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制造业与服务业融合创新下的服务型制造未来社会变革

期刊:technological forecasting & social changeDOI:10.1016/j.techfore.2023.122808

报告内容:

作者与发表信息

本文作者为Hongda Liu、Haifeng Zhao和Shiyuan Li,分别隶属于中国上海同济大学经济与管理学院。文章发表在学术期刊《Technological Forecasting & Social Change》196期(2023年),DOI为:https://doi.org/10.1016/j.techfore.2023.122808,于2023年9月12日上线。

研究背景

本文聚焦于服务型制造(Service-Oriented Manufacturing, SOM)这一在复杂工业体系设计和价值创造中的关键模式,探讨其在现代工业转型与价值链升级中的核心作用。背景方面,服务型制造结合了先进制造业与现代服务业,是实现经济结构调整与产业升级的潜在推动力。中国制造业和服务业虽然在规模上占据全球重要地位(分别在2021年占全球制造业市场份额的30%和GDP的53.3%),但仍处于全球价值链的中低端。这种局限体现在价值增长的低效、资源分配的僵化以及在传统产业模式中的创新阻碍。因此,本文旨在从理论建模、价值流动机制和系统优化角度,全面探讨服务型制造如何发挥最大效能,并提供实践与政策建议。

研究框架与具体流程

作者提出,服务型制造模型由三大支柱子网络组成:制造网络(Manufacturing Network, M)、服务网络(Service Network, S)与整合网络(Integration Network, O),三者通过供应链(Supply Chain)、服务链(Service Chain)和创新链(Innovation Chain)动态交互,推动制造关系、服务关系和创新关系的发展。以下是研究的主要流程:

1. 服务型制造协调超网络模型的构建
研究首先提出了服务型制造协调超网络(Coordinated Hypernetwork)的概念,其明确制造关系(Manufacturing Relationship)、服务关系(Service Relationship)和创新关系(Innovation Relationship)如何协同发展。作者将超网络节点定义为企业内部的具体经营活动节点(如研发、材料采购、生产测试等不同环节),同时边权值(Edge Weights)代表节点间的价值流动。该模型的核心在于利用制造关系、服务关系和创新关系的动态调节,达到企业价值流的优化。

2. 属性变量的定义
每个子网络详细定义了若干核心属性变量。对于制造网络,定义了制造利润(Manufacturing Profit, mpab)、制造风险(Manufacturing Risk, mrcab)、制造价值(Manufacturing Value, mvab)、技术应用增值利润(Value-Added Profit via Technology, mipfab)等多种变量。服务网络则定义了服务利润(spab)、服务风险(Service Risk, srcab)、服务价值(Service Value, svab)及服务渗透提升带来的增值收益(siphab)。整合网络在此基础上扩展了创新利润(opab)、创新成本(ocab)、创新价值增量(oivab),并进一步考虑创新与市场吸纳程度(Acceptance Scale)的耦合。

3. 协调优化与平衡机制
研究通过构建一个目标函数,基于最优利润、价值最大化及成本、风险、努力和损失最小化的六个目标,提出服务型制造超网络的平衡条件。相关约束条件和变量之间的相互作用利用偏微分方法完成建模,最终形式化为变分不等式(Variational Inequalities, VI)求解问题。这为服务型制造提供了可量化的评价与优化手段。

研究的主要结果

1. 内部网络在平衡条件下的演化特性
研究指出,制造网络、服务网络及创新网络的节点关系动态调整表现出三个重要特性:
- 制造价值流动集中于中游及下游;
- 服务价值流动遵循市场导向原则,呈“钩形”分布;
- 创新价值流动特点主要表现在持续的投入继承性和跨领域整合性。

实证模拟表明制造网络的关系强度直接决定了价值流的倾向和规模,而服务与创新链更侧重于市场的认可度和创新整合能力的弹性表现。

2. 服务型制造的价值流动机制与约束
在协调网络中,供应链、服务链的约束决定了扩展价值流的上限,而创新链通过其集成作用在制造与服务中催生额外价值。这表现在以下几方面:
- 中小企业需要增强服务整合能力,通过修订服务模式来加入制造活动;
- 企业需要持续投资于创新建设,并确保创新活动的稳健性以避免价值流堵塞。

3. 超网络中平衡公式的意义
平衡公式具体区分了传统制造与服务型制造的行业周期演化路径。研究发现,低端锁定的传统制造企业在面临利润下降时会经历三种困境:规模效应的低端化、大规模生产下的僵化以及在努力维度中的资源约束。而服务型制造通过利润端的多元化来源(如技术盈余、模式优化)以及成本端的约束,呈现出更高的灵活性与韧性。

研究的结论与意义

本文提供了一个科学清晰的模型框架,通过服务型制造协调超网络的理论建构和实证分析,展现了制造业与服务业结合可能带来的质变:
1. 科学价值:文章构建的超网络模型不仅揭示了服务型制造的内部动态特性与平衡机制,也清晰地呈现了各子网络、链条之间的价值流动规律。
2. 实践指导:通过数学建模与数值模拟,本文提供了实际企业操作中的具体优化方向,如节点关系的强化、风险控制与创新投资分布。
3. 社会意义:服务型制造不仅为传统产业提供了结构性转型的路径,也为价值链向中高端升级提供了新思路。这一模型具备推动社会经济系统性变革的潜力。

亮点与创新

  1. 此研究通过超网络与变分不等式技术建模,为服务型制造这一新方向提供了精确的理论工具与预测能力;
  2. 论文进一步揭示了服务型制造在供应链、服务链和创新链中的交互规律,为价值增值活动提供了理论指导;
  3. 模型的实际数据模拟验证了结论的可靠性,为企业应用提供了切实依据。

延伸价值

本文进一步讨论了服务型制造可能的影响因素,包括技术应用、市场吸纳规模、制度摩擦以及风险约束,为今后理论研究与实践对接奠定了基础。这为中国制造业的现代化升级与服务业高质量发展提供了重要学术支持和战略意义。

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