面向戰略需求的產業技術路線圖方法體系研究

傅翠曉，莊 珺，沈應龍，趙 越

（上海市科學學研究所，上海 200031）

技術路線圖作為一種預測和描繪技術發展路徑的靈活而有力的工具，已被廣泛應用于國家、區域、產業及企業技術發展規劃中，以減少創新和規劃過程中的不確定性［1-4］。隨著技術路線圖研究實踐的開展，相關方法和技術日趨豐富，逐漸成體系化發展，比較有代表性的如以情景分析、德爾菲調查為代表的定性分析方法，以專利分析、文獻計量為代表的定量分析方法等。從技術路線圖的作用層次來分，技術路線圖可分為企業技術路線圖、產業技術路線圖和國家技術路線圖三種類型。其中產業技術路線圖是最為常用的，作為一種可以有效規避技術發展風險、科學防范技術決策失誤的技術預見措施，為區域產業發展規劃提供支撐［5］。

隨著新一輪科技革命和產業變革浪潮的到來，全球科技創新活動進入高度密集期，科技創新將加速推進、廣泛滲透經濟社會，深度重塑世界格局，成為未來人類發展的主導力量。在這種背景下，對于一個區域或國家來說，產業發展面臨的新機遇新挑戰層出不窮，產業發展戰略需要及時根據區域發展基礎和外部競爭環境進行適時調整，以及時響應環境變化，引領區域產業發展方向。因此，產業技術路線圖研究方法也要在傳統方法體系的基礎上，根據區域產業戰略需求進行及時更新，以更好地支撐區域產業發展規劃。

1 文獻綜述

1.1 技術路線圖的內涵

早在20 世紀80 年代末，Willyard 等［6］出版的Motorola's Technology Roadmap Process一書中對技術路線圖方法進行了介紹，引起業界廣泛關注。隨后，很多學者及研究機構開始將技術路線圖作為一種方法和工具，從不同角度對其內涵進行了界定。如歐洲工業研究管理協會［7］指出，技術路線圖是一個“活文檔”，其內容可隨著環境的變化不斷演進。Groenveld［8］認為，技術路線圖是一種改善戰略和溝通過程的方法或工具，是商業周期的一部分。Kostoff 等［9］認為技術路線圖是企業為實現企業的戰略發展目標，通過描述技術發展路徑來預測未來市場和技術的發展，從而實施企業新產品的技術規劃，制定技術發展戰略。總體來看，早期技術路線圖的內涵主要局限于企業戰略和技術規劃的支撐工具層面。隨著技術路線圖的應用實踐越來越向產業、區域層面拓展，技術路線圖的內涵也更加廣義化，不再局限于某一應用層面，而是更傾向于強調其本身的功能和作用。如Phaal 等［1］指出技術路線圖是一種廣泛應用的支撐技術管理和技術規劃的重要手段。Galvin 指出技術路線圖是集中某一技術領域中的專家智囊對某一特定技術未來發展的延伸展望［10］。Routley 等［11］認為技術路線圖是一種有效的研究新興技術產業發展趨勢的方法。目前，業界對于技術路線圖的內涵基本已達成共識：即技術路線圖是一種可以有效支撐技術發展戰略和技術規劃的工具，其涉及的內容包括與技術相關的包括產品、過程、功能、市場、能力、項目等各個方面的活動。

1.2 技術路線圖的繪制方法與工具

技術路線圖的繪制涉及很多種方法，主要方法的功能及應用梳理如表1 所示。實踐中往往需要結合目標和對象選用合適的方法，綜合運用多種方法。如張穎［12］運用群決策法、層次分析法和SWOT 方法，按照“市場需求—產業目標—技術壁壘—研發需求—資源狀況”的總體思路，研究繪制了湖北省大重型數控機床產業的綜合技術路線圖。盛濟川［13］采用文獻計量分析和德爾菲調查相結合的方法，建立了適合低碳產業需要的問卷指標體系，并在對調查數據分析的基礎上，提出了繪制低碳產業技術路線圖的方法和范式。張海波［14］綜合運用專利分析、德爾菲調查和TRIZI 分析方法，在分別繪制了我國新能源汽車產業市場需求技術路線圖和產業關鍵技術路線圖的基礎上，繪制出我國新能源汽車產業綜合技術路線圖。總體來看，技術路線圖方法可簡單劃分為主觀分析方法和客觀分析方法兩大類。主觀分析方法主要基于定性分析和專家共識，確定技術路線圖各要素之間的關系，該方法強調對專家主觀認知的收集及對其知識與經驗的集成利用。這類方法主要包括情景分析法、頭腦風暴法、德爾菲調查法、SWOT 分析法等；客觀分析方法主要包括專利分析法、文獻計量分析法、數據挖掘分析法等。客觀分析方法主要基于數據和客觀事實，量化各要素之間的相關素養，預測未來發展方向，該方法強調對客觀數據和事實的收集和對數據和客觀事實的科學處理與分析。綜合運用主觀分析方法和客觀分析方法，可有效避免單一方法的局限性。

表1 技術路線圖主要方法梳理

1.3 產業技術路線圖的應用

產業技術路線圖可以有效支撐產業戰略決策和促進技術發展，已在各國得以廣泛應用，如加拿大工業局聯合資助完成了39 份技術路線圖，以幫助產業識別和開發新技術來增強競爭力，涉及2 700多個企業及200 家非工業主體（包括大學、研究機構和協會）。歐洲工業研究管理協會在飛利浦“市場-產品-技術”結構基礎上，制定了通用多層路線圖框架，提出前向回顧（Backwards）和后向展望（Forwards）的8 階段技術路線圖方法。美國、歐洲、日本、韓國和中國臺灣的5 個不同的協會，在摩爾定律的基礎上，聯合制定了國際半導體路線圖［15］。國內很多學者也運用多種不同的方法，探討制定相關產業技術路線圖，以期為產業技術發展提供參考和借鑒。如孟凡生等［16］運用詞頻分析與TOPSIS 相結合的分析方法，確定新能源裝備關鍵智造化技術，構建新能源裝備智造化指標體系，并以技術路線圖繪制了三項智造化技術在智能制造進程中的發展脈絡，為新能源裝備制造領域未來工藝流程、產品服務以及運營管理的智能轉型提供了參考。岳光溪等［17］圍繞中國煤炭清潔燃燒行業，針對6 類煤炭清潔燃燒技術，繪制了技術路線圖，初步探討了未來技術方向、重點領域和關鍵技術。杜祥琬等［18］則聚焦核能技術，運用專題調研、專家研討和綜合分析方法，制定了我國核能技術發展路線圖，并提出了未來我國核能技術發展的中長期和長遠目標。

1.4 產業戰略需求

隨著全球科技發展大環境的變化，我國產業技術創新面臨多維度的不確定性因素，產業戰略需求也因環境變化而不斷更新。有研究者將產業創新活動類比為人的行為，借鑒組織行為學中關于人類需求層次分析的模型，對企業需求的構成進行研究，指出企業需求可分為三個層次：生存需求、發展需求與社會需求［19］。在此基礎上，陸菊春等［20］引用人的行為動機理論分析框架，對企業技術創新活動激發力量的形成機制進行分析，從而研究戰略新興產業在需求與技術創新互動機制及周期異質性，結果顯示，戰略新興產業中獲利能力與技術創新呈正向循環關系，市場需求和企業擴張與技術創新存在互動關系。對于不同產業，在新時代背景下，其戰略需求也會有所差異。如王漢中聚焦我國的油菜產業，指出安全、綠色、健康、多元已成為廣大消費者新的需求，也應該成為我國農業發展的方向和重點，為適應這種新需求，油菜產業發展應深入實施“雙全戰略（全價值鏈發掘和全產業鏈開發）”和差異化發展戰略［21］。李俊等［22］則針對我國微生物肥料產業，分析了行業現狀和特色，指出，微生物肥料產業健康持續發展需要完善相關標準體系，需要注重微生物肥料的多功能效果，且實現微生物產業的跨越發展急需技術產品的創新，進而提出了下一步發展的新產品與技術方向。

2 面向戰略需求的產業技術路線圖基本概念

面向戰略需求的產業技術路線圖是面向區域產業技術創新能力持續提升的一種管理工具，它通過對相關“戰略產品”發展及其對本區域的“機會窗口”進行整體化前瞻，對戰略產品的產業化可能性程度提高的路徑進行系統化選擇，以實現區域科技創新體系中的創新資源最優化配置。其中“戰略產品”一般是區域科技規劃中重大任務的重要基礎，是指對區域經濟發展具有戰略意義，能夠形成某種戰略性新興產業或對某類戰略性新興產業發展具有關鍵作用的技術或產品。“機會窗口”是指能夠承載戰略產品轉化為戰略性新興產業、潛在市場空間被成功開發的時間周期。

與傳統的技術路線圖相比，面向戰略需求的產業技術路線圖具有三個明顯的特征：一是戰略性。其涵蓋了涉及全局、至關重要、高度前瞻、公益導向四個方面的內容。即路線圖在未來時間維度的框架下，面向區域科技領域重大發展需求，瞄準自主創新能力的增強和核心競爭力的提升，凝練關鍵共性技術和應用技術。繪制成果不僅具有前瞻和預判作用，其實施對區域經濟社會全局和長遠發展具有重要的促進作用和深遠的影響力；二是需求性。其研究和解決的問題具有明顯的指向性，具體實踐中往往會結合區域產業發展需求，采用技術路線圖研究方法，圍繞特定問題進行針對性的局部研究，而并不一定強調技術路線圖的全面完整性；三是區域性。其研究和解決的重大問題具有濃厚的區域范圍的指向和約束，對所涉及的官、產、學、研各方面研究資源具有協調作用，研究成果具有較強的實用預期。

從區域產業發展戰略需求的角度出發，在研究制定產業技術路線圖時需要解決產業發展的多維度問題，不同區域、不同產業所面臨的需求不盡不同，綜合近年來的實踐經驗，總體來看，區域產業技術路線圖要解決的關鍵問題主要包括：首先，對區域整體來說，區域產業體系是支撐區域經濟發展的重中之重，往往是技術路線圖所要解決的最核心問題；其次，對產業發展戰略來說，根據未來市場發展，提出未來目標和可能形成的產品至關重要，因此描繪未來情景，明確未來產品方向是產業技術路線圖要解決的重要問題；第三，從具體產業發展定位來看，要做到知己知彼，明確全球產業發展態勢及競爭格局，因此描繪產業技術創新競爭態勢是產業技術路線圖繪制的基本基礎；第四，從促進產業創新發展的視角出發，需要在未來目標引導下，通過解構技術體系，探索技術發展路線，明確技術發展路徑，提出系統性解決方案，因此以系統性的思維構建產業技術創新路線圖是關鍵。綜上，面向戰略需求的產業技術路線圖研究不僅要注重以系統化思維開展研究，也要注重區域產業體系的構建，同時要突出對未來目標、產業技術創新競爭態勢的描繪。

3 面向戰略需求的產業技術路線圖方法體系設計

從產業技術路線圖的方法和工具來看，隨著信息技術的深入發展，采用人工智能和大數據技術開展客觀數據的定量化研究成為技術路線圖研究和科技創新戰略研究中的重要發展趨勢，開始逐漸替代傳統的德爾菲調查、專利地圖、文獻計量等客觀性分析方法。此外，一些主觀性的分析方法，如SWOT 分析、情景分析法等也開始隨著現代創新環境的變化呈現被弱化或進行創新升級應用的趨勢。此外，從研究成果的展示來看，在近年來的應用實踐中，技術路線圖的可視化展示顯得越來越重要，研究逐漸呈現“重圖示、弱文字化”的趨勢。

基于上述考慮，在常規產業技術路線圖研究方法的基礎上，對傳統的情景分析方法進行了改進和創新，并引入了產業技術創新競爭地圖和產業技術創新路線圖兩個新概念，使研究方法更具體系性，此外，加入了智能化的多元數據分析方法作為工具支撐，由此構建面向戰略需求的產業技術路線圖方法體系框架（以下簡稱“SCRD 體系”），如圖1 所示。該方法體系以情景分析法（scenario analysis）為牽引，以產業技術創新路線圖（industrial technology innovation roadmap）為方法核心，以產業技術創新競爭地圖（industrial technology innovation competition map）和多元數據分析（multivariate data analysis）為主要支撐，最終輸出面向區域戰略需求的產業體系圖。

圖1 面向戰略需求的產業技術路線圖方法體系

4 面向戰略需求的產業技術路線圖方法創新

4.1 情景分析方法的改進

情景分析方法的改進創新如圖2 所示。常規的情景分析方法主要強調從宏觀到微觀自上而下的供給型分析，研究過程大致分為3 個步驟：（1）進行環境認知，通過分析總體環境，明確產業和技術發展背景及發展趨勢；（2）進行情景描繪，主要描繪產業創新發展未來可能帶來的經濟社會效益；（3）提出重點方向，在環境分析和情景描繪的基礎上，提出實現支撐未來情景的重要產業、產品或技術的研發方向。情景分析的輸出成果主要為未來情景圖。

圖2 情景分析方法創新

改進后的情景分析方法更側重于需求分析，強調根據區域特色，進行從微觀到宏觀自下而上的需求型分析，研究步驟也進一步精細化，從原來的3步驟精細到5 步驟：（1）進行需求分析，可結合創新需求矩陣方法，對產業發展的國內外共性需求，以及圍繞區域特色的個性需求進行分析；（2）明確目標定位，通過國內外區域對標分析，提煉出區域目標和定位；（3）進行市場分析，對國內外及本區域現狀及預期進行分析，描繪有望實現區域需求的目標和領域方向；（4）描繪技術和產品未來應用情景，對細分領域的高附加值、高增長性、高產業帶動作用的技術和產品進行未來應用場景描述；（5）進行環境分析，圍繞上述提出的重點產業和技術方向，分析其對創新主體政策、產業環境及整體大環境的訴求。改進后的情景分析的輸出成果包含一張未來情景圖總圖和五張子圖，即需求子圖、目標子圖、市場子圖、技術和產品子圖、創新環境子圖。

4.2 產業技術創新競爭地圖

產業技術創新競爭地圖是在產業競爭情報分析及產業地圖方法的基礎上，結合產業創新、產業技術路線圖等研究方法，而提出的一個全新的概念，是指圍繞特定產業，以圖示形式直觀地描述產業鏈、創新鏈、價值鏈、產業發展脈絡、產業競爭態勢、產業技術創新特色等相關信息或按需求描述特定的相關信息的理論方法及實踐應用工作。其研究編制流程如圖3 所示，研究過程大致分為12 個步驟：（1）分析產業鏈結構，繪制結構圖；（2）根據決策需求，搜索和篩選全球或特定區域內主要相關企業，梳理各企業在產業鏈上的分布情況；（3）分析產業鏈各環節的價值分布情況；（4）分析國內外產業發展脈絡，繪制產業脈絡圖；（5）梳理產業的國內外市場分布情況，繪制產業市場分布圖；（6）搜索和分析國內外領導廠商的主要產品及主要動向；（7）根據決策需求，確定是否需要繪制國內外專利分布圖；（8）根據決策需求，梳理國內或特定國家或特定區域的主要產業政策及舉措；（9）繪制創新鏈結構圖；（10）根據決策需求，搜索和篩選國內或特定區域內主要相關企業和研發機構，梳理各企業和研發機構在創新鏈上的分布情況；（11）根據決策需求，梳理相關科技計劃，分析其在創新鏈上的分布；（12）根據決策需求，分析國內外或特定區域的產業發展特色，繪制相關產業特色。產業技術創新競爭地圖研究的輸出成果主要包括產業鏈結構圖、產業鏈分布圖、產業價值分布圖、創新鏈結構圖、創新鏈分布圖、產業發展脈絡圖、產業市場分布圖、專利分布圖、區域產業發展特色圖等一系列根據需求而繪制的圖示。

圖3 產業技術創新競爭地圖研究流程

4.3 產業技術創新路線圖

產業技術創新路線圖是在傳統技術路線圖研究及產業技術創新競爭地圖研究方法的基礎上，進一步強化和融入科技創新和產業技術創新路徑理念的一種新的產業研究方法。它要求在做好技術路線研究的同時，對技術落地的區域創新空間布局研究和對促進技術創新發展的產業創新政策研究等一并開展，以形成可落地、可執行的技術創新路線圖解決方案。該方法以科技與經濟結合為著眼點，以提升科技創新能級為立足點，體現圍繞產業鏈部署創新鏈、圍繞創新鏈配置資金鏈，著力加強在研究成果中對創新體系關鍵要素的分析，以系統化思維，從宏觀的政策引領戰略，到技術研發路線、到創新鏈條完善、到創新人才儲備、到技術轉化路徑、到市場戰略、到政府作為等各個層面，提出整體性解決方案，如圖4 所示。

圖4 產業技術創新路線圖方法

產業技術創新路線圖的研究過程主要圍繞以下12 個問題開展：（1）我國（或區域）支撐產業發展的宏觀政策有哪些？（2）國內技術發展處于什么水平。（3）為實現技術水平的快速提供需要采取什么樣的技術研發路線？（4）支撐該產業創新和發展需要哪些科技創新人才？（5）國內相關技術均處于什么發展階段？（6）國內主要相關企業處于什么發展階段？（7）如何加速實現技術成果的轉移轉化？（8）促進該產業創新和發展需要采取哪些市場戰略？（9）國家（或區域）政府是否已經開展了相關的支撐技術發展的活動？（10）國內（或區域內）有沒有領軍的企業和具有影響力的企業家？（11）國內（或區域內）該產業創新氛圍如何？（12）有哪些基礎公共設施是該產業創新和發展所必須的？當然，研究過程中可根據區域產業戰略的實際需求，有選擇性地對其中幾個問題進行針對性的研究。

4.4 多元數據分析

多元數據分析方法通過構建智能化的多元數據平臺，綜合多個維度的數據，將非結構、異質化的數據做到進一步標準化，從而實現快速靈活且具有可視化特征的數據分析結果。智能化的多元數據平臺可以自動分辨科技名詞、機構名詞、人名、地名等不同詞匯類型，并從來源網站、來源文章、所屬維度、所屬領域、特征標簽、發布時間等多個條件進行描述，從而開展高度靈活的數據分析，能夠快速形成對于科技創新發展趨勢及競爭格局變化的各類分析結果。

智能化的多元數據的構建擺脫了不同數據來源既有的技術分類體系，將各種不同來源的數據置于同一評價體系和研究方法中開展研究，打破了不同數據類型的壁壘。在數據來源上，一般會綜合考慮學術維度（國內外主要研究機構及咨詢機構的報告、論文文獻及專利數據等）、產業經濟維度（券商報告、投資機構動態等）、媒體維度（國內外各主要網站科技板塊、科技相關微信公眾號、科技型社交網站等）、民生需求維度（國內外各主要網站民生板塊等）、政府維度（國內外政府規劃、政策、動態等）五大維度，覆蓋了創新生態體系中各類角色。

此外，多元數據平臺在構建時一般不預設任何技術分類體系，僅通過統計學方式監測各詞匯的行為特征，使得新興技術不被既有技術分類體系掩蓋、能夠被及時分辨，從而形成技術發展趨勢的早期預警。

5 總結與展望

產業技術路線圖作為產業研究的一種有力工具，對產業發展規劃起到重要支撐作用，隨著科技和社會環境的變化，只用常規的研究方法已經無法很好地支撐這一領域的研究，需要進行方法創新和改進。基于這一背景，本文立足于區域產業發展戰略需求，在梳理常規方法的基礎上，提出了“面向戰略需求的產業技術路線圖方法”的概念，并設計構建了新的方法體系SCRD，其中對傳統的情景分析方法進行了改進和創新，提出了產業技術創新競爭地圖和產業技術創新路線圖兩種全新的方法，并引入智能化的多元數據分析方法，使研究方法更具科學性，更能適應科技快速發展的現代環境。

SCRD 體系在一定程度上提高了產業技術路線圖研究的適用性和靈活性，使其不僅適用于在特定環境下的產業關鍵技術識別，而且也適用于在不同需求下的產業創新戰略選擇。然而，由于產業技術路線圖涉及的研究方法數量繁多，本研究難以窮盡，而且隨著創新理念和智能化工具的不斷發展，未來可能會有更多創新型方法理念和工具出現，使產業技術路線圖方法體系不斷豐富和改進，這也是這一領域研究以后需要持續關注的重要方向。