协同创新模式下先进制造业产品升级的实证研究

杨水利，范晓珍，杨 祎

（西安理工大学经济与管理学院，陕西西安 710054）

一、引言

先进制造业企业转型升级是新常态下我国经济转向高质量发展的关键，而产品升级是先进制造业企业转型升级的重要组成部分。随着协同创新范式的兴起，协同创新模式成为提高先进制造业企业自主创新能力的重要途径，推动着先进制造业企业的转型升级。

现有研究大多关注不同协同创新模式对先进制造业企业创新绩效的影响。纵观国内外现有研究，大部分学者从网络视角和协作水平视角研究协同创新与企业创新绩效之间关系。（1）网络视角。有关网络视角的研究主要从网络特征[1]、网络能力[2-3]和网络结构[4-5]进行展开。网络规模、网络同质性、网络强度等网络特征均正向作用于企业创新绩效[1]；网络构建、关系管理和关系组合管理等网络能力对技术创新也均具有正向影响，并可以通过技术能力对产品升级产生正向影响[2]；中心性和结构洞这两个网络结构均对装备制造业企业协同主体的创新产出具有积极的正向影响[4]。（2）协作水平视角。协作水平视角主要探讨与供应商[6-7]、竞争企业[8]、研究机构[9-10]的协作水平对创新绩效的影响。客户集成和供应商集成正向作用于制造业新产品性能和创新绩效[7]；与研究机构、大学合作也正向影响产品创新[10]而与竞争对手合作与产品创新绩效之间呈倒U 型关系[8]。

综上分析，现有研究较少关注协同创新模式对产品升级的直接影响。鉴于产品升级是协同创新模式下先进制造业企业创新产出的直接效用，为了进一步突出协同创新对先进制造业产品升级的重要作用，本文拟研究协同创新如何影响产品升级，为先进制造业产品升级提供相关建议。具体而言，构建了一个有调节的中介模型，基于知识资源观视角检验知识共享在协同创新与产品升级间的中介效应，此外基于先进制造业与新一代信息技术融合的特征，研究了先进制造业企业数字化水平在协同创新与知识共享中的调节效应。

二、理论分析与研究假设

（一）协同创新与产品升级

本文将协同创新分为产学研协同创新和供应链协同创新两个维度，来分析协同创新模式和产品升级之间的关系。由于先进制造业产品具有产品开发周期长、研发预算和核心竞争力高、竞争对手很难复制等特点，因而先进制造业产品升级更多注重的是产品功能的扩展、可用性和交互性以及产品质量的提升。基于此将产品升级分为产品功能升级和产品质量升级两个维度。产学研协同创新模式下，先进制造业企业可以最大化利用大学、科研机构人才、技术等创新资源，实现优势互补促进产品升级。在产品质量升级方面，高校和研究机构等依靠其科研优势为企业技术创新提供相应支持，降低企业潜在的研发成本和生产成本，为先进制造业企业产品质量提升提供技术和资金保障。先进制造业企业通过获取大学、科研机构的前沿和专业技术知识，进行技术重组，改进现有技术在产品中的运用，提升产品质量[11]，此外产学研协同创新促进了技术创新和工艺创新[12]，而技术创新和工艺创新会减少生产过程中的损耗率，改善了产品质量。在产品功能升级方面，企业可通过利用产学研协同创新中科研机构的技术知识和人才资源，提升企业自主创新能力为产品功能拓展提供技术支持[13]。企业通过产学研合作创新节约了资金，克服了内部技术缺陷，可将更多的资金和技术资源应用于新产品开发。此外，企业与政府之间的良好关系也有利于产品升级，如政府通过营造良好的创新氛围以及提供政策、资金支持，提高企业开展创新活动的积极性。由此提出以下假设：

H1：产学研协同创新正向作用于产品升级。

供应链协同创新模式下供应链上的买方企业可以通过提供设计援助、培训、投入预付款和专门技术服务等嵌入式服务来促进产品升级[14]。在产品质量升级方面，零售商、分销商的质量信息收集和反馈对提高产品质量尤为重要；在产品开发中与供应商合作可以提高新产品质量并提高市场绩效；客户可以向生产商提供有关质量和交付性能的反馈，以便制造商有效地解决产品问题[15]，进一步提升产品质量。在产品功能升级方面，客户和供应商是先进制造业企业产品创新思想的主要来源，客户可以通过提出未满足的需求以及依据使用产品而获得的知识提出创新想法，让客户和供应商参与到产品开发过程中，进一步改进或丰富产品功能，以更快更好地响应客户需求。供应商模块化集成优化了生产要素配置，降低了新产品开发内部复杂性，使制造商能够专注于子模块的开发任务，利用其关键能力、技术和知识，减少新产品开发时间[16]。由此提出以下假设：

H2：供应链协同创新正向作用于产品升级。

（二）知识共享的中介作用

根据“资源依赖理论”和“核心能力理论”，企业核心竞争力来源于其对知识的整合和运用能力。知识基于特性视角，可以划分为显性知识和隐性知识[17]。知识共享的过程涉及到个体将自身拥有的知识在转化和传播后被其他个体吸收、重组和利用[18]。企业协同创新是企业获取知识、交流知识的重要途径。在产品质量升级方面，先进制造业企业通过与大学、科研机构等创新协同主体进行知识、资源交流与优势互补，改进产品生产工艺，降低生产成本，有利于提高产品质量[12]。供应链协同使客户和销售商可以与先进制造业企业分享有关产品质量改进可能性，新产品功能，模型评价以及未来产品趋势等专业知识，先进制造业企业通过整合各协同主体对产品、市场的专业知识，形成专业知识库，加速学习和创新过程，不断提升产品质量。在产品功能升级方面，先进制造业企业通过与产学研协同主体进行知识共享，使得不同属性的知识得以交互，促进了企业创新活动的进行[19]，加快了新产品研发、转化、改进和推广；先进制造业企业通过获取各协同主体的知识尤其是隐性知识来开发新产品，改进产品功能，如先进制造业企业与供应商、零售商等供应链成员企业进行知识共享有利于了解消费者偏好，而消费者偏好是促进产品功能升级的重要动因[14]。由此提出以下假设：

H3：知识共享在协同创新与产品升级之间起中介作用。

（三）企业数字化水平对协同创新与知识共享的调节作用

新一代信息技术（物联网、人工智能、通讯技术、大数据等）与先进制造业的融合促进了先进制造业生产方式、技术以及商业模式的变革。企业数字化水平通过影响信息传播速度、效率等进而对企业准时生产和客户参与能力产生影响[20]。利用先进的信息技术，会促进制造业和相关行业机构间的知识共享和信息交流，突破了产品、服务和地域限制，有效地实现企业知识的获取、传播、积累与运用。管理数字化情境下，企业获取和重构内外部资源的能力得到提升，各要素之间的联系更加密切，实现全方位的协同[21]；如信息技术的应用（CRM、ERP 等软件）使先进制造业企业能够对供应链上的知识进行有效整合，降低交易和沟通成本，提升供应链能力。运营过程数字化情境下，使各协同企业在产品的研发、设计、生产、销售全过程实现知识协同。互联网、5G 通讯技术、大数据分析、人工智能、FMS（柔性制造系统）等在运营过程中的应用会增加协作企业间信息交换的频率和内容，提高协作企业成员业务流程效率，有效整合协作各方技术资源优势，从而进一步加强企业间的信息共享程度和合作深度。由此提出以下假设：

H4：企业数字化水平正向调节协同创新与知识共享的关系。

本文概念模型如图1 所示。

图1 概念模型

三、研究设计

（一）数据收集

本研究根据《新产业新业态新商业模式统计分类表（2018）》，选取新一代信息技术设备制造、新能源汽车及相关设备制造、高端装备制造三个先进制造业细分行业。本调研采用实地调研和电子问卷调查形式，通过南京智能制造大会和电子邮件发放和回收，共发放调查问卷200 份，回收198 份，去除无效问卷，共回收194 份有效问卷。

（二）变量测量

为确保测量量表的信度及效度，本研究采用已有文献中的成熟量表，根据本文研究目的和试发放结果进行修正和再发放，提高测量精准度。本文除控制变量外均采用Likert 五级测量量表。

产品升级的测量：在毛蕴诗、徐盈之、Saeed 编制量表的基础上，结合先进制造业产品的特性进行修正，最终形成产品升级的Likert 五级测量量表，包括产品质量升级和产品功能升级两个维度，共8项题项。如“与竞争对手相比生产过程中次品率较低”“与竞争对手相比有能力扩大产品范围”“与竞争对手相比有能力扩展产品功能”等。

协同创新的测量：在Fritsch 和Franke（2004），Razak 和Saad（2007）等编制量表的基础上，并基于本文的研究视角进行修正，最终形成协同创新的Likert 五级测量量表，包括产学研协同创新和供应链协同创新两个维度，共6 项题项。如“我们经常与研究机构、高校进行技术和知识的合作与交流”“我们与供应商之间共享敏感的信息（如财务、生产等相关的信息）”“我们与供应商之间相互告知一些可能会影响到对方的事件或变动”等。

知识共享的测量：借鉴Ma（2008）、张旭梅等（2009）、陈伟等（2016）的量表并进行修正，最终形成知识共享的Likert 五级测量量表，共6 项题项，分为显性知识共享和隐性知识共享两个维度。如“我们与协同主体经常共享这类可以结构化成文件的知识（如工作报告、工作纪要等）”“我们与协同主体经常地通过沟通、交流或相互培训员工的方式进行这类隐性化知识的共享”“我们的员工经常与协同主体共享自己的工作经验和技术诀窍”等。

企业数字化水平的测量：借鉴《制造业信息化指数构成方案》，宋彦彦（2005）等的量表并结合数字化关键绩效指标进行适当修正，最终形成测量先进制造业企业数字化水平的Likert 五级量表。包括管理数字化和运营过程数字化两个维度，共7 项题项。如“使用互联网技术，我们公司内部可以实现组织间的协调”“我们与关键协作伙伴之间具有电子信息交换的能力”“我们公司可通过先进控制（AC）、智能控制（AI、EC 人工智能专家系统）等技术实现生产控制数字化”等。

四、实证分析

（一）信效度检验

采用Cronbach's α 系数检验量表信度。经检验产品升级量表Cronbach's α 值为0.753，协调创新量表Cronbach's α 值为0.692，知识共享量表Cronbach's α 值为0.705，企业数字化水平量表Cronbach's α 值为0.728，量表的总体Cronbach's α 值为0.832，说明该量表通过了信度检验。

本文采用验证性因子分析（CFA）法对各量表的效度进行检验。该模型的各项拟合指标如下：x2/df 值为1.177，小于3；RMSEA 为0.030，小于0.5；IFI 为0.960、TLI 为0.951、CFI 为0.959，均大于0.9，说明问卷的结构效度良好。区分效度如表1 所示，AVE 平方根基本都大于其相应行列中潜变量间的相关系数，说明问卷具有较好的区分效度。

（二）层级回归分析结果

本研究采用层级回归分析法检验中介效应和调节效应，结果如表2 所示。

表1 验证性因子分析矩阵

表2 层级回归分析结果

首先，主效应的检验。M1 是企业性质、企业年龄、企业规模、行业地位等控制变量对产品升级的影响，M2 在M1 基础上加入了产学研协调创新的因变量，回归方程结果说明，产学研协同创新对产品升级有显著的正向作用（β=0.423，P<0.001），支持了假设1。M4 在M1 基础上加入了供应链协同创新，其结果说明供应链协同创新对产品升级有显著的正向作用（β=0.279，P<0.001），支持了假设2。

其次，中介效应的检验。M3 在M2 基础上加入了中介变量知识共享，回归结果表明知识共享与产品升级呈显著的正相关关系（β=0.138，P<0.05），且产学研协同创新与产品升级正相关关系仍然显著（β=0.449，P<0.001），可见知识共享在产学研协同创新与产品升级中起部分中介作用。同理M4 和M5模型对比说明了知识共享在供应链协同创新与产品升级中起部分中介作用，支持了假设3。

最后，调节效应的检验。为避免多重共线性影响对企业数字化水平与自变量的交互项进行了去中心化处理。M7 在M6 的基础上加入了产学研协同创新与企业数字化水平的交互项，结果表明交互项与知识共享呈显著的正相关关系（β=0.553，P<0.001），且回归方程的解释能力显著提升。通过M6和M7 对比可以说明企业数字化水平在产学研协同创新与知识共享中起正向调节作用。同理M8 和M9 模型对比说明了企业数字化水平在供应链协同创新与知识共享中起正向调节作用，支持了假设4。

五、结论与启示

基于上述实证分析，结果表明协同创新模式对产品升级具有显著的正向影响，知识共享在协同创新与产品升级之间起部分中介作用，企业数字化水平正向调节协同创新与知识共享。因而本研究认为先进制造业企业要充分发挥产学研协同创新和供应链协同创新对产品升级的促进作用，还需要加强协作主体间的知识共享和数字化水平建设。由此为先进制造业企业产品升级提供以下对策建议。

1.进一步完善协同创新运行机制。在产学研协同创新方面，先进制造业企业要把握其在技术创新中的关键作用，根据高校的培养目标选择合适的合作方式，充分发挥高校、科研院所的科研优势；可通过搭建知识交流平台，促进高校、科研院所和企业间的信息共享，获取各自需要的知识资源；积极搭建与高校和科研院所的研究机构（如：技术孵化园、企业技术研究院等），使技术理论落地为现实成果，提升自主创新能力，促进产品升级。如：哈工大机器人集团股份有限公司在政府推动下通过与哈尔滨工业大学的科研合作，推出了多种智能机器人，实现了产品升级。在供应链协同创新方面，加强与供应链协同主体间的知识共享与交流，实现在产品设计、研发、生产、销售等产品全生命周期的充分协同。先进制造业企业可利用新一代信息技术与供应商、客户等协同创新主体进行产品总体创新设计（如功能、结构、外观设计）和运营维护等，以快速响应客户需求，实现产品升级。

2.加快先进制造业企业数字化建设。协同创新对企业数字化水平提出了更高的要求，企业数字化建设不仅有利于先进制造业企业内外部资源的协同交流，还有利于先进制造业企业进行知识、技术资源的整合，促进产品升级。先进制造业企业还可通过供应商管理信息系统，集成供应商关系数据、产品数据、风险数据、柔性数据、财务数据等信息实现对供应商质量综合管理，以及通过数字孪生技术集成供应商产品质量信息（设备信息、工艺过程等），运用大数据、云计算分析定位至供应商具体制造环节，为供应商改善产品质量提供依据，使供应商管理链条透明、可控，加强与供应商信息数据交流，实现协同制造和产品全面质量控制。如通用公司Predix 平台的数字孪生技术能收集从部件到功能，再到整个流程和工厂信息，并获取对现在以及未来信息的见解。

3.加快工业互联网平台建设。工业互联网平台的建设不仅能促进企业间的协同创新，提高知识共享效率还能整合利用行业资源和技术优势，构建企业创新发展新生态。2018 年7 月工信部发布《工业互联网平台建设及推广指南》，工业互联网平台为先进制造业转型升级提供了重要支撑。先进制造业企业在加快数字化建设的基础上，根据自身实力加快工业互联网平台建设。如海尔借助COSMOPlate工业互联网平台实现了工厂内部要素、生产模块以及第三方合作资源（物流、服务、设计资源）的协同利用。此外海尔还借助COSMOPlate 产品特性技术模块从全球吸纳技术资源，通过技术发布、资源整合、社群化交互定制等功能模块使供应商、用户和资源可实时零距离参与模块设计，实现产品升级。