基于服務化的裝備制造業價值鏈整合過程及仿真分析

綦良群，周凌玥

(哈爾濱理工大學經濟與管理學院，黑龍江 哈爾濱 150080)

0 引言

自20世紀90年代歐美國家依托服務化實現產業升級以來，服務化在產業發展中的重要作用日益凸顯，全球經濟呈現從工業型經濟向服務型經濟轉變的趨勢[1]，服務與制造出現了明顯的融合和相互增強作用，服務化普遍被認為是實現產業升級的有效途徑[2-3]。作為國民經濟的支柱型產業，我國裝備制造業通過全球價值鏈低端嵌入實現的規模上的快速擴張并沒有帶來質的轉變和競爭力的持續增強，而受限于勞動力工資成本增加、發達國家技術封鎖等因素，我國裝備制造業面臨著價值鏈高端升級被鎖定、低端市場競爭激烈、生產成本上漲的多重困境[4]。因此，借鑒發達國家產業升級經驗，通過服務化重新整合及優化產業價值邏輯、提高產業價值增值能力是我國裝備制造業實現產業升級的重要途徑。

國內外學者針對服務化的研究多集中于以下幾個方面：第一，服務化機理及演進路徑。服務化被認為是以產品為中心的企業所采取的重大變革策略[5]，企業通過將服務整合而非簡單附加來獲取和穩固其競爭優勢[6]。以此為基礎，學者們從價值鏈延伸、產品服務化、服務化戰略升級等多個角度分析了服務化的演化規律及路徑[7-10]。第二，服務化的影響因素。基于不同的對象及視角，學者們圍繞服務化影響因素進行了大量研究。如綦良群以裝備制造業為研究對象，通過實證分析得出服務化過程主要受環境、組織兩種因素作用[11]；黃群慧基于全球化角度，提出服務業相對生產率、創新能力等對制造業服務化產出具有明顯推動作用，制造業附加值率、投入服務化強度等因素對服務化有一定抑制作用[12]。肖挺從服務創新視角出發，實證分析了人力資本投資、良好的客戶關系等對服務創新的促進作用及作用機制[13]。第三，服務化績效。國內外學者普遍認為服務化能夠不同程度地提高企業或產業的績效水平。Neely認為采取服務化的制造企業營利性整體上優于僅從事制造活動的企業[14]。陳啟斐利用投入產出表測算了我國制造業逆向服務外包指數，提出逆向服務外包可以顯著促進制造業價值鏈提升[15]。楊慧、姜鑄分別通過制造企業數據的實證研究得出服務型制造模式、服務化與服務創新對企業績效的促進作用[16-17]。

綜合已有研究發現，在服務化演進規律、影響因素等研究日趨成熟的基礎上，大量實證研究表明服務化對產業價值鏈升級具有促進作用，然而，針對服務化如何引發產業價值邏輯變化，以及如何促進服務化過程中產業價值增值能力提升的問題，國內外學者尚未給予系統性、合理化的解釋，以裝備制造業這一戰略性產業為對象的相關研究更為少見。基于此，本文以裝備制造產業為研究對象，在分析基于服務化的價值鏈整合過程的基礎上，提出研究假設，構建研究模型，進行數據仿真研究，從而探討裝備制造業如何通過服務化實現產業價值邏輯的重新整合及優化，揭示這一過程中裝備制造業產業價值增值能力的變化規律及關鍵影響因素。

1 基于服務化的裝備制造業價值鏈整合過程理論分析

1.1 基于服務化的裝備制造業價值鏈整合過程

基于服務化的裝備制造業價值鏈整合是裝備制造業通過服務化重構、優化產業價值邏輯的過程，在這一過程中，裝備制造企業與生產性服務企業、大學、科研院所等組織構成的產業網絡是裝備制造業基于服務化的價值鏈整合的外部環境。從微觀視角上看，這一活動的實質是裝備制造業與產業網絡內節點發生交互，以知識學習的方式獲取產業網絡內的服務要素，并將其轉化為自身價值增值能力的過程，裝備制造企業獲取并轉化的知識越多，其產業價值增值能力越強。這一過程既包括了價值鏈整合主體與產業網絡的知識交互，也包括了服務化相關知識在價值系統內的學習、吸收和再創造。因此，本文將這一過程分為服務要素獲取、服務要素嵌入與吸收、服務創新三個階段。

(1)服務要素獲取階段。服務要素獲取階段可分為服務要素盤點和服務要素選擇兩個環節：服務要素盤點即通過對裝備制造業及產業網絡內其他節點進行價值流程和知識存量盤點，確定目標服務要素集合的過程；服務要素選擇環節則是圍繞服務要素盤點得到的目標服務要素集合進行信息收集，以價值增量最大化為原則選擇服務要素來源的過程。如果將基于服務化的裝備制造業價值鏈整合行為限定在一定范圍的產業網絡內，那么服務要素在產業網絡內的分布可以量化為各網絡節點的服務知識存量，服務要素獲取則是裝備制造業遵循某種準則在產業網絡內尋找并選擇目標服務知識的過程。這一階段，裝備制造業頻繁的與產業網絡內的節點建立連接并發生交互，為價值鏈整合提供知識流通的渠道[18]，若裝備制造業與產業網絡內節點連接的疏密程度用連接密度表示，則連接密度越大，裝備制造業與其它節點的交互效率越高，越能提高企業內知識的流量和流速，進而加速知識的積累和轉化[19]，促進裝備制造企業價值增值能力的提升。由此提出假設1：連接密度增加能夠促進裝備制造產業價值增值能力提升。

(2)服務要素嵌入與吸收階段。服務要素嵌入與吸收階段主要是將服務要素獲取階段得到的目標服務要素以某種方式納入原有的價值流程，使其匹配、融入價值流程并轉化為價值增量的過程。本文從兩個環節界定：服務要素嵌入環節和服務要素吸收環節。服務要素嵌入環節是裝備制造業價值鏈與服務要素來源建立連接并將服務知識嵌入的過程，基于服務化方式不同，可以將服務要素的嵌入分為投入端嵌入和產出端嵌入兩種方式，投入端嵌入是將服務作為與資本、勞動等要素相同的一種投入要素，增加其在投入要素中的比重，產出端嵌入則是增加服務要素在產出物中的比重。服務要素吸收環節是在嵌入價值流程之后，服務要素被應用到價值創造過程中，實現價值增值并成為價值增值能力的有機組成部分。在服務要素嵌入環節，投入端嵌入能夠增加投入要素中無形要素所占比重，優化投入要素結構，提高工業生產率，實現價值創造過程的重組[20-21]，產出端嵌入則通過改變供給側價值主張，實現企業的商業模式創新，改變價值的獲取途徑[17]。二者均能夠提高裝備制造業產業價值增值能力，但作用機制及作用效果存在顯著差異。由此提出假設2：服務要素的不同嵌入方式對裝備制造產業價值增值能力的影響效果不同。

(3)服務要素創新階段。服務價值的獲取是以顧客價值實現為最終環節的，這要求裝備制造業在服務要素吸收的基礎上，根據顧客反饋對服務活動做出適應性調整、改進和再創造，這一過程可看作裝備制造業價值鏈整合的服務創新階段，其實質是裝備制造企業異質性知識學習和積累引發的知識創新，而知識創新過程往往伴隨著短時間內大量知識的產生，這使企業內部知識獲取量迅速增加，價值增值能力提高，由此可知，服務創新能夠促進裝備制造業價值增值能力提升。服務創新包括以下三條路徑：一是服務要素吸收引發服務改進進而引發服務創新，二是服務要素吸收引發服務改進但未引發服務創新，三是服務要素吸收直接引發服務創新。可見，服務要素嵌入與吸收可能但不必然引發服務創新，服務創新是一個離散過程[22]，需要以知識存量和知識吸收量達到特定閾值為前提，而知識存量和知識吸收量與整合過程中的知識吸收能力有關[23]，因此，知識吸收能力的提高能夠促進服務創新的發生。由此提出假設3：知識吸收能力提高能夠促進服務創新的發生，進而提高裝備制造業的價值增值能力。

1.2 基于服務化的裝備制造業價值鏈整合的動態循環性

基于服務化的裝備制造業價值鏈整合是一個循環的、動態的優化過程，如圖1所示。

服務要素獲取、服務要素嵌入與吸收、服務創新三個階段構成了一個循環往復的過程，循環每運行一次都會在原有價值體系的基礎上形成一個新的價值體系。這一循環過程促進裝備制造業價值鏈要素結構不斷優化和服務主導邏輯的持續強化，推動裝備制造業價值鏈由低向高持續演進。在一般制造業從產品制造到服務附加再到服務主導演進規律的基礎上[24-26]，這一演進過程遵循服務價值附加、服務產品融合、服務型價值網絡構建三個演進階段。

2 基于服務化的裝備制造業價值鏈整合模型

為了便于將復雜的實際問題抽象為理論模型，假設在產業網絡內，裝備制造產業由若干個裝備制造企業構成，每個裝備制造企業都是整合行為的主體，且網絡成員固定，不存在新舊節點的更替。依據前文分析結論，基于服務化的裝備制造業價值鏈整合模型由服務要素獲取規則、服務要素嵌入規則、服務創新規則三部分構成。

圖1 基于服務化的裝備制造業價值鏈整合演進過程

2.1 服務要素獲取規則

由于裝備制造業產品、生產流程、價值構成等方面的特性，使其對生產性服務要素的需求區別于一般制造業。結合趙霞、綦良群、楚明欽等人對裝備制造業投入服務要素的研究[27-29]，在研發設計與其他技術服務、流通服務、金融服務等10類制造業生產性服務要素中，選取流通服務(tsp)、金融保險服務(fin)、信息服務(ics)、研發和技術服務(st)、租賃和商務服務(cs)構成裝備制造業投入端服務要素子集合。根據Andy的研究[30]，制造企業提供的服務涉及設計和研發服務、系統解決方案、零售和分銷服務等12個方面。結合裝備制造業產業特征及生產實踐，選取設計和研發服務(rd)、系統解決方案(ss)、維修和支持服務(ms)、安裝和運行服務(mw)、金融服務(fs)、咨詢服務(cso)、外包和經營服務(om)、租賃服務(rs)、運輸服務(ts)構成裝備制造業產出端服務要素子集合，則裝備制造業服務要素集合為：

S={tsp，fin，ics，st，cs，rd，ss，ms，mw，fs，cso，om，rs，ts}

基于服務化的裝備制造業價值鏈整合是以獲取服務價值為目的的學習行為，因此，服務要素的獲取并不是隨機的，而是以某種規則為依據的搜索過程。在模型中，裝備制造企業先將價值鏈中的價值增量與產業網絡中同類型價值鏈作比較，判斷價值增量是否為最大，若為最大，則保持目前服務要素構成不變，若非最大，則找到產業網絡中價值增量最大的價值鏈，對比雙方服務要素結構的異同，確定目標服務要素集合。然后在產業網絡中依次搜索目標服務要素集合中的元素，得到服務要素來源。若裝備制造企業與其他節點的聯結強度為強(ls)、中(lm)、弱(lw)，則搜索順序為：ls>lm>lw。為驗證假設1是否成立，設N為產業網絡規模，L表示裝備制造企業j與其他節點的連接數目，d表示裝備制造企業的連接密度，則有：

(1)

2.2 服務要素嵌入規則

根據Robin的模型[31]，若p1表示裝備制造企業知識吸收能力，ki(t)表示服務要素來源i在t時刻的服務知識水平，那么獲取知識要素后裝備制造企業j知識水平為：

kj(t+1)=kj(t)+p1×(ki(t)-kj(t))

(2)

當裝備制造企業j與某項服務知識來源在該領域的知識水平相近時，服務知識來源為保護核心知識及核心競爭力，將停止對裝備制造企業j的服務知識嵌入，在模型中，設定服務知識嵌入的臨界值為λ，即當裝備制造企業與服務知識來源某項知識存量比值大于λ時，服務要素嵌入停止。為了驗證假設2成立與否，設服務要素嵌入后裝備制造企業j的服務價值增量為V1，知識轉化系數為π，嵌入后服務價值增量取決于服務知識存量變化和企業的轉化系數，則有服務要素嵌入后裝備制造企業j的服務價值增量為：

V1=π×(ki(t)-kj(t))

(3)

2.3 服務創新規則

服務創新來源于裝備制造業與產業網絡各節點連接過程中的知識學習與積累，服務要素嵌入發生后，裝備制造企業服務知識水平發生變化，根據前文過程分析可知，服務創新需要以知識存量和知識吸收量達到特定閾值為前提。因此，設定當服務知識存量與知識獲取量分別超過m1、m2時，服務創新發生。裝備制造企業j發生服務創新后服務知識存量變化為：

(4)

(5)

2.4 模型仿真流程與參數設定

根據上述規則設計仿真流程，如圖2所示。

圖2 模型仿真流程

(1)設定網絡密度、網絡中服務要素分布結構、各節點服務價值。

(2)判斷自身是否為服務價值最大節點，若是則退出仿真；若否則找到服務價值最大節點，根據該節點與j服務要素結構的異同，確定第一輪整合的目標服務要素集S*。

(5)判斷j的知識水平和服務知識增量是否同時大于m1、m2，若否，服務創新不能發生，則將步驟4中的知識水平帶入步驟6；若是，則計算服務創新后j的服務知識水平和服務價值增量，并將結果帶入步驟6。

(7)重新開始進入步驟2，開始下一輪整合。

在與項目組合作的裝備制造企業中隨機選取5家作為觀察對象，結合現有知識轉移仿真研究中對知識轉移過程中臨界值的設定[32]，將產業網絡中的節點數設為276，服務知識嵌入臨界值、服務創新知識存量臨界值、服務創新知識獲取量臨界值分別設為0.95、0.70和0.20，見表1。

表1 模型參數設定

3 基于服務化的裝備制造業價值鏈整合仿真

3.1 產業連接密度對裝備制造業價值增值能力的影響

為了驗證假設1中連接密度對價值增值能力的作用關系，我們設定仿真情景下的連接密度分別為0.03，0.05，0.07，0.09，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9。為了避免隨機性，每個連接密度取值進行30次仿真試驗并記錄仿真結果，如圖3所示。雖然每組實驗的數據存在波動，但都呈現出相對規則的分布狀態。

取30組試驗數據在每個連接密度下的均值，并根據均值得出服務價值增量對連接密度的回歸曲線如圖4所示。圖4結果表明隨著產業連接密度的增大，服務價值增量呈現出總體上升的趨勢，假設1成立。此外，從圖中可知，在連接密度處于極低水平時，裝備制造業服務價值增量較低；在一定范圍內(0～0.25)，服務價值增量隨產業連接密度的提高迅速增加，但當產業連接密度超過某一閾值(0.25)，服務價值增量的增長速度迅速降低。可見，產業連接密度的增加對裝備制造業價值增值能力的提升存在促進作用，且在初期時影響顯著，隨后減弱。

3.2 嵌入方式對裝備制造業價值增值能力的影響

根據前文假設，為了驗證不同嵌入方式對裝備制造業價值增值能力的影響效果是否相同，需要構建裝備制造業價值鏈整合的投入端嵌入及產出端嵌入模型。

圖3 不同連接密度下裝備制造業服務價值增量分布

圖4 裝備制造業服務價值增量對連接密度回歸曲線

(1)投入端嵌入對價值鏈整合的影響。根據Arnold、宣燁、馮泰文等人的研究[33-35]，服務要素中間投入通過降低交易成本、技術外溢、高品質資本流入等作用提升產業生產效率，進而提高產業增值能力。以此為基礎，本文通過裝備制造業投入端服務化程度與產業效率之間的關系分析服務要素投入端嵌入對裝備制造業價值整合的影響，將單位裝備制造業產品的成本作為產業效率的代理變量，單位成本下降表示裝備制造業效率提高，價值增值能力上升，反之表示裝備制造業效率降低，價值增值能力下降。

一般情況下，裝備制造業生產函數為柯布-道格拉斯函數，借鑒周念利等人的研究[36]，考慮到資本要素并不是本文分析的主要內容，我們假設單位最終產品生產所需的資本數給定，只考慮勞動和服務要素兩種投入，因此，裝備制造業企業的生產函數為：

Q(L，M)=LM1-α

(6)

其中，L、M分別表示勞動和服務兩種要素，工業品生產率用單位產品所需勞動量α表示，裝備制造產品對服務要素的偏好用單位產品所需服務量1-α表示。單位最終產品的成本由勞動者工資w和服務要素投入成本P構成，則有裝備制造業企業實現利潤最大化的條件為：

MinC(w，P)=wL+PM

(7)

s.t.Q(L，M)=LαM1-α=Q

(8)

可得裝備制造業企業利潤最大化條件下的成本函數見式(9)。則裝備制造業價值增值能力與投入端服務化整合程度的關系可表示為單位產品生產成本的倒數與服務要素投入量1-α的關系。

(9)

運用Matlab進行仿真分析，基本參數在理論可行范圍內隨機取值，仿真結果如圖5所示。

圖5 價值增值能力與投入端服務化整合程度關系曲線

在一定范圍內，裝備制造業價值增值能力隨投入端服務化整合程度的提高而增加，但超過某一閾值時，投入端服務化整合程度繼續提高反而導致價值增值能力降低。在價值鏈整合過程中，服務要素的過度投入會擠占生產設備、勞動等其他要素的投入，抑制生產效率的提高，進而導致價值增值能力降低。可見，投入端服務化整合程度提高會通過促進產業生產效率提高裝備制造業價值增值能力，但是當投入端服務化整合程度超過最優水平時，會對裝備制造業價值增值能力產生負面效應，二者呈現先升高后降低的非線性關系。

(2)產出端嵌入對價值鏈整合的影響。在價值鏈的產出端，滿足顧客多樣化需求是價值創造的主要邏輯，因此，本文采用裝備制造業因滿足顧客服務需求產生的收益表征產出服務化的價值增值能力。假設市場服務需求總量為D，市場中存在通過系統集成提供服務的裝備制造業企業和直接提供服務的服務業企業兩種服務提供者，且顧客在進行購買決策時遵循效用最大化原則，則顧客選擇裝備制造業企業和服務業企業獲得的效用分別為：

(10)

(11)

其中u表示顧客的基準效用，θm、θs分別表示顧客對裝備制造業企業和服務業企業服務水平的敏感系數，服從[0，1]的均勻分布，Sm、SS分別表示裝備制造業企業和服務業企業的服務水平，p表示服務的銷售價格。顧客選擇購買服務的條件為：Um≥0或Us≥0，即θm≤Sm(u-p)或θs≤Ss(u-p)，如圖6中的A、B、C、D區域，在此基礎上，顧客選擇購買裝備制造業企業服務的條件為Um≥Us，即θm≤θs×Sm/Ss，如圖6中的C、D區域，因此，選擇裝備制造業企業的顧客需求比例為C、D區域組成的梯形面積，見式(12)。

圖6 顧客服務需求

(12)

裝備制造業的實際服務需求為：

(13)

根據許明輝等的研究[37]，服務成本是服務水平的凸函數，見式(14)，其中，C為裝備制造業產出端服務化成本，ε為產出端服務成本系數。

(14)

裝備制造業通過滿足顧客服務需求得到的收益如式(15)。即裝備制造業價值增值能力與產出端服務化整合程度的關系可表示為服務收益Rm與裝備制造業產出端服務水平Sm的關系。

(15)

根據式(15)及顧客選擇購買服務且購買裝備制造業服務的條件可得Ss、u-p的取值范圍為：

SS

(16)

(17)

運用Matlab進行仿真分析，其他基本參數在理論可行范圍內隨機取值，得到裝備制造業收益與產出端服務整合程度的關系仿真結果，如圖7所示。

圖7 價值增值能力與產出端服務化整合程度關系曲線

從圖中可知，裝備制造業價值增值能力隨產出端服務化整合程度的提高呈現總體上升的趨勢，但變化速度逐漸減慢，符合邊際效應遞減原則。可見，產出端服務要素嵌入能夠促進裝備制造業價值增值能力提升，但隨著整合程度的提高，促進作用逐漸減弱。

綜合投入端、產出端服務要素嵌入對裝備制造業價值增值能力影響的仿真分析，驗證了假設2，即服務要素不同嵌入方式對裝備制造產業價值增值能力的影響效果不同，投入端服務要素嵌入的作用呈現先促進后抑制的關系，而產出端服務要素嵌入的促進作用呈減速增長的非線性關系。

3.3 知識吸收能力、服務創新對裝備制造業價值增值能力的影響

根據假設3，需對知識吸收能力與服務創新、服務創新與價值增值能力兩種關系情境進行仿真分析。首先對服務創新與價值增值能力之間的關系進行仿真分析。運用Matlab對圖2過程進行仿真，得到存在服務創新過程時服務價值曲線如圖8實線所示，在圖2過程中剔除服務創新過程并進行仿真，得到不存在服務創新過程時服務價值曲線如圖8虛線所示。對比兩條曲線可知，在價值鏈整合初期，兩種情況下的裝備制造業服務價值并無明顯差異，但超出某一步長范圍后，存在服務創新活動的服務價值增加量要高于剔除服務創新活動的服務價值增加量，且這一差值呈現逐步擴大的趨勢。可見，服務創新能夠提高裝備制造業產業價值增值能力。

圖8 整合過程中裝備制造業服務價值增量

對知識吸收能力與服務創新之間的關系進行仿真分析。設定仿真情景下裝備制造業的知識吸收能力分別為0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9。整合過程中服務創新次數與服務嵌入次數的比值表示服務創新的頻率。每個知識吸收能力取值進行30次仿真試驗并取實驗結果的平均值，得出知識吸收能力與服務創新回歸線如圖9所示。從圖中可知，當知識吸收能力處于較低水平時，服務創新發生的次數為零，隨著知識吸收能力的增加，裝備制造業整合過程中服務創新的頻率也逐漸增加，即知識吸收能力提高能促進服務創新活動的發生。結合服務創新與裝備制造業價值增值能力之間的關系、知識吸收能力與服務創新之間的關系兩部分的分析結果，驗證了假設3，即知識吸收能力提升能夠促進服務創新的發生，進而提高裝備制造業的價值增值能力。

圖9 知識吸收能力與服務創新頻率關系

4 結論及建議

本文以裝備制造業為研究對象，探究其通過服務化重構、優化產業價值邏輯的過程機理，構建了基于服務化的裝備制造業價值鏈整合過程模型。針對基于服務化的價值鏈整合過程中裝備制造業價值增值能力的影響因素提出理論假設，運用Matlab進行仿真分析，得出以下結論：

(1)基于服務化的價值鏈整合過程分為服務要素獲取、服務要素嵌入與吸收、服務創新三個階段，三個階段循環往復構成了推動裝備制造業由傳統裝備制造的低端狀態向服務型裝備制造的高端狀態持續演進的基本循環。

(2)當裝備制造業產業網絡中節點的連接較為稀疏時，連接密度的增加能夠迅速提高裝備制造業價值增值能力，但當連接密度超過一定閾值繼續增加時，對裝備制造業價值增值能力的促進作用減弱。

(3)投入端和產出端服務要素嵌入均能夠影響裝備制造業價值增值能力，但二者的作用效果不同。投入端服務要素嵌入在一定范圍內提升對價值增值能力具有促進作用，超出某一閾值后繼續提高則會抑制價值增值能力的進一步提升。產出端服務要素嵌入能夠促進裝備制造業價值增值能力的提升，但隨著嵌入程度的提高，促進作用逐漸減弱。

(4)相同條件下，裝備制造業知識吸收能力越強，服務創新發生的概率及頻次越高，越能促進裝備制造業價值增值能力的提升。

根據上述研究結論，得到如下啟示：第一，在基于服務化的產業價值鏈整合過程中，裝備制造業應注重與產業網絡節點的關系管理，適當的維護和拓展與節點之間的連接，提高產業網絡內服務要素的轉移效率；第二，控制服務要素在投入要素中的比重，適當調整產出端服務要素的嵌入，提高裝備制造業價值增值能力的同時，避免投入端過度服務化導致的裝備制造業“空心化”；第三，應充分認識到產業網絡中知識擴散、知識學習的重要性，加強服務創新，促進價值增值能力的提升。