工业系统知识体系和耦合特征的研究评述

来源:岁月联盟 作者:郭丽岩 时间:2013-02-15
   [摘要]知识系统及耦合特征是产业技术经济和组织管理领域的学者关注的重要概念,国外相关研究成果十分丰富。有关模块化、系统集成的概念、范围和相互关系,仍然存在很大争议。文章从知识分类的视角出发,评述相关问题的论争,归纳总结已有研究的缺陷和未来的改进方向。
  [关键词]大型技术系统;知识体系;模块化;建构创新
   
  近年来,我国从国外引进高速铁路机车、第三代核电站AP1000等大型技术装备,希望通过购买或外包核心部件模块的设计、研发与生产的方式,自己把握集成创新来推进重大技术装备的国产化、自主化。对于通过这种方式,投入巨额资金引进技术设备,最终是否能够获得自主知识产权,业界和学界存在较大争议。这个问题对应重大的理论命题,即什么是模块化、模块化和系统集成的关系如何、是否所有产品包括复杂的大型技术系统都能够被模块化。针对这一问题,国外学者已经有一系列较为深入的理论研究。梳理模块化、系统建构和系统集成等相关概念的起源、]变,对于深入辨析技术引进与自主创新的关系,大有裨益。
  
  一、从知识分类的视角理解模块化和建构创新
  
  在研究技术创新和竞争优势的已有文献当中,知识是最基本的概念工具之一。知识具有哪些根本性质,如何对知识进行分类,这与学者所关心的中心问题和基本假设密切相关。
  对技术知识分类最具开创性贡献的是Henderson和Clark等学者。他们指出技术创新不仅有快慢之分,还有性质上的差异,轰轰烈烈的新产品发明固然可能主导产业的发展,但是很多时候看不见的、细微的技术变迁更可能给整个产业发展带来灾变性的影响。为了将这两种创新从本质上区分开,他们定义了部件知识(component knowledge)和建构知识(architecture knowledge)。它们区分创新的两个维度是核心概念被强化(或被颠覆)、核心概念与部件之间的连接变化(或不变化),这两个维度有时被等同于部件知识变化(或不变化)、建构知识变化(或不变化)。这种“等同于”的理解只有在正确理解部件知识和建构知识的情况下才能够成立。部件知识指的是每一核心设计概念以及它们得以实现的方式,核心概念指的是设计原理,它的实现方式是核心部件。核心部件的某些关键尺寸、结构和作用方式直接关系原理的实现,这些都属于部件知识,因为更改它们就等于颠覆核心概念。与此不同,建构知识指的是能够把所有部件整合、连接成一个紧密结合体的方式,它的功能是接口,实际就是一组实现部件有序排列的工艺部件。虽然它们不直接体现原理,但是没有它们原理同样无法实现。可见,改变某些部件的尺寸与作用方式,改变它和其它部件之间的接口,实际上是通过改变表达方式而在既定方向上强化原有的核心概念,这就是建构创新。与此不同,原理和工艺都不变是渐进创新、改变原理但工艺不变是模块创新(如更换半导体介质但蒙板不变)、原理和工艺都彻底变化是激进创新。
  建构创新这一概念的界定,更进一步补充了主导产品周期理论(A-U模型),能够有力地解释新进入者或赶超者竞争优势的来源,以及在为者或者说领先者的产品所面临的被颠覆的威胁。但是,Henderson和Clark对于部件知识和建构知识的划分是一种抽象的、概念性的划分,现实中核心概念及其表现形式(即建构)两个分类维度之间具有相关性,对于绝大多数工业和产品而言,原理部件与工艺部件都很难完全区分开。事实上,几乎所有产品的建构创新与模块创新之间都有着千丝万缕的联系,并不存在纯粹的建构创新或纯粹的模块创新(见表1)。
   模块化最初是由产品工程师发明的一种设计战略,即为了提高零部件的通用性以方便大批量生产、提高规模经济,而在零部件之中定义一个标准的接口集合(Prencipe, 1997)。早在20世纪70年代~80年代,西方工业界就开始尝试通过模块化来改善规模经济,可是直到20世纪90年代中期以后模块化才被学术界公认为是一种技术创新的独特类型,并开始有大量文献探讨模块化的机制以及它们对企业竞争优势、市场竞争格局的塑造。但是,随着模块化在若干工业、若干国家的广泛成功,模块化的效应被不断夸大,有一些战略管理和工业经济的学者开始用模块化这个概念来分析组织设计、企业内部关系和知识动态性。他们认为随着产品的模块化,企业组织、战略联盟,甚至是技术知识本身都将被模块化,并认为产品模块化的程度越高,企业组织和技术知识模块化的程度就越高(Sanchez and Mahoney,1996);另一方面,也有很多学者质疑这种对模块化概念的盲目推],Brusoni和Prencipe(2001)认为产品模块化与组织模块化、知识模块化具有完全不同的动态性,不可能用一种简单的逻辑或趋势解释清楚。他们还指出“企业内部的协调不可能完全被市场契约关系所替代,组织协调、知识积累需要有见地的系统集成商企业有意识地执行”(p181)。有关模块化的这种争论,所涉及的基本问题是,究竟什么是模块化,模块化的范围和程度究竟有多大,模块化与产品、组织、知识、建构之间到底是一种什么样的关系。
  
   二、模块化与系统建构关系的进一步修正研究
  
   Ulrich(1995)修正了Henderson和Clark提出的建构概念,针对模块化与建构的关系提出了更加具体的理解。他将产品建构定义成“把产品功能分配到每个物理部件的一种安排”。他认为所有的产品建构一般都包括三个层次,一是功能要素按照一定优先顺序排列;二是执行特定功能的物理部件;三是物理部件接口的规格控制。在Ulrich的分析框架内,“建构”不只是承担管理接口的责任,它本身就是产品概念与设计原则的一部分,比“模块”的概念高出了一个逻辑层次。Ulrich将建构分成两类:模块化建构与集成建构,前者指的是物理部件和功能要素之间一一对应的关系,某一物理部件很容易被具有相同功能的其它部件所替代;后者指的是物理部件和功能要素之间的对应关系十分复杂,经常存在多重嵌套的关系,特定系统与部件之间是相互锁定的关系。Ulrich指出可以根据部件之间接口和界面的性质来区分建构的类型,接口或界面是非耦合的就是模块化建构,接口或界面是耦合的就是集成建构。
  在Henderson和Clark、Ulrich基础上,发展出“基于建构的产业理论”的是藤本隆宏(2001)等日本学者。他们进一步用模块化/集成化、开放式/封闭式两组维度研究产品系统的建构特征并区分工业类型(见表2)。他们同样是用接口性质定义概念,模块化(组合式)是“每个部件发挥独立的一种功能,部件标准化,不需要复杂的沟通接口”;集成化(擦合式、统合型)是“部件和技能之间的关系错综复杂,并非一一对应”。作为商务建构的两面战略,模块化和集成能力一定是尺有所长、寸有所短,特定国家、特定企业要相机决策、扬长避短。相对而言,美国企业的模块化战略更为出色,日本企业的集成能力较强。模块化战略指的是针对系统复杂性的来源制定相应的削减复杂度的产品策略。构成要素的数量越多、要素关系种类越多则系统越复杂,可以通过层次性设计或接口的集约化设计来削减复杂度;各成要素间的相互依存性越强则系统越复杂,那么要通过固定化、规范化接口来削减复杂度。

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