基于伙伴关系的超大型铁路项目科技创新组织韧性建设研究——以青藏铁路项目为例

于 琪， 孙锐娇， 王朝静

（北京交通大学经济管理学院，北京 100044）

2021 年正值“十四五”开局之年，我国一批重大工程陆续上马，其中最为引人瞩目的当属川藏铁路工程.面临川藏铁路复杂艰险的环境，只有依靠科技创新才能突破重重桎梏.但由于铁路沿线外部自然与社会环境极其复杂、超大型铁路工程项目本身建设组织难度大、参建人员创新经验与能力有限等因素，都可能导致铁路科技创新组织无法实现预期目标.因此，常规的铁路科技创新组织管理模式已无法满足建设需求，必须构建具备韧性的铁路工程建设与科技创新融合组织网络.青藏铁路是我国典型的特大铁路工程项目［1］，该项目的成功对川藏铁路以及未来的超大型铁路工程项目都具有极强的借鉴意义.因此，本文选用青藏铁路的案例来构建创新组织，并依据伙伴关系的需求强化组织网络韧性.

Hellard［2］认为伙伴关系模式是一种思想哲学，是“一把解开工程建设项目中实施全面质量管理原则和技巧的万能钥匙”；从管理视角进行定义，Bresnen 和Marshall［3］认为伙伴关系模式是一种合作的管理方式；Crowley 和Karim［4］认为伙伴关系模式是一种项目组织形式.总的来说，伙伴关系管理模式是以伙伴关系理念为基础，各个参与方在相互信任、资源共享、风险共担的基础上签订伙伴关系协议，组建兼顾各方利益、有共同的目标、有完善的协调沟通机制的工作团队的一种管理模式［5］.

伙伴关系模式最突出的特点是减少各种纠纷.在传统科技创新项目管理模式下，由于各参与方过于注重自身利益，特别是短期利益，奉行“一锤子买卖”的理念往往会主导创新组织的行为.这就难免造成许多创新项目目标的分裂，整体目标被忽略，甚至引起纠纷，通过诉讼来解决问题.而伙伴关系模式能显著地减少这种项目目标和各相关方分裂破碎的现象，大大地降低纠纷的产生和对诉讼的依赖.因此，强化创新组织中的伙伴关系可以有效提升组织韧性，形成科学的组织管理模式.

1 创新组织网络模型

1.1 主体识别

针对复杂艰险环境下的超大型铁路项目，技术创新过程往往伴随甚至长于建设的全生命周期，必须首先明确技术创新过程，才能有效识别出各阶段的主要参与主体.根据铁路科技研究相关管理办法和青藏、京沪、成兰铁路建设经验，复杂大型铁路的技术创新过程和对应参与主体如表1所示.

1.2 合作网络构建

基于创新过程的主体识别，已将各阶段的参与主体进行归纳，他们之间通过一定的伙伴关系形成创新组织伙伴关系相关者网络，我们假定在创新过程各阶段中出现的参与主体均存在某种伙伴关系.在未对关系细化前，可以通过表1得到如表2所示矩阵关系.

表1 技术创新过程与参与主体Tab.1 Technological innovation process and participants

表2 创新组织合作矩阵Tab.2 Cooperation matrix of innovation organization

将矩阵导入ucinet 网络分析软件，构建创新组织合作网络，如图1所示.从图1中可直观了解创新主体间的关系强度，这其中建设单位与施工单位间联系最多，这里相当于二者在创新过程的4个阶段中都有合作，而外部企业仅与建设单位相连接，游离于整体网络的外围，表明目前在创新活动中外部企业参与较少，其作用还有待发挥.总体来看，创新组织合作网络具有明显社会网络特征，可以利用社会网络分析工具与相应指标进行具体研究.

图1 创新组织合作网络Fig.1 Cooperation network of innovation organization

1.3 韧性指标选取

基于图论思想用数学符号对网络进行结构化表达.该网络可表示为G=(V,E).其中，网络的节点集合为N，网络的边集合为E，邻接矩阵为A={ }aij，其中aij=k时表示节点i与节点j在创新活动中合作的次数，aij=0 表示节点间未合作.本研究使用4种测量指标来刻画创新组织合作网络的整体特征，并测量4种类型的中心度指标来表征个体组织在合作网络中的地位.相关指标如表3所示.

表3 测量指标Tab.3 Measurement indicators

1）网络直径和平均路径长度

网络直径和平均路径长度衡量的是网络的传输性能与效率，在合作网络中反映组织交流畅通程度和沟通效率.参考刘立涛等的研究［6］，将平均路径长度定义为

式中：Kapl表示平均路径长度；dij是节点i和j之间的最短路径；n表示节点总数.

2）网络密度

网络密度用于测量网络中节点之间关系的紧密度，在创新组织合作网络中反映合作规模［7］.网络密度定义为

式中：Kgd表示网络密度；m表示网络中存在关系的数量.

3）平均聚类系数

聚类系数指一个节点的所有相邻节点之间的关系强度.基于此，平均聚类系数为所有节点聚类系数的均值，反映网络节点的聚集程度.平均聚类系数和平均路径长度通常综合起来考虑网络是否存在“小世界”特征［8］.平均聚类系数定义为

式中：ni是节点i的所有相邻的节点数；ei是节点i所有相邻节点之间存在的连接数.

4）度中心性

度中心性是反映节点在网络上中心性最直观的指标［9］，设节点i的度值为ki，则该节点的度中心性表示为

5）紧密度中心性

紧密度中心性是基于节点i和节点j之间的最短路长度，从拓扑网络的角度表征节点的位置.节点紧密度中心性越大，其合作路径越短，在合作网络中对其他节点依赖性越低，越不易受约束［10］.节点紧密度中心性定义为

式中：dij是节点i和j之间的最短路径.

6）介数中心性

节点介数是一个全局性的复杂网络特征量，它反映节点在整个网络中作为中介的重要性.网络中不相邻的节点i和j之间的最短路会经过一些节点，当某个节点被许多最短路径经过时，该点就具有较大的影响力，其影响性或重要性用介数中心性表示［11］.该指标度量了网络中节点的连接性特征，在创新合作网络中表明了节点在控制合作关系中的中介作用.

对于节点i其介数中心性为

其中：σst表示节点s和节点t之间的最短路径条数；σst(i)表示节点s和节点t之间的最短路径中过节点i的条数.

7）特征向量中心性

特征向量中心性可视为以相邻节点的影响力为权的权重中心度，是从相邻节点的影响力来衡量本节点的重要程度.基本假设是，具有高特征向量的节点意味着它已连接到许多本身具有高特征向量的节点，特征向量中心性越大，参与者在整个网络中的影响就越大［12］.基于网络邻接矩阵，节点i的特征向量中心性为

其中：λm为网络邻接矩阵A的最大特征值，e=[e1,e2,…,eN]T为相应的特征向量；aij是邻接矩阵A中的元素.

2 青藏铁路创新组织网络韧性分析

2.1 科技创新合作网络构建

青藏铁路建设期间，参与的科研单位、大专院校、企业集团有50 多家，原铁道部各有关司局全部参与了科技试验的计划安排、方案评审、设备定型、成果审查等过程［13］.研究选取2004 年以来获得“中国铁道学会科学技术奖”中有代表性的青藏铁路科技成果项目（摘录见表4）作为对象，分析项目参与方的合作网络关系.

表4 青藏铁路工程获科技奖单位情况Tab.4 Science and technology award winning units of Qinghai-Tibet railway project

出现在一个科技创新项目中的单位代表他们之间存在关联，按照单位类别确定它们之间的关系权重.如“铁道部”与“青藏公司”出现在第一个项目中，则二者存在一次关联，铁道部属于政府行业主管部门、青藏公司属于建设单位，依据1.2中的假设，二者权重系数为3，按照此方法形成青藏铁路科技创新合作组织整体网络，如图2所示.

图2 青藏铁路科技创新组织合作网络Fig.2 Cooperation network of science and technology innovation organization of Qinghai-Tibet railway

2.2 网络特征参数计算

1）网络整体特征

经计算，网络整体特征参数结果如表5所示.

表5 青藏铁路创新组织合作网络模型整体特征参数Tab.5 Overall characteristic parameter of cooperation network model of Qinghai-Tibet railway innovation organization

可以看出，青藏铁路创新组织合作网络相较于基于创新过程建立的创新组织网络，其网络直径相当、平均路径长度较大、网络密度较小、平均聚类系数略小，但青藏铁路创新组织合作网络仍有小世界网络特征，节点间的交流程度、沟通效率、紧密程度、聚类效果达到科技创新网络特征.

2）节点特征

经计算，节点中心性结果如表6所示.

表6 创新组织合作网络模型节点中心性参数Tab.6 Node centrality parameter of innovation organization cooperation network model

由表6中计算结果可知：

1）青藏公司、铁一院、铁科院的节点度较大，代表与它们连接的节点较多；

2）紧密度中心性计算结果可以看出青藏公司、铁一院、铁科院属于网络的拓扑中心，若这三类创新主体受干扰，那么干扰将迅速蔓延整个网络，使整体网络丧失功能；

3）介数中心性最大的节点为建设单位青藏公司，其次是铁科院，二者介数中心性差额较小，表明它们均在网络上承担较重传输负载，而外部企业、软件承包商、勘察单位、监理单位不担负中介作用；

4）特征向量中心性最大的节点为设计单位和政府行业主管部门，它们在创新合作网络中连接着重要的企业，那么它们本身也变得重要，可以考量是否建立相应制度使该类企业在复杂大型铁路工程创新过程中发挥更大作用.

2.3 网络韧性分析

1）青藏铁路创新网络中组织类别多样、规模适度，有助于提高韧性抵御能力和适应能力.在青藏铁路创新网络中有建设单位、政府行业主管部门、高校、施工单位等多类别产学研机构联合参与，确保了各研发阶段上下游技术能够获得术业专攻，保证自身的研发产出能力，同类型组织包含多家企业，提高了该类型组织创新风险的预测、预防能力.总体规模来看，由于复杂艰险超大型铁路科技创新工作有其自身的特殊性，诸如保密性、时限性要求，组织规模不宜涉及过广.这里所举青藏铁路创新网络共包含34家重点创新单位，多为路内长期合作单位，能够灵活适应政治环境风险、经济环境风险、社会环境风险给科技创新带来的压力，形成整体网络韧性.

2）青藏铁路科技创新网络中组织联结强度较强，有助于提高韧性抵御能力、恢复能力和适应能力.复杂艰险环境下的超大型铁路科技创新活动频繁而复杂，面临技术、信用、沟通等风险，一方面要保证组织联结的质量，一方面又不能造成负面冗余.青藏铁路科技创新网络存在明显的疏密关系，信息能够在全局有效传播、在局部加强传播，让总体风险能够获得感知、局部风险破坏能够迅速恢复、创新重点主体进行有效决策，网络韧性在三方面均得到保证.

3）青藏铁路科技创新组织合作网络中的各类组织结构中心性强弱有序，有助于提高韧性恢复能力和适应能力.一般来说，规则网络和随机网络都有一定抵御风险的能力，但二者均缺乏针对遭受集中破坏和重点打击的迅速恢复能力与适应能力.由网络特征参数计算结果可知，建设单位、勘察设计单位、科研院所在网络中占据中心位置，保持适当的结构洞数量对其创新绩效均具有显著正向影响［14］.部分创新单位在网络中的度中心性、介数中心性均较小，这表明需要部分组织完成非核心或紧要任务，这些组织往往处于合作网络的边缘地位，但又具备灵活机动性和正面冗余空间.

3 伙伴关系创新组织网络构建

3.1 伙伴关系需求分析

因参与复杂大型铁路工程科技创新的单位具有不同类别，必须从已有的铁路创新网络中识别各类单位间的关系，进而判定哪些类别需要建立伙伴关系以增强创新网络韧性.依据1.1节中识别的创新组织网络主体，将上述青藏铁路科技创新合作网络进行组别划分.如青藏公司划分为“建设单位”；铁道部、科技司划分为“政府行业主管部门”；铁一院、铁五院划分为“勘察设计单位”；中科院、铁科院等划分为“科研院所”；交大等划分为“高校”；中铁各局划分为“施工承包商”；卡斯柯等划分为“设备承包商”.

将划分创新主体类别后的青藏铁路科技创新合作网络导入Gephi社会网络绘图软件，用不同颜色加以分组，得到按度中心性区分节点大小的网络图3、按介数中心性区分节点大小的网络图4.

由图3可知，各组别内大部分单位度值差别并不十分明显，但施工承包商中的中铁十七局、高校中的重庆大学、勘察设计单位中的铁五院，这些单位较之同类别其他单位的度值略小，可见在复杂大型铁路工程的实际创新活动中，仍然以施工经验占优、老牌铁路院校、地方勘察设计单位占据主导.由图4 可知，科研院所、高校、勘察设计单位的介数中心性值差别明显，其余组别内差值不显著，表明在青藏铁路科技创新活动中，虽然有些单位参与的科研项目及相关课题拥有较多共同参与的合作伙伴，但合作频次较低，这些单位不能承担更多的能量传输作用，一旦介数中心性大的节点出现退出等风险情况，网络将难以恢复.

图3 青藏铁路创新网络主体类别与度中心性Fig.3 The subject category and degree centrality of Qinghai-Tibet railway innovation network

图4 青藏铁路创新网络主体类别与介数中心性Fig.4 The subject category and betweenness centrality of Qinghai-Tibet railway innovation network

将青藏铁路科技创新网络进行类别分组重构，得到聚类后的简化网络如图5 所示，计算其网络特征参数.

图5 按组类重构的青藏铁路创新网络Fig.5 Qinghai-Tibet railway innovation network reconstructed by group type

通过按组类重构的青藏铁路科技创新合作网络可以发现：①科研院所、勘察设计单位、政府行业主管部门、高校的连接度偏高；②建设单位特征向量中心性低于施工承包商，可见其相邻节点的影响力较低；③科研院所、勘察设计单位、政府行业主管部门、高校、建设单位均起到中介作用，相对而言施工承包单位和设备单位更加独立.

对组类重构的青藏铁路创新网络进行再聚类，得到如图6所示聚类网络.

图6 组类重构的青藏铁路创新网络聚类Fig.6 Clustering of Qinghai-Tibet railway innovation network reconstructed by group type

综上所述，伙伴关系需求主要存在于两方面，一方面应充分发挥行业主管部门与建设单位的统筹协调管理作用，另一方面应加强高校、科研院所等基础性研究单位与勘察设计、施工等实践性单位在创新过程中的合作，协同配合挖掘拥有一手资料单位的科研潜力.

3.2 创新组织中的伙伴关系

根据对于青藏铁路的科技创新合作网络的分析，得到复杂艰险环境下超大型铁路科技创新组织的伙伴关系需求方向，进而提升整体网络韧性.这里按照前述章节的分析，我们在基于创新过程的组织网络中提取出主要类别的参与单位，得到如图7所示简化后的网络.

在图7基础上，依据伙伴关系需求进行网络重构得到如图所示网络，重构在于以下几个方面：

图7 基于创新过程的主体网络Fig.7 Main subject network based on the innovation process

1）在网络规模上应将各参与单位的数量控制在合理范围之内.如施工承包商和高校都不宜过少，按科技攻关细项寻求点对点的伙伴，易形成信任关系；设计单位和行政主管部门不宜过多，否则易形成多头指挥，信息与指令传达偏误阻碍沟通.此方面体现在建设单位、政府行业主管部门、设计单位的节点度会明显提升，但施工承包商与高校的中介效应并不明显.

2）在联结强度上应加强科研院所与施工承包商、高校、行业主管部门的关系，加强设计单位与高校的关系，加强建设单位与科研院所、高校的关系.上述强化方面体现在图8中的红色连边.

3）在合作网络结构中心位置上应确保设计单位的度中心性，在此基础上加强科研院所与高校的度中心性，加强建设单位的中介中心性.上述方面体现在图8中的红色节点部分.

图8 重构的基于创新过程的主体网络Fig.8 Reconstructed main subject network based on the innovation process

将上述重构后的网络与以青藏铁路科技创新组织网络进行对比，从网络结构和节点关系看已基本一致，说明在基于伙伴关系需求的基础上，对创新组织网络优化能够起到提高创新网络韧性的作用，为同类复杂艰险环境下的超大型铁路工程科技创新组织管理提供参考.

4 伙伴关系创新组织构建策略

复杂大型铁路工程社会影响重大，伙伴关系相关者之间联系复杂，无法采用准确的定量描述.但在伙伴关系管理方式中，存在五种关系维系要素推动项目组织朝共同的目标前进，如图9所示.

图9 伙伴关系模式管理机制Fig.9 Management mechanism of partnership model

在伙伴关系模式管理机制的基础上，基于伙伴关系需求，结合伙伴关系类型，从五种关系维系要素出发，建议形成以下伙伴关系韧性创新组织构建策略.

4.1 基于协调与激励关系

加强政府行业主管部门与建设单位的中心作用.尽管伙伴关系模式强调科技创新项目需要参与方的共同认可和积极配合，但政府行业主管部门与建设单位是这种管理模式的推动者.伙伴关系模式实施过程就是政府行业主管部门与建设单位致力于建立合作关系并引导其理性发展的过程［15］.政府行业主管部门与建设单位在激励时应考虑信用、合作因素，可将科研项目管理经验、以往类似项目科技创新绩效、团队能力、信用情况等纳入评标标准［16］.政府行业主管部门与建设单位还可聘请有经验的组织或个人担任合作伙伴关系模式实施顾问，协商确定合作协议.复杂大型铁路工程技术创新合作网络还存在开展合作速度不够快、网络规模与合作关系不匹配等问题.尤其复杂艰险地区大型铁路工程的技术复杂，所以更需要发挥集中力量办大事的能力，网络中的核心主体要起到统筹协调作用，建立合理的激励与退出机制，将一线主体管得好、用得好，边缘主体要抓得住用得上.

4.2 基于信任与合作关系

加强勘察设计单位、高校、科研院所、施工承包商的参与深度.伙伴关系模式中合作、协调、沟通、激励和信任机制都是建立在诚信基础上的［15］.只有先建立信任关系，才能进一步展开合作.创新主体合作的本质是企业与大学和科研机构建立的知识生产与创造的网络，不同主体具备不同类型的知识，合作伙伴联盟提供集中使用个人专门知识的环境和条件，通过大规模增量知识的学习过程——“学中干”，使得隐性知识得以共享，从而为企业合作创新提供新的制度安排.从构建要素上看，伙伴关系应具备以下要素：一是要有符合国家战略目标或复杂大型铁路工程需求的技术开发方向和技术产出目标；二是要签订伙伴关系契约，对参加的各方主体进行约束；三是勘察设计单位、高校、科研院所、施工承包商共同投入，利益共享，风险共担.

4.3 基于沟通关系

加强整体科技创新合作网络知识流传输循环.在创新组织合作网络中，拥有特定知识的组织作为一个知识网络节点，通过加入相关知识链，进而与网络内的其他知识链组织形成一个互惠互利的协同共生网络［17］.在这个纵横交错，相互作用的网络上，创新主体进行知识共享，获取各自所需知识资源.知识链组织卓越的知识共享文化氛围、制度保障、组织体系和技术支持，需要建立拥有共享的目标、空间、标准及服务的知识共享平台［18］.在跨组织的知识链共享平台上，知识链各成员将各种知识（包括隐性知识和显性知识，概念性知识和技术性知识等）通过交流活动和学习方式在知识链内进行分享，其最终目标是通过知识共享实现知识创新，这也使组织在创新活动中更具韧性.