领先用户主导创新：自主创新的一种新模式——以神华集团高端液压支架自主创新为例，本文主要内容关键词为：自主创新论文,为例论文,支架论文,新模式论文,液压论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
随着我国经济进入重化工业发展阶段，装备制造业经历了近10年的高速发展，2008年产值规模超过美国，跃居世界第1位[1]。虽然我国装备制造业在“量”上取得了巨大进步，但是在“质”上仍主要集中于中低端市场，高端装备市场几乎被外商所垄断，通过自主创新实现产品升级是走向装备制造强国的必然选择[1-3]。由于创新投入不足、创新人才缺乏、基础研究薄弱、关键零部件和基础工艺发展滞后等原因导致装备制造业技术升级和创新能力有限。近年来一批有实力的企业通过引进消化吸收再创新和集成创新等模式在某些领域取得了重大突破[1][3]，然而由于对风险的畏惧或者对国产装备的不信任使国内用户不愿意采购国产装备，尤其是首台(套)产品，装备制造业自主创新又陷入市场上的后发劣势[4]。对如何克服装备制造业自主创新障碍的对策研究大多是从政府和企业的角度进行分析和论述[1-3][5][6]，通过促进创新活动的供给克服技术障碍以推动装备制造业产品升级。不可否认技术能力的提升是实现装备制造业自主创新的必要条件，但是历史证明，需求，尤其是领先用户对装备性能需求的提高在拉动装备制造业发展过程中发挥决定性作用[7]。我国作为后发工业化国家，对新型装备的使用往往滞后于发达国家，但随着我国经济的发展，装备制造业下游的用户出现了一批世界级企业，如神华集团有限责任公司是世界年煤炭产销量最大的公司，其产能的扩大和生产效率的提高都对装备的规模和性能提出了更高的要求，这些要求都走在世界前列。以往国内领先用户对高端设备的需求主要依靠国外采购，但是由于价格高、交货期长和维修不及时等原因，它们越来越倾向于采购国产装备，同时领先用户较强的经济实力使其有能力分担创新的成本和风险，这些都为本土领先用户带动的装备制造业自主创新提供了可能。装备制造业自主创新能否受到来自需求侧的拉动，以及领先用户在装备制造业自主创新中如何发挥作用将是本文讨论的主题。
美国学者Von Hippel教授经过近30多年的研究提出并逐渐完善了用户创新理论，尤其是领先用户研究和创新工具箱的使用为制造业提高创新成功率和增加创新收益提供了有效的方法[8][9]。国内学者也对用户作为创新源进行了相关研究，但是仍停留在概念的引入和理论分析阶段，缺乏对将理论与我国实际相结合的案例研究[10-17]。本文以用户创新理论和领先用户研究为基础，研究了神华集团有限责任公司(下文简称“神华集团”)主导高端液压支架自主创新案例，在此基础上提出领先用户主导创新模式，从理论上对用户创新的组织方式进行了拓展，同时为我国装备制造业自主创新实践提供了新的思路。
1 理论基础
1.1 用户创新
20世纪70年代开始Von Hippel教授通过研究多个行业的历史，发现制造商并不是创新的唯一来源，用户也是创新的主体。在诸如科学仪器、半导体和印刷电路板组装行业，有些创新的发端始于用户，它们首先察觉到需求，并通过发明解决相应问题，制造样机并证实样机的使用价值，制造商的工作则是对用户创新产品进行改进并商业化，Von Hippel将这种创新模式概括为“用户创新”[8]。吴贵生等为用户创新给出了详细的定义，认为用户创新是指用户对其所使用的产品、工艺的创新，包括为自己的使用目的而提出的新设想和实施首创的设备、材料、工艺等，以及对制造商提供的产品或工艺的改进[10]。
Von Hippel对用户创新的现象从经济学的角度进行了解释，他引入熊彼特的观点，指出成功的创新者可以从它们的创新产品的暂时垄断中获得回报，这种能力随后将发挥一种杠杆作用，使创新者在市场中占有优势，从创新中获取暂时的相关利润或“创新租金”[8][9]。创新的动力主要是为了获取创新租金，当用户预计创新的收益超过成本时，它们就可能进行创新。
随着对用户创新现象研究的深入，Von Hippel还发现了信息黏滞导致的信息不对称给创新源分布带来的影响。用户和制造商拥有不同的信息储备，而创新需要各种不同信息相结合。信息黏滞性导致获取自身没有掌握的信息要付出成本，因此创新者更倾向于更大限度地应用自己拥有的黏滞信息进行创新，以降低创新成本[9]。信息黏滞性意味着不同创新源在创新方向上存在显著差别，用户更倾向于选择从需求和使用环境方面进行创新，而制造商更多依赖自身专有的解决问题方面的信息进行创新。
1.2 领先用户创新
不少研究发现，用户创新大部分是由具有领先特征的用户实施的，而领先用户开发的产品常常成为商业产品的基础，Von Hippel在《民主化创新》一书中也对相关研究进行了总结[9]。首先，领先用户处于市场潮流的前端，所以它们现在所遇到的需求是以后许多用户在市场上会遇到的。市场的动态变化经常受到潮流的驱动，所以领先用户的创新随后会吸引更多的用户。其次，领先用户预计可以从自己需求的解决方案中获得相对较高的收益，这成为它们开展创新的动力。
国内外学者认为，制造商可以从对领先用户进行分析和与领先用户合作中收益。Von Hippel指出对领先用户需求和解决方案的分析能提高快速变革领域新产品开发的效率，制造商可以从领先用户那里获得市场未来的需求方向，甚至从领先用户那里获取有价值的新产品设想和原型设计[8][9]。雍灏等学者认为领先用户研究可以从以下3个方面发挥作用：获得领先用户处理过的大量需求信息；获得领先用户发展的新产品和服务的原型和概念；可以加速概念开发过程[11]。陈劲等认为对领先用户的研究可以快速经济地获取外部创新信息，并提出了领先用户的研究方法[12]。
1.3 理论评述
用户创新理论突破了传统创新理论把制造商作为唯一创新源的思维，开辟了创新研究的新视角，提出了用户创新的范式。但是我们注意到，现有研究关于用户创新在创新管理中作用的论述仍然是从制造商的角度出发，将用户置于创新过程的被动位置，讨论制造商如何更好地发挥用户尤在创新中的作用。尽管并不是所有产品或领域均能由用户亲自实施并完成创新，我们仍要重视用户在创新中的主动作用，从用户角度出发研究创新。
国内学者也认识到了用户作为创新源的重要作用，但大部分还停留在对于国外相关研究的引入阶段，缺乏对于领先用户方法在我国实践层面的研究[16]。我国具有需求大而多样的市场，因此将用户创新研究与自主创新相结合更具有现实意义；一方面要重视用户需求对制造商自主创新的组织和管理意义，另一方面还要意识到用户在自主创新中的主动作用。本研究将以我国神华集团组织高端液压支架自主创新为例，提出领先用户主导创新的概念，丰富用户创新理论，并为我国装备制造业自主创新实践提供经验借鉴。
2 神华集团主导高端液压支架自主创新案例
2.1 研究方法和资料来源
本研究属于探索性研究，试图发现已有理论所不能提供的实践基础，因此选用案例研究的方法试图从个别代表性案例中得到规律和启示。本案例研究的主要资料来自于对神华集团和郑州煤炭机械集团有限责任公司(以下简称“郑州煤机”)的调研和访谈，以及两家企业提供的文字资料。
2.2 案例背景
(1)我国液压支架产业技术创新概况
液压支架是煤矿井工综采装备的重要组成部分，既发挥防止顶板冒落伤人的支护作用，也以液压为动力随工作面推进而移动，提高生产效率。我国液压支架产业是在对国外技术的引进和跟踪模仿的基础上发展起来的，但是由于制造商缺乏创新和用户重复引进等原因导致产业技术水平一直处于落后地位，尤其是高端液压支架(指支护高度在3.5米以上，并实现电液自动控制的液压支架)，一方面产品技术性能和可靠性等与国外有相当大的差距；另一方面其核心技术大部分依靠国外公司提供或经过拆装改造来满足用户的需要[2]。与其他装备制造行业一样，造成我国高端液压支架制造业创新陷入困境的主要原因就是在缺乏需求和用户支持的条件下，装备制造企业难以独立承担重大产品研发的巨大投入[3]，即使成功的创新产品也由于缺乏“首台套”而难以推广。神华集团科技发展部总经理顾大钊博士总结认为，在以制造商为主体的重大装备国产化研制中，用户参与的深度和力度不够导致没有形成良性市场循环是制约我国装备制造业升级的重要瓶颈，供需双方紧密合作是促进我国装备制造业自主创新的有效途径。
(2)神华集团开展高端液压支架自主创新的决策
神华集团作为世界年产销量最大的煤炭开采企业，拥有年产能力在千万吨级以上的矿井十余个，并首创了世界上第一个5.5米、6.3米和7米大采高重型工作面和中厚薄煤层自动化工作面，其高性能、高可靠性和高效率的现代化采煤设备使其实现高效高产的保证。2005年前神华集团绝大部分高端采掘设备都依赖进口，其中液压支架由于用量大、单架费用高，一般情况下占矿井采掘设备价值的一半左右。世界市场上高端液压支架基本被JOY和DBT两家公司垄断。2004年两家公司在对华公司的投标中，价格较2003年采购价格提高近一倍。另外，由于国际市场快速增长，两家公司业务繁重，进口设备的交货期和备件供应周期都不同程度延长，因此不能为神华集团生产提供基本保障。为了摆脱长期以来对进口液压支架的依赖，保证生产顺利进行，并有效降低成本，2004年神华集团成立了以相关院士和专家组成的咨询小组，对高端液压支架国产化的技术可行性和经济性进行了充分论证，并决定逐渐用国产装备替代进口装备。
2.3 神华集团在高端液压支架自主创新中的作用
神华集团在高端液压支架国产化是将装备研制和采购有机结合起来的过程，通过战略合和招标的方式选定一个有经济和技术实力的单位作为液压支架本土化研发和制造的总承包商，在充分调研和论证的基础上，提出科学合理的技术经济指标和实现手段，研制一批样架(15架-30架)，经试用改进成功后再扩大采购量。神华集团在组织高端液压支架创新过程中发挥了以下7个方面的作用。
(1)创新发起者
神华集团迫于采购成本和交货期的压力希望制造商进行改变，对神华来说创新的成功意味着每年过亿元的经济效益，因此神华集团成为创新的发起者。神华集团组织专家和相关技术力量进行了高端液压支架自主创新项目的立项论证和可行性研究，并确定最终方案。
(2)研发过程整合者
装备制造业研发涉及设计、材料和工艺等诸多技术环节，研发投入大，技术风险高，足够的经济实力是进行装备研制的基础。神华集团利用自身强大的经济实力整合了创新全过程。在研发项目组织上，由神华集团确定项目进度的安排、监督检查项目实施过程并组织专家进行验收。在研发协调上，整合相关单位技术资源进行联合攻关，例如，神华集团在委托航天科技集团进行电液控制系统研发的同时，利用自身了解国外各种先进电液控制系统技术特点和性能的优势参与了研发过程。再如，煤矿机械化开采对液压支架工作阻力和支护强度的高要求导致对钢材强度的要求也逐渐提高。国产中厚板强度不能满足液压支架国产化的需要，神华集团联合宝钢集团引进了中厚板生产线，以保证国产液压支架所用材料能够达到要求。
(3)技术支持者
技术水平落后是阻碍我国高端液压支架发展的重要因素，在创新过程中神华集团作为用户也在制造企业技术能力提升中起到了至关重要的作用。在产品定义上，神华集团组织并参与主要技术参数和标准的制定；在产品设计方面，神华集团将在多年使用国外设备的过程中积累的设备图纸、掌握的技术特性和使用诀窍都提供给国内装备制造商，使它们更容易理解和掌握设计的要点，甚至将国外先进设备作为样机作为参考，解决设计上的难题。在工艺技术上，神华集团也为制造企业提供了技术支持，例如，帮助制造企业引入军工行业的航天特种焊接工艺和大型结构件焊接变形控制技术，并与国外机器人自动焊接技术相结合，由制造商开发出高强钢结构自动焊接工艺，保证液压支架制造质量。
(4)质量监督者
质量是用户在装备选购中首要考虑的问题，由于质量问题导致的可靠性和稳定性差是我国装备制造业产品升级的主要技术瓶颈之一。为避免由于质量问题在创新产品使用中带来的损失，神华集团作为用户在创新过程中还扮演了质量监督者的角色。神华集团派出人员进驻液压支架承造厂，与承造厂成立技术委员会，对国产化设备的设计和制造进行监理。以郑州煤机为例，企业领导人在回顾4.5米采高液压支架由研发到成批量生产的过程时，都异口同声地将这一过程定义为“脱胎换骨”的过程。在此过程中神华提出了多项产品技术参数的要求，严格按照国外产品标准监督设计和制造过程，甚至细致到对焊缝进行检查，很多生产细节被神华人称为用“放大镜”监察，发现问题后相互协商进行改进。通过这种方式，郑州煤机在产品质量控制方面有了很大提高，逐渐形成了完整的质量控制体系。
(5)测试机会提供者
与一般消费类制品可以在实验室做试验不同，煤矿机械的样品必须在生产现场进行测试才能对新产品的性能做出准确评价。煤矿生产具有很高的危险性，如果试验失败不但会带来经济上的损失，还涉及到生产安全和人身安全，因此煤矿企业并不愿意接受新产品现场测试，尤其对国内技术落后的制造企业来说试验机会尤为难得。在高端液压支架研发过程中，神华为样机测试提供了机会，并将国产设备与进口设备放在同一条件下进行对比应用性试验，检验国产化支架的性能和可靠性。很多新产品并不是一次试验成功，如在郑州煤机4.5米采高液压支架试用中，就出现了支护故障，但是神东矿区并没有放弃国产设备，而是总结失败的经验教训，积极配合煤机厂进行国产设备的改进。神华集团作为用户主导的创新存在天然的为新产品提供测试现场的优势，这也是能够对产品进行验证并进一步改进的基础。
(6)首次商业化使用者
神华集团用“研制代采购”的方式解决了困扰装备制造业自主创新的“首台套”问题，成为创新产品首次商业化的使用者，分散了制造商的创新风险。“研制代采购”是指用户提出国产化目标以及主要技术参数和技术标准，制造企业根据用户需求垫资组织技术攻关、设计和生产，“首台套”样机根据用户提出的标准进行试验和工业试用，获得成功后，用户按照市场价格采购，并承认研制单位具有该系列产品的生产业绩，在以后的市场化采购中具有投标资格。如果不成功，研发费用由制造企业承担，这样既解决了“首台套”的业绩问题，也有利于促进制造企业加大研发力度。创新的研发组织形式分散了制造企业的技术和市场风险，鼓励企业进行研发，因此国内企业更积极地参与其中。
(7)创新产品推广的示范者
领先用户处于市场需求的前端，是新产品的率先接受者，并在新产品市场推广中起到示范作用。神华集团在国内乃至世界煤炭开采行业处于领先地位，其对新装备的使用和认可具有权威性，有助于加速新产品商业化的市场推广进程。郑州煤机参与研制的高端液压支架投入神华集团矿井使用后，企业生产的液压支架迅速地受到国内外市场认可，2007年国内市场占有率为40%，其中高端市场占有率超过80%，产品已出口俄罗斯、美国等地。
2.4 高端液压支架自主创新效果
到2008年底，在神华集团的牵动组织下，郑州煤机、北京煤矿机械有限责任公司和四川神坤装备股份有限公司分别研制了6.3米采高液压支架、5.5米采高液压支架和电液控制系统，陆续投入使用取得良好效果。以郑州煤机为例，2008年研制成功世界上工作阻力最大、支护高度最高、具有自主知识产权的6.3米采高液压支架，其价格只有国外厂商报价的一半，并通过液压支架国产化项目形成了系列液压支架设计和制造能力，目前液压支架产、销量均为世界第一。
3 装备制造业领先用户主导创新探析
神华集团作为国内高端液压支架领先用户在该产品自主创新过程中发挥了重要作用，从用户创新理论的视角出发，我们将其总结为领先用户主导创新模式，即领先用户为了满足自身需求，发起和组织研发并实现首次商业化的创新过程。该模式与制造商创新和(领先)用户创新进行比较表现出以下4方面的差异(见图1)。
3.1 创新过程的主体
制造商创新过程基本由制造商独立完成，只是在产品测试阶段邀请用户参与试用而获得反馈意见，因此制造商是创新过程的绝对主体。由图1(B)可以看出(领先)用户创新过程可以分成两个部分：阴影部分代表了用户为满足自身需求而独立完成产品创新的过程；无阴影部分表示二次研发和商业化开发是制造商在用户创新的基础上完成的，整个过程包括制造商和用户两个并列的主体，它们在不同阶段各自独立完成任务。而用户和制造商都参与了领先用户主导创新的过程，但是大部分创新过程都是在用户的主导下完成的，用户在其中扮演了控制主体的角色。由此也可以看出用户在三种创新模式中的主动性和控制能力也逐渐增强。
3.2 主体参与创新的阶段
制造商和用户在不同创新模式中参与的创新活动的极端也有差异。图1中具有阴影部分表示有用户参与的阶段，阴影部分越多表明用户参与创新的程度越高，可见三种模式中领先用户主导创新模式下用户参与创新的阶段最多。制造商创新与其他两种创新模式的主要区别在于创新设想产生和研究开发阶段的主体不同，制造商创新是由制造商通过市场调查产生创新设想并完成研发，而另外两种创新模式中用户都是从自身的需求出发提出创新设想并进行开发。(领先)用户创新和用户主导创新的区别在于后者将创新活动延长至批量生产和首次商业化阶段，几乎参与了创新的全过程。
3.3 主体在创新中的交互程度
制造商和用户在创新中的交互程度也存在区别，图1中制造商独立完成创新和用户独立完成分别用无阴影和高密度阴影表示，(A)和(B)绝大部分由这两种图示构成，表明对应的两种创新模式中两个主体独立完成任务，联系和互动程度低。而在用户主导创新中，创新过程的大部分阶段都是由用户和制造商共同完成的，两者进行密切地交流、合作与互动。
3.4 创新收益与风险
制造商创新就是要不断满足用户需求，通过市场销售而获益，因此与竞争对手之间存在技术和市场上的排他性，因此制造商在创新过程中不但力图通过吸引更多用户实现收益最大化，同时也要独自承担创新失败的全部风险。对于(领先)用户创新而言，创新的动机主要是满足自身需求，它们可以从提前使用创新产品中获得创新带来的短期经济租，而新产品规模化的技术风险和市场化的经济风险则由后来进行创新的制造商承担。领先用户主导创新在创新的收益与风险分担方面与(领先)用户创新具有相似性，主要区别在于“研制代采购”的方式需要承担首次商业化的成本和责任，而制造商主要承担市场推广的风险。
图1 三种创新模式比较
4 结论与启示
通过对神华集团主导高端液压支架创新案例的进行分析，我们有以下两方面发现。第一，领先用户主导创新模式中领先用户不再只是‘领先用户创新’研究中被“研究和发现”的角色，它们发起、组织和整合创新的全过程，并在研发和商业化中发挥了重要作用，突出体现了领先用户在创新中的主动性。第二，装备制造业领先用户主导创新可能成为我国装备制造业自主创新的有效模式，该模式最突出的优点是解决了我国装备制造业自主创新的“首台套”商业应用难题，降低了制造商创新的风险，探索出一种装备用户和制造商合作创新的新模式，对我国装备制造业发展具有很强的实践意义。
神华集团主导高端液压支架创新的成功还为我们带来两点启示：第一，我国经济的高速增长带动了能源和原材料等行业的发展，这些行业出现了具有世界竞争力的装备用户。它们既有迫于成本和交货期等压力与国内制造商进行合作创新的动力，又有承担创新成本和失败风险的经济实力，这为我国装备制造业自主创新提供了良好的机遇。第二，装备制造业领先用户主导创新的成功也为我们探索装备制造业发展道路提供了新的思路，一方面可以跳出装备制造业本身，而从用户或产业关联的角度思考装备制造业的发展；另一方面，可以更多地采用需求侧政策激励用户使用国产设备，促进国内装备制造业发展。
此外，本文试图通过案例研究提出领先用户主导创新模式，该问题还有很多有待进一步探讨之处。在该模式理论构建方面，可以对领先用户主导创新产生的动因和条件进行进一步分析和完善，例如产品和技术模块化为领先用户主导创新提供的机会等；在该模式实践方面，需要对用户和制造商的合作与互动方式进行广泛的观察与探讨。
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