基于价值网的科技资源共享服务模式研究

于颢东， 柳先辉

(同济大学 电子与信息工程学院， 上海 201804)

科技资源是进行一切科技活动的根本要素，是对科技创新以及相关经济发展起战略性作用的基础资源，是科技人力、财力、物力、信息、组织等资源及科技成果资源等要素及其子要素相互作用而形成的系统，以及其在生产经营中应用成果的总称。

科技人力资源是指直接从事科技活动或者为科技活动提供直接服务的人员。科技财力资源是指从事科技活动所消耗的劳动的货币表现形式。科技物力资源是指从事科技活动所需要的一切物质资料，其中包括科技的生产资料和科技活动的手段。科技信息资源主要包括科技信息的设备、管理人员、网络设施、信息机构等硬资源，以及图书、数据库、科技文献资料等软资源。科技资源包括投入和产出组成要素，投入组成要素包括人员和资本，产出组成要素包括知识产出和经济产出，其中知识产出包括著作、论文、专利等，经济产出是指技术性收入。科技政策及法律法规等相关要素，构成了科技资源有效配置的制度和法律保障[1]。

近年来中国制造业企业在经济社会发展中起到了巨大的推动作用，然而相当一部分制造业企业的战略是低成本扩张的道路。由于技术创新能力的缺乏，这部分企业的生产经营长期处于产业链低端，产品附加值低，竞争异常激烈，抵御市场风险的能力较弱。中国制造业企业创新发展正面临着技术资源匮乏、分布不均以及跨行业、跨领域共享困难的问题[2]。

党的十九大明确了“创新是引领发展的第一动力”，也提出了“建设科技强国”“强化战略科技力量”“瞄准世界科技前沿”的要求，这为中国的科技资源创新发展指明了方向。作为推动科学发展、促进技术进步的物质基础和条件保障，科技资源的重要价值也愈发凸显，逐步成为国家和各级政府部门关注的焦点。随着“数字化赋能”时代的到来，装备制造业行业发生着重大变革，传统制造正转型升级为智能制造。“数字化赋能”促进信息化技术与传统工业的深度融合，形成制造业新的生产方式、经济形态和商业模式。

面对拓展高端制造技术领域，机遇与挑战并存，急需一种科学有效的科技资源利用模式，来推动制造业行业企业从传统到智能的突破。以高质量供给创造和引领需求，使产生、分配、流通、消费各环节更加畅通，提高市场运行效率，进一步巩固和扩展市场科技资源优势，建平台、解难题、促转化、助创业，以区域产业需求牵引科技供给，以前瞻性、突破性科技供给创造有效需求，以组织赋能、开放合作带动国内外创新资源有序下沉，营造良好创新生态，把科技共同体人才势能转化为高质量发展动能，为提升国民经济体系整体效能提供科技支撑。

图1 中国各科技资源主体

中国各科技资源主体如图1所示。其中高校中集中培养了高素质人才，人才资源呈现出高质量的特点。部分高校还有高级科学装置和实验平台，很多国家重点实验室坐落于高校内。但是高校科技成果的转化率普遍较低，成果转化后的经济效益也比较差。高校在强调原始性创新的重要性的同时，必须对技术创新与应用创新的重要性有充分的重视。如果高校还是停留在以基础研究为主，就容易在当前的新形势下与社会相脱离[3]。高校应该注重提高大型科研仪器资源利用率，为服务社会需求和科技创新提供丰厚人才土壤，来为实施创新驱动发展战略提供有效支撑。

国家或部门根据经济社会发展需要，建立并资助各级各类科研人员所组成的科研工作单位，通常包括国家设立的科学院、研究中心、中央或地方政府部门所属的科研院所事业单位等。随着中国对于科技投入的资金力量不断加强, 各地科技资源孵化器科技园得到了快速的发展, 全国已建成了大量国家及省市级重点实验室、工程技术研究中心等科技资源平台。但是由于受到传统观念的制约和国家机制的约束，这些机构大多仍以政府为主体。政府投入了大量的建设资金，还承担具体工作与运行维护。而其中大部分平台被划分为事业单位性质，缺乏竞争且不愿承担经营带来的风险，这严重阻碍了科技体制的发展与科技资源共享的深入展开。 鉴于以上情况，应当坚持市场化、法治化原则，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，更好发挥政府作用，强化竞争政策基础地位，加快转变政府职能，用足用好超大规模市场优势，让需求更好地引领优化供给，让供给更好地服务扩大需求，以统一集聚科技资源、推动增长、激励创新、优化分工。

综上所述，目前中国制造业企业、高校等研究机构以及区域政府主导的技术资源开发平台具备各自的优势资源，但同时又存在各自的问题。当前共享模式亦存在技术类型单一、来源单一以及不能充分调动各参与主体的积极性等缺点，最终导致了制造业行业各类技术更新缓慢、共享困难、企业参与度的低下。整合制造业优势资源开展共享服务是目前亟待解决的一个课题。

1 科技资源共享服务模式方案

价值网的理论基础关键在于社会得到分工程度的精细化。通过实现科技资源的优化配置，尽可能地使各个单位从事其最擅长最核心的业务，从而使其所掌握的资源得到最充分的利用，同时将其非核心的业务或资源不足或需花费很大人力、物力建立资源才能运作的业务外包给具有专门人才、设备、经验的专业单位来运作，通过这种方式来达到最高的效率、产生最大的合力[4]。

为了解决上述各个资源主体间技术资源互联共享的问题，当前十分有必要研究一种技术资源共享与协同服务模式，从资源提供主体出发，将科研机构、企业、高校、创新产业园区等主体组成一个高效的价值网络，整合与集成各方优势资源，构建网络平台，提供服务接口，开展应用服务，实现对企业全链条的生产经营活动的技术支持，最终为制造业创新发展提供技术支撑。

整个过程可以分为3个部分来逐步实现。分别为科技资源组织模式、科技资源共享模式、科技资源评估模式。科技资源组织模式将各类科技资源进行有效的组织，形成多源异构资源池，以供后续的资源共享与评估；科技资源共享模式在各个资源池中的资源之间搭建桥梁，集成形成共享元组，提供各种协同服务；科技资源评估模式对各个共享元组及其协同服务的共享效果进行评估。

2 资源组织模式

2.1 资源组织模式功能

科技资源组织模式通过分析技术资源的类型、性质、功能参数、服务模式、交付模式、质量保障与评价方法，将其整合成为具备多平台统一描述的技术资源，如图2所示。于是在同一个资源池中，以一定的接口标准和集成标准，通过资源存储机制或动态接入机制可以容纳原本来源功能完全不同的各个资源类。

图2 资源组织模式功能

2.2 资源组织模式结构特征

资源组织模式是一种面向资源数据流的体系结构。主要为过滤器、管道两部分构件。过滤器是一个具体的处理模块，接受输入数据然后进行一定的处理，最后进行输出，如图3所示；管道是传输数据的组件，用于将数据从一个过滤器的输出接口传送到下一个过滤器的输入接口。管道是充当过滤器之间数据流的通道，是连接各个过滤器的组件[5]。

图3 过滤器结构图

过滤器可以很好地实现功能的分解。通过将不同的功能用不同的过滤器进行实现，然后再用管道将各个过滤器相连，可以很好地实现封装与功能分解。利用管道-过滤器模式还可以方便地将某一个旧过滤器用一个新过滤器进行更换，实现功能的修改或者更新，而不用修改其他的过滤器。过滤器模式流程如图4所示。

2.3 资源组织模式应用

资源组织模式适用于这样的场景。科技资源处理流程由多个复杂的过程组成，而且每个处理过程依次执行，前一个处理为后一个处理提供必要的数据，后一个过程需要前一个过程提供数据支持。每个复杂的过程有自己独特的处理逻辑，可以对输入数据全部进行处理，也可以根据自己的特定情况只对一部分数据进行处理，最后输出最终的结果作为科技资源标准化描述的执行结果，即各个资源类共同形成多源异构资源池。

如图5所示，源科技资源输入到过滤器模式架构，先经过科技资源类型、性质过滤器，进行对资源类型性质的分析，得出统一化的类型性质描述，得到的结果过接口输出到下一步。同理依次经过功能参数过滤器，检查科技资源正常使用需要的功能参数并形成相关统一化描述；经过服务模式交付模式过滤器，得到科技资源在服务、交付过程中的需求的统一描述；最后对科技资源评价方法进行统一化后，目标科技资源类生成过滤器将所有的结果整合在一起最终得到目标科技资源类。

图4 过滤器模式流程

图5 资源组织模式应用场景

3 资源共享模式

3.1 资源共享模式功能

资源共享模式作为整体架构的中间层，对资源组织模式组织好的资源进一步加以利用，凭借一定的集成标准与集成方法将分散的各个资源类集成为协同服务。通过资源共享模式研究服务抽象，服务动态构建、微服务系统等资源调度机制，以达到完善技术资源的共享模式、管理方法的功能，如图6所示。

图6 资源共享模式功能

3.2 资源共享模式结构特征

资源共享模式的结构特征为，将一个服务端类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使得原本因接口不匹配而无法协同工作的两个资源类可以实现协同工作。比如，电脑工作电压20 V，而家庭用电的电压是220 V，这就需要一个电源适配器——俗称充电器或变压器。在利用科技资源进行协同服务中，同样需要科技资源的适配器。

在图7中，Interface为科技服务调用的目标接口，声明了科技服务调用的方法。Adaptee为科技资源适配者类，包含科技服务实际上调用到的科技资源类方法。 Adapter为科技资源适配器类，实现科技服务调用的目标接口，通过调用科技资源适配器类间接地调用到科技资源适配者类的方法[6]。

图7 适配器模式结构

资源池中的科技资源的数据和行为都有较大的利用价值，但彼此之间接口不符时，应考虑适配器的使用，使一个原有科技资源对象与某个科技服务接口匹配。适配器模式主要应用于希望调度一些资源类，但是接口又与调度环境要求不一致的情况。

3.3 资源共享模式架构设计以及处理流程

资源共享模式从宏观角度上主要分为3层，如图8所示自上而下分别为协同服务层、适配器层、资源池层。

图8 适配器模式模型架构

本文对适配器模式的传统模型加以改造, 选用经典的对象适配器模式, 补充创建型模式中的工厂方法，将两者结合使用。为了原本不兼容的技术资源目标对象能在同一项目中互相配合协同服务，进行接口转换，隔离资源池层与协同服务层，改造后的新接口解耦了协同服务应用程序对原有系统的依赖。适配器模式在未对现有资源类和接口改造的前提下，从外部增加新对象——适配器类，完成从资源池接口到协同服务接口的集成处理。适配器层接收资源池层的参数输入信息，输出响应信息，并将输入输出封装。应用层通过HTTP协议或直接调用socket接口建立连接。通过适配器层可切换任意资源类接口，适配器支持可扩展性。适配器统一接口的工作流程如下：

1)客户端执行请求函数，配制出带有资源池资源类类型，实际操作等参数项的request。

2)调用适配器包中的统一外部接口创建相应的适配器。

3)适配器调用具体实现，在内部创建适配器执行对象Adaptee，获得适配者资源类单例。

4)适配者根据传入request的信息类型，构造响应资源类内所规定的API请求URL,并对参数及URL进行序列化。

5)调用检查函数检测服务器连接成功与否。

6)调用执行函数，实现挂载磁盘、创建镜像等各种功能的API命令。

7)适配器将返回的相应信息封装成Response响应类，发送至客户端的调用处，客户端接收Response，并将结果显示。

建立适配器模式的目的和意义在于，能够有效地整合并调度资源池中不同资源类的虚拟化科技资源，基于适配器而开发的协同服务系统可对基础技术资源实现集中式、可视化的管理，简化了资源管理的复杂度，提高了资源利用和复用率，及时合理地调度资源，节约成本，提高效率。

4 资源评估模式

4.1 资源评估模式功能

资源评估模式功能如图9所示。对于适配器模式中产生的各种协同应用服务，研究服务定制与服务交易方法、技术资源服务流程优化与协同方法、质量保障与评价方法，运用这些方法对上述应用服务进行“观察”。 通过资源评估模式，每当一个应用服务改变状态，则所有依赖于它的评价方法都会得到通知并综合判断得到其价值创造的评价结果，从而决定是否自动更新从过滤器模式起直至服务完成整个流程中的某个相应环节。

图9 资源评估模式功能

4.2 资源评估模式结构原理

观察者模式定义了科技资源类对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都将得到通知，并自动更新。观察者模式属于行为型模式，行为型模式关注的是对象之间的通讯，观察者模式就是观察者和被观察者之间的通信。

如图10中Subject类是主题，把所有对观察者对象的引用在了一个聚集里，每个主题都可以有任何数量的观察者，抽象主题提供了一个可以增加和删除观察者对象的接口。Observer类是抽象观察者，为所有的具体观察者定义一个在得到主题的通知时更新自己并进行操作的接口[7]。

图10 观察者模式结构

系统设计中，各个科技资源对象协同工作，一种常见的情况是, 当一个对象的状态发生变化时, 关注该对象的其他对象都需要随之变化。这种情况下对象之间相互依赖，紧密耦合。观察者模式可以弱化具体科技资源类之间的耦合关系, 使得相互协作的对象不需要了解对方而能进行必要的通信与交互。

5 科技资源共享服务模式价值网

5.1 互联共享和协同服务模式的价值网模型

针对技术资源互联共享问题，在分析技术资源分布和应用需求基础上，通过过滤器模式分析技术资源的类型、性质、功能参数、服务模式、交付模式、质量保障与评价方法，通过适配器模式研究技术资源的共享模式、管理方法，通过观察者模式研究技术资源服务流程优化与协同、服务定制与服务交易方法、质量保障与评价方法，并结合多方共赢、互利合作的原则，提出基于价值网的资源共享和协同服务模式，如图11所示。

图11 技术资源互联共享和协同服务模式价值网整体架构

5.2 互联共享和协同服务模式的价值创造原理

在观察者模式下，当协同应用服务的状态发生变化，所有依赖于它的资源评价方法会得到通知。若当前协同服务的价值创造评估结果达到一定的阈值，则保留这项应用服务，否则触发自动更新，重新建立资源适配共享的协同应用服务，直至形成一种相对合理的资源共享方式。对于价值创造的判定可以基于图12所示的价值网的原理模型来解释[8]。

图12 价值创造原理模型

图12展示了在资源共享中价值创造的3个核心要素，它们两两之间存在着的动态正反馈联系。牢固的科技资源相互关系以所共享科技资源的核心能力为前提，协同服务价值实现的正面评价反馈到价值网成员则会更加强化各科技资源之间的相互关系；科技资源核心能力的类型、水平约束着科技资源相互之间的合作共享方式，基于核心能力建立的相互关系网络促进着优越的服务价值得以实现；而服务价值的实现会进一步加强科技资源的紧密合作，协同服务的需求也决定了科技资源的核心能力发展。三者之间形成积极的自我增强闭合循环，体现出价值网络的动态运行[9]。本文通过资源组织模式——过滤器模式优化各科技资源的核心能力来进行价值创造；通过资源共享模式——适配器模式优化科技资源的相互关系来提升价值创造；通过资源评估模式——观察者模式来监督并把控协同服务的价值实现。

基于以上的分析，资源共享与协同服务模式全方位建立在价值网原理基础上，包含了客户、政府部门、核心企业、合作组织、高校、研究所、金融机构等各个科技资源主体，有效地利用信息技术，通过资源池耦合实现各技术资源的无障碍沟通，进而进行科技资源共享和协同服务，具有开放性、高协同和无边界等特征，获得了保持快速合作、敏捷响应和协同增值的价值网核心能力[10]。

6 结语

针对中国制造业企业与高校和政府之间科技资源共享模式单一、技术更新缓慢的问题，本文提出基于价值网的技术资源共享服务模式。从资源提供主体出发，分析了科研机构、企业、高校、创新产业园区等主体的资源优势以及不足，对症下药。通过一系列模式，整合与集成各方优势资源，构建网络平台，提供服务接口，开展应用服务，组成一个高效的价值网络，实现对企业全链条的生产经营活动的技术支持，最终为制造业创新发展提供技术支撑与价值创造。