中国大型商用飞机产业链构建、技术积累与成长策略分析

2015-06-17张近乐袁晓军

西北工业大学学报（社会科学版） 2015年1期

尚涛,张近乐,袁晓军

（西北工业大学人文与经法学院，陕西西安 710061）

一、问题的提出

大型商用飞机产业是制造业的王冠，是现代高新技术的集成和一国工业技术能力的体现，具有重要的经济意义和潜在的国防价值。与其他重大科技项目相比，大型商用飞机不仅需要技术上的成功，而且需要商业上的成功[1]；不仅需要一时的成功，而且需要与欧美寡头在长期的竞争中获取技术与市场上的成功。我国大型商用飞机产业经历了十分曲折的历程，耗费了大量的资源和时间，在一定程度上是对于我国这样一个发展中国家，发展大型民用飞机这一高端产业的规律缺少深入的认识。与欧美长期的丰富经历与先进技术相比，我国大型商用飞机产业还处于起步的阶段。在这一产业发展背景下，探索大型商用飞机的产业链组织与技术特征，以及持续创新能力，具有十分重要的意义。在当前，也有一些研究文献涉及到了我国大型商用飞机产业的发展问题，如中国大飞机产业组织策略（张吉昌，2008）[2]、大型商用飞机的市场结构与竞争（史东辉，2008）[3]等。但是，从笔者目前所检索到的文献来看，从知识结构与创新能力积累角度探讨我国大飞机产业的研究还十分少见。而大型商用飞机产业链十分复杂，研发设计、总装、发动机、机载设备、机体等不同产业链环节具有不同的技术特征，我国大型商用飞机产业发展过程中，技术创新的策略建立在产业链不断动态调整的基础上。因此，本文试图在对于我国大型商用飞机知识结构与技术积累特征分析的基础上，从产业链条组织的演进角度探讨我国大型商用飞机的技术创新策略。

二、大型商用飞机产业的产业链与技术能力构成

大型商用飞机产业链是在主制造商的控制与协调下形成的国际性的生产链条，具有高度复杂的技术能力与产业链布局。本文将大型商用飞机产业链分为主制造商能力与产业链条能力两个主要的部分。

（一）大型商用飞机主制造商的能力构成

在以主制造商为产业链领导者的分工格局中，主制造商是产业链的组织者和控制者，与子系统供应商和零部件供应商共同组成了大型商用飞机的分工体系。在这一分工体系中，作为产业链的领导厂商，主制造商的技术能力结构可以划分为研发设计、整机装配、市场营销、客户支持与售后服务等，并协调产业链相关部件的研制与生产。其每一能力结构中又可包含其他具体的能力，如市场能力包括对于市场需求的分析、项目风险评估、适航试验、销售和交付等具体的能力内容。我国大型商用飞机产业要取得技术与市场上的成功，从知识角度来看，就是不断地积累相关的知识，提升产业的创新能力。如图1所示。

图1 中国大型商用主制造商能力结构图

图1 中，可以将大型民用飞机的产业成功划分为三大能力结构。包括技术创新能力、组织管理能力与企业文化与价值观等组成部分。其中技术创新能力包括研发设计能力，例如设计要求论证、总体布局设计技术、质量特性预估技术、数字化设计与分析技术等能力；组织管理能力包括对于全球产业链的管理与整合能力、民机的销售能力、技术支持能力与售后服务能力等。企业文化与品牌影响力，是能够持久地指引企业进行技术创新与组织能力构建的价值观指引。作为大型商用飞机的主制造商，需要从原有的产业链的供应者向产业链的控制者转变，这一转变要求在技术能力、组织能力与企业文化等层面实现重大的跨越，涉及到广阔的知识结构领域，成为我国大型商用飞机产业获得持续创新能力与竞争力的关键。

（二）大型商用飞机产业链条的技术特征

大型商用飞机产业链条构成复杂，呈现出不同的技术格局与特征，其中主制造商掌握控制层面的技术，居于产业链上的核心地位，其他核心部件与外围部件的供应商围绕着主制造商，形成国际性的产业链，这一产业链具有如下特征。

1.产业链的协同性

大型商用飞机产业的竞争，不仅是主制造商之间的竞争，而是产业链条之间的竞争。其中主制造商在前向面对着航空公司等用户，后向面临着发动机、部件、电子设备等供应商，是产业链的整合者、产品的销售者、品牌形象的树立者等，对于产业发展的成败具有核心重要的地位和作用。而其他部件供应商，则提供发动机、机身、航电设备等部件，协同形成产业链网络。其主制造商提供飞机的研发设计、总装、供应链管理、销售、客户支持、适航证领取等综合的技术和能力，向下控制着二级和三级部件供应商，成为大型商用飞机产业链的核心，而各级部件供应商围绕主制造商，形成多层级的生产分工体系。

2.产业链构成的复杂性

大型商用飞机产业链构成复杂，在主制造商之外，形成了多层次的分工体系，二级部件供应商主要包括机体、发动机和机载设备三个部分。其中发动机主要包括涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机；机体包括机身及其部件、机身尾段和尾翼及其部件、机翼及其部件、起落架等四部分，每部分又可细分为其他部件。机载设备包括航空电子系统、电源系统、空气管理系统、飞行控制系统、液压能源系统、防火系统、供水/水处理系统以及客舱设备、装饰件等。在重要的部件供应商之外，还有大量的外围的三级供应商，其所提供的一般性零配件与整机装配环节相距较远，技术要求灵活，通用性较强，可以由多家企业提供，竞争性很强，据美国商务部估计，仅美国就有超过10000 家第三层级的供应商参与波音公司的生产供应，形成大型商用飞机复杂的供应网络。

3.产业链创新的高投入与风险性

大型商用飞机具有很高的技术含量，也决定了其高投入与高风险性。以研发设计环节为例，飞机的总体设计包括气动布局、内部装置与受力构件，设计外形并建立数学模型，确定飞机重心、并计算飞机飞行性能、进行可靠性与寿命分析等。研发投入资金量巨大，波音737 投入约为10 亿美元，波音747 飞机50~60 亿美元，空客A380 为80~120 亿美元。再以飞机部件为例，研制一台100KN 的级推力的加力涡轮风扇发动机需投资15~20 亿美元，研制工程周期约9~15年，而且研制过程中蕴藏着巨大的技术和经济风险[3]。由于高技术，因此常常面临技术上的不确定性和风险，例如波音公司的“桨扇发动机”的放弃、空客A320 的电传操作系统和A380 的延迟交付等事件充分说明了在大型民用客机领域技术进步的风险。其次，大型商用飞机制造商还必须面对各自细分市场需求的不确定性，面对航空公司需求不断变化的风险。

4.产业链创新的动态性与不均衡性

在大型商用飞机产业链中，由于产业链环节技术能力分布的不均衡，以及我国产业技术基础的差异，使产业链的创新具有动态性和不均衡性。以发动机的研制生产为例，其研制与生产需要综合运用热力、燃烧、传热、结构强度、控制与测试、工艺和材料等多种学科。其工作温度、压力非常高，设计复杂，制造材料要求很高，在发动机的运行中，对重量、可靠性、寿命要求极高。而且巨大的投入形成了很高的进入壁垒，由于发动机研制与生产的高投入、高技术与高风险特征，导致世界上能独立研制发动机的公司并不多，主要由美国通用电气公司、普惠公司和英国罗尔斯·罗伊斯公司、以及通用电气公司与法国斯奈克玛合资的CFM 公司等所垄断[5]。

由于产业链各环节技术含量的不均衡与我国技术能力基础的差异，使我国在大型商用飞机产业链的创新也呈现出动态性和不均衡性。例如，我国在机体部件中，基本可以满足主制造商的要求，但在机载设备，尤其是核心机载设备，如导航与控制、飞行管理、高升力、液压与燃油系统等方面，几乎都被美、欧公司垄断；在原材料供应中，一般材料可以由国内生产供应，而特殊的复合材料和高级合金技术含量较高，在一定时期内仍然依赖于进口。

由于大型商用飞机产业链创新的这一特征，在我国特定的技术经济环境下，决定了我国产业链组织与技术持续创新策略。

三、大飞机的产业链组织与技术持续创新策略

大型商用飞机产业链的分工格局决定了其技术创新策略。我国作为大型商用飞机产业起步较晚，水平较低的后发国家，在大型商用飞机的研制与生产过程中，要根据产业链的特征，立足于我国的技术经济条件之上，制定产业链组织与技术创新的策略，将国内与国际资源结合起来，实现产业链构建与技术创新的动态过程，提升我国大型商用飞机的国际竞争能力。

（一）大飞机主制造商的技术创新策略

我国大型商用飞机主制造商在产业链的配置中居于核心地位，不仅直接面向用户市场，而且起着产业链的控制者和领导者的角色，我国作为大飞机产业的后起者，在与国际寡头的竞争中，需要从以下方面实现持续的创新能力与国际竞争力。

1.技术能力的持续积累

大型商用飞机主制造商，处于产业链的顶端，面临的技术问题十分复杂，需要长期的研发设计技术创新积累，大型商用飞机产业，需要不断地加强技术能力的积累。首先，增强设计要求论证、总体布局设计技术、质量特性预估技术、数字化设计与分析技术等能力，在现有的技术基础上，利用我国后发优势，在局部技术领域有所创新和突破，在特定细分市场上建立起竞争力[4]。其次，带动整体技术、基础学科的进步。处于产业链高端的大型商用飞机产业的发展以众多门类的基础科学和技术科学为基础，综合应用了当代工程技术的许多新成果，通过带动相关的工程学科，提升我国在力学、材料科学、喷气推进、电子学、计算机、自动控制、微电子、制造工程等相关科学技术领域的积累。第三，作为主制造商，不仅要在飞机的总体设计方面掌握技术前沿，而且在技术的前瞻性及对于产业链整体技术发展趋势上进行掌控，在节能发动机技术、新型材料、零排放电池等技术领域推动产业链技术趋势的协同与发展。通过展望技术的发展趋势，储备新的技术，带动整体产业链技术创新能力的持续提升。

2.产业链构建与组织能力的持续积累

在我国自主发展大型商用飞机之前，主要是作为波音与空客的供应商参与到产业链之中，而在当前，作为主制造商，我国大型商用飞机主制造商作为产业链的协同与管理者，还需要面临前所未有的总装与销售、供应链管理、客户支持、适航证领取等一系列综合能力，对于整个大型商用飞机产业链起着组织、协调、控制作用。在当前，全球价值链越来越细分的条件下，作为高端复杂产品的大飞机产业链构成庞大，产业链的供应商涉及领域广阔，跨越国界，随着主制造商面临订单的增加，型号的系列开发与多样化，产业链管理与控制能力要求也越来越高，作为全球大型商用飞机产业链的管理者，供应链管理和质量控制能力也需要动态地不断提升。

3.品牌形象与市场能力的提升

我国作为大型商用飞机的后起国，在产品的品牌形象和市场能力上处于不利地位，为提升品牌形象与市场能力，首先，可以从前期投入较小、市场需求量大的细分市场入手。由于相对空白的细分市场可以避免激烈的竞争，获得增量市场，通过前期的市场销售、客户反馈、维修体系方面的经验，为后续的双通道、更大型的机型开发创造市场方面的条件。其次，形成不断提升的市场管理与开发能力。主要包括销售与市场网络的管理水平；新客户的开发能力；以及产品支援服务能力，如客户培训、飞机维修、收集和分析用户反馈的飞机使用质量信息，为工程设计人员提出改进飞机维护性能的建议等[5]。第三，品牌形象与市场开拓从内向外不断增强，先通过我国国内市场，和与中国发展水平相近的发展中国家市场而成功，不断增强大型商用飞机的品牌形象，通过争取美欧适航许可，逐渐向美国、欧洲等发达国家地区开拓，使产业由国内性的、区域性的向全球性的拓展。

（二）产业链带动与核心部件能力的提升

我国大飞机产业不仅要在主制造商环节提升技术能力与管理能力，更重要的是，要带动国内产业链与工业水平的提升。使发动机、机载电子设备、机体部件与各种配套部件、材料等相关水平都能得以提升，增强大型商用飞机产业的长期竞争能力。发动机与机载设备一般由飞机主制造商之外企业生产，主制造商从这些企业进行采购。在我国大型商用飞机的发展过程中，短期内还难以实现发动机与机载设备的自主研制和生产，为了保证我国大型商用飞机的按时交付和国际竞争力，以及顺利通过欧美的适航认证，需要与国外的发动机、机载设备厂商建立起稳定的供应、合作与开发关系，构建起发动机、机体结构、机载设备的完整产业链，并使产业链的重要供应商不同程度地参与到飞机的设计和研发中来。我国也需要吸收国际寡头的供应商的技术创新策略，与主要的供应商建立起联盟关系，共同实现重要的核心部件技术的网络状创新，如图2 所示。

图2 大飞机产业链网络状态创新模式图

如图2 所示，横纵坐标上分别表示大飞机产业链条上的横向飞机部件组合和纵向部件分解，构成网络状部件创新。大飞机产业链上的上的每一个模块记作Mjk，j 表示产业链纵向分解的模块数量，k 表示产业链横向分解的模块数量，其中，j=1,2,3，…j∈N；k=1,2,3，…k∈N。由于大飞机产业链条上中的每个模块都可以相对独立地开展研发创新，每个模块都可视为一个知识创新点，这样整个大飞机产业系统就有j×k 个创新点，创新呈现网络状的特征[6]，例如机体部件可以分为机身、水平尾翼、垂直尾翼、方向舵、升降舵及水平安定面、机翼、起落架等部分，机载设备又可分为航空电子系统、空气管理系统、飞行控制系统、液压能源系统等，形成网络状的创新节点。在多维的网络状的创新条件下，我国可以根据国际生产的条件和技术布局，将机身生产（包括机身、机翼、起落架等）、发动机、航空电子设备等环节在不同的地域布局，这样，就可以通过我国大飞机主制造商的控制，使创新充分地在国内外各个供应商之间展开。

创新可以充分利用国内外之间的竞争来进行，生产发动机的厂家国外有GE、罗·罗、普惠等。由于模块化分工降低了彼此之间的知识关联，市场上j×k个模块供应商可以同时开展知识创新，每个模块都是一个创新点，有关大飞机的知识创新呈现出网络化的特征。我国主制造商需要吸取国外的先进经验，通过建立数字化设计，建立起供应商之间的公用数据库，开放式的公用知识架构。实现国内外供应商能异地设计和制造，引入CAD 等通行的设计软件，在全球范围内可以交换设计方案，可以进行虚拟采购和协作来组织大型商用飞机的设计和生产。这种网络状创新可以减少主制造商研发和制造成本，降低开发新机型的风险；在我国整体工业水平较低的情况下，充分利用各类供应商的资源和技术能力，促进我国所开发大型商用飞机新机型的性能与质量，增进新机型的竞争力；同时，将国外的供应商吸纳入我国的大型商用飞机研发生产网络，形成利益共同体，有利于我国商用飞机拓展欧美市场，减少国外的进入壁垒，促进大型商用飞机的销售范围。从短期来看，一些需要从国外进口先进的发动机与机载设备，保证产业链的完整与创新网络的同时开展；而在长期内，要不断提高我国在大型民用发动机、机载设备、复合材料等环节的研制和生产水平，不断吸收国外先进发动机和机载设备技术，使重要的网络创新节点尽可能地向我国国内布局，实现产业链关键环节的自主研制和生产，提升产业链的自主性和创新的带动性。

（三）基础技术能力构建、支撑与带动

基础能力的构建与带动，要求主制造商通过建构产业链，以企业为中心的产学研合作的形式，形成产业化为牵引的技术需求与供给系统，在产业化的带动下，一方面，构建大飞机产业的科技支撑机制，使我国大飞机产业能够获得更为深厚的技术体系的支持；另一方面，通过大飞机产业，使我国的基础科研能力、学科水平等能得到相应的积累与提升。具体而言，需要构建三方面的技术支撑体系：首先，关键性技术的支撑机制，围绕我国大飞机产业，推动我国新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等关键技术的提升和支持；其次，流体力学、固体力学、计算数学、热物理、信息科学等相关基础学科的支持体系；第三，通过对各类基础科研条件、风洞、试车台等硬件基础设施的投入，提升科研基础能力与我国的学科水平，形成大型商用飞机产业发展深厚的科学技术支持体系。

综上所述，可以通过产业链构建、发展与技术创新等3 个阶段，不断实现我国大型商用飞机产业链条结构变动与产业竞争力的提升。表1 所示为不同阶段（大型商用飞机的立项前阶段、大型商用飞机的产业初期阶段和产业成熟阶段）我国大飞机产业链结构与技术创新策略。

在大型商用飞机的立项前阶段，我国主要是作为波音和空客的机身部件供应商而生产机翼、舱门、起落架等机身部件的。由于我国不是大飞机的主制造商，大型商用飞机的研发、设计、总装、销售等技术环节几无涉及；发动机、机载设备等关键部件也不能生产。到大飞机产业建立的初期阶段，在大飞机的研制与生产过程中，我国不但要逐渐实现关键产业链环节的自主研制与生产，而且要把握技术的发展方向，有前瞻性。例如数字化的设计技术、高涵道比涡轮风扇发动机、飞行管理计算机系统等先进的技术方向，以缩短与国际寡头的技术差距。

四、结论与建议

我国大型商用飞机产业的发展，使我国需要从产业链上的供应商转变为产业链的控制者与领导者，需要在技术能力、组织能力和企业文化等方面实现全面的转变。在这一背景下，大型商用飞机产业的技术积累与创新也要实现转变：首先，我国大型商用飞机主制造商需要从技术、组织与品牌等维度提升企业能力，通过找准细分产品市场定位，发展出研发设计、组装、销售与客户服务、适航证领取等，发展综合性的技术及能力体系，并形成产业链管理能力，实现产业链角色的转变。对于产业链的构建，可以分为不同的阶段，在短期内，对于发动机及核心机载设备等二级部件供应商，可以通过国际化来补充产业链节点的不足；而在长期内，需要突破关键技术领域，不断加强这些环节的自主创新力度，完善这些产业链环节，增强我国大飞机产业链的自主性和产业安全性。

在我国大型商用飞机产业链构建过程中，与技术创新过程中也需要构建技术支撑机制与产学研的联动机制，在产业的关键性技术、基础学科与科研设施等方面实现持续的积累，使我国大型商用飞机产业能够获得深厚的技术支持体系，（促进我国大型商用飞机产业的国际竞争力与可持续成长能力。