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Hanlon W, Jaworski T. Spillover Effects of Intellectual Property Protection in the Interwar Aircraft Industry[J]. The Economic Journal, 2022, 132: 1824–1851. 

01

引言

标准创新理论强调知识产权(IP)如何通过提供市场力量来激励创新,使企业能够提取租金来补偿投资。向一种商品的生产者授予市场力量将影响生产互补或替代商品的企业可获得的租金。一个直接的影响是,向一组生产者授予知识产权将改变相关产品生产者的可用租金和创新激励。这表明,通过市场力量渠道为补充或替代商品的创新活动提供知识产权保护可能会产生重要的溢出效应。

量化知识产权 保护对创新的直接影响和溢出效应面临三大挑战。两次世界大战之间的美国飞机工业是一个良好的样本选择。

首先,要保证知识产权保护对一种商品的生产者发生变化,但㐉相关商品的生产者不变。两次世界大战期间的美国飞机制造业就具有这一特征。①一战的爆发增加了对飞机的需求,从而为飞机生产商带来了巨额利润。在美国,这些利润的公开披露引起了强烈反对,进而在一战结束至1926年,国会要求采用竞标的方式分配飞机生产合同。一战还促进了专利池的形成(制造商航空器协会),专利池的存在基本上消除了机身制造商使用专利保护其设计的能力。竞标采购和无法寻求专利保护的双重因素意味着,在20世纪20年代初期,机身制造商经常无法赢得自己设计的飞机的生产订单。②发动机是整架飞机成本的重要组成部分,通常也由不同的公司生产。缺乏对新设计的保护主要是机身制造商的问题。相比之下,对于航空发动机而言,更专业的生产过程创造了一个集中的行业,进入门槛很高。发动机也被排除在机身专利池之外,这使得发动机生产商可以诉诸专利保护。③1926年发布的《空军法案(Air Corps Act)》并未改变机身或航空发动机制造商的专利保护的可用性。1926年法案颁布之前和之后,机身生产商基本上无法利用专利保护,因为存在专利池,而航空发动机制造商始终可以获得专利保护。因此,知识产权保护的变化并不是由于专利获取方式的变化。相反,这是由于政府采购政策的转变,该政策有效地确保了如果机身制造商设法生产出某一飞机类别中的领先设计,那么该公司将收到该设计的采购订单。在实践中,这种变化与通过专利获得知识产权保护类似,但不完全相同。主要的相似之处是它为公司提供了对其设计的垄断权;一个区别是设计不能授权给另一个生产商。

其次,现有文献中所使用的创新衡量指标(例如专利)严重依赖于知识产权制度。在对飞机工业的研究中,可以直接使用机身和发动机性能特征数据来衡量创新,例如机身的翼载荷、发动机的发力、重量、活塞排量和迎风面积。

最后,美国机身或航空发动机创新的变化可能不是知识产权政策的结果,而是反映了最终扩散到美国的世界技术前沿的变化。然而,在两次世界大战期间,各国的军用飞机市场大多是孤立的。在每个国家,军方几乎都从国内生产商那里购买机身和发动机。虽然每个国家的公司都意识到更广泛的技术趋势,但它们面临的制度环境不同。这使文章能够将美国在知识产权政策变化前后的机身和航空发动机创新与没有经历同样变化的其他国家进行比较。

文章以两次世界大战期间美国飞机工业为例,对这一问题进行讨论。

02 

理论模型

文章给出了一个简洁精炼的理论模型,描述了向一组生产者提供知识产权保护如何影响这些生产者以及关键互补商品生产者的创新率。模型中机制是通用的,也是部分均衡的,以反映对飞机行业的关注

需求侧

政府是唯一的需求来源,m为飞机类别,一架飞机由一个机身和一个发动机,每家公司只生产其中一种产品。PmA为机身价格,PmE为发动机价格。m型飞机的成本为Pm=PmA+PmE。

j型公司i在m类别可以生产的产品质量存在差异。每种飞机类别m的产品j都有一家领先公司L,其他公司为追随者F,政府只关注前沿技术。

军方购买飞机数量的效用在货币上是准线性的,B是购买后剩余金额,

D为分配购买金额,则B=D-xm(PmA+PmE),效用函数改写为:

给定价格,政府将选择xm以最大化效用:

供应侧:

有NE发动机公司和NA机身生产商,有一家现有公司引领设计,公司决定每个细分市场创新投入。j型公司i的创新投资表示为Imji,创新函数连续可微:

生产成本表示为TCmjijxmji,xmji为产出,γj为发动机或机身市场参数。

模型求解:

情况一,机身制造商对其设计没有产权,而是在价格上竞争生产订单。情况二,生产新前沿设计的机身公司拥有该设计的产权。在这两种情况下,发动机制造商都对他们创造的设计生产拥有产权。比较这两种环境的结果,可以揭示为机身生产商提供知识产权的政策变化的影响。

当特定商品的制造商对其新设计没有产权时,设计会根据价格进行竞争性招标。因此,文章将这个市场建模为Bertrand的竞争。如果制造商确实拥有其设计的产权,文章将拥有最佳设计的公司视为垄断者。然后,这家垄断公司与垄断政府购买者进行直接讨价还价。当然,这些不同的市场结构将对每个细分市场内型公司的利润产生不同的影响。为了求解模型,文章首先将作为给定并得出均衡创新投资决策。然后,求解替代市场结构下的利润水平。

创新决策:市场领导者的创新投资:ImjL;市场追随者的创新投资:ImjF。所有公司面临对称的选择。为创新水平预期收益,取决于所有其他公司所作的创新投资。

基于此,文章提出以下命题:

命题1:Πmj给定,均衡时,追随者和领导者各存在一个唯一的创新投入,I*mjF,I*mjL。

命题2:追随者和领导者的均衡创新投入严格递增

推论1:Πmj>0时,则有Imji>0

机身存在知识产权保护时的利润:

此时市场为垄断竞争,价格可以表示为:

PmA>0,PmE>0,则(),此时发动机利润函数为:

机身生产商同理。

机身不存在知识产权保护时的利润:

此时为完全竞争,价格等于边际成本,价格表示为:

发动机制造商利润为:

 

命题3:不存在企业合并的情况下,向机身生产商提供知识产权保护会增加机身创新,减少发动机创新,即机身生产商获得知识产权保护时,发动机制造商的整体利润会降低。

预测企业合并

如果没有知识产权保护,即使机身生产商与发动机制造商合并,机身部门也将被迫将价格设定为等于边际成本的价格,合并后的公司的收益将与两家独立公司的收益相同,机身和发动机生产商就没有动力进行合并。

机身领域获得知识产权保护。如果领先的发动机和机身生产商合并,那么合并后的公司将与政府就飞机总价格进行联合谈判Pm,合并后利润为:

 

命题4:在机身行业引入知识产权保护,为机身和发动机生产商之间的合并提供了激励,其价值

03 

数据介绍

实证分析中使用的主要数据来自对飞机设计的详细描述,来自几本描述美国和其他国家机身和航空发动机设计的书籍中汇编而成的。时间范围为1918至1935年。

数据中的飞机分为各种类别(例如,战斗机和轰炸机),在实证分析中,主要关注战斗机和轰炸机。

在每个飞机类别中,观察到引入全新的飞机设计(例如,波音公司的PW-9战斗机系列)以及具有不同性能特征的特定设计的新型号(例如,PW-9战斗机的PW-9A和PW-9B版本)。对于每个型号,通常会观察首次交付的年份、生产商、各种物理和性能特征以及交付的机身数量。

机身性能衡量标准是机翼载荷,计算方法为总重量(磅)除以机翼面积(平方英尺),反映了通过增加升力和减少阻力的改进。此外,文章还展示了使用最大速度(英里/小时)的结果。

发动机性能衡量包括:马力除以发动机重量(以磅为单位)、马力除以发动机排量(以升为单位)、马力除以发动机的正面面积(以平方英寸为单位)。

04 

结果

机身结果

图1提供了比较战斗机和轰炸机随时间推移的技术进步的图形证据。使用机翼载荷(图(a),左侧)和最大速度(图(b),左侧)测量的技术进步在1926年之前缓慢,之后有所增加。相比之下,英国的变化不明显(右侧)。

模型设定上,首先估计美国创新趋势的变化:

yit是机身设计在年的机翼载荷或最大速度对数,αUSbefore和αUSafter量化了1926年前后技术进步速度。

其次,为了检验世界技术前沿变化是否可以解释创新的增加,汇集英美两国数据进行估计:

βUSbefore和βUSafter衡量1926年前后美国相对于应该的创新率。

表1结果显示,1926年前,美国战斗机和轰炸机性能的改善在-0.1%至1.3%之间,而1926年之后每年为6.7%至7.4%。这表明,随着知识产权保护的加强,机身创新的增加也随之而来。与应该相比,美国的技术进步速度在1926年前较慢,随后加快。

在美国机身制造商获得知识产权保护后,关键绩效指标的改进速度加快。无论是只关注美国国内随时间的变化,还是将美国与其他国家进行比较,这一点都很明显。1926年之前,美国的机身创新通常比其他国家慢;1926年之后,创新速度更快。这表明,提供知识产权保护对机身技术进步产生了积极影响。

航空发动机结果

首先观测政策前后航空发动机创新模式的变化。表2显示了1926年之前和之后按国家/地区划分的液冷发动机设计在航空发动机总设计中的份额。与英国和德国的增加相比,美国此类设计份额急剧下降。这并非由其他类型设计的增加而推动,事实上,美国发动机公司将注意力主要集中在为商业市场生产更耐用的设计,维护成本更低,而不是为军用生产更高性能的设计(液冷发动机)。

 

其次,可以观察发动机的年份和安装机身之间的时间滞后进行观测。表3显示,1926年后美国的年份滞后比以前增加了约0.85年,英美对比下可以发现美国年份滞后率增加更多,这与1926年后美国发动机发展速度相对放缓是一致的。

再次,可以从发动机性能来直接观测。图2显示了美国(左侧)和英国(右侧)发动机性能对比,结论与1926年后美国航空发动机性能的放缓是一致的。

表4中的回归结果量化了这些模式。结果表明,在三个绩效指标中,有两项的指标在美国放缓。英美对比中,也可以观测到美国发动机指标增速的相对放缓。

航空发动机的创新速度在1926年之后有所放缓,尤其是在军方使用的高性能类型中。这种变化最明显的例子是新型液冷发动机设计的开发急剧减少,而这种类型对高性能战斗机尤为重要。此外,文章还表明,与其他国家相比,1926年之后,美国发动机的年份与它们所用的机身之间的差异有所增加,这与发动机开发速度的放缓相一致。发动机性能某些方面的性能增长放缓,最重要的是发动机马力与重量之比的改善速度。这种放缓在观察美国一段时间以及与其他国家进行比较时都很明显。由于发动机技术的知识产权保护可用性没有变化,文章将1926年后美国发动机性能改进的放缓归因于向机身生产商授予知识产权保护的溢出效应。

合并

理论模型发现一旦机身生产商获得知识产权保护,这可能会为机身和航空发动机生产商之间的合并产生动力。为了跟踪合并活动,文章构建了涵盖美国所有重要军用与民用机身和发动机生产商,以及应该军用机身和发动机生产商的公司历史。

发现在1926年法律变更后的三年内,两家主要的军用航空发动机生产商都与大型军用机身生产商合并。这次合并活动发生在1926年法律变更后的短短几年内,相对于1926年之前或1930年之后的时期来说很突出。此外,没有观察到专注于民用市场的美国航空发动机和机身生产商之间有任何类似的合并活动模式,也没有观察到英国军用航空发动机和机身公司的任何类似模式。

向机身生产商提供知识产权保护会激励机身和航空发动机生产商之间的合并,文章称之为“垂直互补”合并。之所以发生这种情况,是因为当知识产权保护允许机身生产商从新设计中获取租金时,它会产生双重边际问题,从而激励机身和航空发动机生产商进行合并。如果没有对机身的知识产权保护,就不会存在这样的激励。

05 

结论与讨论

知识产权保护与创新的关系对经济增长和产业发展具有重要意义。知识产权保护的影响既可以是直接的(即,知识产权增加了在授予知识产权的领域进行创新的激励),也可以是间接的(即,知识产权在技术替代或补充的领域增加或减少创新)。文章利用美国两次世界大战期间的飞机工业的背景来表明,这两种影响在数量上都很重要。特别是,为机身提供知识产权保护提高了机身的创新率,降低了互补航空发动机的创新率。文章还表明,这导致了机身和航空发动机生产商之间的合并。总之,文章将这些结果解释为对从根本上连接创新决策和市场结构的潜在机制的支持。

推文作者:李一杰,上海财经大学博士研究生

邮箱:liyijie@stu.sufe.edu.cn

Abstract 

Can strengthening intellectual property protection for producers of one good affect innovation in other related goods? To answer this question, we exploit a unique policy experiment in the interwar military aircraft industry. Airframe designs had little intellectual property protection before 1926, but changes passed by Congress in 1926 provided airframe manufacturers with enhanced property rights over new designs. We show that granting property rights to airframe producers increased innovation in airframes, but slowed innovation in aero-engines, a complementary good where there was no change in the availability of intellectual property protection. We propose and test a simple theory that explains these patterns.

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