创新价值链视角下我国航空航天制造业技术创新系统协同度研究

方 炜，赵健健

（西北工业大学管理学院，陕西西安 710072）

党的十八大以来，习总书记提出要继续弘扬航空报国、航天强国精神，切实贯彻新发展理念，奋力推动创新发展，再接再厉，大力协同，并特别强调要加快突破航空航天领域关键技术，为把我国建设成航空航天强国而不懈奋斗。在此协同发展的背景下，我国持续深入实施创新驱动发展战略，加快推进科技创新中心和综合性国家科学中心的建设，部署科技创新2030 的重大项目、重点研发计划等重大科技任务，着重发展战略性高技术产业。作为典型的知识密集、技术密集型高技术产业，航空航天制造业的技术创新能力直接决定了其产业发展水平，而系统的整体技术创新能力又由各主体各要素创新能力和协同程度来决定，因此，深入探究评价系统内部的协同度对提高技术创新能力、提升产业发展水平都起着至关重要的作用。

近年来，学者们对技术创新系统协同度的研究多集中在产业层面，由局部到整体、由定性到定量深入发展，旨在探索影响协同度的关键要素或资源，评价协同度发展水平，为技术创新系统提供发展建议：顾菁等［1］分析了我国高技术产业技术创新的要素和结构，将系统划分为创新主体和创新环境进行实证分析；崔松虎等［2］以哈根的协同理论为依据，以制度创新、结构创新、行为创新为切入点，构建了评价指标体系，并对目前京津冀高技术产业协同创新现状进行了深入的剖析；贾军等［3］将技术创新系统划分为产品创新子系统和工艺创新子系统，基于二象对偶理论进行协同度测算；吴菲菲等［4］从四螺旋模式出发，采用协同学与生态学概念及方法对我国高技术产业创新生态系统的有机性进行分析，并评估我国高技术术产业创新生态系统的整体协同性和动态可持续发展能力；吴永林等［5］运用复合系统协同度模型和DEA 方法分别测算技术创新系统协同度及创新效率，为高技术企业提供更合理的资源分配方案。

从现有的研究来看，学者们对技术创新系统协同度的认识逐步明晰，为本研究提供了坚实的理论基础，但仍缺乏对一些重要问题进行的研究：研究各子系统协同发展的学者多根据创新主体、创新要素、创新环境等宏观维度进行划分，大多数的子系统划分没有与创新过程相结合，无法通过协同度评价揭示创新系统的瓶颈过程。为此，本文基于创新价值链视角，先分析我国航空航天制造业技术创新过程，在其基础上进行子系统划分，再运用复合系统协同度模型进行实证分析，找出关键影响因素和瓶颈创新过程，并提出针对性的建议。

1 航空航天制造业技术创新系统结构解析

1.1 基于创新价值链的创新过程研究

作为新兴理论研究领域，创新价值链融合了技术创新理论与价值链理论，是包含知识性和价值性的新的理论边缘概念［6］。创新价值链的概念最早由Hansen 等［7］提出，作为帮助企业管理者们了解公司创新系统缺陷的绩效评价框架，他们认为公司内部的创新可分为创新的产生、转化和传播3 个阶段，而公司的价值输出能力往往取决于最弱的环节。这个观念的提出改变了人们对于创新的认识，使人们的目光从创新方法或工具转移到关注创新全过程及价值输出上。在此基础上，Barbosa 等人［8］继续深入探索，提出了产品种类、技术路线、知识正式化程度等项目参数，细化了公司创新项目的价值链模型。国内外学者们一致认为创新价值链就是将创新视为循序渐进的链式结构，具备可拆分性，在某种程度上，其主要表现为相关主体联结而成的链式结构。这种链式结构涵盖一系列的过程，始于以基础研究为发端的科学发现，经过应用研究、技术开发，形成项目、专利等创新价值链的基础要素，通过创新主体—企业的产品开发、设计制造形成商品，再经过市场营销、售后服务，到达创新的目标要素—市场，达到满足用户需求及形成规模经济的目标，最终实现产业化发展的全过程。

虽然创新价值链最初在企业层面被应用，作为更全面的创新过程模型，用来寻找企业创新过程的薄弱处，但在产业维度，它也同样适用，学者们往往运用已有理论，将产业背景和创新价值链结合起来，解决产业创新问题。谢青等［9］从创新价值链角度出发，对新能源汽车产业相关的政策进行文本分析，研究认为政策制定与创新价值链的不同阶段都有一定的相关关系。梅强等人［10］根据高技术服务业的内涵特征与知识型服务业的创新特性，讨论了高技术服务业开放式创新价值链的构成因素并构建模型，继而讨论了如何通过价值链管理获得差异化优势。洪进等人［11］基于创新价值链的视角，将医药制造业的技术创新过程分成技术开发和技术成果转化两阶段，并运用SFA 方法，就市场竞争度、企业规模、等因素对我国医药制造业的技术创新效率影响进行研究。

航空航天制造业作为典型的高附加值产业，比一般制造业更关注每个研发生产环节的价值输出［12］。如图1 所示，从全球价值链来看，承担不同环节研发生产工作的上下游制造商在价值输出方面差别很大，上游制造商掌握充足的资本、先进的制造力和尖端人才，研发先进技术和差异化产品获取超额利润，而下游制造商由于技术密集度低，劳动力密集度高，难以形成产业价值，因此盈利微薄。我国航空航天制造业也经历了从一般零部件生产到整机制造的艰难历程，在航空领域，我国已完成国产大飞机C919 的整机组装，串起了国内完整的飞机制造产业链——200 多家企业、36 所高校、数十万产业人员参与研制，70 家企业成为C919 的供应商或潜在供应商。在航天领域，嫦娥四号实现了人类首次月背软着陆，将我国航天器制导、导航与控制技术提升到了新的高度。由此可见，我国航空航天制造业已具备一定的先进制造力和创新力，但是关键技术和关键部件如C919 的发动机、嫦娥四号的地射频电探测仪等依然依赖进口，国产部件缺乏技术突破。因此，我国航空航天制造产业在研发设计和关键部件制造环节的创新能力和价值输出能力亟待提升，这就要求我们不仅关注技术开发，更要关注从技术开发到产业化的全过程创新，注重产业化发展，从而提高我国航空航天制造业的整体竞争力。

图1 航空航天制造业全球价值链结构图

本文基于创新价值链视角，在刘树林等［13］研究的基础上，结合航空航天产业技术创新多阶段、多价值、多输出的特点，将技术创新过程分为技术开发、技术转化和产业化3 个阶段，认为技术创新贯穿3 个阶段，且创新成果各有侧重：技术开发阶段主体（成果）为技术发明（专利技术）；技术转化阶段主体（成果）为产品创新（新产品）；产业化阶段为产品转化为商业收入的过程（规模收益）。

如下图2 所示，本文认为技术开发阶段包括理论创新、工艺创新和技术创造3 项活动，输出技术价值，在这个阶段，R&D 人员进行理论、工艺和技术的基础研究。R&D 人员做理论创新，通过新理论改造工艺和现有技术来提升效率或精度，或运用现有理论和开发经验，做出工艺创新和技术改造以适应目前的军方需求或市场需求，实际产出包括非专利技术和专利技术，但由于非专利技术只能在小范围内使用，扩散和推广难度较大，无法在创新价值链中传递和作出贡献，因此技术开发阶段的成果只用专利技术来表示。技术开发阶段的专利技术可作为技术投入进入技术转化阶段，在这个阶段，拥有自主开发能力和产品制造能力的企业、研究机构、高校会将自主开发的技术产品化，将技术价值进一步转化为产品价值。没有自主开发能力的企业会根据需求，购买外来技术，进行消化吸收和改造，并推动其产品化，实现产品价值。技术转化阶段产生的新产品会作为产品投入进入产业化阶段，产业化的目的一是通过营销、推广和规模化生产发挥技术和产品的社会价值，将小范围内的创新成果推广至整个产业，推动产业进步；二是让企业、研究机构等获得规模化收益，能反哺技术开发和技术转化过程，推动更多的技术和产品创新，形成良性循环。3个阶段分别产生不同维度的价值，但3 种价值的产生是层层递进的，如没有技术价值难以实现产品价值，没有产品价值难以实现产业价值。产品价值可理解为技术开发阶段产生的技术成果经过技术转化阶段而产生的价值增量，产业价值可理解为技术转化阶段产生的产品成果经过产业化阶段而产生的价值增量。三阶段首尾相连，但不仅仅是按线性序列递进的，同时也存在着多阶段的交叉与并行，下一个阶段的问题可以反馈给上一阶段寻求解决办法，并且下一阶段所提出的问题及其解决也会推动上一阶段创新活动的深入与发展，三阶段相互区别又相互促进，形成技术创新的统一过程。

图2 创新价值链结构细分及价值输出过程

1.2 基于创新过程的子系统划分及序参量表示

复杂系统论认为任何复杂系统都是由若干个功能子系统组成，但不是由各子系统的简单相加，而是各功能子系统之间相互作用的结果［14］。因此，如何合理地对产业创新系统的内部子系统进行划分是研究产业创新系统协同程度的关键所在。而技术创新系统除了创新过程，还应包含创新环境，包括政策环境、市场环境，用来支持创新活动，衡量创新氛围。基于此，本文将整个技术创新系统划分为创新过程和创新环境，创新过程又分为技术开发、转化和产业化三过程，每个过程中，创新主体、创新要素都会与创新环境进行资源交换，而这3 个过程也首尾相连，互相影响互相反馈。

由协同学原理可知，系统在系统稳定区域的临界点处有快弛豫和慢弛豫两种内部变量，快弛豫变量在系统受到干扰而产生不稳定性时，它总是企图使系统重新回到稳定状态，其特点是阻尼大而衰减快，故称为阻尼大衰减快的快驰豫参量［15］。慢变量一种与快变量对应的变量，在系统受到干扰产生不稳定性时，总是使系统离开稳定状态走向非稳定状态，这种变量在系统处于稳定和非稳定的临界区时，表现出一种无阻尼现象，并且衰减得很慢，因此被称为临界无阻尼慢驰豫参量。慢弛豫变量即是系统的序参量，决定了系统的相变进程。协同创新这一复杂自组织系统从无序到有序、从低效到高效的机理关键就在于各系统内部序参量之间的协同作用。因此，我们采用文献分析法，选取学者们一致认可的对系统演化具有决定性作用的变量作为序参量。

技术开发子系统包括航空航天产业内从事科研活动直至新技术产生的全过程，其人员投入通常用R&D 人员总量表示，资金投入用内部科研经费支出来衡量，技术投入用上一年的有效专利数表示，产出多用专利申请数来代表［16］。技术转化子系统主要指从技术到产品的过程，包含企业自主进行的产品开发以及通过消化吸收、改造引进其他技术而进行的产品开发，其人员投入可用产业内非R&D 人员总量来表示，非R&D 人员负责推动完成技术购买、技术转化等非科研活动的进行。资金投入可用技术消化吸收、改造引进来表示，技术投入用当年有效专利数代表，当年有效专利数代表了在这个阶段的技术投入。产出可用新产品开发项目数来表征。产业化子系统主要包括新产品开发完成后，新产品营销、推广、进行规模化生产到获得新产品销售收入的过程［17］。投入多用新产品开发项目数和新产品开发经费支出来表示，产出多用新产品销售收入来表征。创新环境子系统代表着支持上述3 个过程的创新氛围和外部创新资源，创新氛围可用政府的支持度、企业数、研究机构数来表示，外部资源可用外部投资额表示。子系统划分及序参量表示如表1。

表1 技术创新系统子系统划分及序参量表示

2 航空航天制造业协同度模型构建

2.1 复合系统协同度模型应用及适用性

近些年来，不同研究领域关于协同视角的研究越来越多，其中我国学者孟庆松等［18］构建的复合系统协同度模型得到了广泛的认可和应用，该模型主要以系统理论中的序参量原理和役使原理为出发点进行定量描述，用各个序参量的表现计算各子系统发展的有序程度，同各子系统的有序度来计算系统整体的协同程度，有助于寻找创新薄弱环节，以及对创新过程产生关键作用的序参量，据此提出针对性建议。

该模型具有广泛的适应性，适用于一切复合系统的协同度测度，各个行业的专家学者基本都以此模型为基础，分别解决宏中微观的协同问题。在宏观层面，复合系统协同度模型主要应用于区域创新协同度的测算，如马骁［19］构建了区域经济协同发展指标体系，运用复合系统协同度模型测度了京津冀区域经济协同的有序度和协同度，对京津冀区域经济协同发展趋势进行分析；在中观层面，如刘英基［20］对我国高技术产业技术创新、制度创新与产业高端化各子系统序度、子系统协同度和复合系统协同度进行了实证分析，为高技术产业高端化提出针对性建议；在微观层面，如孙冰等人［21］研究企业自主创新动力系统，从资金、技术、人才和环境角度构建了协同度模型。

我国航空航天产业技术创新系统是典型的复合系统，它由3 个创新过程和创新环境通过相互影响、相互作用而形成，具备自我发展、自我演化的特征，在不同的创新过程具有不同的价值输出。因此，该系统可使用复合系统协同度模型进行评价和分析。

2.2 复合系统协同度模型构建

子系统的有序度可用各序参量有序度的几何平均数来表示，取值在0～1 之间，取值越大，说明该子系统有序度越大，即子系统协同水平越高：

从上式可以看出，协同度的取值在［-1,1］之间，且取值越大证明该年份的协同发展水平越高。当每个子系统的有序度，此时取正值，证明相比初始年份（），系统整体处在协同发展状态，具备一定的协同水平；当出现某个子系统有序度，此时取负值，证明相比初始年份（），系统整体处于无序状态。因此，每个子系统的有序发展对协同度都起着决定性作用，这也是协同的意义所在而政府财政支持在政策支持主范畴中影响最大，金融创新在市场环境中影响最大。

3 航空航天制造业协同度实证分析

3.1 数据来源与处理

模型的实证数据皆直接或间接来源于《中国高技术统计年鉴》，其中政府支持度由当年全国科研经费/国内生产总值来表征，其他数据直接选取。由于该年鉴自2017 年后停更，且航空航天类数据保密性较强，可获性低，难以在其他年鉴中寻找到完整数据，因此本文仅对2009—2016 年间航空航天产业技术创新系统协同水平进行评价分析。首先对各序参量的原始数据进行标准化处理，消除不同量纲的影响，序参量原始值如表2，实际值如表3 所示。

表2 2009—2016 年序参量原始值

表3 2009—2016 年序参量实际值

3.2 子系统有序度测算

本文用2009—2016 年各序参量实际值中的最小值下调10%作为序参量的下限值，用各序参量实际值中的最大值上调10%作为序参量的上限值。将表3 与上下限值的数据代入公式（1），可得到各子系统序参量的有序度，如表4 所示。

表4 2009—2016 年序参量有序度

将子系统序参量有序度数据代入公式，可得出各子系统有序度如表5 所示。

表5 2009—2016 年子系统有序度

3.3 系统协同度测算

根据系统协同理论，协同度是从量化方面反映不同系统或同一系统内部不同子系统协调演化状况的重要指标，其值介于（-1，1）之间，数值越高表示协同程度越高，协同度越高表示系统运行越有效［22］。将协同度值域划分成若干连续区间，不同区间代表不同的协同状态，-1 到0 为非协同状态，0 到0.39 为低度协同状态，0.40 到0.69 为中度协同状态，0.70 到1 为高度协同状态［23］。

将各子系统有序度代入公式，计算总系统协同度数值，为方便探寻协同度的波动原因，绘制出各子系统有序度和系统协同度的趋势如图3、图4 所示。

图3 子系统有序度趋势图

图4 系统协同度趋势图

由图3、图4 可得，相比2009 年我国航空航天制造产业技术创新协同发展水平，2010 年和2012 年处于低度协同状态，其他年份协同度为负，表示均处于不协同状态。未达到持续协同状态主要是各要素投入不均衡、各子系统发展无序造成的。如图4，在序参量层面，要素投入每年都有浮动，没有达到稳步上升，如R&D 人员总量在2012 年达到峰值，之后逐步下降，而R&D 内部经费支出在2009—2014 年呈上升态势，之后略有下降，同一子系统的不同序参量不能保持同步发展造成了子系统发展无序；在子系统层面，技术开发子系统有序度同样在2012 年达到峰值，之后开始下降。技术转化子系统在2013—2014 年间有序度大幅提升，但2016 年产生了骤降。产业化子系统在2014 年达到最高有序水平，但在2009—2016 年间，一直处于波动状态，证明我国航空航天产业技术产业化处于初级发展阶段，产业化水平不稳定。创新环境子系统有序度除了2015年略有下降以外，在其他年间都保持了稳步上升状态，为开展创新活动提供了良好的氛围和资源。

3.4 研究结论

（1）政府支持度和当年有效发明专利数是影响系统协同度变化的关键序参量。2013—2014 年间，政府支持度的下降直接影响了创新环境水平，进而引起了系统协同度降低，2014—2015 年间，在其他序参量整体稍有下降的前提下，当年有效发明专利数的增加明显提升了系统协同度水平。这是因为，首先政府支持度表征着在经费和政策方面，政府对航空航天制造业发展的投入，其作用在技术创新三阶段都有体现；当年有效发明专利数表征技术开发阶段的价值产出，同时也作为第二阶段的技术投入，为整个价值输出过程奠定技术基础，因此以上两个序参量的波动会对整个技术创新系统产生重大影响。

（2）技术转化阶段的技术成果未得到合理应用。如图1 所示，在技术转化阶段，当年有效发明专利数为技术投入，新产品开发项目数为技术产出，但由表4 数据可得，在其他要素投入充足的年份，较高的有效专利数目也不一定对应较高的新产品开发项目数。原因如下：科研生产相分离的模式下，高校等科研院所的技术创新缺少目标导向，创新往往滞后于市场需求，缺少前瞻性创新，因此有些技术开发阶段的创新成果产品价值和产业价值较低，不适于进行转化和推广；军工企业和民营企业相分离，专利技术不流通，通用技术不通用，也会导致技术转化率低，还会导致重复创新出现［24］。

（3）产业化过程在整个技术创新过程中处于“瓶颈”位置。产业化过程新产品开发项目数和经费支出未达到有序投入，影响了整个系统的协同程度。创新成果难以产业化，是长期困扰我国航空航天制造业的严重障碍［25］。一方面较低的产业化水平代表较低的科技收入，难以反哺资金需求较高的技术开发过程，制约了整个创新价值链的发展；较低的产业化水平也代表着前两个阶段的产出推广和应用率较低，技术创新未能产生规模效益，拉低了我国航空航天制造业的国际竞争力。结合我国航空航天制造业的发展现状，可知产业化水平较低的原因如下：首先是技术开发与市场工作缺乏结合，导致产品缺乏性能与成本的综合竞争力，在互联网+时代，越来越多的产品从问世就确定了商业模式，孤立的产品本身已不构成市场竞争的基本单元。而航空航天的零部件或工艺在立项之初往往缺少商业模式的设想和指引，到了产业化阶段，再想创新商业模式就变得困难重重，可能需要改变或扩展现有的技术，形成与之匹配的生产制造能力或提升商业模式成熟度，这些问题都是单一创新主体难以克服的；其次产品投产后的大规模市场营销和运营管理也在考验目前产业化组织模式的科学性，在科研院所内直接进行产业化，能解决“产研分离”的问题但难以规模化推广，由企业承担产业化工作易出现技术不成熟、发展后劲不足的问题。

4 对策建议

（1）发展产业集群，构建技术创新协同平台。产业集群的发展模式旨在利用各类创新主体在地理位置上的聚集来达成经济效益，各类创新主体通过分工协作降低研发生产成本，克服公共资源使用的不经济性。近几年陕西阎良、长江经济带、湖南长沙-株洲-湘潭城市群等地的航空航天产业集群在生产制造方面初有成效［26］。但在高校和研究院所纷纷加入后，为了增强技术创新能力、保持协同发展，集群中还需要构建技术创新协同平台增强基础设施共享、组织协同效应、创新效应以及学习效应，以保证创新价值链各阶段价值输出最大化。在技术开发阶段，平台重点建设专家人才库、大型科学仪器设备、科学数据、科技项目信息库，实现技术、人才、科研设备、科技信息等资源全方位共享。各创新主体可通过平台的知识共享服务和研究动态展现获取最新研究动向；在技术转化阶段，平台推进企业与国外各类创新机构合作，提升国际产学研合作的层次和水平，开展跨国技术转移，相互开放创新联盟机构间已有的工程研究中心等研发机构，建立科技资源共享平台，推进联盟内企业知识产权合作等，引导和支持国际科技创新资源加速向集群聚集，可帮助各创新主体获取最新的研究成果并进行合理的价值评估；同时由于平台信息资源共享的特点以及各创新主体的学习效应和竞争效应的存在,使得区域内原来基于资源享赋的比较优势,发展为基于区域创新能力的竞争优势,争夺政府和外部资源，提高了资源利用度，大大加快了产业技术创新步伐。

（2）优化产业政策，扶持培育科技型企业。在技术开发阶段，由于技术不成熟不稳定，社会资金和投资资金介入风险较大，此时的资金来源多为产业政策下的政府扶持，待行业共性技术和关键技术形成后，大量的基础设施建设又需要政府的直接投资，因此合理的产业政策在技术创新的中前期起着保驾护航的作用［27］。政府通过落实财税、金融、人才等各项政策，激发企业科技创新活力，不断提升自主创新能力。逐步加大对于引领未来科技发展方向的科技研发项目的财政科技投入，引导企业等进行前瞻性科学技术研究。深入落实科技型中小微企业发展的科技金融支持政策。财税部门进一步调研，做好政策解读和配套服务工作，进一步落实研发费用加计扣除和高新技术企业所得税优惠等政策，帮助企业运用好各类税收优惠政策，减轻企业负担，增强企业科技创新能力。不断提升企业家创新意识，重视企业家队伍建设；以行业技术领军人才、带头人才为核心，打造富有地域特色的产业科技人才队伍，保障各类科技创新主体的活力和创新能力。同时强化科技成果转化政策激励，落实科技人员创业的激励政策。强化对中小科技型企业的扶持，建立科技型企业梯度培育机制运用市场化运行机制，创新各类航空航天企业孵化基地运营模式，孵化派生一批科技型企业。进一步完善中小科技型企业奖励扶持政策，落实各项激励措施。引导、培育中小高新技术企业发展，建立航空航天企业梯度培育机制，对处于不同发展阶段的航空航天企业进行针对性的激励、扶持，逐渐形成适应地区经济发展的航空航天产业培育和发展机制。