3D打印產業鏈的協同創新模式研究

吳　瑤

（西南科技大學經濟管理學院，四川　綿陽　621010）

3D打印產業鏈的協同創新模式研究

吳瑤

（西南科技大學經濟管理學院，四川綿陽621010）

本文在對3D打印產業發展現狀進行總結的基礎上，應用新興產業創新管理理論，對產業鏈的協同創新模式進行研究。首先分析了3D打印技術及產業的發展現狀；其次總結了3D打印產業鏈的結構及特征；再次借鑒產業鏈協同創新的文獻和案例，提出3D打印產業鏈協同創新模式；最后結合我國3D打印產業現狀，給出實現3D打印產業鏈協同創新的對策建議。

3D打印；產業鏈；協同；創新

3D打印技術被稱作第三次工業革命的標志之一［1］，是制造業向“智造”轉變的關鍵技術。2013年4月，3D打印技術包括在德國工業4.0戰略計劃當中。2015年5月我國簽發了“中國制造2025”規劃綱要，且于2012年就成立了中國3D打印產業聯盟，有些地區也建立了區域性的產業聯盟，以期對3D打印產業發展進行頂層設計。然而，各產業因其獨特性對產業化設計有不同的要求，需根據其特征研究產業鏈協同創新實現途徑，為產業協同發展提供戰略指導。

對3D打印產業的研究包括現狀總結、問題剖析、前景預期等，而對產業鏈的研究較少。王忠宏、李揚帆、張曼茵［2］認為我國對3D打印技術研發初步取得成效。李小麗、馬劍雄、李萍等［3］指出3D打印技術面臨成本高、耗材種類少及性能不足、精度不夠、知識產權等問題。從產業層面看，王忠宏、李揚帆、張曼茵［2］指出我國3D打印產業鏈缺乏統籌發展。孫智強、黃斌［4］認為產業鏈各環節發展不均衡。王忠宏、李揚帆［5］提出為促進我國3D產業的發展應優化產業生態系統，引導要素向該產業聚集。理論上對產業鏈現狀與協同發展的必要性進行了說明，沒有提出可供參考的意見。

產業鏈協同創新屬于外部協同創新。張文彬、藺雷、廖蓉［6］國指出外部協同創新的實現取決于產業組織與其他相關主體之間的互動。從實踐來看，3D打印產業的發展對產業鏈各主體的協同、高效交互提出了要求。為實現3D打印產業高速、平穩發展，本文從產業層面對3D打印產業鏈各組成部分進行系統分析，提出產業鏈協同創新模式及對策。

一、3D打印技術及產業發展現狀

1、3D打印技術及其應用

3D打印技術（3D Printing）由快速成型技術發展而來，其原理是通過計算機輔助設計構建產品的三維數字化模型，再借助計算機數控機床技術、激光技術等根據模型“分區”成的切面，利用特殊材料進行逐層打印實現產品制造。其主要實現技術包括光固化成型（SLA）技術、選擇性激光燒結成型（SLS）技術、熔融沉積制造成型（FDM）技術、材料噴射、粘結劑噴射等。3D打印技術的主要衡量指標包括打印速度、成本、精度、分辨率、適用材料性能與能打印的顏色等，根據能打印顏色分為一種與多種色彩打印，并由于技術上的突破，多種色彩打印越來越普遍。

3D打印技術可用于基于定制化生產的諸多行業，目前已應用到廣泛領域。在航天航空、汽車制造等領域主要用于模具設計、零部件生產、定制化制造。生物醫療上用于制藥、器官制造與教學等，已經實現了血管組織、心臟、細胞組織等的打印，并結合納米技術進行藥品研制。文藝作品方面，滿足個性化需求，能最大程度實現社會化生產。

2、3D打印產業發展情況

從全球看，很多國家都在推動3D打印產業的發展，市場規模呈持續增長趨勢。美國、歐盟、德國、日本、中國等地區采取建立研究中心、資金支持、產業扶持等策略支持及進行研發成果推廣與應用。市場容量方面，Wohlers公司數據顯示2012年包括服務在內的3D打印全球市場總額為22億美元，2013年市場規模約40億美元，預測到2021年能達到108億美元的銷售額，將維持約20%的增長率。其中美國占據領導地位，3D System與Stratasys公司在2012年占全球約1/4的份額，是全球3D打印產業的龍頭企業。

我國3D打印技術取得了一定的研究成果，總體處于產業化的初級階段，市場呈現高速增長趨勢。進行3D打印技術研究的主要有清華大學、北京航空航天大學、華中科技大學等院校，通過與3D打印企業合作、技術轉移等方式實現產品商業化。例如2014年3D打印產業前十的武漢濱湖機電技術產業有限公司，就與上海材料研究所、西安交通大學進行合作。前十的企業還包括杭州先臨三維科技股份有限公司、北京隆源自動成型系統有限公司等，但總體規模較小。2010年我國3D打印機裝機總量只有400臺，2013年達到了2000臺以上，市場規模不斷擴大。

二、完整3D打印產業鏈的基本結構

3D打印產業鏈是集大學與研究院、3D打印企業、電子商務平臺、服務商網絡、消費市場等于一體的龐大系統，在發展過程中與政府部門、行業協會、金融機構等相關聯。政府部門對大學與研究院、3D打印企業產生直接影響，在輔助產業、機構的支持下研究成果通過3D打印企業直接或間接進入消費市場，市場情況又反過來影響技術進步。完整的3D打印產業鏈如圖1所示。

1、產業鏈上游相關企業、機構

產業鏈上游企業與機構主要包括大學、研究院及3D打印企業。其作用是推進技術研發、技術進步、3D打印設備制造、3D打印材料研發。

一是大學、研究院在產業鏈中實現3D打印設備精度、穩定性等的提高，以及目前3D打印材料種類少和所面臨技術難題的突破。研發項目的推進受到政府部門的影響，并通過3D打印企業實現技術成果商業化。

二是高新技術的研發和產業化面臨高風險與極大的不確定性，需要3D打印企業專業的運營激勵機制、融資能力、市場反應能力和商業化渠道等各種能力的融合，這也是大學、研究院所缺少的。3D打印企業在產業鏈中與多方聯系密切，能提供專業的運營機制，以市場為導向做產品的定向研發。

圖1　3D打印產業鏈

2、產業鏈中游服務系統、網絡及第三方平臺建設

產業鏈中游第三方服務平臺連接上游企業與下游市場，是為3D打印產品、設備、材料等提供商業化的經銷網絡、信息交互、產品意見反饋、市場動態信息等服務，主要包括數字化平臺及服務商網絡。

3D打印機、打印材料及數字化模型要實現有效的市場營銷，需要服務商網絡的加入和高可信度電子商務平臺的搭建。對于以研發為主的3D打印企業，專業服務商隊伍的加入可以彌補自身核心能力的不足。在經濟體系中，有些服務商網絡和電子商務平臺已經存在，并且運營模式也趨于成熟。其中以3D Systems為代表的3D打印制造商就入駐了京東、淘寶等第三方電子商城，降低了成本，節省了產品推廣時間。

3、產業鏈下游應用導向市場

3D打印產業的消費市場主要細分為工業制造、個人消費與生物醫療三個極具顯著特征的市場，應用范圍跨越多個領域。3D打印應用領域經歷了不斷拓展的過程，這歸功于設備技術、材料技術的進步。同時，這也是產業發展過程中面臨的挑戰與難題。

4、3D打印產業相關部門、產業支持

任何產業都不能獨立存在，必須與相關產業、部門之間存在有效的交互。

一是政府相關機構。其主要包括財政、科技、發改、教育等部門，為企業提供資金支持或運營、融資便利條件，推進3D打印技術的學校教育，實現3D打印技術人才培育的同時推動3D打印成果的應用。此外，肩負建立完善的3D打印數據安全和產權保護機制的責任。

二是輔助產業、機構。3D打印產業的發展有賴于各方相關機構的建立與完善，特別是要實現打印設備及特定產品的技術質量檢測、金融支持、行業標準及3D打印數據安全等第三方輔助支持，主要包括3D打印行業協會與產業聯盟等。

三、3D打印產業鏈的協同創新機制

基于對3D打印產業鏈各部分及其相互關系的考慮，本文根據產業鏈中主要模塊進行劃分，提出管理協同、融資分配、技術研發與消費市場幾個部分的交互模式，通過電子商務平臺實現信息集成。協同創新模型如圖2所示。

由圖2所示，在政府通過政策、專項資金支持，并逐步完善3D打印知識產權法規推動產業發展的環境下，由3D打印企業引領相關利益主體實現戰略層面到具體運營、后續效率價值評定的管理協同，產品研發與客戶終端市場的協同與實時反饋，以及資金流進入與退出機制的制定完善。各部分在電子商務平臺中進行信息交互，包括政策法規、企業動態、電子商城、項目—風投信息、技術研究、相關標準、市場動態等幾個方面，分別對應于政府、3D打印企業、服務商網絡、金融與風投機構、大學和研究院、行業協會、消費市場的相關信息。

1、管理協同

管理協同體系的建設是為了在戰略與管理層面實現產業鏈相關部分的協調一致。管理協同體系以3D打印企業為核心，與產業上下游相關企業、機構建立戰略聯盟，根據其在價值實現過程中發揮的作用，對其職責、風險承擔進行合理分配，采用現代管理技術實現管理過程、營運過程與日常生產的配合。同時采取人才戰略，完善激勵約束機制，為產業持續發展提供動力。最后對各利益相關主體根據其營運能力、產品、效率等指標進行績效評定，為核心能力改進或進一步合作提供參考，形成協同體系和各主體的漸進式改進與發展。

2、資金管控

資金管理體系主要是實現融資、分配合理化，減少風投機構與企業之間的信息不對稱，保障利益分配的同時降低研發高投入、不確定性等風險，吸引資本進入。產業鏈中需要風險投資、金融機構借貸的主要是3D打印企業，可以通過電子商務平臺實現項目與風投的信息交互，在資金流入環節進行經濟性評定，其次在運營過程中加強成本控制。對于最終的收益，根據投資額、風險分擔等指標制定利益分配和退出機制，保障投資者利益。同時，以此吸引風險投資，實現資金流的持續循環。

3、技術—產品一體化

建立研發與終端消費產品一體化的協同交互發展體系，形成以技術開拓市場、市場促進技術能力提升的循環發展模式。在研發環節中，3D打印企業與大學、研究院建立技術研發聯盟，對技術創新、技術研發進行系統化管理，根據技術水平和市場反饋信息進行市場預測，然后再進行產品設計。產品需達到標準體系中對技術、質量、設計、行業規范的基本要求。同時，依托行業協會加強3D打印行業技術交流，促進行業規范與行業標準形成。知識產權體系的建設與技術發展應保持一致性，甚至通過預期在一定程度領先于技術進步，對于沒有相關標準驗證的產品應根據其特性做好實時評估。產業上游在與消費市場進行交互的過程中主要通過對產品應用進行挖掘，提供技術與售后服務，根據3D打印技術的特點引導對大眾創新的商業模式進行探索。通過建立評價體系獲得信息反饋，據此識別其潛在需求。一體化發展的核心在于高效性與準確性。為提高市場預測的準確性，需要實現研發與消費終端的信息集成，將其并構為一個統一的發展體系。

圖2　3D打印產業鏈協同創新機制

四、我國3D打印產業鏈協同創新的對策建議

為使產業鏈協同創新機制發揮作用，本文針對政府部門與3D打印企業及各相關主體提出以下實施策略。

首先，基于我國3D打印技術產業化現狀，政府部門在產業發展過程中起到重大的推動作用，應著力打造良好的產業生態系統與發展環境。一是制定出國家層面的統籌發展計劃與產業布局，引導社會資源適當地向這一新興產業傾斜，使產業鏈結構趨于完整。二是在產業上游以增加相關科研項目的方式加大研發人才、資金等資源的投入，進行3D打印人才培養，解決3D打印材料、設備技術等問題。同時，培育引領行業發展的龍頭企業，為其研發、經營、進出口貿易提供優惠政策，增強其融資能力。三是伴隨技術的發展，完善產權保護法規及政策。

其次，3D打印企業應打造自身競爭力與影響力，積極與相關主體形成戰略聯盟，保持管理層面的協調一致，促進產業鏈上下游之間進行高效交互以整合資源，引領產業協同發展。一是探索完善的商業模式使產業前景日趨明朗，以此吸引更多金融機構、風險投資的加入，健全3D打印產業鏈及其輔助性產業，在此基礎上建立相關利益者聯盟。二是對研發與市場產品需求以系統一體化的方式進行管理，進一步發揮3D打印技術優勢，依據市場動態在現有的價值實現途徑上進行衍生和拓展。三是在產品生產制造過程中，探索與傳統制造模式融合的生產制造方式。同時制定出資金的進入退出機制，以支撐產品研發、生產、運營活動。通過電子信息平臺實現3D打印企業、大學、研究院、服務商網絡、消費市場等之間的信息交互，利用信息的實時性達到高效、快速的反饋，在產品研發、戰略合作、運營管理等各個環節協同發展。

最后，各相關企業應提升對協同創新重要性的認識，積極參與3D打印產業鏈協同機制的制定，以利于自身核心能力的發揮。一是服務商、金融機構、研究院等對3D打印產業的發展給予關注，在做好風險收益評估的前提下適當投入資源。二是與3D打印企業進行信息交互，制定出適合各方發展的協同創新機制，實現各主體之間管理業務的有效對接。三是注重打造自身的核心競爭力。金融機構與風投機構在資本上具有優勢，但需有效控制風險。大學、研究院在加大研發資源投入的同時，注重對現有研究成果的挖掘，并要符合標準體系的基本要求。服務商網絡可以利用現有的相關客戶資源做好消費市場的有力滲透。加強3D打印產業概念宣傳，根據各消費市場獨有的特征開展產品研發、戰略制定、市場推廣等活動。

五、結語

本文以3D打印產業的統籌發展為核心，充分考慮產業鏈各部分及其特征，對3D打印產業鏈協同創新模式進行了探討。在構建協同體系時采用分塊設計，包括管理、資金、研發及產品幾個部分，考慮全局性的同時增強創新管理的靈活性。當然，對產業層面做系統化研究，具有一般意義，在進行具體管理活動、產品研發、資金管控機制對接時，要考慮企業經營狀況及所面臨的市場環境，盡可能突破現實發展瓶頸，創造產業各主體之間高效、快速協同發展交互模式，實現共贏。

［1］The Economist：第三次產業革命［J］.經濟學人，2012（4）.

［2］王忠宏、李揚帆、張曼茵：中國3D打印產業的現狀及發展思路［J］.經濟縱橫，2013（1）.

［3］李小麗、馬劍雄、李萍等：3D打印技術及應用趨勢［J］.自動化儀表，2014（1）.

［4］孫智強、黃斌：3D打印產業如何落地生根［J］.特區經濟，2014（12）.

［5］王忠宏、李揚帆：3D打印產業的實際態勢、困境擺脫與可能走向［J］.改革，2013（8）.

［6］張文彬、藺雷、廖蓉國：架構能力引領的復雜產品系統產業鏈協同創新模式研究——以中廣核工程有限公司為例［J］.科技進步與對策，2014，31（6）.

（實習編輯：胡春雨）