Economics of StandardsEconomics of Standards

Tim WeitzelTim Weitzel

Johann Wolfgang Goethe-Universität Institut für Wirtschaftsinformatik

Mertonstraße 17, D-60054 Frankfurt am Main Telefon: +49 69 798-28804 Telefax: +49 69 798-28585

tweitzel@wiwi.uni-frankfurt.dehttp://www.wiwi.uni-frankfurt.de/~tweitzel

Institut für WirtschaftsinformatikJ. W. Goethe-Universität

Forschungsschwerpunkt Vernetzung

Standardisierungsframework

Einige Ergebnisse und Anwendungen

Forschungsschwerpunkt Vernetzung

Standardisierungsframework

Einige Ergebnisse und Anwendungen

Vernetzungs-IWIVernetzungs-IWI

SFB 403 Vernetzung als Wettbewerbsfaktor (1997-2000)Vernetzung als Wettbewerbsfaktor (1997-2000)„Auswahl und Gestaltung von Standards“ Standardisierungs- und Diffusionsmodelle Interdisziplinäre Integration Empirische Arbeiten

Fortune 1.000 KMU Cases

(Dt. Bank, 3Com, Siemens, Lufthansa, Karstadt, SAP, Deutsche Börse, Mannesmann VDO, Woolworth, Balzers&Leybold, Bilfinger&Berger, Bosch Telecom, Deutscher

Fachverlag, Heraeus, LH Cargo, Lurgi)

Anwendungen: XML/EDI, WebEDI, X.500

IT-Standards und VernetzungIT-Standards und Vernetzung

Stand der ForschungStand der Forschung

Netzeffekte: Positiver Zusammenhang zwischen Wert eines Gutes und Menge seiner Nutzer [Kindleberger 1983, Arthur 1989, Katz/Shapiro 1985, Farrell/Saloner 1985...]

Koordinationsprobleme

• technolog. Unterversorgung (Attentismusproblem) [Kindleberger 1983, Dybvig/Spatt 1983]

• technolog. Überversorgung (intertemp. Strategien) [Katz/Shapiro 1986]

• free-riding [Kindleberger 1983]

• „tippiness“ [Besen/Farrell 1994]

• „lock-in“ (multiple GG) [Arthur 1989] • Pinguine und Lemminge

Diskrepanz zw. privatem und sozialem Nutzen der Netzteilnahme bei Existenz von Netzeffekten pareto-inferiore Marktergebnisse

Eigene VorarbeitenEigene Vorarbeiten

Traditionelle Netzeffekttheorie(n):Traditionelle Netzeffekttheorie(n): gute Einblicke in grundsätzliche Probleme häufig sehr "eingängig"

Aber beschränkte Erklärungs- und Gestaltungskraft (Modellbias):Aber beschränkte Erklärungs- und Gestaltungskraft (Modellbias): Gibt es NUR Monopole? Gibt es NIE dezentrale Koordination? Spielt die Individualität der Agenten KEINE Rolle? Gibt es KEINE Lösungsdesigns für Systeme unter Netzeffekten? Welchen Einfluss hat Informationsstand auf Verhalten der Agenten? Steigen Netzeffekte unendlich und homogen? Welche Märkten versagen wirklich? Steigen Netzeffekte unabhängig von den jeweiligen Netzpartnern? Gibt es Kosten in der Netzgröße? Gibt es Unterschiede zwischen der Wirkung direkter und indirekter

Netzeffekte?

Erkenntnis- und GestaltungszieleErkenntnis- und Gestaltungsziele

IT-Standards und VernetzungIT-Standards und Vernetzung

Entwicklung u. Evaluierung v. Kooperationsdesigns bei Auf- und Ausbau Entwicklung u. Evaluierung v. Kooperationsdesigns bei Auf- und Ausbau IuK-gestützter Kommunikationsinfrastrukturen bei NetzeffektenIuK-gestützter Kommunikationsinfrastrukturen bei Netzeffekten, Anwendung für realwirtschaftliche Entscheidungsprobleme, KMU

Erklärung und Prognose von Diffusionsphänomenen (Durchsetzung neuer Technologien) unter Berücksichtigung der Spezifika moderner vernetzter Märkte

Analyse technologischer Ansätze sowie der Kooperationsstrategien großer Standardisierungsorganisationen und Unternehmen der IT-Branche

Entwicklung von Methoden zur empirischen Erhebung realer Geschäftsnetzwerke

Zusammenführung dieser Arbeiten zu einem Beitrag zu einer allgemeinen Theorie der Netzeffekte.

Erkenntnis- und GestaltungszieleErkenntnis- und Gestaltungsziele

Abbildung des Standardisierungsverhaltens

Vorsichtige Berücksichtigung (Isolierung) des "Modellbias" Anwendbarkeit auf betriebliche Problemstellungen Erste Berücksichtigung (einiger) Kritikpunkte an klass. Modellen

Direkte Netzeffekte Individuelle Entscheidungssituation/Einbettung Individuelle Netzeffekte Normative Vergleichslösung Heuristische Berücksichtigung der strategischen Unsicherheit der

Akteure; Explikation der Informationsannahmen Systemverhalten als evolutorischer Prozess

Standardisierungsframework

Einige Ergebnisse

Forschungsschwerpunkt Vernetzung

Dezentrales Entscheidungskalkül

Zentrale (benchmark) solution

Standardisierungsmodell (Grundlagen)Standardisierungsmodell (Grundlagen)

Agent i (i{1,...,n}) entscheidet über Nutzung des Standards q Standardisierungskosten Kiq vs. Standardisierungserlöse cij

iij

n

ijj

n

ijj jji

jjjiiijij Kc

nc

KncKcprobiUE

1 1

Kostenpostex

n

i

n

ijj

ijij

n

iii

Kostenanteex

n

i

n

ijj

ij

n

i

n

iii

n

ijj

ijij

n

iic

ycxKc

xKyc

1 111 1

1 111

1

Vernetzte SystemeVernetzte Systeme

Überschaubar bei statischen 2-Player-Spielen

Unterschiedl. GG bei dynamischen 2-Player-Spielen

Schwierig unter unvollst. Information bei n-Player-Spielern ;-)

2 Player, vollst., imperfekte Information2 Player, vollst., imperfekte Information

Parameterkon-

stellation

Dezentrales Ergebnis (statisch)

Optimal aus

Gesamt-sicht

Pareto-effizient

Kaldor-Hicks-

Effizient

 c12>K1 und

c21>K2

Nichtstandardisierung

nein nein nein

Standardisierung

ja ja ja

c12<K1 und c21<K2

Nichtstandardisierung

ja ja -

c12<K1 und c21>K2

K1+K2<c12+c21

 Nichtstandar

disierung

 nein

 ja

 -

c12<K1 und c21>K2

K1+K2>c12+c21

 Nichtstandar

disierung

 ja

 ja

 -

c12<K1 und c21>K2

K1+K2=c12+c21

 Nichtstandar

disierung

 ja

 ja

 -

 c12=K1 und

c21=K2

Nichtstandardisierung

ja ja ja

Standardisierung

ja ja ja

2 Player, vollst., perfekte Information2 Player, vollst., perfekte Information

Parameterkonstellation

Ergebnis bei dezentraler

Koordination (dynamisch)

Optimal aus Gesamtsicht

Pareto-effizient

c12>K1 und c21>K2 Standardisierung ja ja

c12<K1 und c21<K2 Nicht-standardisierung

ja ja

c12<K1 und c21>K2

wobei giltK1+K2<c12+c21

Nicht-standardisierung

nein ja

c12<K1 und c21>K2

wobei giltK1+K2>c12+c21

Nicht-standardisierung

ja ja

c12<K1 und c21>K2

wobei giltK1+K2=c12+c21

Nicht-standardisierung

ja ja

c12=K1 und c21=K2 Nicht-standardisierung

ja ja

Informationsmengen und EntscheidungsmodiInformationsmengen und Entscheidungsmodi

Antizipatorisches Entscheidungsverhalten bei dynamischen n-player-games (unvollständige, perfekte Information)

0)1(

)1()(0

0)1(

)1()( 1

)1(

)1()(

12

11

11

21112

12

11

11

21112

*21

23

22

221

*212

32221

*2122

Kcnc

KncKcprobsEfür

Kcnc

KncKcprobsEfür

p

Kcnc

KnccpKcprobcpsE

n

jj

j

jjn

jjj

n

jj

j

jjn

jjj

n

jj

j

jjn

jjj

12

11

11

21112 )1(

)1()( Kc

nc

KncKcprobsE

n

jj

j

jjn

jjj

1

1

1

*

1

1

1

*2

1

1

1

*

1

1

1

*2

*

1

1

1

*

1

1

1

*2

0)1(

)1()(0

0)1(

)1()( 1

)1(

)1()(

j

n

jiij

ij

iijj

ijijij

n

jijiji

j

ijijij

j

n

jiij

ij

iijj

ijijij

n

jijiji

j

ijijij

ij

i

n

ijij

ji

jjii

jijiji

n

ijijij

i

jijiji

Kcnc

KnccpKcpcpsEfür

Kcnc

KnccpKcpcpsEfür

p

Kcnc

KnccpKcpcpsE

Dezentrales Standardisierungsmodell

Ein Standard (Kompatibilität ja/nein) Q Standards

Sequentielle Entscheidung Simultane Entscheidung

Einperiodig Mehrperiodig

Struktur I (random)

Sequentielle Entscheidung Simultane Entscheidung

EinperiodigMehrperiodig

Entscheidungen revidierbar

einmaligeEntscheidungsmöglichkeit

„klassisches“ Entscheidungskalkül adaptiertes Entscheidungskalkül

Struktur II (close) Struktur I (random) Struktur II (close) Struktur I (random) Struktur II (close)

SzenariosSzenarios

Forschungsschwerpunkt Vernetzung

Einige Ergebnisse

Standardisierungsframework

PinguineffektPinguineffekt

Ein Standard

4 Standards

-200000

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

010000200003000040000

K)

GE

GE(z)

GE(dz,t=1)

GE(dz,t=35)

-400000

-200000

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

0500010000150002000025000300003500040000

(K)

GE

(t=

35

)

GE(z)

GE(dz,Q=1)

GE(dz,Q=2)

GE(dz,Q=3)

GE(dz,Q=4)

Grundmodell, mehrperiodigGrundmodell, mehrperiodig

GE(z,t=1)

GE(z,t=3)

GE(z,t=5)

GE(z,t=7)

GE(z)

-100000

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

GE

K)

t

FehlentscheidungenFehlentscheidungen

F(pos): Standardisierung, obwohl ex post negative Ersparnisse F(neg): Keine Standardisierung, obwohl es sich ex post gelohnt hätte. "Fehler" bzgl. (tatsächlicher) ex post Standardisierung Fehler im Bereich zwischen B und C

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

140001500016000170001800019000

(K)

f

fpos

fneg

1900

0

1850

0

1800

0

1750

0

1700

0

1650

0

1600

0

1550

0

1500

0

1450

0

1400

0

f(t=1)

f(t=3)

f(t=5)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

(K)

t

Standardisierungslücke (Q=4)Standardisierungslücke (Q=4)

Die Standardisierungslücke (simult., mehrfache E)

-200000

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

0500010000150002000025000300003500040000

(K)

GE

GE(z)

GE(dz,Q=1)

GE(dz,Q=2)

GE(dz,Q=3)

GE(dz,Q=4)

GG-AnpassungsprozesseGG-Anpassungsprozesse

( K ) = 2 0 0 0 0

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

t

abs. Ant

eile

s ( 4 )

s ( 3 )

s ( 2 )

s ( 1 )

( K ) = 1 8 2 5 0

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

t

abs. Ant

eile

s ( 4 )

s ( 3 )

s ( 2 )

s ( 1 )

( K ) = 1 0 0 0 0

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

t

abs. Ant

eile

s ( 4 )

s ( 3 )

s ( 2 )

s ( 1 )

( K ) = 2 0 0 0

05

1 01 52 02 53 03 5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

t

abs. Ant

eile

s ( 4 )

s ( 3 )

s ( 2 )

s ( 1 )

( K ) = 1 0 0 0

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0 4 2 4 4 4 6 4 8

t

abs. Ant

eile

s ( 4 )

s ( 3 )

s ( 2 )

s ( 1 )

Häufigkeit der fünf AnpassungsprozesseHäufigkeit der fünf Anpassungsprozesse

(K)=1000; (C)=200

0

20

40

60

80

100

2400

0

2150

0

1900

0

1650

0

1400

0

1150

0

9000

6500

4000

1500

(K)

An

teile

in %

1)

2)

3)

4)

5)

Häufigkeit der fünf AnpassungsprozesseHäufigkeit der fünf Anpassungsprozesse

Bei Erhöhung der Heterogenität (Streuung) mehr Oligo- und weniger Monopole (z.B. durch Produktdifferenzierung werden Kosten-/Nutzendifferenzen größer)

(K)=2000; (C)=200

0

20

40

60

80

100

24

00

0

22

00

0

20

00

0

18

00

0

16

00

0

14

00

0

12

00

0

10

00

0

80

00

60

00

40

00

20

00

(K)

An

teile

in %

1)

2)

3)

4)

5)

(K)=4000; (C)=200

0

20

40

60

80

100

24

00

0

22

00

0

20

00

0

18

00

0

16

00

0

14

00

0

12

00

0

10

00

0

80

00

60

00

40

00

20

00

(K)

An

teile

in %

1)

2)

3)

4)

5)

Einige ErgebnisseEinige Ergebnisse

Mehrperiodige, simultane und revidierbare Entscheidungen

Dilemmata1. Start-Up-Problem bei hohen Standardisierungskosten

2. Ineffizientes Oligopol bei niedrigen Standardisierungskosten (deutlicher Anstieg der Gesamtkosten trotz fallender K)

Standardisierungszeitpunkt, Erreichen des GG Je später desto höher K Häufige Wechsel bei niedrigen K

Anwendungen:Anwendungen:

SME und VernetzungSME und Vernetzung

SME and EDI SME and EDI

The market-place problem has been here before: EDI Many standards Asymmetric distribution of costs and benefits (according to size) Large enterprises focus on benefits, SMEs on costs of EDI

Trends: „Aggressively waiting“ by SMEs (business units etc. as well) More Web, less partners (3Com, Karstadt, Woolworth Fortune 1000)

Empirical Data from the German office supply industry: WebEDI more expensive for SME

(DM 19,684 vs. 18,658 for avg. 920 orders/p.a., incl. vert. redistrib.) Most SMEs don‘t have MMS or automizable processes and therefore

no unexploited network gains Some reallocation/redistribution unavoidable

(Large companies‘ savings would have to accomodate for SMEs‘ expenses)

EDI diffusion in Europe and the USEDI diffusion in Europe and the US

0102030405060

EDIFACT ANSIX12

SWIFT VDA DAKOSY SEDAS ODETTE Other

Germany%

0102030405060

EDIFACT ANSI X12 SWIFT TRADA-COMS

Other

US%

back

X.500 in a corporate extranetX.500 in a corporate extranet (6 banks/insurance)

• Asymmetric distribution of network gains (DM 25 million 1st year)

• All participants have significant internal (stand-alone) benefits

• Benefits grow stronger relative to size than costs

• Still, information intermediation sufficient for all players

Sta

nd

ard

izati

on

cost

an

d b

en

efi

t (D

M)

Nu

mb

er

of

em

plo

yees

standardization benefits

standardization cost (centralized)

employees

tandardization cost (decentr.)

Different problemsDifferent problems

• Sometimes subsidiary payments are necessary• And sometimes information intermediation is sufficient• Two steps:

1. WHO: Identify optimal set of partners

2. HOW: Develop mutual coordination design (coopetition)

• Simulation results: Large enterprises standardize earlier IF network wide standardization is desirable, „forcing“ SMEs to

standardize is more efficient: Diffusion is not primarily dependent upon the structure of the installed base but rather of the rest of the network

• If participants are not known ex ante, future integration costs are crucial, too (underestimation of benefits)

Correlation between size and time of standardizationCorrelation between size and time of standardization

(K )= 1 80 00

0

2

4

6

8

2 80 00 3 00 00 3 20 00 3 40 00 3 60 00 3 80 00 4 00 00

K n o ten g rö ß e

Perio

de

(K )= 17 500

0123456

28 00 0 30 00 0 32 00 0 34 00 0 36 00 0 38 00 0 40 00 0

K n o te n g rö ß e

Perio

de

(K )= 1 70 00

012345

2 80 00 3 00 00 3 20 00 3 40 00 3 60 00 3 80 00 4 00 00

K n o ten g rö ß e

Perio

de

(K )= 16 500

0

1

2

3

28 00 0 30 00 0 32 00 0 34 00 0 36 00 0 38 00 0 40 00 0

K n o te n g rö ß e

Perio

de

back

Size

Size Size

Size

Installed base effectsInstalled base effects

First-best aggregate solution

IB=30%

IB=0% IB=20%

IB=10%

back

Technology and policy implicationsTechnology and policy implications

EDIFACT success (subsets) + WWW success (simple) Protocols/Syntax (data format): Internet/XML (OO, e.g. xCBL 3) Semantics: Decentralized (industry repositories etc.) Pragmatics: ebXML (future process and semantic integration?)

Identification and alignment of interests (coopetition) industry consortia (W3C, OASIS) and their projects (ebXML)

Don‘t fear monopolies too much (serial monopoly etc.)

Consider A market for regulation instead of regulation for markets (e.g.

real options) tax subsidies for SMEs and integration certification (e.g.

supporting ebXML)

Market concentrationMarket concentration

Network simulations: Single choice:

oligopolies (low concentration) first mover can influence diffusion

Reversible choice: efficient monopoly stable oligopolies and „dynamic equilibria“ very rare

Sequential choice: High concentration regardless of standardization costs Individually desastrous oligopolies can occur at very low

standardization costs

Monopolies more frequent with symmetric communication relations

Especially with low standardization costs, influence of installed base diminishes

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