《制造业不连续创新:模块化结构驱动机理及应用》分析了模块化结构演化对制造业不连续创新的重要驱动机制。在比较国内外产业创新前沿理论与制造强国战略实践的基础上,构建了产业不连续创新与模块化的适配关系矩阵,剖析了模块化与产业创新的协同演化机制,揭示了模块化结构演化对产业不连续创新的作用机理,提出了基于模块化平台的产业不连续创新路径,并以信息通信、电动汽车、半导体和智能手机等典型制造业为例进行实证分析,初步探索了制造业不连续创新过程中知识、技术、组织及产业模块化结构的演化规律,并就制造业转型与创新的战略路径提出了政策建议。
目录
第1章绪论1
1.1研究背景与研究意义1
1.2相关研究进展评述3
1.3本书的内容、方法与特色16
第2章制造业创新战略与实践的国际比较研究27
2.1美国制造业创新战略27
2.2德国工业4.0战略38
2.3日本制造业振兴战略44
2.4中国制造2025战略49
2.5本章小结56
第3章制造业不连续创新机制的理论基础61
3.1产业创新生态系统理论61
3.2模块化理论68
3.3产业基础技术理论76
3.4不连续创新与模块化的适配性81
3.5本章小结86
第4章产业模块化与产业创新的协同演化:以信息通信制造业为例96
4.1引言96
4.2产业模块化的演化98
4.3产业创新的演化101
4.4产业模块化与产业创新的协同演化103
4.5本章小结116
第5章产业模块化对产业不连续创新的影响机理:以汽车制造业为例118
5.1引言118
5.2研究方法与数据来源120
5.3产业模块化与产业不连续创新的定量测度122
5.4产业模块化对产业不连续创新的影响实证分析126
5.5本章小结133
第6章知识网络模块化与产业基础技术:以半导体技术领域为例138
6.1引言138
6.2基于专利引用网络的产业基础技术识别方法140
6.3半导体产业基础技术的识别实证分析148
6.4半导体产业知识网络模块化与基础技术156
6.5本章小结173
第7章跨产业创新中的知识流动效率:以电动汽车领域为例178
7.1引言178
7.2研究思路与方法180
7.3电动汽车领域技术知识网络特征分析183
7.4电动汽车领域知识流动效率评价及影响因素研究203
7.5本章小结215
第8章产业不连续创新中模块化的影响因素案例研究223
8.1引言223
8.2研究方法与样本选择225
8.3产业不连续创新中的模块化典型案例226
8.4结果与讨论231
8.5本章小结235
第9章基于模块化平台的产业不连续创新路径案例应用238
9.1引言238
9.2产业不连续创新的模块化平台模式240
9.3产业不连续创新的模块化路径案例242
9.4案例讨论252
9.5本章小结253
第10章结论与展望256
10.1研究结论256
10.2政策建议258
10.3未来展望259
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第1章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.1.1 问题的提出
当前,不连续创新已成为产业技术创新的重要现象,甚至成为一个国家、一个产业非常规、跨越式发展的重要途径[1]。近年来,半导体照明产业、数控系统产业、电动汽车产业等制造业企业通过模块化在不同产业内部甚至跨产业实现了不连续创新,在实践上提供了一种独特的创新模式,亟待人们展开深入研究。为此,把不连续创新和产业模块化理论结合起来,研究我国制造业的不连续创新及其模块化路径与方式,对于增强我国产业自主创新能力、推进创新驱动发展战略实施具有重要的理论价值和现实意义。
不连续创新经常会给现有企业带来巨大难题,迫使企业不断利用新的技术成果和业务模式探求解决问题的新途径,并有可能导致整个产业链重组和价值链重构。自20 世纪80 年代以来,我国相关政府部门就把增强自主创新能力作为调整产业结构、转变增长方式的中心环节。然而,我国产业创新能力总体不强,不连续创新极少,其中一个重要原因就在于缺乏与不连续技术变化环境相匹配的、可操作的产业创新实现路径。此外,目前产品设计规则或产业标准大多掌握在发达国家手中,很多产业的自主创新均面临着“设计规则”约束和巨大的技术不确定性及复杂性问题,成为制约中国制造业在全球竞争中获胜的瓶颈,这些都对研究产业不连续创新的实现机理提出了迫切的现实需求。
与此同时,模块化概念的提出在全球范围内引起产业界、学术界和政府对模块化方法的高度关注。模块化理论的应用从产品设计延伸到对企业生产全过程的控制,使产业创新呈现出新的特点,不仅使技术创新速度得到了飞跃性提高[2],大幅度降低了创新成本,而且促进了产业间的融合和衍生,催生了大批新兴产业,如汽车电子、生物芯片、数字电视等,逐渐成为推动区域和国家发展的新经济增长点。产业创新研究的最新进展表明,技术、产品、组织的模块化是提高产业创新绩效、促进产业交叉创新与融合的有效方式。那么,模块化与产业不连续创新之间存在哪些影响路径,其作用机理是什么?如何通过模块化实现制造业不连续创新?制造业不连续创新中的模块化过程受到哪些关键因素的影响?政府和企业应采用哪些有效的对策推进产业层面的模块化创新过程?这些都是产业界、理论界和政策制定者迫切需要解决的问题。
本书从模块化的视角研究制造业不连续创新的驱动机理问题,以模块化和不连续创新理论为基础,以典型产业案例研究为切入点,分析制造业不连续创新的基本特征和共性规律,讨论模块化与制造业不连续创新的环境适配性,进而解析模块化对产业不连续创新的作用机理,探明基于模块化的产业不连续创新实现过程,识别模块化创新过程中的关键影响因素,为制造业不连续创新提供有效的理论指导和管理工具。
1.1.2 研究意义
当前,创新驱动发展战略和“中国制造2025”战略的实践亟须对产业不连续创新的驱动机制进行研究。为此,本书从知识网络模块化、技术模块化、组织模块化及其对产业创新的影响入手,并综合专利计量和多案例研究等方法,探讨制造业不连续创新的模块化结构驱动机理,为制造业强国战略提供理论依据和政策支持,具有重要的理论意义与现实意义。
1)以模块化为切入点揭示制造业不连续创新的结构转化本质规律
以知识和技术模块化为切入点来把握和揭示产业创新的结构转化本质特征,有助于阐释技术系统在产业创新系统中的重要地位,深化认识基础技术(infratechnologies)对于产业创新的支撑功能,揭示技术模块化、组织模块化及其互动关系对产业不连续创新的作用机制,丰富和拓展产业动态的一般理论,拓展产业技术管理的研究对象与视野,对于认识在“基于科学的创新”和“产业驱动的创新”中技术模块化的本质规律具有重要的学术价值与理论意义。
2)探索产业知识基础的形成规律,为制造业产学研协同创新提供政策依据
制造业是未来国家经济竞争的制高点,通过对产业知识基础关键形成路径的分析,探明产业知识基础在制造业不连续创新中的作用机理,对于科学判断产业技术发展趋势、推进官产学研合作研发基础技术,具有重要的实践价值和政策意义。制造业回归与复兴正在成为驱动未来经济社会发展的重要力量,世界主要国家纷纷调整发展战略,大力支持制造业创新,抢占未来经济竞争的制高点。本书运用专利引文分析、社会网络分析和多案例研究相结合的方法,分析信息通信制造业、半导体制造业、新能源汽车、智能制造装备等制造业若干领域的技术知识网络发展态势及知识流动效率,有助于对“中国制造2025”规划实施提供决策借鉴和管理支持,对于提高自主创新能力、推进创新驱动发展具有深远的战略意义。
1.2 相关研究进展评述
1.2.1 不连续创新与颠覆性变革
1. 创新的分类及测度研究
从理论研究角度进行的创新分类主要是由OECD(Organization for Economic Cooperation and Development,经济合作与发展组织)[3]提出的,把创新分为两个层次:第一层次分为两类,即过程创新和产品创新;第二层次把过程创新又分为技术创新(含工艺)和组织创新两类,产品创新又分为货物产品创新和服务产品创新。每一类又反映了创新过程中的相应环节:过程创新是指创新是怎样产生的,产品创新是指创新产生了什么。技术过程的创新和商品的创新是以商品形式产生的物质成果,而组织的创新和服务产品的创新是无形的。
从创新计量测度角度进行的分类主要是2005 年OECD 公布的《奥斯陆手册》第三版[4]提出的创新评测指南,把创新分成四类,即产品创新、工艺创新、组织创新和营销创新。产品创新包括商品或服务性能的变化,其中既包括全新的产品或服务的出现,也包括对现有产品的显著改进;工艺创新是指生产和交付方式的显著变革;组织创新是指实施新的组织形式,其中包括商业实践、工作场所组织或者企业外部关系的变化;营销创新是指采取新的营销策略,其中包括产品设计和包装、产品促销和定位以及产品和服务定价方法的变化。
比较上述两种分类标准可知,二者本质上大同小异,只是因理论研究或实证分析的目的不同而各有所侧重。例如,理论研究角度提出的组织创新,其中的“组织”是个广义的概念,它既包括生产、营销、管理等组织形式,也包含体现这些组织模式的机构、体制和制度等。各类创新之间存在复杂的交互关系,常常相互补充、相互协同、互为因果(图1.1)。
图1.1 创新的分类[3]
2. 不连续创新的概念与特征
不连续技术变革环境中的创新是近年来创新领域的研究热点,目前这一领域的研究主要集中于微观企业层面。Pilkington 和Teichert[5]对《技术创新》(Technovation)杂志1996~2004 年共被引文献数据的因子分析表明,技术不连续性是七个焦点领域之一。一般认为,沿着技术S 曲线的渐进性改进达到某种极限后,若某种具有更高技术潜力的新兴技术出现并取代现有技术,就表现为技术不连续。Meyers 和Tucker[6]认为,不连续创新的产品具有全新的功能,提升了用户在消费时的使用效用。Lynn 等[7]认为,不连续创新在技术、市场和时间方面具有较高的不确定性。Veryzer[8]认为不连续创新意味着技术和(或)市场的不连续,Garcia 和Calantone[9]同样从市场和技术两个方面定义不连续创新。Rice 等[10]指出不连续创新项目具有以下特点,即产品具有全新的性能特征、性能显著提高、成本显著降低。按照Henderson 和Clark 的“架构—部件”的变化维度[11],除连续性(continuous)创新之外的模块(modular)创新、架构(architectural)创新、突破性(radical)创新均可归结为不连续创新。不连续创新的研究是围绕在位企业为何难以应对不连续技术变化这一主线展开的,学者们分别运用“能力增强—破坏型创新”[12]、“模块—架构创新”[11]等理论加以解释。Teece[13]用主导设计范式、互补性资产和专有权制度解释了创新者为何难以赢利,但他后来表示这一框架未考虑业务模式的作用[14]。Christensen[15]对磁盘驱动器行业的分析表明,在位企业难以应变的原因在于高层管理人员忽视了低端或边缘市场的新客户,Henderson[16]则认为组织能力问题才是在位企业应变失败的主要原因。美国RPI(Rensselaer Polythechnic Institute,伦斯勒理工学院)的不连续创新研究小组通过对500 强企业创新项目的跟踪研究,发现不连续创新的不确定性主要来自技术、市场、组织和资源[10]。
通过对Bessant 等[17]、Phillips 等[18,19]所提出的关于不连续创新的成因进行总结,可以将不连续创新的成因大致归结为10 类,即文化观念的转变、管理体制和国家政治体制改革、技术经济范式转变、商业模式创新、意外事件、产业结构的调整、新市场和新技术的出现、市场气氛的重大变化等。面对这些诱因,企业应采取不同层面的应对措施,包括战略层面的应对行为和组织层面的应对行为。
Hang 等[20]根据技术性能和市场细分对破坏性创新(或颠覆性创新)和突破性创新进行了区分,其中,破坏性创新类型Ⅰ是服务于现有低端市场、低性能且低价格的创新;破坏性创新类型Ⅱ是服务于低端新市场、低性能且低价格的创新;突破性创新类型Ⅰ是在现有业务的技术/市场域内的创新,突破性创新类型Ⅱ是在企业现有业务“空白区”内的创新;突破性创新类型Ⅲ是在企业当前战略背景以外的创新(图1.2)。
图1.2 不连续创新的概念[20]
国内一些学者也对不连续创新进行了理论介绍和实证研究,柳卸林[21]、陈劲等[22]及徐河军等[23]对不连续创新或突破性创新进行了特征描述和概念分析,王海龙等[24]对不连续创新导向与企业成长绩效之间的关系进行了实证研究。柳卸林[21]认为不连续创新产品属于性能显著增强的全新产品,它通过开发新市场和创造新知识才能实现,不连续创新不仅能影响服务和产品,还能影响供应链和基础设施。魏江和冯军政[25]认为不连续创新能够给企业带来两方面的重大变化:一是企业的竞争基础,二是企业的技术基础。
但是从总体来看,不连续创新的研究进展尚处于从“描述性”阶段向“规范性”阶段的转化时期[15],研究内容主要集中在不连续技术创新的特征描述及内涵界定方面,而对其深层次的实现机理等问题关注较少。由于分析维度和分类标准不同,对不连续创新的属性特征尚缺少广泛接受的统一框架,研究内容比较分散。例如,对于不连续创新的构面,目前还缺乏关于其构成与测度的实证研究。从理论上来看,作为创新的关键属性特征,创新的不连续性的基本构面与度量是创新研究的基本问题,而相关实证文献的缺乏将直接制约对不连续创新的战略、行动的前因变量与后果变量的理解和对创新者困境等一系列问题研究的深入展开。
1.2.2 技术的模块化结构及其演化
1. 技术的本质与颠覆性变革
布莱恩 阿瑟[26]指出,技术总是由一些基本的功能模块组合而成的,并提出了关于技术本质的三条原理:①一切技术都是某种组合,即任何具体技术都是由现有的部件、集成件或系统组件建构或组合而成;②技术的每个组件本身也是缩微的技术,即技术具有递归的结构;③所有技术都利用现象达到某个目的。根据上述原理,布莱恩 阿瑟解释了技术结构演化导致的颠覆性创新。新技术是已有技术的组合,“域”是一个技术集群或技术体,是某种具有共性的外在形式,或者是可以使共同工作成为可能而共同固有的能力,即一个域可能是任意一个由不同要素构成的、从中可以产生设备和方法的集群,以及产生这些设备和方法所必须的实践、知识、组合规则及思维方式等的集合。域内发生的某些变化是技术进步的主要方式。重新域定(redomained)是指以一套不同的内容来表达既定的目的,重新域定不仅提供了一套新的、更有效的实现目的的方法,还提供了新的可能性,这意味着技术的颠覆性改变。对于颠覆性改变来说,只有基础技术的改变是不够的。知识构成了新技
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