吳 瑤
(西南科技大學經濟管理學院,四川 綿陽 621010)
3D打印產業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新模式研究
吳瑤
(西南科技大學經濟管理學院,四川綿陽621010)
本文在對3D打印產業(yè)發(fā)展現狀進行總結的基礎上,應用新興產業(yè)創(chuàng)新管理理論,對產業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新模式進行研究。首先分析了3D打印技術及產業(yè)的發(fā)展現狀;其次總結了3D打印產業(yè)鏈的結構及特征;再次借鑒產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的文獻和案例,提出3D打印產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新模式;最后結合我國3D打印產業(yè)現狀,給出實現3D打印產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的對策建議。
3D打印;產業(yè)鏈;協(xié)同;創(chuàng)新
3D打印技術被稱作第三次工業(yè)革命的標志之一[1],是制造業(yè)向“智造”轉變的關鍵技術。2013年4月,3D打印技術包括在德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃當中。2015年5月我國簽發(fā)了“中國制造2025”規(guī)劃綱要,且于2012年就成立了中國3D打印產業(yè)聯(lián)盟,有些地區(qū)也建立了區(qū)域性的產業(yè)聯(lián)盟,以期對3D打印產業(yè)發(fā)展進行頂層設計。然而,各產業(yè)因其獨特性對產業(yè)化設計有不同的要求,需根據其特征研究產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新實現途徑,為產業(yè)協(xié)同發(fā)展提供戰(zhàn)略指導。
對3D打印產業(yè)的研究包括現狀總結、問題剖析、前景預期等,而對產業(yè)鏈的研究較少。王忠宏、李揚帆、張曼茵[2]認為我國對3D打印技術研發(fā)初步取得成效。李小麗、馬劍雄、李萍等[3]指出3D打印技術面臨成本高、耗材種類少及性能不足、精度不夠、知識產權等問題。從產業(yè)層面看,王忠宏、李揚帆、張曼茵[2]指出我國3D打印產業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展。孫智強、黃斌[4]認為產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展不均衡。王忠宏、李揚帆[5]提出為促進我國3D產業(yè)的發(fā)展應優(yōu)化產業(yè)生態(tài)系統(tǒng),引導要素向該產業(yè)聚集。理論上對產業(yè)鏈現狀與協(xié)同發(fā)展的必要性進行了說明,沒有提出可供參考的意見。
產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新屬于外部協(xié)同創(chuàng)新。張文彬、藺雷、廖蓉[6]國指出外部協(xié)同創(chuàng)新的實現取決于產業(yè)組織與其他相關主體之間的互動。從實踐來看,3D打印產業(yè)的發(fā)展對產業(yè)鏈各主體的協(xié)同、高效交互提出了要求。為實現3D打印產業(yè)高速、平穩(wěn)發(fā)展,本文從產業(yè)層面對3D打印產業(yè)鏈各組成部分進行系統(tǒng)分析,提出產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新模式及對策。
1、3D打印技術及其應用
3D打印技術(3D Printing)由快速成型技術發(fā)展而來,其原理是通過計算機輔助設計構建產品的三維數字化模型,再借助計算機數控機床技術、激光技術等根據模型“分區(qū)”成的切面,利用特殊材料進行逐層打印實現產品制造。其主要實現技術包括光固化成型(SLA)技術、選擇性激光燒結成型(SLS)技術、熔融沉積制造成型(FDM)技術、材料噴射、粘結劑噴射等。3D打印技術的主要衡量指標包括打印速度、成本、精度、分辨率、適用材料性能與能打印的顏色等,根據能打印顏色分為一種與多種色彩打印,并由于技術上的突破,多種色彩打印越來越普遍。
3D打印技術可用于基于定制化生產的諸多行業(yè),目前已應用到廣泛領域。在航天航空、汽車制造等領域主要用于模具設計、零部件生產、定制化制造。生物醫(yī)療上用于制藥、器官制造與教學等,已經實現了血管組織、心臟、細胞組織等的打印,并結合納米技術進行藥品研制。文藝作品方面,滿足個性化需求,能最大程度實現社會化生產。
2、3D打印產業(yè)發(fā)展情況
從全球看,很多國家都在推動3D打印產業(yè)的發(fā)展,市場規(guī)模呈持續(xù)增長趨勢。美國、歐盟、德國、日本、中國等地區(qū)采取建立研究中心、資金支持、產業(yè)扶持等策略支持及進行研發(fā)成果推廣與應用。市場容量方面,Wohlers公司數據顯示2012年包括服務在內的3D打印全球市場總額為22億美元,2013年市場規(guī)模約40億美元,預測到2021年能達到108億美元的銷售額,將維持約20%的增長率。其中美國占據領導地位,3D System與Stratasys公司在2012年占全球約1/4的份額,是全球3D打印產業(yè)的龍頭企業(yè)。
我國3D打印技術取得了一定的研究成果,總體處于產業(yè)化的初級階段,市場呈現高速增長趨勢。進行3D打印技術研究的主要有清華大學、北京航空航天大學、華中科技大學等院校,通過與3D打印企業(yè)合作、技術轉移等方式實現產品商業(yè)化。例如2014年3D打印產業(yè)前十的武漢濱湖機電技術產業(yè)有限公司,就與上海材料研究所、西安交通大學進行合作。前十的企業(yè)還包括杭州先臨三維科技股份有限公司、北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司等,但總體規(guī)模較小。2010年我國3D打印機裝機總量只有400臺,2013年達到了2000臺以上,市場規(guī)模不斷擴大。
3D打印產業(yè)鏈是集大學與研究院、3D打印企業(yè)、電子商務平臺、服務商網絡、消費市場等于一體的龐大系統(tǒng),在發(fā)展過程中與政府部門、行業(yè)協(xié)會、金融機構等相關聯(lián)。政府部門對大學與研究院、3D打印企業(yè)產生直接影響,在輔助產業(yè)、機構的支持下研究成果通過3D打印企業(yè)直接或間接進入消費市場,市場情況又反過來影響技術進步。完整的3D打印產業(yè)鏈如圖1所示。
1、產業(yè)鏈上游相關企業(yè)、機構
產業(yè)鏈上游企業(yè)與機構主要包括大學、研究院及3D打印企業(yè)。其作用是推進技術研發(fā)、技術進步、3D打印設備制造、3D打印材料研發(fā)。
一是大學、研究院在產業(yè)鏈中實現3D打印設備精度、穩(wěn)定性等的提高,以及目前3D打印材料種類少和所面臨技術難題的突破。研發(fā)項目的推進受到政府部門的影響,并通過3D打印企業(yè)實現技術成果商業(yè)化。
二是高新技術的研發(fā)和產業(yè)化面臨高風險與極大的不確定性,需要3D打印企業(yè)專業(yè)的運營激勵機制、融資能力、市場反應能力和商業(yè)化渠道等各種能力的融合,這也是大學、研究院所缺少的。3D打印企業(yè)在產業(yè)鏈中與多方聯(lián)系密切,能提供專業(yè)的運營機制,以市場為導向做產品的定向研發(fā)。
圖1 3D打印產業(yè)鏈
2、產業(yè)鏈中游服務系統(tǒng)、網絡及第三方平臺建設
產業(yè)鏈中游第三方服務平臺連接上游企業(yè)與下游市場,是為3D打印產品、設備、材料等提供商業(yè)化的經銷網絡、信息交互、產品意見反饋、市場動態(tài)信息等服務,主要包括數字化平臺及服務商網絡。
3D打印機、打印材料及數字化模型要實現有效的市場營銷,需要服務商網絡的加入和高可信度電子商務平臺的搭建。對于以研發(fā)為主的3D打印企業(yè),專業(yè)服務商隊伍的加入可以彌補自身核心能力的不足。在經濟體系中,有些服務商網絡和電子商務平臺已經存在,并且運營模式也趨于成熟。其中以3D Systems為代表的3D打印制造商就入駐了京東、淘寶等第三方電子商城,降低了成本,節(jié)省了產品推廣時間。
3、產業(yè)鏈下游應用導向市場
3D打印產業(yè)的消費市場主要細分為工業(yè)制造、個人消費與生物醫(yī)療三個極具顯著特征的市場,應用范圍跨越多個領域。3D打印應用領域經歷了不斷拓展的過程,這歸功于設備技術、材料技術的進步。同時,這也是產業(yè)發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)與難題。
4、3D打印產業(yè)相關部門、產業(yè)支持
任何產業(yè)都不能獨立存在,必須與相關產業(yè)、部門之間存在有效的交互。
一是政府相關機構。其主要包括財政、科技、發(fā)改、教育等部門,為企業(yè)提供資金支持或運營、融資便利條件,推進3D打印技術的學校教育,實現3D打印技術人才培育的同時推動3D打印成果的應用。此外,肩負建立完善的3D打印數據安全和產權保護機制的責任。
二是輔助產業(yè)、機構。3D打印產業(yè)的發(fā)展有賴于各方相關機構的建立與完善,特別是要實現打印設備及特定產品的技術質量檢測、金融支持、行業(yè)標準及3D打印數據安全等第三方輔助支持,主要包括3D打印行業(yè)協(xié)會與產業(yè)聯(lián)盟等。
基于對3D打印產業(yè)鏈各部分及其相互關系的考慮,本文根據產業(yè)鏈中主要模塊進行劃分,提出管理協(xié)同、融資分配、技術研發(fā)與消費市場幾個部分的交互模式,通過電子商務平臺實現信息集成。協(xié)同創(chuàng)新模型如圖2所示。
由圖2所示,在政府通過政策、專項資金支持,并逐步完善3D打印知識產權法規(guī)推動產業(yè)發(fā)展的環(huán)境下,由3D打印企業(yè)引領相關利益主體實現戰(zhàn)略層面到具體運營、后續(xù)效率價值評定的管理協(xié)同,產品研發(fā)與客戶終端市場的協(xié)同與實時反饋,以及資金流進入與退出機制的制定完善。各部分在電子商務平臺中進行信息交互,包括政策法規(guī)、企業(yè)動態(tài)、電子商城、項目—風投信息、技術研究、相關標準、市場動態(tài)等幾個方面,分別對應于政府、3D打印企業(yè)、服務商網絡、金融與風投機構、大學和研究院、行業(yè)協(xié)會、消費市場的相關信息。
1、管理協(xié)同
管理協(xié)同體系的建設是為了在戰(zhàn)略與管理層面實現產業(yè)鏈相關部分的協(xié)調一致。管理協(xié)同體系以3D打印企業(yè)為核心,與產業(yè)上下游相關企業(yè)、機構建立戰(zhàn)略聯(lián)盟,根據其在價值實現過程中發(fā)揮的作用,對其職責、風險承擔進行合理分配,采用現代管理技術實現管理過程、營運過程與日常生產的配合。同時采取人才戰(zhàn)略,完善激勵約束機制,為產業(yè)持續(xù)發(fā)展提供動力。最后對各利益相關主體根據其營運能力、產品、效率等指標進行績效評定,為核心能力改進或進一步合作提供參考,形成協(xié)同體系和各主體的漸進式改進與發(fā)展。
2、資金管控
資金管理體系主要是實現融資、分配合理化,減少風投機構與企業(yè)之間的信息不對稱,保障利益分配的同時降低研發(fā)高投入、不確定性等風險,吸引資本進入。產業(yè)鏈中需要風險投資、金融機構借貸的主要是3D打印企業(yè),可以通過電子商務平臺實現項目與風投的信息交互,在資金流入環(huán)節(jié)進行經濟性評定,其次在運營過程中加強成本控制。對于最終的收益,根據投資額、風險分擔等指標制定利益分配和退出機制,保障投資者利益。同時,以此吸引風險投資,實現資金流的持續(xù)循環(huán)。
3、技術—產品一體化
建立研發(fā)與終端消費產品一體化的協(xié)同交互發(fā)展體系,形成以技術開拓市場、市場促進技術能力提升的循環(huán)發(fā)展模式。在研發(fā)環(huán)節(jié)中,3D打印企業(yè)與大學、研究院建立技術研發(fā)聯(lián)盟,對技術創(chuàng)新、技術研發(fā)進行系統(tǒng)化管理,根據技術水平和市場反饋信息進行市場預測,然后再進行產品設計。產品需達到標準體系中對技術、質量、設計、行業(yè)規(guī)范的基本要求。同時,依托行業(yè)協(xié)會加強3D打印行業(yè)技術交流,促進行業(yè)規(guī)范與行業(yè)標準形成。知識產權體系的建設與技術發(fā)展應保持一致性,甚至通過預期在一定程度領先于技術進步,對于沒有相關標準驗證的產品應根據其特性做好實時評估。產業(yè)上游在與消費市場進行交互的過程中主要通過對產品應用進行挖掘,提供技術與售后服務,根據3D打印技術的特點引導對大眾創(chuàng)新的商業(yè)模式進行探索。通過建立評價體系獲得信息反饋,據此識別其潛在需求。一體化發(fā)展的核心在于高效性與準確性。為提高市場預測的準確性,需要實現研發(fā)與消費終端的信息集成,將其并構為一個統(tǒng)一的發(fā)展體系。
圖2 3D打印產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新機制
為使產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新機制發(fā)揮作用,本文針對政府部門與3D打印企業(yè)及各相關主體提出以下實施策略。
首先,基于我國3D打印技術產業(yè)化現狀,政府部門在產業(yè)發(fā)展過程中起到重大的推動作用,應著力打造良好的產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與發(fā)展環(huán)境。一是制定出國家層面的統(tǒng)籌發(fā)展計劃與產業(yè)布局,引導社會資源適當地向這一新興產業(yè)傾斜,使產業(yè)鏈結構趨于完整。二是在產業(yè)上游以增加相關科研項目的方式加大研發(fā)人才、資金等資源的投入,進行3D打印人才培養(yǎng),解決3D打印材料、設備技術等問題。同時,培育引領行業(yè)發(fā)展的龍頭企業(yè),為其研發(fā)、經營、進出口貿易提供優(yōu)惠政策,增強其融資能力。三是伴隨技術的發(fā)展,完善產權保護法規(guī)及政策。
其次,3D打印企業(yè)應打造自身競爭力與影響力,積極與相關主體形成戰(zhàn)略聯(lián)盟,保持管理層面的協(xié)調一致,促進產業(yè)鏈上下游之間進行高效交互以整合資源,引領產業(yè)協(xié)同發(fā)展。一是探索完善的商業(yè)模式使產業(yè)前景日趨明朗,以此吸引更多金融機構、風險投資的加入,健全3D打印產業(yè)鏈及其輔助性產業(yè),在此基礎上建立相關利益者聯(lián)盟。二是對研發(fā)與市場產品需求以系統(tǒng)一體化的方式進行管理,進一步發(fā)揮3D打印技術優(yōu)勢,依據市場動態(tài)在現有的價值實現途徑上進行衍生和拓展。三是在產品生產制造過程中,探索與傳統(tǒng)制造模式融合的生產制造方式。同時制定出資金的進入退出機制,以支撐產品研發(fā)、生產、運營活動。通過電子信息平臺實現3D打印企業(yè)、大學、研究院、服務商網絡、消費市場等之間的信息交互,利用信息的實時性達到高效、快速的反饋,在產品研發(fā)、戰(zhàn)略合作、運營管理等各個環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展。
最后,各相關企業(yè)應提升對協(xié)同創(chuàng)新重要性的認識,積極參與3D打印產業(yè)鏈協(xié)同機制的制定,以利于自身核心能力的發(fā)揮。一是服務商、金融機構、研究院等對3D打印產業(yè)的發(fā)展給予關注,在做好風險收益評估的前提下適當投入資源。二是與3D打印企業(yè)進行信息交互,制定出適合各方發(fā)展的協(xié)同創(chuàng)新機制,實現各主體之間管理業(yè)務的有效對接。三是注重打造自身的核心競爭力。金融機構與風投機構在資本上具有優(yōu)勢,但需有效控制風險。大學、研究院在加大研發(fā)資源投入的同時,注重對現有研究成果的挖掘,并要符合標準體系的基本要求。服務商網絡可以利用現有的相關客戶資源做好消費市場的有力滲透。加強3D打印產業(yè)概念宣傳,根據各消費市場獨有的特征開展產品研發(fā)、戰(zhàn)略制定、市場推廣等活動。
本文以3D打印產業(yè)的統(tǒng)籌發(fā)展為核心,充分考慮產業(yè)鏈各部分及其特征,對3D打印產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新模式進行了探討。在構建協(xié)同體系時采用分塊設計,包括管理、資金、研發(fā)及產品幾個部分,考慮全局性的同時增強創(chuàng)新管理的靈活性。當然,對產業(yè)層面做系統(tǒng)化研究,具有一般意義,在進行具體管理活動、產品研發(fā)、資金管控機制對接時,要考慮企業(yè)經營狀況及所面臨的市場環(huán)境,盡可能突破現實發(fā)展瓶頸,創(chuàng)造產業(yè)各主體之間高效、快速協(xié)同發(fā)展交互模式,實現共贏。
[1]The Economist:第三次產業(yè)革命[J].經濟學人,2012(4).
[2]王忠宏、李揚帆、張曼茵:中國3D打印產業(yè)的現狀及發(fā)展思路[J].經濟縱橫,2013(1).
[3]李小麗、馬劍雄、李萍等:3D打印技術及應用趨勢[J].自動化儀表,2014(1).
[4]孫智強、黃斌:3D打印產業(yè)如何落地生根[J].特區(qū)經濟,2014(12).
[5]王忠宏、李揚帆:3D打印產業(yè)的實際態(tài)勢、困境擺脫與可能走向[J].改革,2013(8).
[6]張文彬、藺雷、廖蓉國:架構能力引領的復雜產品系統(tǒng)產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新模式研究——以中廣核工程有限公司為例[J].科技進步與對策,2014,31(6).
(實習編輯:胡春雨)