经济学界关于创新过程的一些基本观点,揭示了技术创新过程的内涵,有助于加深对创新过程本质和特征的理解。这些观点可归结为三类:创新过程的链式方程观;高技术产业成长观;创新过程的技术进化观。
1.创新过程的链式方程观
创新过程可用类似化学上的方法紧凑地表示,就像图3-5中创新链式方程式所表示的那样。商业上成功的创新,要求综合科学、工程、企业家精神和管理技能,并结合社会需求和支持性社会政治环境 (如果一个持续链式反应能够实现的话)。
图1-5 创新过程的链式方程式
英国经济学家布莱特(J·R·Bright)认为,技术创新过程包括使技术知识转换成物质实体,并使技术知识在具有相当社会影响的规模上可以被使用的一系列活动。因此创新过程包括的活动不仅有发明,还包括技术构思的出现,必要知识的获取,将发明向产品或工艺的转换和向社会的引入,以及创新的扩散与采用,直到产生“显著”的效果或影响。这就是创新过程的链式方程观。
布莱特认为,创新过程的上述特性可以表示为不同的发展阶段:
阶段1:创新始于两种方式中的一种或两种。一是由于启示或发现,就是说来自于科学家的推测或发现,或者可能来自于从事某项活动的工程师。另一种方式是对环境或市场需求或机会的感受。许多商业上成功的创新,至少部分地产生于这种感受。
阶段2:理论或设计概念的形成。即综合现有知识与技术、技能,为技术概念提供理论基础。这种综合通常是经过相当数量的尝试与失败后才出现的。
阶段3:对理论或设计概念的证实或检验。
阶段4:在实验室演示概念的可应用性,即开发一个试验模型。
阶段5:按商业规模要求对概念的不同表达形式进行评价,并加以开发。这个阶段开发出原型并进行现场试验,或者在先导工厂生产少量新产品。产品可用于测试市场或公众试验。
阶段6:商业引入或创新的初步实际应用。
阶段7:创新的广泛采用。创新的规模或使用范围足以为生产厂商产生相当的利润以及产生显著的社会效果。
阶段8:扩散。当产品(如检测快速机动车的雷达设备)或技术 (如烹调炉中的无线电微波技术)被用于新定义的市场时。
要使这种逻辑更符合实际的创新过程,我们必须加上第九个阶段,即创新的“死亡”阶段。当一个创新被另一个创新所替代时就是如此。
这种归纳处理,简化了复杂的社会经济与技术过程。许多创新到不了阶段8,而有些过程由于陷入技术或市场死胡同而被搁浅。因此它不是一个简单的线性过程,因为当出现意想不到的困难时,发展过程会转回到更早期阶段,这时可能出现多重反馈环路。一般情况下,技术扩散的潜力应尽可能在早期阶段利用,如阶段4。阶段之间的区分不能太严格限定,因为可能有几个阶段会同时发生,这可以看成是创新过程的跳跃式前进。过于强调阶段区分反而容易造成混乱,当创新包括两个或更多的科学发明时,情况尤其如此。
2.高技术产业成长观
科学哲学家库恩(Thomas S·Kuhn)提出的科学范式的概念和科学哲学家玻普尔(Sir Karl Popper)提出的科学进化方法论揭示了技术创新引起的技术产业演化过程的本质特征。美国麻省理工学院的厄特拜克 (J·M·Utterback)和哈佛大学的阿伯纳西(W·J·Abernathy),对起源于重大技术创新的高技术产业的演化过程进行了更具体的描述,提出了A-U模型,这种模型较明显地反应了库恩和玻普尔的观点。
库恩基于他的科学范式的概念,提出了关于科学的历史与社会心理成长的论断。范式是被广泛接受的概念和活动规则。虽然库恩没有给出范式的严格定义或者以不变的方式使用它,但他使范式概念具有相当的可操作性,从而赋予它较高的使用价值。传统上,科学家使用定律或定理来描述他们关于某一知识体系的论述。尽管它们有些价值,并且被普遍接受,但这些词往往与某个取得特定新发展的科学家相联系 (如相对论与爱因斯坦)。库恩使用范式来表示两个层次的科学发展,即两种新的成果:通常与某一科学家相联系的,以及源于该科学家的、对有关科学领域进行研究的新观点和新方法。范式理论认为,一个学科分支的进化发展有两个阶段。第一阶段是前范式阶段。这时对于某一研究对象,没有一个普遍接受的概念性描述,但有许多思想流派相互竞争。第二阶段是范式获得阶段。它标志着科学在一定程度上的成熟。当一种范式被提出并被普遍接受时,就为这一领域的进一步研究、调查提供了概念性框架。
范式的获得,标志着科学的成熟和一个公认的概念框架或一组规则被接受。这一领域的科学家们将运用这些框架或规则来计划与指导他们的行动,直到该范式被一个新的范式所替代,否则这些规则一直在起作用。基于这一进化现象,库恩认为在成熟科学领域有两种类型的科学活动。第一种活动是常规的或解决难题的科学。大多数研究活动都属于这种类型。科学家以当前普遍接受的范式为基础引导其研究工作,这些范式为他们“解决难题”确定了研究方向(这些研究是限定在范式框架内的)。研究结果通过专业杂志在该领域内交流。事实上,“当前最高 (科学)水平”或“知识体系”是限定在范式的框架内的,因此知识体系的扩展是通过解决这一框架内的难题而渐进性地实现的。第二种活动是变革性的科学。在某一领域内出现这种现象的情形是极少见的。它是指首次获得一种范式,或者一种范式被一个新的范式所替代。科学历史上这类例子包括17世纪天文学的哥白尼革命以及20世纪前后从古典物理学向现代物理学的转变。
虽然库恩提供了一个十分真实的关于科学活动的社会心理学描述,但是关于常规与变革性科学之间的区别尚不清楚。并且对科学创新的详细研究表明,从难题解决到范式获得之间存在一个连续的范围,科学活动布满其间,这一点反映在技术进化论观点中。
库恩强调科学进化的社会心理学,而玻普尔则强调它的方法学。玻普尔在《科学进化的理性》一书中,对此作了总结。玻普尔方法可表示为“P1→TT→EE→P2”转换序列(P1:问题;TT:试验性理论;EE:错误消除;P2:新问题)。玻普尔认为,科学研究总是从需要解决的某个问题P1出发,这可能是一个实际难题,或者是与当前理论和观察不一致的现象;科学家提出一个试验性理论(TT)或假说,试图解决难题或消除不一致。在常人看来,科学方法即科学家试图肯定其假设而进行的合适的试验或观察。但玻普尔认为有一个相反的方法论,即科学家不是试图证实试验性理论,而是设计试验或观察,通过错误消除过程来反证或反驳它。试验性假说只有经受住了各种严格的错误消除或反驳,科学家才能接受它。换言之,一种假想只有经受住了本领域科学家严格的试图否定它的试验之后,才能被普遍接受。因此,理论被接受是通过假想与反驳过程而不是用试验或观察来“证实”假想而实现的。玻普尔的方法论倒是符合传统观点,因为从逻辑上讲,根本不可能通过实验或观察来证实一种理论。即使一种理论被证明了一百万次,但未来总有可能出现产生相反结果的实验或观察。如前所述,新的试验性理论的出现常常是由于当前理论与实际观察之间的不一致而引起的。按玻普尔的方法论,如果说一种理论或假设从来没有被肯定或证实,那么它最多也只能算是还没被驳倒;因此,一种理论享有的最高接受度是“还没被驳倒的假想”。一旦一种理论被接受,它又会产生新的问题(P2),继之产生新的假设与理论,并重复前述过程。
因此,科学知识通过假想和反驳过程,从问题到新问题继续演化。玻普尔推论这种进化与达尔文进化论相似。以上述“错误消除”这样一种学习过程形式解决难题,是生物有机体以及科学研究的主要活动。有机体要解决的问题是“生存”,基因突变产生的新有机体可以比作试验性理论或假想,达尔文的自然选择可以比作是反驳过程。新有机体存活下来,并通过成功的“错误消除”学习过程在某一生态缝隙里繁衍。因此从反驳过程中幸存下来的成功假想或理论,正像从自然选择过程中幸存下来的生物种类一样,两者都可以用玻普尔转换序列来表达。差异在于,如果突变不成功,有机体本身会死亡,而对科学家而言,不成功的理论灭亡于替代。
厄特拜克和阿伯纳西认为,技术产业的演变经历了流动状态、主导设计与转换状态、确定状态三个阶段。
第一阶段,流动状态阶段。在发展初期,产品设计(如早期的汽车和计算机)是变动的,制造工艺过程的组织是松散的且与变动的设计相适应,产品与工艺都经历相对频繁的大变动。在这一阶段,由于设计思想缺乏一致性,多种产品设计充斥市场,因此相应于科学进化的前范式阶段。而且由于变革性的技术本身处于发展的变动状态,从而使技术及产品功能产生不确定性。整个技术的潜在市场有待确认,而技术在这些市场上的可接受性还不知道。就每个创新而言,技术推力与市场拉力对创新发展的作用程度可能有所不同。然而那些具有企业家精神和工程鉴别力,并且能有效地将市场与技术进行综合的企业,极有可能敢得商业成功。因为这是一个商业与技术上的“尝试、纠错”时期。所以R&D支出较高,但却不太可能立即产生太大的经济效益。成功地开发可接纳创新的空缺市场,可能会促进产业、技术快速进步。
第二阶段,主导设计与转换状态阶段。经过一段以“尝试、纠错”为标志的变动发展时期,会出现一个主导设计。福特的T型车与IBM360计算机系统,分别是汽车和计算机行业主导设计的例子。这些都代表了优越的产品设计,它们为行业的发展提供了“标准”,这与科学进化的范式获得相对应。一个主导设计的建立往往为变革性技术刺激了市场、描绘出了市场轮廓,并将技术与市场需求联结起来,因此使市场的不确定性下降了。将主导设计投放市场的企业将拥有竞争优势,但这并不能保证形成垄断或对市场形成控制。竞争焦点转向了性能最优,因此另外的具有较强的技术基础和互补性资源的企业,通过对主导设计在性能、可靠性和售后服务方面进行渐进地技术改进而获得更大的利益。企业可以为现在已广泛接受的技术寻找一个市场空隙,而这一市场正是领先者所不感兴趣的。
第三阶段,确定状态阶段。主导设计的出现使制造方法和产品设计变得标准化。产量的增加、程序与生产工艺的标准化,使制造效率大大提高。主导设计创造了较大的市场销售量,企业由此可以享受规模经济带来的好处,从而使产品单位成本降低。创新现在转为渐进性的,组织越来越具有刚性,产业进入确定状态。一旦产业发展成为这种确定或“成熟”状态,创新的范围与创新源都会发生变化 (不应把产品设计的成熟与产业成熟状态相混淆)。对那些混成或复合产品,比如汽车,生产整装是由某个控制市场的制造集团实现的(如通用汽车公司、福特公司等),这些集团由纵向一体化的分公司或独立的供应商供给部件。在产品整装的水平上,进一步创新的目标是降低成本,重点在生产工艺而不是产品的改进上。应该认识到,这类渐进性的以降低成本为目标的创新能提供可观的利润,因为它们被用于大规模销售。
一旦一个产业达到了确定状态,行业内部就会从本质上产生一种强烈的抵制重大创新的力量。这一行业,正享有技术学习曲线上“成熟”位置所带来的好处:较小的技术不确定性、相对低的成本、一个大的已确定的市场。大多数员工 (从高级经理到一般技术工人)向该行业投入了其个人生涯中的各种技能,他们担心“变化”会带来“威胁”。变化也可能会使工厂与设备投资过时,因此技术、财务、人力资源管理委员会等各方面会对企业要作的适应性变化设置障碍。所以,创新只有通过外供应商而进入该产业领域,除此之外,可能任何实质性的创新都是外部因素刺激的。政治与社会环境发生的变化,会使产品技术发生变化。例如,由于美国政府在法律上对污染和汽油消耗规定了新标准,汽车行业受到外界刺激而实行创新。以普通技术为基础的“外来者”,也常常侵入处于变动状态的行业。二次大战后,化学工业对纺织行业的入侵即是一例,它是合成纤维对植物与动物纤维的替代。后来的手表行业也发生过这种情况:电子表替代机械表。
实际上,这一模型并不适于所有产业,例如工艺导向产业的创新格局就不一样。经济学家萨哈尔(Devendra Sahal)以大量的产业作样本,提出了比A-U模型更深入的论述。
3.创新过程的技术进化观
A-U理论意味着那些趋于成熟状态的产业在技术上行将消亡。实际上,A-U模型只提供了一个有用的构造模块,它没能为理解整个技术进化提供一个综合框架。一些学者引用了化学、医药、食物产品和其他一些产业为例证实了上述观点,这些产业的进展远超过了成熟阶段。萨哈尔根据许多产业组成的大样本,提供了一个更为精确的论述。他的理论更明显地反映了库恩和玻普尔科学进化论的观点。
萨哈尔认为,一个组织系统的某一特定技术是通过尝试、纠错这种学习方式进化的。在他看来, 某一特定技术形成的自组织系统和它的持续应用与发展相互作用,就会为未来的创新活动创造技术路标。主导设计的概念与技术路标相似,两者皆与库恩科学进化论中的范式获得相对应。然而萨哈尔理论与A-U理论有所不同,萨哈尔推论,有一个通过能力的逐步提高而形成的连续成长。
萨哈尔还认为,通过其能力的连续、逐步的提高而技术将继续进化,而不是仅仅发展到一个特定或成熟的状态。A-U理论意味着,技术在达到成熟状态后行将灭亡;而萨哈尔认为,这种“成熟”只是技术连续进化中的一个停滞时期(学习高原)或间歇,它是“过去”的产物和未来创新的刺激物。这种间歇的持续时间极为不同,一代接一代的计算机反映出计算能力的逐步成长,25年内出现了四代计算机。但有的技术一直保持在停滞状态好几十年,例如汽车行业的T型车就延用了几十年。这种逐步提高与新的技术路标牢固地联结在一起。萨哈尔还指出重要的一点,即技术进步增长的“时机”依赖于消费者环境的运作规模、技术内部的发展,以及在两个水平上同时出现的协同进化所引起的技术进步。蒸汽船“大东方”的例子,说明了这一点。这种船是19世纪中期引入市场的,其动力比当时的船大100倍、重量多7倍。不幸的是,它被证明是商业上的失败,并使它的主人破了产。因为,当时的港口与服务设施不能适应于它。水加热器、电动机等,曾于1883年在维也纳展出过,然而它们作为创新被开发是在普通发电机与电力系统出现之后,创新的实现已被延迟了几十年。因此,创新管理中“时机”很重要,因为创新之所以失败有时是由于引入得“太早”而不是“太迟”。
萨哈尔强调,生物进化与技术进化有一个关键性的区别。不同的生物种类不能相互繁殖,而逐步的技术成长常常是由于几种以前互不相关的技术创造性地相互结合而实现的,即下一个进步是以技术之间的结合为基础。来自于其他行业的入侵者可能成为技术进步的先驱,如合成纤维即是纺织与化工技术创造性结合的产物、E-Mail(电子邮件)是计算机和通信技术结合创新的结果。