产业互联“智造”创新网络演化.pdf

2023No.152023年第1 5 期科技管理研究Science and Technology Management Researchdoi:10.3969/j.issn.1000-7695.2023.15.020产业互联“智造”创新网络演化杨静，何建佳（上海理工大学管理学院，上海200093)摘要：为探索产业互联“智造”创新网络结构特征及其演化趋势，采用中国2 0 1 3 一2 0 2 1 年的产业互联“智造”企业专利申请数据，首先运用Gephi软件对产业互联“智造”创新网络的演化过程与演化特征进行深入分析，接下来运用ArcGIS软件对产业互联“智造”创新网络的空间演化特征进行分析，结果表明，产业互联“智造”创新网络正处于快速发展阶段，且具有小世界性质，在空间分布上呈现出“东部西部 中部 东北地区”的格局。研究结论为产业互联“智造”创新网络成员企业提升创新能力与创新绩效提供思考与借鉴。关键词：产业互联；创新网络；网络演化；智造中图分类号：F276；C7 9 5；G 3 1 1文献标志码：A文章编号：1 0 0 0-7 6 9 5（2 0 2 3）1 5-0 1 6 9-0 9Industrial Convergence Intelligent Manufacturing Innovation Network EvolutionYang Jing,He Jianjia(Business School,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China)Abstract:In order to explore the structural characteristics and evolution trend of the industrial convergence intelligentmanufacturing innovation network,the patent application data of industrial convergence intelligent manufacturingenterprises in China from 2013 to 2021 is used.The Gephi software is used to conduct an in-depth analysis of theevolution process and evolution characteristics of the industrial convergence intelligent manufacturing innovationnetwork,and the Arcgis software is used to analyze the spatial evolution characteristics of the industrial convergenceintelligent manufacturing innovation network.The results show that the intelligent manufacturing innovation networkof industrial convergence is in the stage of rapid development,and has the nature of a small world,showing a patternof eastern-western-central-northeast in terms of spatial distribution.The research results provide thinking andreference for the members of the industrial convergence intelligent manufacturing innovation network to improvetheir innovation capabilities and innovation performance.Key words:industrial convergence;innovation network;network evolution;intelligent manufacturing在传统制造企业中，“信息孤岛”和产业边界问题使得企业之间难以实现信息、资源等方面的充分协作，因此制造网络存在协调困难、数据资源不连通等问题。随着信息技术的快速发展，传统企业步人数字化发展时代，在数字经济的推动下，传统产业之间的壁垒被打破，不同产业相互协作、相互促进【1】，最终形成产业互联。产业互联以数字应用场景为基础，通过产业制造供应链之间的数据连接，促进制造业的跨服务协同和智能生产的深人发展，推动中国制造向中国“智造”发展。在中国高端制造发展战略的推动下，产业互联“智造”在我国正深入推进，加速了生产力向智能化转型，对制造业发挥着日益重要的赋能作用。以智能化技术为支撑的产业互联“智造”新模式满足了消费端多品种、小批量的个性化定制发展新趋势，进一步推动了制造业供给侧结构性改革。产业互联“智造”创新网络是在动态复杂又相互关联的市场环境中，制造企业间通过各种形式的互联合作来进行知识、资源互补，实现网络关系的协作和价值共创，其本质上是一个动态开放的复杂网络，外部企业通过和网络成员企业建立创新合作关系进入网络，同时网络内部企业之间也会根据自身企业的发展需求建立新的创新合作，通过企业间的信息、技术以及关键要素资源的合作共享，促使制造创新网络向“智造”创新收稿日期：2 0 2 2-1 2-2 5，修回日期：2 0 2 3-0 4-0 6基金项目：国家自然科学基金面上项目“产业互联智造供需网的结构、演化及其动力学研究”（7 1 8 7 1 1 44）项目来源：上海理工大学科技发展项目目“基于供需网的产业互联“智造协同方法及其合作优化研究”（2 0 2 0 KJFZ046）170杨静等：产业互联“智造”仓创新网络演化网络转变。研究产业互联“智造”创新网络的演化特征与演化规律，有助于我们对网络形态进行预测，进而对可能存在的创新机遇和问题进行及时的估计和应对，对于维持产业结构稳定【2】，实现创新生态系统的良性发展具有重要作用。国内外学者对创新网络演化的相关研究主要集中在3 个方面，分别是创新网络演化结构，网络演化的组织特征，网络演化的驱动因素。关于创新网络演化的结构方面，国内外学者从不同层次，不同领域开展了研究，如Wang等【3】从企业角度出发，研究了R&D企业不同阶段研发合作网络的结构和网络演化的结构；Zhang等4、周锐波等5、曹湛等【6】分别研究了长三角区域城市网络的空间结构、中国城市创新网络、全球城市知识网络的演化特征；从不同产业出发，郑刚等【7 针对于我国芯片产业创新网络、苏屹等【8 针对于新能源汽车产业部协同创新网络、Wei等 9 针对于人工智能产业协同创新网络、何培育等【1 0】针对于智能网联汽车产业专利合作创新网络，从网络的整体结构角度出发对创新网络的拓扑结构和空间特征进行深入分析；关于创新网络演化的组织特征方面，部分学者从微观的角度对创新网络的组织特征进行研究，如Li等1 1 对智能制造专利协作网络进行探索，发现智能制造专利网络具有明显的阶段性特征，且专利合作网络规模逐步扩大，呈现小世界格局；徐维祥等【1 2】对长三角地区的协同创新网络的组织结构进行分析，发现其中三元结构主要是核心节点散射联系的网络结构，四元结构主要是散射联系以及三元结构为基础的网络结构；Yu等【1 3 基于网络级指标，发现中国煤炭产业协调创新网络表现出明显的无规模和小世界特征；Wu等【1 4 以钢铁产业共生网络为例，对网络功能特征的指标进行量化；关于创新网络演化驱动因素方面，学者发现地理邻近性【1 5 、技术邻近性【1 6 】、组织邻近性【1 7 、知识转移 3、网络内的关键要素资源【1 8 、实时的战略反馈【1 9】、创新环境、研发投人、资源保留能力等是推动创新网络演化发展的驱动力【2 0 1 。通过国内外的文献研究发现，关于创新网络演化的相关研究已比较丰富，利用社会网络分析法对产业领域合作创新网络研究也已相对成熟。但对产业互联“智造”创新网络，学者们多从专利状况方面进行宏观描述分析，缺乏专利企业互联合作方面的微观分析。除此之外，专利研究对象多为产学研合作专利，鲜有以产业互联企业为主体的研究，特别是针对企业间的创新主体合作演化特征以及演化规律有待进一步深人探究。基于此，研究以产业互联“智造”创新企业为研究对象，采用社会网络分析的方法和理论，以2013一2 0 2 1 年“智造”企业间的合作创新专利申请数据构建产业互联“智造”创新网络，探究产业互联“智造”创新网络的特征和演化规律，对产业互联“智造”企业提升自身的创新能力提出建议，为促进产业互联“智造”创新协调发展提供参考与借鉴。1产业互联“智造”创新网络研究设计1.1数据来源文章选取智能制造产业作为研究对象，专利是互联创新活动的成果产出，可以在一定程度上反映出创新水平【2 1】，许多创新领域的研究已经申请专利来探索创新活动，因此，研究选取智能制造产业专利数据来构建和分析产业互联“智造”创新网络。创新专利申请的数据源自国家知识产权局专利检索及分析网站（pss- 0 1 3 年前获得授权的智能制造领域的发明专利数量较少，并且发明专利申请通常自申请日起需历经1 8 个月方可公开【2 2】，因此设置专利的检索日期为2 0 1 3 年1 月1 日至2 0 2 1 年1 2 月3 1 日，最终检索得到专利数据1 3 6 6 7 件，将其专利申请号、公开号、申请日、公开日、国际专利分类号（IPC分类号）申请（专利权）人、发明人、发明名称、申请人邮编、代理人等专利具体信息进行批量下载，导入EXCEL表格中，得到专利原始数据。接下来，在EXCEL表格中再次进行筛选与处理，由于研究侧重于产业互联“智造”创新企业间的研发创新活动，因此需要筛选并留下专利申请权人为两个及两个以上企业间的专利数据，同时需要筛选并去掉研发专利申请权人为个人、大学以及研究院所的相关专利申请数据，最终一共得到7 42 件专利数据，将其进行详细记录。经过对原始数据的筛选与处理，得到的专利申请人数量以及专利数量如图1 所示。杨171静等：产业互联“智造”创新网络演化25012010020080丫/申车1506010040502000201320142015201620172018201920202021年份合作专利申请数专利申请权人数图12013一2 0 2 1 年产业互联“智造”专利申请情况由图1 可知，2 0 1 3 一2 0 1 6 年，产业互联“智造”专利申请数量从0 开始逐渐增多，此时智能制造是一个新兴的发展阶段，新成立的企业越来越多，进人了一个高速增长的时代，工业巨头、互联网科技等领域的公司，纷纷拓展业务范围，向“智造”行业转型 2 3 ，产业互联“智造”创新网络尚未完全形成，因此相关专利申请数量少；2 0 1 7 2 0 1 9 年，产业互联“智造”专利合作申请数量呈现初步增长趋势，智能制造政策环境优化、关键共性技术实现突破，智能制造标准体系不断完善【2 4，数字通信技术与装备产品等加速融合，为产业互联“智造”企业创新网络的初步发展提供了良好条件；2 0 2 0 一2 0 2 1 年，产业互联“智造”专利申请数量迅速增加，先进的制造技术和新一代的信息技术相互结合，数字李生技术和人工智能技术的发展应用，“新基建”政策以及各种扶持政策的出台 2 5 ，推动着产业融合与“智造”创新的快速发展。因此将产业互联“智造”合作创新大致划分为3 个阶段：2 0 1 3 一2 0 1 6 年为萌芽期，2 0 1 7 2 0 1 9 年为初步发展期，2 0 2 0 2 0 2 1 年为快速发展期。1.2研究方法社会网络分析法是一种基于对数据的挖掘，研究关系与关系的模式，是一种定量研究群体交互行为的可视化方法，其在专利协作网络中得到了广泛的应用，用于研究网络的结构特点和演变。专利合作网络是一种创新网络，是产业互联企业进行合作的重要载体。因此研究采用社会网络分析法，利用可视化软件Gephi对产业互联智造创新网络特征及演化进行深入分析。1.3产业互联“智造”创新网络特征指标（1）平均路径长度。平均路径长度是指在网络上任何两个节点的平均距离，用来判断网络的可达性和节点间的平均距离【2 6 。其值越低，网络中信息传递路径越短，信息传递效率越高。计算如式（1）所示。L=-1Zd1(1)N(N-1)i2j2其中N是指网络中的节点数，d,表示节点i与节点j之间的最短距离。L代表两个节点在网络间的平均距离。（2）平均聚类系数。采用平均聚类系数C用来衡量网络中节点的集聚程度【2 7 。其中C,节点i相邻节点实际存在边数与理论上的最大边数之比；N表示网络的节点数目；k,示一个节点i相邻节点数目；E,代表节点i和邻居节点间实际存在边数，具体如式（2）所示。ZC2E,1C=Z（2）NNk,(k,-1)（3）网络直径。网络直径D是指在一个网络中两个节点间的最大距离，公式如下，其中d,表示节点i与节点间距离的最小值。N表示节点数目，D为d,中的最大距离值。具体如式（3）所示D=max(3)I 西部 中部东北地区”的格局，这可能是因为，东部地区普遍位于我国东部沿海经济发达和工业基础较为雄厚的地区，先进制造业、高科技175杨静等：产业互联关“智造”创新网络演化产业相对发达，有着良好的产业基础、人才基础和教育基础，也有较为明显的区位优势。从目前我国工业门类结构来看，东部地区以传统制造业为主，装备制造业、计算机通信和其他电子设备制造业、汽车制造业等为代表的高技术制造业占比明显高于中西部地区。西部地区和中部地区相对东部地区人口、经济发展水平普遍较低且受经济发展水平影响也使得其产业互联“智造”平台建设较晚，因此产业互联“智造”创新水平不及东部地区。与全国其他地区相比，东北地区产业互联“智造”创新水平最低，可能与其产业结构相对单一、区域创新能力较弱、研发经费投入少存在关联。因此逐渐形成“东部 西部 中部 东北地区”的产业互联“智造”创新网络格局。统计对比其产业互联合作水平和创新主体的数量，如图4所示。2002013-2016年20172019年25020202021年180200160150140120100100508060-5040-10020-150东部地区西部地区中都地区东北地区地区分布图42013一2 0 2 1年我国地区层面的产业互联“智造”创新企业互联合作情况4丝结论与建议以产业互联“智造”企业为研究对象，基于20132021年互联智造企业专利申请数据，首先借助Gephi软件对产业互联“智造”创新网络的整体结构与演化趋势进行分析，然后借助ArcGIS软件从空间角度对产业互联“智造”创新网络的空间演化特征进行深人研究，主要结论和相关建议如下：从创新网络演化角度来看，产业互联“智造”创新网络初具规模，创新网络演变的阶段性明显，产业互联“智造”创新网络大致分为3个阶段：（1）萌发阶段（2 0 132 0 16 年）（2）初步发展阶段（2 0 17 2019年）；（3）快速发展阶段（2 0 2 0 2 0 2 1年）。目前产业互联“智造”创新网络正处于快速发展时期，发展势头良好，互联合作广度和合作深度不断增加。从创新网络结构上来看，由企业间组成的产业互联“智造”创新网络呈现小世界特性，网络规模大幅增长，创新网络中企业互联合作逐渐紧密，网络平均聚类系数不断增加，仍维持着较低的平均距离和较高的合作密度。从创新网络空间分布的角度来看，产业互联“智造”创新网络在空间上呈现集聚现象，融合集聚程度不断加深。在全国层面上，产业互联“智造”创新网络萌发于东南沿海地区，以广东、江苏为主，而后向西北方向延伸，逐渐形成一个多核心创新网176杨静等：产业互联“智造”创新网络演化络。不同阶段呈现出不同的特点，在萌发阶段时，产业互联合作创新主要发生于东南沿海地区城市，以广东省、江苏省和安徽省为主，且主要以省内合作为主，互联合作水平较低；在初步发展时期，产业互联合作创新企业数量迅速增多，且互联创新合作的区域向中部地区拓展，除了广东省、江苏省、上海市等东南沿海区域外，还增添了青海省、广西壮族自治区、湖南省等中部地区城市，形成了以广东省和江苏省为中心、向西北方向辐射的双核心创新网络；在快速发展时期，产业互联“智造”创新网络呈现出“多中心、多节点”的格局，区域向中部和东北地区扩展，形成一个多核心创新网络发展格局。从地区上来看，产业互联“智造”创新网络主要分布于东部和西部地区，有逐渐向中部和东北地区延伸的趋势，在创新主体数量和互联合作密度上均呈现出“东部 西部 中部 东北部”的格局。基于以上研究，提出以下建议：首先，要在产业互联“智造”创新网络中，充分发挥广东、江苏、上海等东部地区的核心创新区域优势，由于产业互联智造创新网络存在非均衡性，广东、江苏、上海等少数核心节点处于网络中心位置，因此可以通过完善政策引导，丰富互联信息共享平台等方式，利用其地位优势，发挥辐射和带动作用，促进创新要素跨界、跨群、跨区流动和聚合共享，以点带面，促进产业互联“智造”创新网络协同发展新格局。其次，各节点企业要明确自已的定位，在产业互联“智造”创新网络中找到自已的位置，积极与其他企业进行沟通、分享创新资源，实现产业互联和持续稳定发展。最后，缩小中部和东北部地区的互联创新资源配置差距，优化互联创新水平较低省市的资源环境，由研究可知，产业互联“智造”创新网络有向中部和东北地区拓展的趋势，因此可以通过引人先进技术、加大创新资源投入，激发中部和东北地区智造创新企业互联合作积极性，逐步形成多节点、多层级的产业互联“智造”创新网络，为我国经济高质量发展，形成国内国际双循环相互促进的新格局打下坚实基础。参考文献：【1李雪松，党琳，赵宸宇.数字化转型、融入全球创新网络与创新绩效【J】.中国工业经济，2 0 2 2,415(10):43-6 1.【2 王丹丹，乐为，杨雅雯，等.嵌入性风险视角下我国新能源汽车产业技术创新网络演化研究【J/OL】.中国管理科学,2 0 2 2:1-14（2 0 2 2-0 9-16）2 0 2 3-0 3-13.h t t p s:/k n s.c n k i.n e t/k c m s 2/article/abstract?v=3uoqlhG8C45SOn9fL2suRadTyEV12pW9UrhTDCdPD67s_kBxcpWeyaeLZSIuMe9j9Zg40JD-AzuVaVrsc9u2Dm_BVuEAIPAq&uniplatform=NZKPT.3 WANG J B,CAO X.Evolution process and simulation of advancedequipment manufacturing innovation network based on intelligentsystem J .Big Data,2022,10(3):204-214.4 ZHANG Y,WANG T,SUPRIYADI A,et 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