C. (ed.): New Economy Handbook, pp. 343-367. Academic Press, San Diego [CA] © WSG 1999

Literatur Wissensnetze in Europa Fischer, M.M., Scherngell, T. und Jansenberger, E.M. (2006): The geography of knowledge spillovers between high-technology firms in Europe. Evidence from a spatial interaction modelling perspective, Geographical Analysis 38(3), 287-308 Fischer, M.M., Scherngell, T. und Jansenberger, E.M. (2007): Patents, patent citations and the geography of knowledge spillovers in Europe, In Karlsson, C., Andersson, A.E., Cheshire, P. and Stough, R.R. (eds.): Innovation, Dynamic Regions and Regional Dynamics, Springer, Berlin, Heidelberg and New York [in press] Scherngell, T. (2007): Interregionale Wissensspillovers zwischen europäischen Regionen – Eine empirische Analyse am Beispiel der High-Tech Industrie. Wiesbaden, Deutscher Universitätsverlag [in press] © WSG 1999