協同創新模式下先進制造業產品升級的實證研究

楊水利，范曉珍，楊 祎

（西安理工大學經濟與管理學院，陜西西安 710054）

一、引言

先進制造業企業轉型升級是新常態下我國經濟轉向高質量發展的關鍵，而產品升級是先進制造業企業轉型升級的重要組成部分。隨著協同創新范式的興起，協同創新模式成為提高先進制造業企業自主創新能力的重要途徑，推動著先進制造業企業的轉型升級。

現有研究大多關注不同協同創新模式對先進制造業企業創新績效的影響。縱觀國內外現有研究，大部分學者從網絡視角和協作水平視角研究協同創新與企業創新績效之間關系。（1）網絡視角。有關網絡視角的研究主要從網絡特征[1]、網絡能力[2-3]和網絡結構[4-5]進行展開。網絡規模、網絡同質性、網絡強度等網絡特征均正向作用于企業創新績效[1]；網絡構建、關系管理和關系組合管理等網絡能力對技術創新也均具有正向影響，并可以通過技術能力對產品升級產生正向影響[2]；中心性和結構洞這兩個網絡結構均對裝備制造業企業協同主體的創新產出具有積極的正向影響[4]。（2）協作水平視角。協作水平視角主要探討與供應商[6-7]、競爭企業[8]、研究機構[9-10]的協作水平對創新績效的影響。客戶集成和供應商集成正向作用于制造業新產品性能和創新績效[7]；與研究機構、大學合作也正向影響產品創新[10]而與競爭對手合作與產品創新績效之間呈倒U 型關系[8]。

綜上分析，現有研究較少關注協同創新模式對產品升級的直接影響。鑒于產品升級是協同創新模式下先進制造業企業創新產出的直接效用，為了進一步突出協同創新對先進制造業產品升級的重要作用，本文擬研究協同創新如何影響產品升級，為先進制造業產品升級提供相關建議。具體而言，構建了一個有調節的中介模型，基于知識資源觀視角檢驗知識共享在協同創新與產品升級間的中介效應，此外基于先進制造業與新一代信息技術融合的特征，研究了先進制造業企業數字化水平在協同創新與知識共享中的調節效應。

二、理論分析與研究假設

（一）協同創新與產品升級

本文將協同創新分為產學研協同創新和供應鏈協同創新兩個維度，來分析協同創新模式和產品升級之間的關系。由于先進制造業產品具有產品開發周期長、研發預算和核心競爭力高、競爭對手很難復制等特點，因而先進制造業產品升級更多注重的是產品功能的擴展、可用性和交互性以及產品質量的提升。基于此將產品升級分為產品功能升級和產品質量升級兩個維度。產學研協同創新模式下，先進制造業企業可以最大化利用大學、科研機構人才、技術等創新資源，實現優勢互補促進產品升級。在產品質量升級方面，高校和研究機構等依靠其科研優勢為企業技術創新提供相應支持，降低企業潛在的研發成本和生產成本，為先進制造業企業產品質量提升提供技術和資金保障。先進制造業企業通過獲取大學、科研機構的前沿和專業技術知識，進行技術重組，改進現有技術在產品中的運用，提升產品質量[11]，此外產學研協同創新促進了技術創新和工藝創新[12]，而技術創新和工藝創新會減少生產過程中的損耗率，改善了產品質量。在產品功能升級方面，企業可通過利用產學研協同創新中科研機構的技術知識和人才資源，提升企業自主創新能力為產品功能拓展提供技術支持[13]。企業通過產學研合作創新節約了資金，克服了內部技術缺陷，可將更多的資金和技術資源應用于新產品開發。此外，企業與政府之間的良好關系也有利于產品升級，如政府通過營造良好的創新氛圍以及提供政策、資金支持，提高企業開展創新活動的積極性。由此提出以下假設：

H1：產學研協同創新正向作用于產品升級。

供應鏈協同創新模式下供應鏈上的買方企業可以通過提供設計援助、培訓、投入預付款和專門技術服務等嵌入式服務來促進產品升級[14]。在產品質量升級方面，零售商、分銷商的質量信息收集和反饋對提高產品質量尤為重要；在產品開發中與供應商合作可以提高新產品質量并提高市場績效；客戶可以向生產商提供有關質量和交付性能的反饋，以便制造商有效地解決產品問題[15]，進一步提升產品質量。在產品功能升級方面，客戶和供應商是先進制造業企業產品創新思想的主要來源，客戶可以通過提出未滿足的需求以及依據使用產品而獲得的知識提出創新想法，讓客戶和供應商參與到產品開發過程中，進一步改進或豐富產品功能，以更快更好地響應客戶需求。供應商模塊化集成優化了生產要素配置，降低了新產品開發內部復雜性，使制造商能夠專注于子模塊的開發任務，利用其關鍵能力、技術和知識，減少新產品開發時間[16]。由此提出以下假設：

H2：供應鏈協同創新正向作用于產品升級。

（二）知識共享的中介作用

根據“資源依賴理論”和“核心能力理論”，企業核心競爭力來源于其對知識的整合和運用能力。知識基于特性視角，可以劃分為顯性知識和隱性知識[17]。知識共享的過程涉及到個體將自身擁有的知識在轉化和傳播后被其他個體吸收、重組和利用[18]。企業協同創新是企業獲取知識、交流知識的重要途徑。在產品質量升級方面，先進制造業企業通過與大學、科研機構等創新協同主體進行知識、資源交流與優勢互補，改進產品生產工藝，降低生產成本，有利于提高產品質量[12]。供應鏈協同使客戶和銷售商可以與先進制造業企業分享有關產品質量改進可能性，新產品功能，模型評價以及未來產品趨勢等專業知識，先進制造業企業通過整合各協同主體對產品、市場的專業知識，形成專業知識庫，加速學習和創新過程，不斷提升產品質量。在產品功能升級方面，先進制造業企業通過與產學研協同主體進行知識共享，使得不同屬性的知識得以交互，促進了企業創新活動的進行[19]，加快了新產品研發、轉化、改進和推廣；先進制造業企業通過獲取各協同主體的知識尤其是隱性知識來開發新產品，改進產品功能，如先進制造業企業與供應商、零售商等供應鏈成員企業進行知識共享有利于了解消費者偏好，而消費者偏好是促進產品功能升級的重要動因[14]。由此提出以下假設：

H3：知識共享在協同創新與產品升級之間起中介作用。

（三）企業數字化水平對協同創新與知識共享的調節作用

新一代信息技術（物聯網、人工智能、通訊技術、大數據等）與先進制造業的融合促進了先進制造業生產方式、技術以及商業模式的變革。企業數字化水平通過影響信息傳播速度、效率等進而對企業準時生產和客戶參與能力產生影響[20]。利用先進的信息技術，會促進制造業和相關行業機構間的知識共享和信息交流，突破了產品、服務和地域限制，有效地實現企業知識的獲取、傳播、積累與運用。管理數字化情境下，企業獲取和重構內外部資源的能力得到提升，各要素之間的聯系更加密切，實現全方位的協同[21]；如信息技術的應用（CRM、ERP 等軟件）使先進制造業企業能夠對供應鏈上的知識進行有效整合，降低交易和溝通成本，提升供應鏈能力。運營過程數字化情境下，使各協同企業在產品的研發、設計、生產、銷售全過程實現知識協同。互聯網、5G 通訊技術、大數據分析、人工智能、FMS（柔性制造系統）等在運營過程中的應用會增加協作企業間信息交換的頻率和內容，提高協作企業成員業務流程效率，有效整合協作各方技術資源優勢，從而進一步加強企業間的信息共享程度和合作深度。由此提出以下假設：

H4：企業數字化水平正向調節協同創新與知識共享的關系。

本文概念模型如圖1 所示。

圖1 概念模型

三、研究設計

（一）數據收集

本研究根據《新產業新業態新商業模式統計分類表（2018）》，選取新一代信息技術設備制造、新能源汽車及相關設備制造、高端裝備制造三個先進制造業細分行業。本調研采用實地調研和電子問卷調查形式，通過南京智能制造大會和電子郵件發放和回收，共發放調查問卷200 份，回收198 份，去除無效問卷，共回收194 份有效問卷。

（二）變量測量

為確保測量量表的信度及效度，本研究采用已有文獻中的成熟量表，根據本文研究目的和試發放結果進行修正和再發放，提高測量精準度。本文除控制變量外均采用Likert 五級測量量表。

產品升級的測量：在毛蘊詩、徐盈之、Saeed 編制量表的基礎上，結合先進制造業產品的特性進行修正，最終形成產品升級的Likert 五級測量量表，包括產品質量升級和產品功能升級兩個維度，共8項題項。如“與競爭對手相比生產過程中次品率較低”“與競爭對手相比有能力擴大產品范圍”“與競爭對手相比有能力擴展產品功能”等。

協同創新的測量：在Fritsch 和Franke（2004），Razak 和Saad（2007）等編制量表的基礎上，并基于本文的研究視角進行修正，最終形成協同創新的Likert 五級測量量表，包括產學研協同創新和供應鏈協同創新兩個維度，共6 項題項。如“我們經常與研究機構、高校進行技術和知識的合作與交流”“我們與供應商之間共享敏感的信息（如財務、生產等相關的信息）”“我們與供應商之間相互告知一些可能會影響到對方的事件或變動”等。

知識共享的測量：借鑒Ma（2008）、張旭梅等（2009）、陳偉等（2016）的量表并進行修正，最終形成知識共享的Likert 五級測量量表，共6 項題項，分為顯性知識共享和隱性知識共享兩個維度。如“我們與協同主體經常共享這類可以結構化成文件的知識（如工作報告、工作紀要等）”“我們與協同主體經常地通過溝通、交流或相互培訓員工的方式進行這類隱性化知識的共享”“我們的員工經常與協同主體共享自己的工作經驗和技術訣竅”等。

企業數字化水平的測量：借鑒《制造業信息化指數構成方案》，宋彥彥（2005）等的量表并結合數字化關鍵績效指標進行適當修正，最終形成測量先進制造業企業數字化水平的Likert 五級量表。包括管理數字化和運營過程數字化兩個維度，共7 項題項。如“使用互聯網技術，我們公司內部可以實現組織間的協調”“我們與關鍵協作伙伴之間具有電子信息交換的能力”“我們公司可通過先進控制（AC）、智能控制（AI、EC 人工智能專家系統）等技術實現生產控制數字化”等。

四、實證分析

（一）信效度檢驗

采用Cronbach's α 系數檢驗量表信度。經檢驗產品升級量表Cronbach's α 值為0.753，協調創新量表Cronbach's α 值為0.692，知識共享量表Cronbach's α 值為0.705，企業數字化水平量表Cronbach's α 值為0.728，量表的總體Cronbach's α 值為0.832，說明該量表通過了信度檢驗。

本文采用驗證性因子分析（CFA）法對各量表的效度進行檢驗。該模型的各項擬合指標如下：x2/df 值為1.177，小于3；RMSEA 為0.030，小于0.5；IFI 為0.960、TLI 為0.951、CFI 為0.959，均大于0.9，說明問卷的結構效度良好。區分效度如表1 所示，AVE 平方根基本都大于其相應行列中潛變量間的相關系數，說明問卷具有較好的區分效度。

（二）層級回歸分析結果

本研究采用層級回歸分析法檢驗中介效應和調節效應，結果如表2 所示。

表1 驗證性因子分析矩陣

表2 層級回歸分析結果

首先，主效應的檢驗。M1 是企業性質、企業年齡、企業規模、行業地位等控制變量對產品升級的影響，M2 在M1 基礎上加入了產學研協調創新的因變量，回歸方程結果說明，產學研協同創新對產品升級有顯著的正向作用（β=0.423，P<0.001），支持了假設1。M4 在M1 基礎上加入了供應鏈協同創新，其結果說明供應鏈協同創新對產品升級有顯著的正向作用（β=0.279，P<0.001），支持了假設2。

其次，中介效應的檢驗。M3 在M2 基礎上加入了中介變量知識共享，回歸結果表明知識共享與產品升級呈顯著的正相關關系（β=0.138，P<0.05），且產學研協同創新與產品升級正相關關系仍然顯著（β=0.449，P<0.001），可見知識共享在產學研協同創新與產品升級中起部分中介作用。同理M4 和M5模型對比說明了知識共享在供應鏈協同創新與產品升級中起部分中介作用，支持了假設3。

最后，調節效應的檢驗。為避免多重共線性影響對企業數字化水平與自變量的交互項進行了去中心化處理。M7 在M6 的基礎上加入了產學研協同創新與企業數字化水平的交互項，結果表明交互項與知識共享呈顯著的正相關關系（β=0.553，P<0.001），且回歸方程的解釋能力顯著提升。通過M6和M7 對比可以說明企業數字化水平在產學研協同創新與知識共享中起正向調節作用。同理M8 和M9 模型對比說明了企業數字化水平在供應鏈協同創新與知識共享中起正向調節作用，支持了假設4。

五、結論與啟示

基于上述實證分析，結果表明協同創新模式對產品升級具有顯著的正向影響，知識共享在協同創新與產品升級之間起部分中介作用，企業數字化水平正向調節協同創新與知識共享。因而本研究認為先進制造業企業要充分發揮產學研協同創新和供應鏈協同創新對產品升級的促進作用，還需要加強協作主體間的知識共享和數字化水平建設。由此為先進制造業企業產品升級提供以下對策建議。

1.進一步完善協同創新運行機制。在產學研協同創新方面，先進制造業企業要把握其在技術創新中的關鍵作用，根據高校的培養目標選擇合適的合作方式，充分發揮高校、科研院所的科研優勢；可通過搭建知識交流平臺，促進高校、科研院所和企業間的信息共享，獲取各自需要的知識資源；積極搭建與高校和科研院所的研究機構（如：技術孵化園、企業技術研究院等），使技術理論落地為現實成果，提升自主創新能力，促進產品升級。如：哈工大機器人集團股份有限公司在政府推動下通過與哈爾濱工業大學的科研合作，推出了多種智能機器人，實現了產品升級。在供應鏈協同創新方面，加強與供應鏈協同主體間的知識共享與交流，實現在產品設計、研發、生產、銷售等產品全生命周期的充分協同。先進制造業企業可利用新一代信息技術與供應商、客戶等協同創新主體進行產品總體創新設計（如功能、結構、外觀設計）和運營維護等，以快速響應客戶需求，實現產品升級。

2.加快先進制造業企業數字化建設。協同創新對企業數字化水平提出了更高的要求，企業數字化建設不僅有利于先進制造業企業內外部資源的協同交流，還有利于先進制造業企業進行知識、技術資源的整合，促進產品升級。先進制造業企業還可通過供應商管理信息系統，集成供應商關系數據、產品數據、風險數據、柔性數據、財務數據等信息實現對供應商質量綜合管理，以及通過數字孿生技術集成供應商產品質量信息（設備信息、工藝過程等），運用大數據、云計算分析定位至供應商具體制造環節，為供應商改善產品質量提供依據，使供應商管理鏈條透明、可控，加強與供應商信息數據交流，實現協同制造和產品全面質量控制。如通用公司Predix 平臺的數字孿生技術能收集從部件到功能，再到整個流程和工廠信息，并獲取對現在以及未來信息的見解。

3.加快工業互聯網平臺建設。工業互聯網平臺的建設不僅能促進企業間的協同創新，提高知識共享效率還能整合利用行業資源和技術優勢，構建企業創新發展新生態。2018 年7 月工信部發布《工業互聯網平臺建設及推廣指南》，工業互聯網平臺為先進制造業轉型升級提供了重要支撐。先進制造業企業在加快數字化建設的基礎上，根據自身實力加快工業互聯網平臺建設。如海爾借助COSMOPlate工業互聯網平臺實現了工廠內部要素、生產模塊以及第三方合作資源（物流、服務、設計資源）的協同利用。此外海爾還借助COSMOPlate 產品特性技術模塊從全球吸納技術資源，通過技術發布、資源整合、社群化交互定制等功能模塊使供應商、用戶和資源可實時零距離參與模塊設計，實現產品升級。