基于圖論的制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新升級(jí)路徑研究

康 健 唐 欣

（1.湖南工學(xué)院 商學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002；2.湖南工學(xué)院 學(xué)科建設(shè)與發(fā)展規(guī)劃處，湖南 衡陽(yáng) 421002）

制造業(yè)是支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量，也是形成國(guó)家或地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)背景下，如何實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的健康、快速發(fā)展是值得關(guān)注的話題。目前我國(guó)制造業(yè)發(fā)展存在不少問(wèn)題，例如低端產(chǎn)能過(guò)剩、“劉易斯拐點(diǎn)”等，雖然存在產(chǎn)業(yè)梯度轉(zhuǎn)移承接潛力，但傳統(tǒng)的低成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)可能已經(jīng)難以繼續(xù)[1]，導(dǎo)致制造業(yè)難以獲得較好的發(fā)展。

迭代創(chuàng)新需要依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代創(chuàng)新的產(chǎn)物，也是“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下制造型企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路[2]。綜上所述，本文以迭代創(chuàng)新為研究切入點(diǎn)，探討了制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新的升級(jí)路徑，協(xié)助制造型企業(yè)以開放的態(tài)度平衡各相關(guān)者的利益，持續(xù)提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

一、研究背景與意義

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇了環(huán)境的不確定性，環(huán)境的不確定性加劇導(dǎo)致產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，制造型企業(yè)不得不以增加創(chuàng)新的次數(shù)，縮短創(chuàng)新周期的方式來(lái)適應(yīng)，即采取迭代創(chuàng)新模式。迭代創(chuàng)新能夠協(xié)助和提高企業(yè)創(chuàng)新的成功率以及面對(duì)環(huán)境不確定性的能力[3]，使企業(yè)能夠以較低的成本開發(fā)多種產(chǎn)品。

迭代創(chuàng)新是一種建立在多個(gè)短時(shí)間創(chuàng)新基礎(chǔ)上的長(zhǎng)周期創(chuàng)新，每個(gè)迭代周期都總結(jié)并反饋創(chuàng)新過(guò)程中遇到的問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分類評(píng)估，以保證下個(gè)周期的創(chuàng)新能推動(dòng)迭代創(chuàng)新目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[4]。每一次迭代都是一個(gè)完整的過(guò)程，幫助人們將創(chuàng)新的理念結(jié)合實(shí)際，深入實(shí)施。迭代創(chuàng)新的實(shí)質(zhì)就是檢測(cè)上一次迭代結(jié)果，糾正其中的錯(cuò)誤，并在這個(gè)基礎(chǔ)上再次獲得更新[5]。迭代創(chuàng)新的特點(diǎn)決定了它是以解決問(wèn)題為目標(biāo)的創(chuàng)新方式，明確的目標(biāo)導(dǎo)致它相對(duì)其他創(chuàng)新的成本較小，而且通常都有具體的計(jì)劃。在多次迭代創(chuàng)新的過(guò)程中，企業(yè)可以通過(guò)階段性的成果投入市場(chǎng)來(lái)緩解創(chuàng)新中的壓力，由此了解市場(chǎng)反應(yīng)和客戶需求，以及可能獲得的收益[6]。

迭代創(chuàng)新的成功案例比較多，學(xué)者們也針對(duì)現(xiàn)實(shí)成功案例開展了研究，例如董潔林認(rèn)為迭代創(chuàng)新是一個(gè)需要開放心態(tài)，吸引客戶參與，并能不斷進(jìn)行迭代的創(chuàng)新活動(dòng)[7]。朱曉紅、陳寒松分析了在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，創(chuàng)業(yè)企業(yè)利用產(chǎn)品迭代創(chuàng)新提高財(cái)務(wù)績(jī)效及創(chuàng)新效率的機(jī)制[8]。徐昕對(duì)于企業(yè)如何利用企業(yè)內(nèi)外部的知識(shí)整合與學(xué)習(xí)，以迭代創(chuàng)新模式實(shí)現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng)[9]。但從文獻(xiàn)梳理的結(jié)果來(lái)看，目前大多數(shù)已有的研究成果仍然對(duì)迭代創(chuàng)新的概念和內(nèi)涵進(jìn)行闡述，聚焦于運(yùn)行原理、經(jīng)營(yíng)機(jī)制與影響因素的研究還比較少；理論推演和案例分析的成果較多，實(shí)證分析的成果比較少見，這一缺憾也成為本文研究的立論依據(jù)。

二、研究設(shè)計(jì)

（一）研究方法的選擇

制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新行為涉及企業(yè)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、企業(yè)車間中試、投入批量生產(chǎn)、企業(yè)營(yíng)銷部分、外部客戶反饋、企業(yè)規(guī)?；ㄖ频拳h(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)所涉及迭代創(chuàng)新利益相關(guān)者間的互動(dòng)關(guān)系及次序需要明確，由于各利益相關(guān)者的屬性各異，難以統(tǒng)一量化，本文擬采用圖形解析法，用圖形來(lái)描述制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新的各環(huán)節(jié)之間主要利益相關(guān)者之間的互動(dòng)關(guān)系及可能的升級(jí)路徑，這種方式也是公認(rèn)適合描述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的方式，將使迭代創(chuàng)新的過(guò)程表達(dá)得更加直觀。

（二）圖形解析工具概述

圖論是把事物及其它們之間關(guān)系用圖描述的一種直觀數(shù)學(xué)模型[5]，屬于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)精確數(shù)學(xué)處理的自然框架，可以用圖來(lái)表示復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的形式[6]，適用于任何可以描述為網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)[10]。圖論中的有向圖描述了頂點(diǎn)傳播的方向，加權(quán)圖描述了頂點(diǎn)傳播的權(quán)重大小，因而結(jié)合二者即可對(duì)制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新中各節(jié)點(diǎn)利益相關(guān)者的狀態(tài)和相互間的互動(dòng)狀況進(jìn)行圖形解析，從而能夠?qū)χ圃煨推髽I(yè)迭代創(chuàng)新進(jìn)程的升級(jí)路徑進(jìn)行探討[11]，并最終討論得出制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新行為的運(yùn)行機(jī)制及升級(jí)路徑。

（三）圖論工具應(yīng)用于制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新的作用原理

第一，將制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新進(jìn)程中各個(gè)節(jié)點(diǎn)利益相關(guān)者分別抽象為圖論中的頂點(diǎn)，以有向圖中的邊表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)利益相關(guān)者之間的互動(dòng)狀況，以加權(quán)圖中邊的權(quán)重表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)利益相關(guān)者之間的互動(dòng)行為的頻率，即構(gòu)建符合實(shí)際情況的制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新互動(dòng)狀況的賦權(quán)圖模型，式中V為所有節(jié)點(diǎn)利益相關(guān)者的集合，R為各節(jié)點(diǎn)利益相關(guān)者之間的互動(dòng)狀況的關(guān)系集合，E為賦權(quán)圖中邊的集合，圖中每一條邊e都根據(jù)制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新進(jìn)程中各個(gè)節(jié)點(diǎn)利益相關(guān)者之間的互動(dòng)行為的頻率高低被賦予一定的權(quán)值。

（四）制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新升級(jí)路徑的確定方式

從圖論方法的基本原理來(lái)看，從制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新互動(dòng)狀況賦權(quán)圖中各種可能的崩潰路徑中確定是一類特殊的旅行商問(wèn)題（TSP，Traveling Salesman Problem），屬于組合優(yōu)化問(wèn)題的研究范疇。由于制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中含有節(jié)點(diǎn)利益相關(guān)者的數(shù)目可能較多，無(wú)法利用簡(jiǎn)單的窮舉法進(jìn)行運(yùn)算，因此，本文引入蟻群算法進(jìn)行求解。

蟻群算法是20世紀(jì)90年代由意大利的M.Dorigo等學(xué)者受對(duì)真實(shí)蟻群行為研究的啟發(fā)而提出的[12]。其計(jì)算原理是：首先生成一定數(shù)量的人工螞蟻蟻群，并為每一只人工螞蟻建立一個(gè)解或解的一部分。每只人工螞蟻從問(wèn)題的初始狀態(tài)出發(fā)，根據(jù)信息素的濃度，選擇下一個(gè)要轉(zhuǎn)移到的狀態(tài)，直到建立起一個(gè)解。每只螞蟻根據(jù)所找到的解的好壞程度，在所經(jīng)過(guò)的狀態(tài)上釋放與解的質(zhì)量成正比的信息素。已有很多學(xué)者在復(fù)雜系統(tǒng)脆性的研究過(guò)程中運(yùn)用蟻群算法來(lái)求解脆性賦權(quán)圖的最大崩潰路徑，具體計(jì)算方法如下：

設(shè)有m只螞蟻分布在n個(gè)頂點(diǎn)上，則螞蟻k從頂點(diǎn)i轉(zhuǎn)移到頂點(diǎn)j的概率為：

其中τi,j表示頂點(diǎn)i和頂點(diǎn)j之間的信息素，可以取一個(gè)常數(shù)為初始值；ηi,j取賦權(quán)圖的權(quán)值wi,j表示；Jk(i)是允許螞蟻k選擇的頂點(diǎn)集，而禁忌集tabuk(k?1,,2,???,m)來(lái)記錄螞蟻k目前已經(jīng)經(jīng)過(guò)的頂點(diǎn)；α?β?0表征信息素與ηi,j對(duì)權(quán)值wi,j的重要關(guān)系。狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則為：

J的取值將由螞蟻k從頂點(diǎn)i轉(zhuǎn)移到j(luò)的概率決定。設(shè)參數(shù)(1?p)表示信息素消逝度，則信息素含量的更新規(guī)則為：τi,j←(1?ρ)?τi,j+ρ??τi,j，其中完成一次對(duì)所有頂點(diǎn)的訪問(wèn)后，賦權(quán)圖中所有邊信息素的更新規(guī)則為：其中：

如果螞蟻k遍歷所有頂點(diǎn)，則稱k滿足可行解；另外如果迭代過(guò)程到達(dá)預(yù)先設(shè)置的終止時(shí)間T或無(wú)退化行為即找到的都是相同解，則迭代過(guò)程結(jié)束，輸出計(jì)算結(jié)果。

三、實(shí)例分析

本文將上文所介紹的求解的蟻群算法設(shè)計(jì)應(yīng)用到一個(gè)具體的制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中（簡(jiǎn)稱迭代創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)A，包含5個(gè)節(jié)點(diǎn)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ），以對(duì)制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新行為狀況的框架結(jié)構(gòu)和控制范式進(jìn)行實(shí)證分析。具體分析步驟為：將制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)A中各節(jié)點(diǎn)間互動(dòng)狀況的框架結(jié)構(gòu)抽象化為賦權(quán)圖：

圖1 制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的賦權(quán)圖模型

根據(jù)蟻群算法的計(jì)算原理，結(jié)合迭代創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)A的實(shí)際情況確定得出迭代創(chuàng)新進(jìn)程中賦權(quán)圖中各條邊的權(quán)值，并將所有權(quán)值組成一個(gè)鄰接矩陣為：

四、結(jié)論

本文在理論研究基礎(chǔ)上，以圖論為圖形解析工具，將制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新行為的狀況用賦權(quán)圖的形式進(jìn)行表示，進(jìn)而借助蟻群算法仿真確定得出制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)績(jī)效提升的最可能路徑，即制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新的升級(jí)路徑。本文的研究從價(jià)值網(wǎng)絡(luò)中各利益相關(guān)者群體共演的角度明確了制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新行為科學(xué)實(shí)施的有效治理機(jī)制，從治理機(jī)制這一微觀基礎(chǔ)上拓展、延伸，進(jìn)而完善制造業(yè)迭代創(chuàng)新的理論分析框架。在實(shí)踐啟示上，制造型企業(yè)可以考慮從迭代創(chuàng)新行為發(fā)生的源頭企業(yè)進(jìn)行前饋控制；或者在該路徑上監(jiān)測(cè)制造型企業(yè)迭代創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。