制造企业工艺绿色化创新机制自组织演进

田红娜，毕克新

(哈尔滨工程大学 经济管理学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

制造企业作为创造人类财富的主体在我国国民经济中占有重要地位，既创造丰富财富，也大量消耗有限资源、造成环境污染.我国环保部等三部委发布的《第一次全国污染源普查公报》结果显示2007年我国废气排放总量637 203.69亿立方米，居前七位的行业均为制造业.制造企业的绿色革命将会影响我国的环境与资源问题.当前发展低碳经济已经成为世界经济社会变革的潮流，它对我国现有发展模式提出重大挑战，也为实现经济方式的根本转变提供了难得机遇.低碳经济对我国制造企业提出发展技术绿色化创新尤其是工艺绿色化创新的要求，但工艺绿色化创新的研发、扩散和大规模应用需要相应机制的支撑，因此制造企业工艺绿色化创新推进的关键是构建并完善工艺绿色化创新机制.这对于促进制造企业创新体系的重构、对于我国建立与低碳发展相适应的生产方式、消费模式、构建低碳能源供应体系意义重大.

近年来，技术绿色化创新作为国内外学者关注的重要课题取得大量成果，对技术绿色化创新机制的研究也给予了一定关注.国内学者大多认为技术绿色化创新机制包括政府作用机制、企业作用机制、科研机构和其他因素的作用机制［1-2］.其中政府在推动技术绿色化及其创新的过程中具有重要作用［3］，国外学者主要从政府角度研究技术绿色化创新的动力机制.Susse Georg等认为政府能够作为一个比赛规则的制定者通过提供给公司信息激励和必要联系，去寻找更高效的环境污染问题的技术解决办法;Vicki Norberg-Bohm和Robert P.Anex探讨了如何设计公共政策来促进技术绿色化创新［4-6］.Nelson等)，Sandra Rothenberg等认为技术绿色化创新受制于技术机会、技术创新的选择环境、学习效应等多重因素的影响［7-8］.但目前理论界对工艺绿色化创新的研究多是从工程学和化学等角度开展，从管理学角度进行研究的内容相对缺乏，尤其专门针对工艺绿色化创新机制的研究更是基本空白.以此为着眼点，本项目拟运用自组织理论对我国制造企业工艺绿色化创新机制的演进问题进行研究.

1 制造企业工艺绿色化创新机制构成

制造企业工艺绿色化创新是制造企业提升绿色创新能力、实现绿色制造业的重要表现形式和实施载体，本质是实现制造过程的绿色化创新.工艺绿色化创新机制是不断解决制造过程创新与市场需求和生态环境保护之间矛盾的程序、规则和制度的结合，是制造工艺从投入到产出整个过程的创新运行机理.它是由一系列密切联系而又相互制约的细分机制组合而成的一个组织体系，由各“子机制”或“分机制”互动与整合而成，是一个具有多层次、多指标的动态复杂系统.综合企业技术创新机制的划分，可以将工艺绿色化创新机制划分为过程性和功能性2种［9-10］.本文以功能性划分为标准，认为在制造企业工艺绿色化创新中动力机制、协调机制和扩散机制发挥了重要作用.

1.1 制造企业工艺绿色化创新动力机制

动力机制是制造企业工艺绿色化创新的内部结构与内在工作方式，及创新要素与外部环境之间所形成的互动关系，是推动制造企业从事工艺绿色化创新的动力源以及保证创新决策付之于行动的有关规定和行为方式的总和.其主要功能就是将制造企业工艺绿色化创新的动力要素转化为创新能力.完善的动力机制将提高制造企业利用动力要素进行创新的能力;制造企业对工艺绿色化创新能力的期望和在实践过程中对创新能力的检验反馈将引导动力机制不断调整和优化［11］.

从货币可衡量性角度，创新动力来源于经济和非经济2个方面;从创新主体角度，创新动力来源于内部和外部2个方面.经济动力中最根本的就是制造企业家对潜在利益的追求，此外还有制造企业对生产要素价格上涨的应对、满足市场的需求、生产中对问题解决方法的探索、企业间的竞争等.非经济动力包括制造企业满足社会发展需要，发明家的激励作用等.内部动力通过拉动力和推动力共同促进企业内部绿色工艺创新优势的增强，包括绿色效益、绿色战略、员工绿色创新意识和绿色创新管理制度.外部动力是来源于企业外部并对工艺绿色化创新产生较大影响或组成“动力场”的各种要素，包括市场需求、科技进步、政府支持、文化环境，以及高等院校、科研机构和科技中介机构对企业创新的支撑.

1.2 制造企业工艺绿色化创新协调机制

协调机制是制造企业工艺绿色化创新活动开展的关键与内在核心问题.首先，工艺绿色化创新是典型的集成创新系统，它需要创新主体要素共同参与并作用于创新客体要素而实现创新，而系统内部要素之间的协作不是各创新主体要素和创新客体要素其创新能力的简单累加，而是它们创新能力的集成，在此过程中协调机制具有重要作用.

其次，根据创新的投入—产出过程，工艺绿色化创新系统可分为创新投入、实施和产出3个子系统.同时考虑创新环境作用于创新投入和创新实施，且受到创新产出的影响，因此，它也应是工艺绿色化创新的重要子系统.投入子系统要求企业管理者在内、外部创新环境的影响下，根据对绿色工艺创新问题的设想投入大量的人力、财力和物力，保障创新活动的实施开展.产出子系统取决于创新实施的状况，将对下一轮创新投入行为产生一定影响，从而带动整个企业绿色化创新的进程，改善企业的绿色工艺创新环境.环境子系统包括企业内、外部创新环境，外部环境中政府和科技中介机构发挥了一定作用，如政府组织、规划、指导创新政策的制订和实施.

制造企业工艺绿色化创新协调机制的功能就是协整创新主体和客体要素;保证投入、实施和产出子系统在各自开展行为活动的同时，又相互促进、相互制约，呈循环往复的闭环运行;同时积极利用内外部创新环境，支持、推动创新的运行开展.

1.3 制造企业工艺绿色化创新扩散机制

创新对经济的影响是通过创新扩散实现的.熊彼特把技术创新的大面积或大规模“模仿”视为技术创新扩散，并把技术变革划分为发明、创新和扩散3个阶段［12］.技术创新扩散是最早也是最广泛被研究的创新内容.

制造企业工艺绿色化创新扩散是指工艺绿色化创新成果第一次商业化应用及其之后的进一步放大效应的过程，是工艺绿色化创新成果通过应用、模仿等方式向制造企业外部传播、扩散的活动过程.规范、完善的工艺绿色化创新扩散是实现工艺绿色化创新自身价值、提高制造企业科技投入经济和社会效益的关键.它建立在工艺绿色化创新基础之上，不仅追求一般工艺创新扩散的效率，还从自然资源节约和生态环境保护的角度出发，遵循自然生态系统“生产—消费—复原”这种周而复始的开放闭路循环特性，把工艺创新扩散活动自觉融入自然生态循环的系统中，既保证了经济效益的获得，又取得了生态和社会效益，具有持续性、低成本性和公益性等特征.工艺绿色化创新扩散机制是工艺绿色化创新扩散中的规章制度、行为规范等的集合，其中政府、中介机构、高等院校和科研机构发挥了重要作用.

制造企业工艺绿色化创新的动力机制、协调机制和扩散机制之间相互影响、相互联系、相互制约、相互作用，共同组成一个有机的工艺绿色化创新机制系统见图1.该系统内部各子机制作用于创新资源，将其整合发挥作用，迎合外部创新机遇，推动企业内部创新优势转化为企业创新能力，实现工艺绿色化创新的目标.

图1 制造企业工艺绿色化创新机制系统Fig.1 The mechanismsystemof green process innovation in manufacturing enterprise

2 制造企业工艺绿色化创新机制自组织演进的动因

自组织理论的研究对象是在一个动态系统中多个独立组成部分的交互作用如何导致一种秩序的突现［13］.从系统观的角度来看，制造企业工艺绿色化创新机制被看成远离平衡态的自组织开放系统，各子机制分别代表了该系统的某个层面，它们之间的相互作用具有非线性关系，在涨落的诱发下可能达到该系统从无序到有序、从低级有序到高级有序的状态，其自组织演进的关键动因如下，见图2.

图2 制造企业工艺绿色化创新机制自组织演进的动因Fig.2 The evolution causes of green process innovation mechanismin manufacturing enterprise based on self－organization

2.1 开放性

在动态环境中，工艺绿色化创新机制通过输入与输出物质、信息和能量与外界进行联系，以此保证其具有足够的负熵流，形成远离平衡的开放系统，使该机制系统向熵减方向演进，形成自组织结构.在工艺绿色化创新机制运行中市场需求发挥了重要的推动或拉动作用，而市场最基本的特征就是开放性.一方面，工艺绿色化创新活动只有不断与外界进行知识、技术、信息、人才、资金、设备等创新要素的交换才能促进创新成果的产生;另一方面，创新成果只有与外界交换，才能实现其经济和社会价值，从而进一步推动制造企业进行工艺绿色化创新.因此，开放性成为制造企业工艺绿色化创新机制良性发展的必备条件.

2.2 非线性相互作用

非线性相互作用产生的相干、分叉和临界效应，是系统存在和进化的重要前提以及基本条件［14］.制造企业工艺绿色化创新机制系统中要素和子机制，以及子机制之间的作用是非线性的.1)工艺绿色化创新过程包含了工艺绿色化创新设想形成、创新目标确定、研究开发、试制和批量生产等环节，是进行工艺绿色化创新主体要素与客体要素相互作用的产物.2)工艺绿色化创新各子机制之间的关系不是传递的，而是相互作用、相互催化的，形成了多个子机制之间的循环和反馈.根据自组织理论，在远离平衡的、开放的复杂系统中，非线性相互作用将使工艺绿色化创新机制系统内部要素失去独立性而互为因果，形成双向信息传递的催化循环关系，使微小涨落被放大成巨涨落.

2.3 竞争和协同

竞争和协同是制造企业工艺绿色化创新机制系统内各要素和子机制的主要行为方式.差异导致竞争，工艺绿色化创新主体的创新能力不同、获取的创新资源不同、对外部环境的反应不同，导致创新主体间为争夺有限的人力、财力和物力资源而展开竞争，从而迫使创新机制系统远离平衡态，激发并增强工艺绿色化创新的创造性，系统向有序结构的方向演进.工艺绿色化创新运行是一项包含工艺技术、生产和管理于一体的特殊社会实践活动，强调创新要素间的紧密配合与协调，表现为创新机制促使创新要素之间的合作、同步和协调，当创新机制的外部输入达到一定阈值时子机制在系统“序参量”的统合下就会实现协同，它使子机制中的某些运动趋势联合并放大、占据支配地位，推动演进.

2.4 随机涨落

根据自组织理论系统的有序演变是通过“耗散结构”理论中的“涨落”诱导实现的.其中来自工艺绿色化创新机制系统的内部因素如企业家的创新偏好或员工的创新点子导致了内涨落;外部因素导致了外涨落，诱因包括国家的政策变动，市场对绿色产品的需求和企业之间的竞争，以及工艺技术或工艺设备的发展进步等［15］.要使各种微涨落对机制系统的影响通过放大成为对机制系统产生“凝聚经济效应”的“巨涨落”，从而推动机制的演进，其前提条件是影响工艺绿色化创新机制的主要参量要达到某一“临界值”.例如影响工艺绿色化创新动力机制的主要参量包括创新人才，要使其达到“临界值”，可以通过较高的工资、丰厚的福利、股权激励、优越的工作环境、较多的晋升机会等优厚措施吸引高素质的创新人才达到“临界值”，从而推动工艺绿色化创新动力机制“巨涨落”的实现.

2.5 超循环

超循环理论提出循环是事物周而复始的运动，从低级到高级依次分为反应循环、催化循环与超循环［16］.依据超循环理论，制造企业工艺绿色化创新机制的自组织演进形式具有超循环的特性，它主要体现在工艺绿色化创新各子机制的超循环和整体的超循环.具体来说，制造企业工艺绿色化创新每一个子机制的独立运行就类似于一个反应循环.与此同时，各子机制之间相互联系并相互作用，每个子机制为其他子机制提供了工艺绿色化创新的催化支持，从而由若干反应循环构成了催化循环，这种催化循环在功能上相互耦合，彼此之间提供各种创新资源的催化支持，制造企业工艺绿色化创新机制的超循环系统就形成了.

因此，制造企业工艺绿色化创新机制的开放性、非线性相互作用、竞争和协同、随机涨落和超循环促成制造企业工艺绿色化创新机制的结构和功能在没有受到外界的强加干预下，在内外矛盾的作用下自行组织化、系统化、有序化地运动［17］.

3 制造企业工艺绿色化创新机制自组织演进模型

3.1 状态参量和基本模型

根据系统论的观点，制造企业工艺绿色化创新机制是在其内部起伏、涨落变化和外界扰动中不断从一种状态过渡到新状态的过程，该过程是许多参与者之间一系列综合的、复杂的相互作用和相互联系的结果，具有复杂性、动态性和自组织性［18］.因此，可以运用系统动力学模型，根据机制的构成，结合其自组织演进动因，从系统整体特性角度分析其演进的本质.

上文分析了机制的构成，认为3个子机制之间相互影响、相互联系、相互制约、相互作用，共同组成一个有机的工艺绿色化创新机制系统.若用D、M、S分别表示动力机制、协调机制和扩散机制，则制造企业工艺绿色化创新机制运行的绩效，R可以表示为R=f(D，M，S).可建立系统动力学模型，具体如下所示:

式中:λ 和 λ1、λ2、λ3分别表示动力机制、协调机制和扩散机制的变化率与其原有状态的关系，ε、ε1、ε2、ε3分别表示制造企业随机涨落外力对制造企业工艺绿色化创新3项子机制D、M和S之间协同作用的影响所导致的D、M和S变化，Γ表示随机涨落外力对制造企业工艺绿色化创新机制系统变化的影响，t表示时间.

3.2 模型的说明

3.2.1 工艺绿色化创新子机制的协同作用分析

式(1)表明制造企业工艺绿色化创新机制随时间变化的演进规律，式(2)～(4)分别表示工艺绿色化创新的动力机制、协调机制和扩散机制随时间变化的演进规律.制造企业工艺绿色化创新机制是由动力机制、协调机制和扩散机制协同生成的，3项子机制作用于工艺绿色化创新机制，每项子机制的改变都会导致工艺绿色化创新机制系统的演进.由于每项子机制的改变及其改变速率都存在差异，因此将会产生协作结果的差异，从而导致工艺绿色化创新机制向多种方向演进.

例如当预计工艺绿色化创新将带来效益增加时，创新内部动力增加，该动力因素的运行将影响以利润最大化为目标的企业展开增加创新投入等一系列行动，则动力机制变化率与其原有状态的关系改变即1发生变化，根据式(2)在此情境下将形成新的动力机制.同时创新投入的增加将引起协调机制发挥作用.通过式(1)制造企业工艺绿色化创新机制将由于3项子机制的协同作用发生演化.

3.2.2 工艺绿色化创新机制的演进过程分析

制造企业工艺绿色化创新机制的演进过程根据英国经济学家多西(G.Dosi)提出的“技术范式—技术轨道模式”，可以分为自稳定和自重组2个阶段.当旧结构外参量发生失稳时，最初只有部分变量产生不稳定性，但系统整体还处于自稳定阶段;随后失去稳定性的变量决定了没有失去稳定性的变量，导致系统结构变化由少数几个序参量决定，系统进入自重组阶段.

关于制造企业工艺绿色化创新机制的这种自组织演进阶段可用图3表示.最初制造企业工艺绿色化创新机制系统处于稳定态，当创新的内外部动力因素、工艺绿色化创新系统或者创新成果的传播扩散等变量改变时，将引起工艺绿色化创新的动力机制、协调机制或扩散机制不稳定，工艺绿色化创新机制系统的稳定性被打破.若低于临界点则机制系统将涨落回归到原创新机制，机制系统整体处于自稳定阶段.若高于临界点，则动力机制、协调机制或扩散机制的协同作用将使得整个机制系统出现多个分支的变化，形成分叉、选择现象.伴随3项子机制的不稳定状态加剧，机制系统开始转入机制演进的第2阶段——自重组阶段.

图3 制造企业工艺绿色化创新机制的演进阶段Fig.3 The evolution stages of green process innovation mechanismin manufacturing enterprise

根据生产过程，制造业工艺绿色化创新的发展演变经历了以“治”为主、以“防”为主、“防、治结合”3个阶段［16］.据此制造企业工艺绿色化创新系统的发展演化也可相应划分为这3个阶段.其中，从以“治”为主到以“防”为主的工艺绿色化创新，动力机制、协调机制和扩散机制在随机涨落外力的作用下对机制系统整体性产生微小偏离，制造企业工艺绿色化创新机制处于自稳定阶段.但2项子机制的自组织运动将会使上述微小偏离放大成对制造企业工艺绿色化创新机制产生凝聚经济效应的巨涨落.协同作用的结果使3项子机制得以跃升，进而带动企业工艺绿色化创新机制演变到新的高级有序状态［19］，形成“防、治结合”工艺绿色化创新机制系统.因此，制造企业工艺绿色化创新机制演化分为“以‘治’为主和以‘防’为主的创新机制”，以及“‘防、治结合’的创新机制”两个阶段.

4 案例分析——以海尔工艺绿色化创新机制为例

海尔是世界白色家电第一品牌，它历来重视绿色工艺的研发与应用，其中节能、环保、低碳工艺技术是其中央研究院着重进行自主研发和创新的技术领域之一.它在工艺绿色化创新上的投入巨大，仅2006年主要分公司进行空调、洗衣机、冰箱、冷柜、热水器等绿色工艺研究和开发的人员就达1 133人，开发和生产的配套资金达34亿元.2012年海尔集团创新设计中心设计的海尔迷你洗衣机等在国际创新奖评选中获奖.至今为止，海尔集团已获得50余项国际设计大奖，充分体现其利用绿色化创新尤其是工艺绿色化创新顺应全球低碳发展潮流，其中工艺绿色化创新机制起到关键作用.

4.1 海尔的工艺绿色化创新机制构成

4.1.1 动力机制

海尔工艺绿色化创新的内部动力中绿色效益体现为经济和社会效益，包括海尔获得客户认可并最终获取利润，海尔重视社会企业公民身份树立“有责任感企业”的社会形象;绿色战略体现为制定“绿色设计、绿色制造、绿色经营和绿色回收”战略;员工绿色创新意识主要体现为海尔鼓励员工担负起企业绿色创新的任务;绿色创新管理制度包括加强知识产权的保护制度等.

外部动力中市场需求体现为海尔迎合消费者的节能需求、规避碳关税等贸易壁垒、加入节能和环保认证;科技进步体现为海尔利用国际先进的精益生产技术等推动工艺绿色化创新;政府支持表现为政府颁布法律、法规，出台强制性标准，制定财政税收激励政策等;文化环境表现为消费者对低碳产品认可，社会对绿色生产的要求;高校和科研院所的协助表现为在海尔“不用洗衣粉的洗衣机”的研发中，中科院工程塑料国家工程研究中心与海尔进行了隔膜式电解水和活水处理技术的合作［20］.

4.1.2 协调机制

海尔工艺绿色化创新协调机制主要包括:

1)协调创新主体和客体要素.海尔通过“人单合一信息化日清”实现了工艺绿色化创新的高效协调，基本思路是通过信息化系统对订单交货期进行锁定，所有环节以交货期为目标倒推出各自的时间安排，要求每位员工对自己的定单全流程负责，体现了定单与员工的一一对应关系，保障了对客户需求的快速响应，也实现了全流程的精准化作业.

2)协调创新投入、实施和产出系统.1995年海尔为迎合消费者夏日洗衣的需要，投入科技人员和资金研制“小而精、好操作，能耗小、噪音小”的小小神童洗衣机.在创新中制定并实施了将科技人员的报酬与其技术创新成果所创造的市场效益挂钩的政策、制度.

3)协调外部环境对工艺绿色化创新的影响.如海尔积极利用外部先进的工艺创新成果，将奔驰汽车的制造体系改造移植到洗衣机制造中，通过优化现场生产制造流程、提高生产效率、提升产品零缺陷和品质等实现生产工艺的绿色化.

4.1.3 扩散机制

海尔工艺绿色化创新扩散机制主要体现在如下案例中.2003年海尔“不用洗衣粉的洗衣机”开发成功，这项工艺绿色化创新成果的扩散主要是通过消费者试用和技术研讨会的形式.

2004年“3·15”期间，海尔在全国同步举行“健康中国风”100场免费洗衣、“免费体验30天”、“百城千店万人见证风暴”等活动，以此推动工艺绿色化创新成果的推广［20］.2008年11月24日在北京举行了由中国环保产业协会联合主办的“绿色中国-世界有我-不用洗衣粉洗衣机技术推广研讨会”推动创新成果扩散.参与研讨会的有中国环保产业协会、全国家用电器标准化技术委员会、国家家用电器质量监督检验中心、中国质量检验协会、国家信息中心、清华大学科学与工程系等，可见在海尔创新成果扩散中政府、高校等共同发挥了作用.

海尔的工艺绿色化创新机制构成具体可见图4.

图4 海尔绿色工艺创新机制的构成Fig.4 The composition of green process innovation mechanismin Haier

4.2 海尔工艺绿色化创新机制的自组织演进

4.2.1 海尔工艺绿色化创新子机制的协同作用

在海尔工艺绿色化创新机制的发展演进过程中，其动力机制、协调机制和扩散机制密切联系、共同发挥作用.例如，从海尔“小小神童洗衣机”到“不用洗衣粉的洗衣机”再到“静音洗衣机”的发展，我们可以发现海尔产品的每一次绿色工艺突破背后都是其工艺绿色化设计、研发、生产全过程创新的结晶;是绿色效益和市场需求等内、外部动力共同推动、拉动创新的过程;是创新主体和客体要素集成发挥作用，创新投入、实施、产出和环境子系统相互协调的过程;是创新成果商业化应用并向企业外传播的过程.海尔工艺绿色化创新的动力机制、协调机制和扩散机制协同发挥作用形成海尔工艺创新机制系统，其自组织演进符合本文构建的系统动力学模型.

4.2.2 海尔工艺绿色化创新机制的演进阶段

纵观海尔工艺绿色化创新机制的演进过程，发现从以“治”为主到以“防”为主的工艺绿色化创新，工艺绿色化创新机制是自稳定状态;从以“防”为主到“防、治结合”工艺绿色化创新，工艺绿色化创新机制进行了自重组.因此，海尔工艺绿色化创新机制的演进大体可以分为2个阶段，其中每个阶段工艺绿色化创新机制的典型内容和表现见表1.

表1 海尔工艺绿色化创新机制的自组织演进Table 1 The self-organization evolution of Haier green process innovation mechanism

5 结束语

基于系统动力学原理，本文构建了自组织演进模型，其中3项子机制协同作用于工艺绿色化创新机制系统，每项子机制的改变都会导致机制系统演进方向的变动;机制系统的演进可以分为“以‘治’为主和以‘防’为主的创新机制”，以及“‘防、治结合’的创新机制”两个阶段.最后本文以海尔为例，分析了海尔工艺绿色化创新的动力机制、协调机制和扩散机制，验证了海尔工艺绿色化创新机制演进是各子机制协同作用的结果，以及其演进过程的阶段划分.

本研究也存在不足之处，虽对制造企业工艺绿色化创新机制演进展开了深入全面分析，但由于工艺绿色化创新的部分内容涉及到企业的商业机密无法从相关统计年鉴上全部获得，因此未能对工艺绿色化创新机制的演进模型进行定量数据分析.但通过本研究对制造企业工艺绿色化创新机制的演化有了较全面的了解，为进一步研究制造企业工艺绿色化创新机制的相关问题奠定了基础.

制造企业工艺绿色化创新能力提高的关键是优化工艺绿色化创新机制.在低碳经济背景下，制造企业工艺绿色化创新的子机制会主动改变它们之间的组合，以增强企业的工艺绿色化创新能力，提高企业在复杂多变环境中的竞争力.当前，我国制造企业工艺绿色化创新中的部分要素和子机制或子机制间的交互协同性差、动态整合不够成为制约工艺绿色化创新运行的因子.所以，培育和优化制造企业工艺绿色化创新的动力机制、协调机制和扩散机制，将促进制造企业工艺绿色化创新能力的提高.

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