模块化视角下关键核心技术创新模式研究——基于S 企业的案例分析

祝爱民，吴芸婷，王海军

（沈阳工业大学管理学院，辽宁沈阳 110870）

0 引言

现阶段，中国在制造业领域关键零部件的开发与设计技术仍鲜有突破。根据孟东晖等［1］、张羽飞等［2］的研究，中国的关键核心技术仍存在对外依存高、自给率不足40%的现象；加之以美国为首的西方发达国家针对中国实施技术封锁战略，强力禁止部分关键核心高端生产装备、零配件及材料出口中国［3］。面对内忧外患的局势，习近平总书记多次强调关键核心技术是靠化缘要不来、花钱买不来、市场换不来的，必须靠自己研发，需要把科技发展主动权牢牢掌握在自己手里。制造业是立国之本、兴国之器、强国之基，更是建设创新型国家的核心依托［4］。因此，如何突破关键核心技术、加快实现核心技术自主创新，不仅是中国制造业企业在当前严峻形势下亟待解决的重要问题，也是中国确保产业安全和战略主动、提高科技对经济社会发展的贡献率和支撑力的重要手段。

通过梳理文献发现，实践界和学术界围绕关键核心技术开展了大量的研究工作。其中，胡旭博等［5］、张嘉毅等［6］、韩凤芹等［7］、陈劲等［8］着重于探讨关键核心技术的概念界定；张羽飞等［9］、李天柱等［10］聚焦于突破路径；以及张于喆等［11］、陈劲等［12］探讨了制约因素。在概念内涵上，已有相关研究从技术体系、国家安全与国际竞争、产业链发展等多个角度进行阐释，例如，张玉臣等［13］认为关键核心技术是由特定主体设计并构建，在技术体系/产业链中发挥关键作用且居于核心地位，其他主体在短期内难以模仿和掌握，具有稀缺独占性的技术体系；徐霞等［14］指出，关键核心技术是在对中国推进高质量发展、维护国家安全和参与国际竞争方面具有重要战略影响的关键技术领域中处于核心地位的技术门类。在此基础上，赵建等［15］认为关键核心技术是在产业链中处于主导地位，难以被其他技术所替代，并对产业链中的其他技术具有支撑作用，对国家经济、国防和社会等方面安全产生深远影响的技术体系。在突破路径上，新型举国体制更能推动各类创新主体集中攻关、实现资源配置最优以及资源利用效率最大化［16］。王海军［17］认为提升自主创新能力、嵌入全球高端价值链、构建创新生态系统和强化知识创造是推动中国关键核心技术创新的关键所在。然而，在发展障碍上，基础投入不足、财政体制不完善、协同创新融合不够、人才因素制约严重等因素制约了中国关键核心技术创新全面突破。

上述文献为关键核心技术研究奠定了一定的理论基础，但在揭示如何实现关键核心技术创新的内在机制上相对薄弱。比如，张于喆等［11］认为打好关键核心技术攻坚战必须要坚持需求导向和问题导向，但是对“需求与问题如何推动关键核心技术创新？如何在过程中体现？”等相关问题的解答尚缺乏独特的理论视角；韩凤芹等［7］、王海军［17］、王可达［18］等指出了调动多方力量、促进不同创新主体合作能有效推动关键核心技术创新，但缺少对成员如何围绕创新任务展开合作的理论解释。另外，针对关键核心技术创新的案例研究总体上较少，这导致现有理论在关于其前因后果、实现流程、形式安排、效果等方面还处于初级阶段。且既有相关研究多关注战略性新兴产业，而针对具有高技术密集与多产品等特点的装备制造业，其关键核心技术突破机制具有特殊性，现有研究难以提供可行的实践建议。因此，亟须立足独特视角挖掘关键核心技术创新驱动因素、实现机制与运作原理。基于胡旭博等［5］、王海军［17］、余江等［19］研究提出的关键核心技术具有高投入性、长期性、高风险性、知识的复杂性和嵌入性等特征，关键核心技术的形成一般要经历长期复杂的研发过程，涉及大量缄默知识、学科知识、专利和技术诀窍；而模块化思想在于通过对产品进行模块化分解，降低整体研发和制造的复杂程度，从而解决产品设计与制造的复杂性问题，提高创新效率［20］。因此，模块化不失为一个独特视角，用于理解关键核心技术的复杂性，探究其创新过程的内在机制，从而指导不同主体进行创新实践。

鉴于此，本研究以装备制造业企业如何通过模块化实现关键核心技术创新为主题，试图回答以下问题：第一，装备制造业企业推进关键核心技术创新的动因有哪些？第二，模块化如何赋能装备制造业企业关键核心技术创新？第三，装备制造业企业通过模块化进行关键核心技术创新结果如何？为此，根据“动因—过程—结果”的研究框架，基于模块化视角，拟通过技术、组织、环境层面剖析关键核心技术创新动因，以S 企业为例，深入分析其关键核心技术创新的驱动因素、实现过程及结果。

1 理论研究与分析框架

1.1 关键核心技术

就企业来说，关键技术是指能够优化资源利用并保持企业领导地位的技术［21］。核心技术指在生产或技术系统中起核心作用的技术，是技术创新的“骨架”［22］。关键核心技术服务于企业技术创新，由核心材料、部件、设备、工艺等组成［2］；它既是核心技术的子集，也具有关键技术的特征，是核心技术与关键技术的交叉融合与革新［23］。如图1 所示，关键核心技术与一般技术不同，其特点包括：技术地位的高壁垒性和垄断性；攻关过程的高投入性和长期性；突破机制的独特性与系统性；创新成果的外溢性和持续性；创新主体的多样性。

图1 关键核心技术概念

企业不仅是推进关键核心技术创新的主体，也是关键核心技术应用和实现产业化、商业化的重要主体［24］。针对制造业企业开展关键核心技术创新的突破路径，专家学者们基于产学研深度融合、企业内外部管理和资源利用、组织学习和资源治理及模块化等不同视角进行了探讨。基于产学研深度融合视角，张羽飞等［2］以三一集团为例，识别出民营制造业领军企业通过推动产学研深度融合以实现关键核心技术创新的过程遵循“功能性突破→性能性突破→可靠性突破→前沿性突破”的演化路径。以企业内外部管理和资源利用为视角，宋艳等［25］通过对装备制造业领军企业的研究发现，其技术突破路径经历了一个“技术引进—改进升级—自主创新—技术与产品全球引领”的过程。基于组织学习和资源治理视角，张冬梅等［26］指出伴随复杂装备制造企业技术能力的提升，企业的组织学习和资源治理活动也同样呈现出序贯的演进特征。

由此可见，在不同视角下装备制造业企业可通过多条路径推进关键核心技术突破，但是现有研究还未从模块化的角度进行探索。模块化的核心效能在于降低复杂度，而关键核心技术本身具有复杂性，其攻关组织本质上也是一种复杂系统，因此，模块化不失为装备制造业企业推动关键核心技术创新的一条可行路径。为此，本研究基于模块化视角，通过梳理装备制造业企业突破关键核心技术的动态进程，探究其推进关键核心技术创新的动因、过程和结果，进而提炼出装备制造业企业的关键核心技术模块化创新模式。

1.2 模块化

“模块”具有标准化的接口，是某种特定功能的载体［27］。“模块化”是指将复杂系统分解成多个模块，每个模块都能够独立设计［28］，并且能和其他模块按照一定设计规则相互联系以构成更加复杂的系统［29］。模块化可为关键核心技术创新提供新的理论基础与探索视角。已有研究证明，模块化通过突出复杂技术创新重点、整合技术创新资源、增强创新动力、提升创新速度等推动产业突破性技术创新［30］。在数字化情景下，模块化数字平台还可赋能企业颠覆性创新［31］。模块化贯穿于企业产学研合作创新过程中，在不同阶段中表现出产品模块化、组织模块化或平台模块化［32］。其中，产品模块化表示对产品按不同层次而进行拆分的一种程度［33］，可通过模块化分工、淘汰赛竞争、知识溢出和合作4 个途径促进技术创新［34］。组织模块化则是组织间通过构建模块化体系拓宽网络、加强同产业链上下游的合作与知识及资源共享而实现协同作用［35］。组织模块的独立性为组织内部技术创新提供基本保障；其响应性可促进技术创新在各模块间迅速开展，进而提高组织技术创新能力［36］。

针对关键核心技术创新的复杂性，模块化是一个极具解释力的理论视角，但谢富胜等［37］、欧阳桃花等［38-39］现有相关研究主要聚焦于关键核心部件研发能力生成机制、企业通过模块化获取竞争优势的路径与效果等，基于模块化视角来研究关键核心技术创新模式仍较为缺乏，系统地分析装备制造业企业实现关键核心技术模块化创新则更少。综上，本研究从模块化视角切入，借鉴曾德麟等［40］的做法，遵循“动因—过程—结果”的朴素逻辑，构建装备制造业企业关键核心技术创新模式的研究框架（见图2）。

2 研究设计与数据收集

2.1 研究方法

本研究采用探索性单案例研究方法，原因有以下3 点：（1）本研究旨在回答装备制造业企业为什么以及如何通过模块化推进关键核心技术创新，属于“why”和“how”类型的问题，所以借鉴Yin［41］的做法，采用案例研究方法；（2）本研究不仅探讨装备制造业企业实施模块化的推动因素，还要探索关键核心技术模块化创新的动态过程与结果，这些都是现有文献还未系统深入探究的内容，为了捋清事物发展的因果关系，所以借鉴欧阳桃花［42］的研究，采用探索性的案例研究方法；（3）由于本研究旨在深入且充分地探索装备制造业企业通过模块化实现关键核心技术创新的模式，对数据丰富性与细腻性有较高要求，相比多案例，单案例研究方法更能通过深入某一企业的管理实践，在详细描述现象的过程中探寻事物的一般规律，因此采用单案例研究方法。

2.2 研究样本

选择S 企业作为案例研究对象，主要遵循了欧阳桃花等［43］提出的3 个原则：（1）兼顾重要性与代表性的原则。S 企业作为中国重大技术装备行业的支柱型、战略型领军企业，能够代表该行业中具有相同特征的企业实现关键核心技术模块化创新的实践。（2）遵循理论抽样原则。案例研究方法选择某一案例是出于填补现有研究空白或者发展新理论的需要，并非统计抽样的原因［44］。以往研究虽有指出模块化是实现关键核心技术创新的关键路径，但更多的是侧重于关键核心技术研发能力以及模块化竞争优势的获取，缺乏从模块化的视角探明推进关键核心技术创新的内在机制。S企业多年来在研发、生产过程中探索产品模块化、组织模块化与平台模块化，实践经验丰富，以其为研究对象，尝试打开装备制造业企业如何通过模块化实现关键核心技术创新的“黑箱”，有助于补充与完善关键核心技术和模块化方面的理论。（3）兼顾理论目标与案例对象的一致性原则。S 企业通过将传统研发模式转变为模块化研发模式，提高了研发效率及产品商业化效率，笔者在调研中对此印象深刻，并且相关新闻报道和文献资料也较为完整。总之，S 企业如何识别推动关键核心技术模块化创新的影响因素，并平衡不同的模块化策略，这与构建模块化促进装备制造业企业关键核心技术创新过程模型的理论目标一致。

2.3 数据收集与分析

通过访谈、实地观察、文献研究、网络搜索等多种渠道收集数据，获取一手、二手多种数据信息，以形成证据三角形，确保研究中使用的每一个证据都至少有两个数据来源三角化，从而保证案例研究结论的信度与效度。具体数据来源见表1。

表1 资料获取与数据收集概况

按照Pettigrew［45］提出的纵向案例分析策略，按照以下3 个步骤对数据进行分析：（1）对通过各渠道收集的资料进行归纳整理，梳理S 企业从成立至今的发展历程和关键事件，关注重大事件之间的联系；（2）重点确认企业在技术创新过程中所采用的模块化操作方法；（3）重点关注企业在何种因素影响下实施关键核心技术模块化创新，包括具体实现过程如何、达成何种结果等，以理解S 企业是如何通过模块化推动关键核心技术创新，从而使其一步步成为行业领军企业的动态过程。

3 案例描述

S 企业从通风机产品起步，发展到现在具备为能源与化工领域全部细分市场提供核心设备及解决方案的能力，其发展历程也同中国能源与化工动力装备从无到有、从小到大、从弱变强的发展历程。S 企业的技术创新历程主要分为跟跑阶段（1950—1980 年）、并跑阶段（1980—1990 年）、领跑阶段（2000 年至今）。其中，在跟跑阶段，S 企业完成了压缩机技术的模仿、引进与消化，走过了中国大型压缩机从无到有的艰难创业阶段；在并跑阶段，S企业不断寻求自主创新，走过了自主开发大型压缩机和工业用泵为目标的企业成长阶段；在领跑阶段，S 企业依托企业技术中心，先后设立多个研究院、国家级企业技术分中心，加强国内外技术交流与合作，成功研制出106t 乙烯“三机”、106kW 核级泵、4M125 大型往复式压缩机等近百个国产首台套重大装备，打破了外国企业在同类设备上的垄断，填补了国产压缩机的多项技术空白。

4 案例分析

4.1 关键核心技术创新的成因

基于“技术-组织-环境”（TOE）理论框架，从技术、组织和环境3 个层面来分析S 企业采用模块化进行关键核心技术创新的推动因素。

4.1.1 技术层面

一是技术能力多样化。资源基础理论认为产品是由不同技术生产的零部件组成的，有的企业在一些部件生产活动中有竞争优势，有的企业在另一些部件生产活动上有竞争优势［46］，通过优势资源互补可达到充分利用外部资源、提升技术水平的目的。S 企业在发展初期，主要从事大型压缩机、风机、水泵等产品的研发与制造，技术复杂度较高。在此阶段，上述产品多项关键核心技术被德国西门子、意大利新比隆公司等企业垄断，因此S 企业通过技术引进方式以实现压缩机等重大装备的国产化，但受制于资源禀赋与研发能力，仅凭自身能力无法顺利实现引进技术的消化、吸收与再创新，必须要与在基础研究与技术开发方面具有优势的高校、科研院所进行合作创新。随着创新主体间的合作逐渐深入，为了更好地推动技术创新，S 企业引进精益思想，细化技术研发计划，通过发布分解的单元技术需求，向高校或科研院所招标，以实现双方以需求为导向的协同创新。

二是信息技术发展。信息技术在应对碎片化需求与组织灵活性层面具有连接与匹配的作用［47］。大数据、工业互联网、云平台等新一代信息技术进一步支撑S 企业的智能制造发展道路［32］。得益于信息网络平台的构建，S 企业不仅能拉近用户距离、获取用户需求，还能对用户订单需求进行分解、归类和匹配，从而组织和调动产品生产制造所需资源，通过各子公司之间的协同运作生产定制化产品；加之云计算技术对产品生产过程中数据的深入分析与挖掘，S 企业得以设计匹配的业务流程，从而缩短交货周期、快速满足用户需求。S 企业在技术层面的信息技术发展动因编码举例如表2 所示。

表2 S 企业技术层面动因编码举例

4.1.2 组织层面

合作创新网络的构建推动参与成员之间形成一种松散耦合关系。初始阶段，S 企业与学研机构构建产学研合作创新网络，在该网络中各节点成员通过产品制造构建合作关系。在产品的设计、研发过程中，S 企业基于市场需求划分产品模块，并联合高校与科研机构针对关键模块展开创新，如在PLC 离心式压缩机设计过程中，S 企业对活塞机模块、控制模块等进行组件与设计与集成，基于控制模块的具体需求与大连理工大学（以下简称“大工”）开展合作，实现气体恒温控制装置与混合气体节流系统研发。随着合作创新网络的进一步发展，S 企业依托企业技术中心，先后设立博士后工作站、院士工作站、S企业-大工研究院、企业技术分中心等多个研究院、国家级企业技术分中心，加强国内外技术交流与合作，如S 企业依托高端装备制造业协会合作联盟与相关企业及高校合作，入驻中国西部科技创新港、岱山石化循环经济产业园。加之S 企业下属总公司研究院、技术中心、客户服务中心与分公司设计部、工艺部等部门，形成了以“两站四院五中心”为核心、各子公司技术部门为支撑、国外研发机构为补充的自主创新与合作创新相结合的多维创新体系。S 企业组织层面的合作创新网络动因编码举例如表3所示。

表3 S 企业组织层面动因编码举例

4.1.3 环境层面

一是国家发展需要。国家发展需要始终贯穿于S 企业的技术创新历程（见图4）。1956 年，中国亟须恢复经济秩序、发展科学技术，由此发布了《1956—1967 年科学技术发展远景规划》。通过模仿苏式离心压缩机，S 企业独立设计制造出中国鼓风机行业第一台透平压缩机。20 世纪70 年代，由原国家计委向国务院提出“四三方案”1），S 企业的改造纳入了“四三方案”，在国家支持下，引进制造MCL、BCL、PCL 三类单轴多级离心式压缩机技术，由此引发了S 企业在设计、技术、材料和工厂上的革命。1992 年3 月，原国家经济贸易委员会、原国家教委、中国科学院联合施行“产学研联合开发工程”，此后，在一系列相关政策推动下，S 企业开始与高校、科研院所建立合作关系。2006 年，全国科技大会提出自主创新、建设创新型国家战略，《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020）》《工业转型升级规划（2011—2015）》《国家“十一五”科学技术发展规划》等一系列规划的相继出台，推动S 企业深化产学研合作。2012 年，党的十八大明确提出实施创新发展战略。2018 年，习近平总书记在中央财经委员会第二次会议中提到，关键核心技术要不来、买不来、讨不来。必须破除“创新孤岛”，打造融通各种资源、衔接各个产业、激发各方力量的系统创新链。在“大众创业、万众创新”的政策导向下，S 企业通过联合攻关、共建机构、构建云平台等方式推动合作深度融合。

二是市场需求。多样化的市场需求要求产品或者复杂系统的结构具有灵活性和可变性。在需求导向下，S 企业不仅聚焦于传统市场的升级改造，注重用户的具体需求，也关注未来潜在的新兴市场，把握主要经济领域的未来发展方向。S 企业结合其“十四五”发展规划，瞄准基础共性技术、世界前沿技术和新市场新领域，组织各子公司、技术部门谋划并落地实施科技创新三年行动方案。这种方案聚焦于市场需求，进一步提升了技术创新的效果。同时，根据各种市场需求设立的项目能够真实反映S 企业面临的“卡脖子”问题，如S 企业设立的兆瓦级的电子轴承项目，不仅能够对代表世界级水平的设备进行研究，同时也能够巩固S 企业在此方面的领先地位。S 企业环境层面的市场需求动因编码举例如表4 所示。

表4 S 企业环境层面动因编码举例

基于此，得出观点1：技术能力多样化、信息技术发展、合作创新网络、国家发展需要以及市场需求推动S 企业采用模块化方法进行关键核心技术创新。技术能力多样化使得S 企业得以充分发挥自身技术优势，并通过构建合作创新网络，借助其他创新主体的技术能力优势；在信息技术发展的帮助下，S 企业可充分了解市场需求及链接其他创新资源；此外，国家发展需要与市场需求使S 企业的技术创新历程更具使命感和方向。

4.2 模块化赋能关键核心技术创新

4.2.1 产品模块化赋能关键核心技术创新

产品模块化是一种设计和生产产品的方法，将产品划分为一系列可独立设计和制造的模块。产品模块化赋能S 企业关键核心技术创新体现在以下4个方面：

（1）联结用户需求和产品特征，实现核心设备的分解和独立研发。通过定量化用户需求，把用户需求与产品设计参数联结起来，构建技术解决方案转化矩阵，将核心设备划分为个性模块与通用模块等多个模块，确定每个模块的功能、接口和技术要求，并将终端用户需求映射到个性模块的研发设计过程中。如在空气储能系统解决方案的设计中，S 企业将空气储能系统划分为多个模块，包括压缩机、换热器、储气罐等模块，每个模块都有其特定设计参数和技术要求；同时，每个模块都将交给相应的研发团队进行独立设计、制造、测试和验证，以降低整体产品的研发风险。

（2）利用模块化的灵活组合和集成，实现关键核心技术的创新和升级。在模块开发完成后，通过定义和遵循标准化的接口，S 企业的研发人员在用户需求和模块配置规则的指导下，将各个模块按需进行灵活组合和集成，确保模块之间正确传递数据和信息，并且在模块集成的过程中进行严格的测试和验证，以保证整体系统的稳定性和可靠性。例如，在10 万空分压缩机装置的设计中，S 企业通过对多个模块进行优化和组合，成功实现了首套自主国产化，一次试车取得成功［48］。

（3）通过模块化的独立生产和质量控制，提高产品的可靠性和稳定性。基于功能的独立性，模块之间不会产生过度依赖关系。S 企业通过采用模块化的生产方式，各个模块的生产过程可独立进行、并行开展，提高了生产效率；此外，引入先进的质量控制和技术手段，通过产品质量控制和溯源，更容易查找和解决问题，确保每个模块的质量和性能达到最优。这种生产方式提高了产品的可靠性和稳定性，从而保证了关键核心技术的持续创新和改进。

（4）通过模块化的可持续维护和升级，实现产品的优化和升级。由于模块的功能独立性特征，每个模块的更新升级不需要和其他模块进行协调，即形成松耦合效应下的弱联系。S 企业在产品模块化的过程中，不断对模块进行技术创新和改进，当某个模块出现故障或需要升级时，通过替换或升级该模块，可实现产品使用寿命和性能水平的提高；同时，通过结合模块化设计和互联网技术，可实现产品的远程升级和维护。如在大型烯烃装置用离心压缩机组的设计和制造过程中，S 企业将大型烯烃装置用离心压缩机组划分为多个模块，包括压缩机壳体、转子、轴承座、密封等模块，并对每个模块进行独立设计和制造。S 企业不仅通过对压缩机壳体进行轻量化设计，采用高性能材料和先进的制造工艺提高了壳体的刚度和强度，降低了壳体的重量，还对转子进行了优化设计，采用了先进的平衡技术，显著提升了转子的动平衡性能，提高了压缩机的稳定性和可靠性。在模块化的设计和制造方法下，S 企业成功地实现了大型烯烃装置用离心压缩机组的核心技术创新和升级。

基于此，得出观点2：产品模块化通过联结用户需求和产品特征、灵活组合和集成、独立生产和质量控制、可持续维护和升级4 个方面赋能S 企业关键核心技术创新。其中，产品模块化设计通过联结用户需求和产品特征，实现核心设备的分解和独立研发；在此基础上，利用模块化的灵活组合和集成，实现关键核心技术的创新和升级，并进一步通过模块化的独立生产和质量控制，提高产品的可靠性和稳定性。最后通过模块化的可持续维护和升级，实现产品的优化和升级。

4.2.2 组织模块化赋能关键核心技术创新

组织模块化是一种将组织划分为多个独立单元或模块的方法，每个模块都具有特定的职责和功能。在S 企业的关键核心技术创新过程中，通过对内部和外部创新资源的有效整合，形成了由内部组织模块化和外部组织模块化两部分构成的组织模块化架构（见图3），实现了组织模块化赋能关键核心技术创新。

图3 S 企业内外部创新资源

一是内部组织模块化推动需求驱动下的创新裂变。一方面，S 企业基于用户需求分析，以项目为依托，以产品为导向，将整个组织划分为多个研发团队或部门，每个团队或部门独立决策、分工协作，都承担特定的研发任务和技术攻关，如压缩机技术、密封技术、控制系统等，这些团队独立进行研发工作，不断探索和尝试新的技术方案，从而不断推出具有创新性的产品。另一方面，S 企业通过项目管理、知识管理、标准化管理、激励机制四方面予以支撑组织内部组织模块化。在项目管理上，S 企业通过将大型项目分解为多个小型项目或任务，每个模块都有明确的责任人和时间表，这种管理方式有利于提高项目的可控性和可预测性，同时降低项目的风险和复杂性。在知识管理上，S 企业将核心知识划分为多个模块，并在企业内部进行共享和传承，这种管理方式有利于提高企业的知识储备和创新能力，同时降低了企业对新技术的获取和整合成本。在标准化管理上，S 企业通过实行标准化的技术开发流程和质量标准，确保产出的各个模块技术水平和稳定性的一致性，同时对于技术进展和问题解决等方面也有相应的标准制定和校验机制，从而保证产品质量和研发效率的不断提升，这种管理方式可以保证产品整体质量，同时也有利于产品的模块化设计和组装，降低出错率和工作重复度。在激励机制上，S 企业建立了一套模块化的激励机制，根据员工的个人能力和贡献进行奖励，这种激励机制有利于提高员工的积极性和创新能力，同时降低了企业的管理成本和人才流失率。

二是外部组织模块化增强与创新伙伴的合作。模块化起到了连接S 企业和高等院校、科研院所及组织等不同创新伙伴的桥梁作用，彼此之间遵从技术透明、易于执行的透明设计规则，形成分工明确、能力互补、松散耦合的模块化协同创新网络组织。S企业通过与大连理工大学、东北大学、中国科学院金属研究所等外部优秀创新资源开展持续、战略性的合作关系，以获取更多的技术和人才支持，并在技术合作过程中吸收先进开发经验，从传统的委托研发跨越到联合研发、共建实体、创新联盟、创新联合体等合作形式，进而实现合作利益的最大化。如S 企业分别在西安交通大学、大工、东北大学以及浙江大学设立了国家级企业技术分中心，与大工、东北大学以及西安交通大学联合建立研究院，每年定期向分中心下达年度研发任务，分中心与企业联合申报和承担各类计划项目，对研究院则采用全新的企业化研发模式，由校企投入专项经费支持研究院运转、人才聘用、科研立项等工作；同时，上海广电电气（集团）股份有限公司、荣信电力电子有限公司、哈尔滨电机厂等多家企业集团通过产品研发、结构件提供等形式参与到S 企业的技术攻关过程中。企业模块与学研模块实现独立决策，并以此搭建持续性战略合作的桥梁，如S 企业与相关高校及北京恩优科技有限公司等公司合作，“揭榜挂帅”辽宁省首批科技攻关项目“大功率集成压缩机组”，以联合攻关形式共享与集成创新要素，解决关键技术掣肘问题［32］。

基于此，得出观点3：组织模块化通过内部组织模块化和外部组织模块化赋能装备制造业企业关键核心技术创新。其中，内部组织模块化推动需求驱动下的创新裂变；外部组织模块化增强与创新伙伴的合作。

4.2.3 模块化赋能关键核心技术创新实现流程

目前，S 企业绝大多数压缩机采用的都是“积木式”模块化的设计方法，即以用户需求为起点，基于需求分析结果，利用相似理论设计技术方案，对相应的功能模块进行重新设计与制造，再通过“即插即用”的标准化接口与其他通用模块进行“积木式”组合，在进行分割、替代、扩展、排除、归纳、移植等一系列模块操作下，快速构成满足用户需求的产品（如图4 所示）。模块可以是具有一定功能的零件、组件和部件，其品质的优劣直接决定了新产品质量和效率的高低。在此方法下，S 企业通过建立基础库，得以存储多个型号的叶轮、隔板、气缸、活塞以及多个型号的标准件，且还形成了重要产品设计规范、重要产品出图规范、往复和透平两大形式产品设计规范，每个标准系列化元件图都存于档案图库或电脑图库中。在采用这种基于基础库的模块化设计方法下，S 企业将各种系列离心压缩机的主要结构件，如机壳、隔板、叶轮、密封等，根据对应用户需求的新参数或者特殊工艺流程要求，在完善结构尺寸、系列规划后，建立起“积木式”组合设计的结构型谱，应用规划好的系列结构件，快速设计出客制化的新机组［49］。

图4 S 企业基于“产品-组织”模块化的产品研发创新流程

在S 企业压缩机的全生命生产周期中，从研发到生产装配再到测试交付，S 企业下属子公司、各技术中心、大中小企业、高等院校、科研院所等组织机构均贯穿其中，以模块化组织支撑模块化产品的生产。如在PLC 离心式压缩机设计过程中，S 企业对活塞机模块、控制模块等进行组件预设计与集成，根据压缩机选型软件结果，在 PDM 三维模型库中直接调用适配的机壳系列，并基于控制模块的具体需求信息与大连理工大学合作，实现气体恒温控制装置与混合气体节流系统研发［32］。

基于此，得出观点4：在S 企业的创新过程中，产品模块化推动了组织的模块化，模块化的组织渗透于模块化产品的全生命生产周期。S 企业通过模块化的分解和研发、组合和集成、生产和质量控制以及升级和改进等措施，实现了关键核心技术的创新。这种产品模块化的方法，使得S 企业能够更加灵活地适应市场和技术变化，不断提高产品的性能和质量水平。在组织模块化上，S 企业通过内、外部组织模块化，合理配置资源，加强各部门间的沟通协作，确保各个环节的有效衔接，以此来提升整体的研发能力和技术水平。

4.3 关键核心技术创新的成果

S 企业的关键核心技术创新成果体现为技术创新、产品创新及商业模式创新这3 种类型。模块化为S 企业赋能技术创新提供了机会窗口。近年来，据企业内部资料统计，S 企业先后实现了科研攻关283 项，授权专利118 件，其中发明专利38 件，在压缩机气体动力学、转子动力学、传热学等核心技术领域不断取得重大突破，获得了多项自主知识产权，部分设计制造技术居世界领先地位。新产品的研发创新也是S 企业模块化的重要创新成果，围绕长输管线、炼油、石化、煤化工、核电、火电等领域需求的风机、往复机、水泵，S 企业开展了一系列的新产品研发。其中，有天然气长输管线压缩机、每年60 万 t/年天然气液化装置用离心压缩机、10万 Nm3/h 等级空分装置用压缩机、120 万 t/年乙烯装置用压缩机组、Lummus 工艺60 万 t/年PDH 装置产品气压缩机等多个首台套国产化产品。模块化也带来商业模式的变革：倡导“消除浪费、全员参与、持续改善”的全系统精益管理模式覆盖传统管理模式；制造执行系统（MES）、企业资源规划（ERP）、客户关系管理（CRM）、供应商关系管理（SRM）、质量信息化平台、服务云平台等一系列信息化平台补齐了多个领域的管理短板。

基于此，得出观点5：模块化赋能S 企业关键核心技术创新，使得S 企业在技术创新、产品创新以及商业模式创新上取得显著成绩。模块化创新能够使得一些技术和产品以更快的速度推向市场，而且性能与质量更高，并促使S 企业通过持续优化与升级实现创新发展，提升自身竞争力。

5 结论与讨论

本研究基于模块化视角剖析了S 企业实现关键核心技术创新的过程，得出如下研究结论：（1）在技术能力多样化、信息技术发展、合作创新网络、国家发展需要、市场需求等多种因素的综合影响下，S 企业采用模块化设计进行技术创新与产品制造；（2）产品模块化通过联结用户需求和产品特征、灵活组合和集成、独立生产和质量控制、可持续维护和升级4 个方面赋能S 企业关键核心技术创新；（3）组织模块化通过内部组织模块化和外部组织模块化赋能装备制造业企业关键核心技术创新；（4）基于模块化的设计规则，S 企业的产品与组织均呈现出模块化的特征，产品模块化推动了组织的模块化，模块化的组织渗透于模块化产品的全生命生产周期；（5）模块化赋能S 企业关键核心技术创新实践，成果主要体现在技术创新、产品创新及商业模式创新三方面。

基于以上结论，对于装备制造业企业乃至中国企业如何突破关键核心技术提出如下建议：第一，在中国关键核心技术发展处处受限的今天，不仅要坚持以市场需求为导向，更要将自身发展战略与国家需要紧密结合，关注行业发展风向与未来发展趋势，从长远视角来规划企业的科技研发活动，致力于打破国外技术垄断，实现关键核心技术独立。第二，大胆地采用独特的技术创新模式，如学习S 企业采用的模块化创新模式，通过将复杂产品进行分解与重新组合，充分发挥自身优势与利用外界优秀创新资源，实现产品的推陈出新与更新换代。第三，实施海纳百川的开放式创新战略，与大中小企业、高等院校与科研院所等创新主体和知识主体组建创新联盟或创新联合体，汇聚多方优势创新资源协同创新，共同实现关键核心技术攻关。第四，营造良好的创新氛围，形成科学的运营机制，鼓励大胆创新，允许犯错与失败，接受创新过程中的不确定性与风险性。

然而，本研究还存在以下不足：（1）仅根据一家典型装备制造业企业的关键核心技术创新实践提炼模块化创新模式，难免具有一定的个性化特征，为使该模式更具有普适性，还可结合多个案例企业的创新实践进行对比与归纳分析，以进一步完善与深化所提出的关键核心技术模块化创新模式；（2）仅对装备制造业领域的关键核心技术创新模式进行案例分析，之后还可根据不同技术特性的关键核心技术设计不同的模块化创新模式；（3）可以通过开发量表和调查问卷的方式，从定量分析的角度探究关键核心技术模块化创新的影响因素和实现机制。

注释：

1）即“拟用三至五年时间从美国、联邦德国、法国、日本等西方发达国家，引进总价值为43 亿美元的成套设备”。