基于重大科技基础设施建设迈向一流大学的路径分析——复杂产品系统动态能力演化视角

乔黎黎，韩小涛，刘中全

(1.国家发展和改革委员会 创新驱动发展中心，北京 100037；2.华中科技大学 国家脉冲强磁场科学中心，湖北 武汉 430074)

0 引言

当前，科学前沿的革命性突破和国家战略科技越来越依赖于重大科技基础设施发现未知、研究规律、推动科学进步与社会发展[1]。重大科技基础设施(以下简称“设施”)起源于二战后兴起的“大科学”，是为提升探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的能力，由国家统筹布局，依托高水平创新主体建设，通过较大规模投入和工程建设完成，面向社会开放共享的大型复杂科学研究装置或系统，其是长期为高水平研究活动提供服务、具有较大国际影响力的国家公共设施[2-3]，为了保证研究活动前沿性和科学产出最大化，需要对广大学术界、产业用户和全社会开放使用[4]，以加速器、大型望远镜、空间站、光源、核聚变设施为代表。

由高校承担高水平设施项目是美国国家实验室自“二战”以来的典型做法。从国家视角来看，在当前国际科技激烈竞争格局下，国家急需强化战略科技力量，从广泛的高水平研究群体中建立政府与科学家的伙伴关系[5]，凝聚一批高度熟练的科学家和工程师队伍，便利下一代科学技术人才开展独特的前沿科学技术训练。因此，一个面向国家战略需求、科学前沿和经济主战场的高校前沿科学研究群体对完善国家创新体系和建设科技强国呈现愈发显著的内在价值。“十一五”以来，我国高校陆续承担了生命、材料、空间、工程技术等领域10余个设施项目，将承担设施任务作为引领和支撑“双一流”建设的重要工具手段[6]，探索构建了实体化独立运行中心、建设管理部+专业团队、学院式建设管理等差异化的组织管理机制[7]。但高校仍面临兼顾自由探索与国家目标导向、重组改造以教学为主的组织管理体系、将研究对象和手段的不确定性转为高度确定性、解决技术和管理复杂性等难题[8]。

复杂产品系统(complex product system，以下简称CoPS)由大型技术系统演化而来[9]。大型基础设施、航空航天系统、高速铁路系统、大型舰船、大型计算机是典型的CoPS，对于国家综合国力和产业国际竞争力具有重要影响。为应对当前全球科技和经济发展形势变化，瞄准建设科技强国和跻身创新型国家前列的目标，我国迫切需要提升CoPS建设能力。重大科技基础设施是典型的CoPS，具有研发成本高、技术含量高、整体规模大等特征，是涉及众多学科领域的多技术系统，创新周期比较长，创新过程涉及技术、知识、组织、管理等要素协同演进[10]。因此，本文利用CoPS理论分析设施能力构建过程，旨在探索当前我国高校通过有效承担设施任务建设一流大学的有效路径。

1 文献综述

1.1 一流大学能力层次与维度

能力是CoPS的重要考察视角[11]，包括与外部环境间关系问题解决技能，以及管理内部关系的技能与规则[12]。Collies等[13]提出能力层次结构理论，主要思想包括：上层会对下层施加作用，决定下层变化频率或速度；可区分为一阶与二阶能力，一阶能力是如何生存下去的能力，二阶能力是动态能力，是一种能够改变问题解决方式的能力，表示组织为应对迅速变化的环境而整合、建设和重构内外部资源，从而获得可持续竞争优势。动态能力理论通常采用过程分析方法，在组织资源与不断变化的环境之间架起桥梁[15-16]。对于动态能力的形成和发展机制，多数研究采用演化经济学视角[17]。Teece[14]提出了搜索、获取和转换能力，构成能力的3个维度。这种“三分法”得到了后续学者的继承和发展，其中，搜索能力是指组织对环境变化中存在的机会或威胁的感知、学习、筛选、理解与确认能力；获取能力是指当新机会被察觉，组织将机会内部化并转化为组织的新流程、新产品、新服务的过程；转换能力是指组织为了将新获取的流程、产品、服务等落实到操作层面，需要重构和确保内外部资源协调发挥作用。

经过多年建设，我国高校夯实了开展常规教学科研工作的一阶能力基础。2015年8月，中央全面深化改革小组审议通过《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，这是新时期我国高等教育从国家层面推动大学发展的“顶层设计”。从我国一流大学建设逻辑来看，一方面，大学发展模式由政府选择向大学竞争性发展转变[18]，即由面向少数院校的专项投入转向面向所有院校的竞争性投入，对政府资助方式和建设机制等实施过程进行适应性改革。另一方面，我国“双一流”建设既要遵循学科逻辑，在国际可比指标上达到一流，也要遵循社会需求逻辑，服务国家创新驱动发展战略，立足自身优势建立跨学科特色学院[19]。从一流大学建设标准来看，国际上公认的大学排名指标基本上反映了“一流”标准与大学发展的目标导向。上海交通大学的世界大学学术排名、泰晤士报大学排名和国际教育研究机构发布的QS大学排名的一级指标，都包括学生质量、科研成效和教师质量3个方面相关指标，“大科学”时代高校构建动态能力无疑要从这3个方面系统提升。在承担设施任务、向一流大学转型发展过程中，由于我国高校科研常年来以自由探索为主，科研队伍小型化、创新能力不足、管理松散，难以满足“大科学”时代的要求[20]，呈现工程建设能力偏弱、资源分散、管理经验匮乏、文化不匹配等不足。

从国际经验来看，美国高校实验室模式诞生于20世纪30年代，发展于“二战”时期，壮大于战后，20世纪90年代以来逐步调整，其得以持续发挥作用的主要原因在于独特的历史机遇[5]。因此，孤立地分析美国高校实验室现有组织架构和功能，照搬美国经验解决当下中国高校管理设施实际需求，难以适应中国情境下高校承担设施任务能力的要求。不能僵化地认为美国模式是唯一路径，忽视中国在追赶阶段通过中国特色因素作用发挥构建适合高校设施组织机制的潜力。

从高校能力建构来看，高校有效承载设施任务的逻辑在于能够实现资源互补[21]，表现为开展多学科跨团队合作、促进顶尖高校教师与实验室研究人员经常性互动、为高校教师和学生提供其它途径无法获取的设备与资源、加强高校研究等[5]。同时，大学承担设施任务具有现实困境，包括大学与大科学实验室的组织制度冲突、大科学实验室资源被大学争夺[22]。当前在建设一流大学的过程中，如果瞄准能力升级，则需要面向国家重大需求和科技前沿更加有所作为，承担设施任务无疑是挑战重大问题而重构内外部资源的过程，会对常规教学和科研工作产生影响。当前针对高校这一转变的研究比较匮乏，仅局限在提出问题层面，包括管理模式有待优化、职称及激励制度不适应、预研不足难以形成支撑设施的科学技术和工程积累[7]。教育部将高校重大科技基础设施的目标定位为“引领和支撑‘双一流’建设与人才培养”，但关于新时期高校如何瞄准服务国家创新驱动发展战略，通过承担重大科技基础设施任务构建一流大学持续竞争优势的研究较为匮乏。

1.2 CoPS动态能力演化

现有研究在考察CoPS全寿命周期动态能力演化方面较为匮乏。一是局限于静态，忽视了动态演化。集成商的系统集成能力演化是CoPS研究区别于大规模制成品研究的独特主题，但既有研究很少对其展开分析[9]。动态能力是在系统全寿命周期构建、形成和完善的，项目承担单位需要通过动态学习，构建内部核心组织并匹配资源和激励机制，解决建设运行中遇到的问题，从而确保CoPS建成并实现可持续发展。二是缺少CoPS动态能力多维度协同演化视角。从能力结构来看，CoPS项目的核心能力包括组织和技术两个维度[23]。Kiamehr等[11]将CoPS系统集成能力划分为职能、战略、项目集成能力；江鸿等(2019)基于战略—组织—技术框架分析政企能力演化如何推进CoPS集成能力提升。在演化过程中，能力构成要素之间的关系十分重要，组织结构会影响技术创新过程，技术创新也决定组织形态变化。协同演化是复杂性技术创新过程的主要特征。三是较少关注我国高校承担CoPS的动态能力建构。对CoPS能力演化的有限研究局限于电力设施、铁路装备等复杂工业品，考察系统集成商的技术能力积累和追赶路径[11，24]。对设施技术能力的研究主要关注如何拉动供应商[25]，而欠缺对承担方技术积累的研究。在组织能力方面，对美国大学管理的国家实验室研究较多，但多聚焦于经验归纳。

由于复杂系统中因果关系很难识别，解释复杂组织系统中如何随时间变化实现复杂技术创新以及选择机制，需要演化和“动态时间路径”的过程视角。CoPS项目具有组织复杂性和技术复杂性，组织复杂性在于涉及大量利益相关者，由集成单位牵头组成自组织网络，实现自我重组，从而具有复杂组织能力。复杂技术能力指有效驾驭技术深度与宽度、利用新知识及用户创新，集成不同层次水平相互作用的多技术系统[26]。CoPS的最终成功，得益于组织特性和技术选择。CoPS在全寿命期不同阶段需要解决的问题、创新活动和利益相关者具有差异性，导致能力内部结构随时间呈现差异性。这种动态学习过程要求组织依据尝试结果所带来的正反馈或负反馈调整计划、战略和行为，是一个非均衡的过程，其基于技术和组织协同演化形成能力演化路径。鉴于此，本文拟从搜索、获取、转型3个能力维度构建CoPS动态能力分析框架，分析我国高校通过承担设施任务实现组织和技术协同演化并最终迈向一流大学的路径。

图1 承担重大科技基础设施任务提升CoPS动态能力的分析框架

2 研究方法与案例描述

2.1 研究方法

CoPS动态能力的识别、探索过程是高度情景化的过程，本研究探索CoPS动态能力演化属于“How”的问题，因此，采用探索式案例研究方法[27]。遵循理论抽样原则，通过对案例材料的分析和筛选最终确定以脉冲强磁场设施为典型案例进行深入的纵向单案例研究。

选取脉冲强磁场设施作为典型案例的原因如下：首先，脉冲强磁场设施是首个由教育部直属高校承担完成的设施。国家建设、验收和运行的国际评估对设施提出了充分肯定意见，设施当前运行状态良好。其次，按照国际同类设施管理惯例和国家重大科技基础设施管理办法，脉冲强磁场设施采取了开放共享运行机制，利用设施的文章均在致谢中注明使用该设施，有着较为可靠和公开的文献检索与获取渠道。最后，本文作者中有脉冲强磁场设施内部成员，能够获得比较真实有效的一手资料。基于上述3点思考，本文认为以脉冲强磁场设施作为典型案例进行探究是具有研究信度的。

本文对案例设施的动态能力演化采取过程研究方法，通过分析实际过程识别决定发展路径的关键变量并从理论上予以解释，可以避免“既然成功了就一定是因为某个或某些做法”的功能式解释。案例材料主要包括一手资料和二手资料，其中，一手资料以2019年10-12月6次正式非结构化访谈获取的材料为主，访谈对象包括设施常务副主任、部门负责人、学校职能部门负责人、技术骨干、典型供应商和用户等，每次访谈后24小时内整理完录音和访谈材料，访谈总时间超过80h，整理后形成的文档资料超过10万字。二手资料涉及范围较广，包括依托设施已发表学术文章、设施档案、设施获奖材料、网上各类报道材料等。整理一手、二手数据后，由研究团队成员同步进行分析，尽可能避免由于研究人员主观意向带来的材料理解偏差，最大限度保证研究信度。

表1 主要数据来源

2.2 案例描述

(1)建设背景。强磁场能够改变物质核自旋与电子结构，是物理、化学、材料等前沿科学研究不可替代的极端实验条件，近30年与强磁场相关的诺贝尔奖达到10项。脉冲强磁场设施是产生高强磁场的最有效手段，20世纪60年代以来国外已建有30多个此类设施。而我国直到21世纪初期仍缺乏大型脉冲强磁场实验条件，众多急需开展的相关科学研究严重受制于人。

(2)设施发展过程。一是酝酿和立项。2001年潘垣院士向国家提出，我国要想在凝聚态物理、材料、化学和生命等基础前沿科学领域进入国际前列，需要建设世界一流水平的脉冲强磁场装置(S16)。最终，我国将强磁场设施建设列入《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》。

二是批准和建设。2007年国家发展和改革委员会批准华中科技大学(以下简称华科)建设脉冲强磁场，经可行性研究论证、初步设计，于2008年正式开工，2013年建成，2014年通过国家验收并正式投入运行。脉冲强磁场攻克了多项世界性难题，掌握了核心技术，实现了磁体、电源、控制、测量等设施核心关键部件的全部国产，达到了75特斯拉级的国家验收指标要求。

三是运行和科研。目前设施已运行超过5年，满足了我国科学家对于脉冲强磁场实验条件日益增长的迫切需求，提升了我国在脉冲强磁场领域的国际话语权。强磁场中心逐步提升设施建设运行指标，缩小我国脉冲强磁场与欧美国家的差距。2013年，一举迈入90特斯拉级磁场水平。2019年，获得国家科技进步一等奖。

(3)设施结构。我国脉冲强磁场设施由磁体、电源、控制和测量等子系统组成，建有电输运、磁特性、磁光、电子自旋共振等12个科学实验站。强磁场装置结构复杂，不断挑战极限的强电磁系统，其研制运行需要攻克高电压、大电流、强磁场、极低温等高参数极限工况(S11)。

(4)设施评价。2013年10月，脉冲强磁场实验装置竣工，接受国际评估，被评价为“跻身世界最好的脉冲强磁场装置之列”。2018年5月，脉冲强磁场实验装置接受开放运行和科研情况的国际评估，被评价为“国际领先的脉冲强磁场设施”，国家脉冲强磁场科学中心(筹)已成为世界四大脉冲强磁场科学中心之一。表2列出了我国建成脉冲强磁场与设计值、国际最高水平的对比情况，总体技术水平超过国际同类设施。

3 案例讨论

3.1 复杂产品系统动态能力演化过程

高校具有自由探索导向且功能结构分散，因而承担CoPS任务需要构建必要的复杂组织能力和技术能力。而CoPS承担高校采取何种组织和技术策略，将决定动态能力水平、结构和演化路径。

表2 国际同类设施对比

3.1.1 搜索：建设必要性与难题

国际上早在20世纪60-70年代就开始建设脉冲强磁场。2001年，华科向国家提出建议，我国要想在凝聚态物理、材料、化学和生命等基础前沿科学领域进入国际前列，需要建设世界一流水平的脉冲强磁场装置。这是站在国家和学校发展的视角，对国际科学前沿的长期观察所得。在强磁场项目立项阶段，我国脉冲强磁场技术水平与国际先进水平还存在较大差距，尚未掌握相关核心技术，关键设备缺乏，技术和材料遭封锁，设施建设面临众多难题。从组织层面看，高校的首要职能是教学，与功能和专业资源集中的科研院所不同，高校是多学科松散联结的社会组织[18]，难以大规模调动行政和科研资源，因而直接借鉴科研院所模式形成高校组织管理架构往往难以成功。承担设施任务的高校教学科研人员要遵循大科学任务优先的原则，科学论文发表的优先级下降甚至为了保密而不能发表，这与“学术人”的假设相悖，与高校“科学发现优先权”公开发表和奖励制度的激励结构不相容。从技术层面看，CoPS项目建设工作难度大、不确定性高。由于高校自身一般不具备大型尖端设备研制加工能力，加之设施的高水平用户来自国内外不同单位，需要搜索并获取有助于问题解决的知识和程序[23]，计划和协调组织专业化分工，这种核心技术能力是复杂技术创新过程的关键。

3.1.2 获取：构建组织能力与技术能力

(1)组织能力获取：核心组织、互补性资源和自组织网络。首先，学校构建强有力的核心组织是获取组织能力的关键。一是学校成立工程经理部。项目制组织是复杂系统开发的最佳组织形式[26]，为完成脉冲强磁场任务，在项目立项初期，项目承担单位华科成立了项目制组织——工程经理部，作为校内设立的学院级独立二级单位，负责具体建设任务。由于设施涉及的科学技术难度高，战略科学家和科研工程团队最为关键。华科校长多次赴美，邀请国际脉冲磁体专家回国主持设施建设，打造了一支基础扎实、结构合理的研制团队。团队内部结构分为技术和管理两方面，技术方向设置磁体部、电源部、控制部和科学实验部，负责技术攻关、工程建设、实验测试等建设任务；管理方向设置办公室，负责基建、采购、财务、档案等建设管理工作。二是设立特色岗位。新创立的组织往往会遭遇有限资源下完成艰巨任务的“新组织劣势”，留住和激励人才是关键。华科设立科研建设并重岗和教学科研并重岗，将设施建设任务纳入现有教学科研岗位体系。科研建设并重岗的考核以设施建设成效为主，建设研制工作纳入工作量统计并在薪酬和职称晋升中予以体现。相关岗位收入水平不低于相关学科学院平均水平，同时，学校在薪酬、人才引进、研究生招生等方面给予倾斜支持(S14)。

其次，学校调动校内管理和技术互补性资源。在高校组织发展过程中，院系组织往往通过传统科学制度联系构成小科学“组织场域”，组织间关系结构趋于稳定，组织场域内趋同的力量使得大科学组织的活动成为“异类”。立项初期的组织架构在运转过程中很快遇到问题，工程经理部很难每次遇到情况就向工程领导小组汇报，难以随时召集工程领导小组成员、协调校内管理和科研资源。对此，华科采取了两种方法：一是为加强项目实施力度，学校成立工程指挥部作为多部门协同工作机制。工程指挥部由学校主要负责人担任组长，分管校领导担任副组长，校办、人事、科技、基建、财务、规划、资产、研究生院、外事等职能部门负责人和工程经理部总经理作为成员，为设施建设调配资源、解决相关需求(S14)。基于这种上下穿透式管理，形成“小核心、强动员”的自组织模式，初步建立复杂组织管理能力。二是为确保组织稳定发展，学校实行工程经理部与学院双聘机制以确保校内激励相容。无论从美国高校国家实验室“开展科学研究的最好方法是由来自不同专业领域的个人组成团队一起工作”的经验来看，还是从大科学项目建设实际需求看，都迫切需要发挥高校原有科研基础与大科学项目的互补作用。华科对设施相关科研人员实行校内双聘，双聘人员围绕设施从事交叉科学研究，依托物理、电气、材料等院系开展教学和研究生培养工作，科研成果与院系共享共认。强化设施科研人员身份认同，培养和稳固一批设施“内部科学家”，便利设施核心组织与学院的双向交流，将相关学院的研究任务聚焦到国家重大需求和应用方向拓展上(F13)。

最后，核心组织构建自组织网络。设施建设运行投资体量大且具有科研和工程双重属性，技术难题往往需要经过分解，由众多团队解决[28]。其中，核心组织需要扮演战略协调角色[23]，建立起各种上行、下行、水平、垂直关系，通过学习和反馈，把各专业技能连接起来，这类联系是复杂技术创新的核心。而合格外协供应商选取直接影响科研工程项目的进度与结果[29]，工程经理部通过与50余家具有研发能力和互补性资产的供应商单位开展材料、工艺、多学科协同攻关，取得了系统性创新和突破，同时，与10余家潜在用户单位共同设计了设施科学实验测试系统，从而在技术和用户需求不确定性高的情况下，基于自组织网络充分利用供应商和用户的创新能力[30-32]。

(2)技术能力获取：采取自主建设的技术路线。立项后，华科在技术路线上没有简单照搬国外做法，也没有采取大型科研仪器关键部件主要依赖进口的做法，而是从一开始就明确“核心材料和部件是要不来、买不来、讨不来的”(F12)，确定“以自研自制为手段掌握核心技术”的路线，根据材料、工艺、用户需求等现实条件开展自主研发，攻克磁场产生技术、控制技术和实验技术难题。华科曾研制1MJ电容储能型脉冲电源模块，与比利时鲁汶大学合作研制场强70T的脉冲磁体，并建立了电输运和磁特性两种脉冲强磁场科学实验测试系统，在脉冲磁体分析设计、脉冲功率电源技术、低温制冷技术以及强磁场环境下的科学研究等方面都积累了丰富经验，为自主攻关而非采购国外设备打下了技术基础。

首先，基于本地化学习完成磁体自主设计。CoPS系统总体设计一般由集成方完成，产生高强磁场最重要的部件是脉冲磁体，因而磁体设计是重中之重，谁来设计决定了CoPS的技术路线和合作网络。由于我国缺乏国际同类强度导线，工程经理部只能通过技术创新解决设计和材料问题，利用内部知识构建解决问题并奠定后续网络化学习路径的基础。对比来看，由于国外供应商设计创新能力强，国外设施设计通常直接外包给设计公司。然而，我国相关企业缺乏工艺设计能力，只能依靠高校或研究院所科技人员(F22)。这种方式面临的建设风险较高，若能依靠自身本地化学习，则可以形成技术能力的正反馈，收益回报也会递增[23]。工程经理部完成自主设计的同时，获得相关授权发明专利21项，发表SCI论文42篇(S12)，开发的脉冲磁体设计专用平台PMDS被美国橡树岭、牛津大学、欧洲强磁场实验室等世界顶级实验室广泛采用，并被欧盟第六框架项目“下一代脉冲磁场用户设施的设计研究”采纳为磁体设计工具(S12、S31)。

其次，分步骤获取本地化复杂工程技术。在前期硬件研发基础上，工程经理部推进“多时空脉冲强磁场成形制造基础研究”国家重点基础研究发展计划，成立脉冲强磁场实验装置国际咨询委员会并定期召开会议(S16)，充分利用基础研究和国际咨询支撑设施研制。在小型机逐步大型化、极端化的过程中掌握磁体产生、控制等工程技术，分步骤实现复杂技术系统集成。2009年工程经理部研制完成1MJ脉冲强磁场实验装置样机系统，2011-2013年陆续安装完成13.6MJ电容储能型电源系统、装置控制系统，低温系统最低温度从1.4K达到385mK。

再次，利用供应商网络协同攻克材料技术难题。由于美德等国对我国实行材料封锁，只能靠团队自主设计并与具有研发能力的国内院所联合研发关键材料制备技术(S11)。设施与供应商协同创新是共同解决模式，即在严格的项目进度约束下，科技伙伴共同寻求问题解决方法，形成双赢模式，部件研制成功的同时完成新产品销售[25]。与美德等国90特斯拉级脉冲磁体采用的昂贵高强高导材料相比，我国脉冲磁体制造成本还不到美国和德国同类磁体的1/10(S42)。工程经理部作为系统集成方，既掌握项目核心技术，又提高知识共享程度，将供应商当作创新过程中的合作者，与供应商共同学习，推动知识创造和转移。

最后，通过用户网络协同设计实验系统。实验技术是强磁场功能实现的“窗口”。为完成良好的实验系统设计，实现设施功能，保障用户科学成果产出，工程经理部会同相关学院和校外高校院所等用户单位，共同设计了设施科学实验测试系统总体方案，研制了8个科学实验系统，实现了物理量的精准测量(S11)。在这个过程中，用户单位扮演“先导用户”专家角色，参与设施技术路线设计，其隐性经验作为互补性资产发挥了用户创新功能[23]。“先导用户”在设施建成后成为重点用户，协助设施单位完善实验服务、明确测量标准、提升实验技术，从而共同取得高水平研究成果。而多学科的校内用户在高校内部保障了技术来源多样性，发挥了高校承担设施任务的优势。

3.1.3 转型：能力转变与提升

脉冲强磁场设施于2014年10月通过国家验收并正式投入开放运行。自主建成设施后，中心已具备运行设施的复杂技术能力，而用户服务能力决定设施水平和影响力。复杂组织需要持续演化，以获取所需互补性资产并保持核心能力。运行期，中心通过面向用户的“用中学”，夯实和提升组织开放共享能力。

(1)组织能力转型：核心组织功能转化。首先，学校调整完善核心组织功能。一是工程经理部转为强磁场中心运行。参照国际惯例和国家管理规定，中心通过组建科技委员会、用户委员会、国际咨询委员会，确保设施有效使用的同时保障设施水平提升。研制团队转为运行团队，通过提升对强磁场相关学科的研究能力，确保运行技术状态并持续提升指标；为用户提供技术服务，促进用户成果产出。CoPS组织管理经验已形成惯例，作为组织层面的反应规则，协调组织内部成员间互动规则，能够自动实施并节约组织内部成员认知资源[33]。二是将运行任务纳入岗位体系。华科将建设期科研建设并重岗调整为运行期科研运行并重岗，考核以设施运行成效为主，将开放运行服务时间纳入工作量统计并在薪酬、晋升中予以体现，用户合作科研成果可折算为个人科研成果。学校持续为设施运行人员提供薪酬、人才引进、研究生招生等支持。

其次，中心与高校组织管理融合发展。中心作为与学院平级的二级单位，履行设施运行和开放共享、科研、人才培养、学科发展等职责，人员少、职责复杂且重大。对此，华科采取以下举措：一是促进校内共享科研和教育资源。中心与学院共建强磁场技术研究所、强磁场物理研究所(S23)，其既是中心的研究机构，也是学院设立的研究所。跨学科交叉团队调动校内科研互补性资源，保障设施组织内部科学研究能力稳步提升(S18)。中心通过与院系联合开设实验课程、鼓励优秀本科生提前参与设施科研、跨学科选课等举措，联合培养对前沿科学技术感兴趣的人才。二是学校设立开放基金以吸纳研究资源。为了有效调动校内研究和人才资源定向投入强磁场研究工作，华科每年在校内设立开放基金，作为促进学科交叉的增强机制，鼓励教师开展强磁场下前沿科学研究工作。多层次开放体系保障技术水平提升、促进设施产出，使中心对学校物理、材料、化学、工程等多学科的ESI贡献度逐年提升(S18)，并增强解决经济社会发展和国家安全中战略性、基础性和前瞻性科技问题的能力。学校在“十二五”期间获批建设精密重力测量研究设施，具备持续承担设施任务的能力(S19)。

最后，自组织网络推进设施可持续发展。一是建设国内外用户网络。通过设施形成用户网络是科技强国集聚高水平人才的重要手段，美国国家实验室的通常状态是访问学者比实验室内员工多[34]。截至2020年底，设施累计开放运行55 412h，已为国内外97家高校和科研院所开展科学研究1 258项，在高温超导、拓扑半金属、分子磁体、石墨烯等前沿研究领域取得丰硕成果，在高水平期刊发表SCI收录论文1 030篇，有效推动了我国基础前沿学科发展。二是供应商网络保障设施性能提升。成功的互动学习会激发更进一步的合作，中心与供应商持续合作开展材料研发和制备工艺优化工作，保障磁体材料使用和磁体稳定运行，是典型的专业差异大、合作聚焦型的大型研究设施合作模式[35]。网络结构中成员间相互依赖性会延长网络生命周期，围绕磁体材料这一特定创新问题，在现有技术轨迹中持续产生动态知识流动。可见，一旦学习过程建立起来，并使得连续创新成为可能，网络就具有可持续竞争优势，通过学习和协调带来效益递增[23]。

(2)技术能力转型：技术创新与服务创新并重。首先，本地工程化技术保障提升设施性能。从建设期到运行期，复杂性技术创新协同演化沿着已有轨迹，通过已建立的网络与技术实现渐进式发展[23]。运行期间，工程类学科团队依靠内部隐性知识，持续保障中心研发工作，设施部件和综合性能持续提升。基础研究继续对设施研制发挥关键支撑作用，在国家重点研发计划支持下，开展“脉冲强磁场先进实验技术研究及装置性能提升”项目研究，通过子系统技术创新推进复杂系统创新。从而，设施实现重复频率世界最高，并创造了脉冲平顶磁场强度世界纪录(S16)。

其次，根据用户科学实验需求研发新技术和新方法。测量系统是关系到用户实验质量和设施功能实现的重要组成部分，某用户团队提出在60T脉冲强磁场观察新型量子相变现象的实验需求，极高的角度分辨率是传统方式所不能满足的，需要发展脉冲强磁场条件下的测量杆。内部科学家基于用户实验需求提出细化要求，工程技术人员想办法解决(F12)。为此，中心研制了一种全新的拉杆式转角样品杆，实现了强磁场下高精度、高角度分辨率测量，支撑用户相关科学成果发表于《自然》期刊。同时，中心将相关技术成果发表于《物理学报》期刊，侧重于通过技术交流方便用户利用新工具开展相关研究。

3.2 全寿命期复杂系统能力演化讨论

本文通过脉冲强磁场案例分析发现，在CoPS全寿命期内，实现复杂技术需要复杂组织协调并提升成员技能，推动设施任务承担主体掌握原先无法掌握的复杂技术，实现组织和技术协同演化。

3.2.1 复杂组织能力演化

华科在承担CoPS任务过程中，首先通过搜索，学习国立科研机构经验，建立工程经理部这一核心组织。为解决高校内部新组织协调能力弱的问题，华科创新地构建工程指挥部这一虚拟组织，实行高校内部跨层级的纵向贯通机制，充分调动基建、财务、科研、招生、外事等行政资源。为解决高校自由探索型文化对大科学组织带来的冲击，华科通过设置特色岗位、采取跨组织双聘、构建交叉团队和开放基金等方式，建立了工程经理部(强磁场中心)这一大科学组织与学院这一传统教学科研组织间的横向协同机制，形成对人力资源的双向吸纳，使高校从知识转移的专业化和多样性中获益，并确保组织可持续发展[36]。这种纵向调动行政资源、横向调动科研资源的方式，形成了高校承担CoPS项目的“新型举校体制”和强有力的动员机制。同时，调动校外供应商网络和用户网络资源，促使CoPS不断增强全寿命期自组织能力(见图2和图3)。

图2 脉冲强磁场设施组织能力结构

图3 高校承担复杂产品系统的组织体系演化(以脉冲强磁场设施为例)

对比来看，国际上目前有3种典型组织形式承载设施。一是以高校承载国家实验室的美国模式，如美国能源部科学局委托加州大学等高校管理的国家实验室等。二是德国亥姆霍兹联合会、日本高能所和理化所、中国科学院等大型国立科研机构管理模式。三是新设立独立法人共享资金和智力资源[37]，以欧洲核子研究中心、劳厄朗之万研究所、欧洲同步辐射光源为代表。表3比较了工程经理部(强磁场中心)与其它设施组织，从中可以看出，我国高校设施管理采取设立独立机构的强磁场模式和非独立机构组织模式。

华科设立独立的工程经理部(强磁场中心)这一实体化中心，较好地吸收了美国高校管理国家实验室的经验，并充分结合中国高校管理特点，避免与学院原有教学科研职能相冲突带来的单向“资源吸纳”[8]、资金人才保障力度不足、建设进度慢、技术能力获取不足等问题。强磁场组织形式与国立科研院所、独立法人组织形式各有特色，强磁场组织模式的突出优势在于能够充分利用多学科资源，发挥互补性资产效应和隐性知识传播的距离效应，提升设施建设运行中问题解决导向的综合性知识能力、运行期学科导向的分析性知识能力，将学科发展和人才培养提升到国际前沿水平。但与科研院所学科集中相比，高校对技术和人才的专业性保障相对偏弱，需要持续的政策支持[37]。

表3 强磁场中心与其它设施管理组织对比

3.2.2 复杂技术能力演化

通过建设期到运行期技术能力演化过程分析可以发现，CoPS组织内部产生的知识在复杂技术创新中占据主导地位，潜在供应商和用户经验是重要的外部学习源泉(见表4)。组织通过与供应商及用户自组织网络成员的“合作中学”，将内部探索学习融入整体网络化学习过程，实现了对复杂技术能力的获取和深入学习，有效完成CoPS项目建设运行任务并获取持续发展能力。当学习引发解决技术问题的组织化适应和组织结构变化，自组织就达到了更高适应度，这种组织和技术适应度是整合外部和内部组织变量共同演化而来的。

表4 复杂技术的过程化学习

4 研究结论与对策建议

本文从动态视角分析华科承担脉冲强磁场任务、构建技术和管理能力的过程，其有效解决了建设运行中复杂技术难题，化解了高校资源分散、内部大科学与小科学组织文化差异性强等组织管理困境，系统提升了科研、学生质量和教师水平。

4.1 研究结论

本文研究发现，高校通过承担设施任务，建立“新型举校体制”，整合重构内外部技术和组织资源，统筹提升科研成效、学生质量和教师质量，实现面向服务国家战略目标的转型，从而获得一流大学的持续竞争优势。高校在组建独立二级组织的基础上，通过纵向贯通机制调动组织互补性资源，通过横向协同机制调动技术互补性资源，合理解决“大科学”任务和组织在高校土壤中生存发展问题。内部合作学习过程对复杂技术的获取和提升作用突出，从承担设施任务过程来看，高校构建完善的供应商和用户网络，建设期通过干中学和合作中学促进供应商协同创新，运行期强调试中学、用中学、与用户合作研究，促进复杂技术获取、学科交叉融合及前沿研究水平提升。

在理论贡献方面，本文丰富了CoPS动态能力演化研究视角，发现CoPS承担组织通过搜索、获取、转型过程，能够实现复杂技术与组织动态能力协同提升。在能力结构上，复杂组织能力与复杂技术能力是相互依存和路径依赖的。如果不通过“做前学”具备核心技术能力，就难以构建具有控制力的自组织网络；如果没有高校内部组织调整，就无法发展完备持续的技术能力。在能力演化上，从建设期的问题解决型“创造性破坏”到运行期的持续发展型“创造性积累”，建设期主要通过创新性搜索和选择，形成规范、惯例、组织技术能力，运行期进一步搜索和选择得以转型提升。建设期的能力积累至关重要，成功的设施项目需要在建设期实现组织和技术“创造性破坏”。运行期，随着演化过程的推进，特定互补性资源与核心能力之间的界限变得模糊，自组织网络呈现高度路径依赖，知识从互补性资产中交叉融入核心能力，实现以改进性能为主的渐进式创新和技术变迁，新的隐性知识和技术诀窍也不断涌现，如为用户服务而开发的新技术、新部件，但总体上呈现“创造性积累”。

4.2 对策建议

从国家层面来看，现阶段高校承担设施任务在整个国家创新系统中具有突出价值，因而，应更加重视高校承担设施任务在国家创新体系中的重要作用。

(1)发挥多样化承担主体的作用。目前，我国设施组织形成二元体系——以国立科研机构为代表的集中体系和以高校为代表的分散体系。这种二元体系比较复杂，需要不同层级政府之间的协调和配合等[37]。目前，我国科技已发展到跟跑并跑向并跑领跑转型的阶段，原创性、前瞻性和颠覆性的领域需要超越单一技术路径，多样化的承担方采用多种技术路线分担和平衡系统风险，能够增加整体成功概率。

(2)注重发挥开放协同创新的价值。复杂性创新要求将主要分布于企业、大学和政府实验室人员的技术能力链接起来[23]，这需要更加动态的、流动的组织来创造、获取、集成大量基于知识的竞争力和资产。通过高校承担设施任务，可以有效引导高校提升极限技术能力和复杂管理能力，特别是拓展供应商网络协同创新，强化公私部门合作，有效促进以大设施为中心的(区域/领域)创新生态系统建设，提升国家自主创新能力[38]。

4.3 研究不足与展望

限于篇幅和可用样本，本研究主要利用脉冲强磁场单案例分析，而案例个性影响分析效度，同时，脉冲强磁场建设规模较小，是当前高校承担设施平均规模的1/10不到；华科具有很强的工程文化传统和工程任务保障经验，这种非正式的组织结构因素显著影响组织创新行为速率和方向[14]。由于发展阶段限制，我国高校承担设施任务和一流大学建设时间较短，其对高校的持续影响还缺乏实证研究基础。另外，我国大设施对产业的带动和服务能力偏弱，而本文对高校承担设施任务的技术扩散机制并未展开深入探讨。

未来研究可以持续关注以下几个方面：一是高校承担设施任务的跨案例研究。由于组织管理设置复杂性与规模、学科相关，随着设施组织管理规模的扩大、设施领域类型的拓展，如何更好地完善高校设施管理体系还需要不断探索。二是高校承担设施任务的可持续发展机制。与国际上高校大科学持续发展的管理经验相比，如何参考劳伦斯伯克利国家实验室等多学科协同组织管理机制，基于高校现有基础打造国家战略科技力量，谋求国家任务—设施—学科—人才培养—技术储备协同的可持续发展模式，还需要后续深入研究。三是高校承担设施任务的技术扩散机制。如何更好地吸引和服务高水平用户、应用领先技术生产新产品、在产业界传播技术知识，促进国家建立健全连贯前瞻的创新政策，推进科研机构、高校、军民融合等有效合作，持续提高基于设施的科学研究和开发效率，是值得进一步探索的问题。