康達(dá)， 張卓

(南京航空航天大學(xué)，經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇，南京 211106)

0 引言

我國裝備制造業(yè)涉及多要素、多主體的技術(shù)創(chuàng)新共同作用，不能只依靠單一要素或主體的創(chuàng)新[1]。在技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展過程中復(fù)雜裝備制造技術(shù)成為必然趨勢。通過分析復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效[2]，可以明確復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)在不同要素環(huán)境下的關(guān)鍵影響因素，為提高復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效提供參考和依據(jù)。目前，對該項目的研究已經(jīng)成為相關(guān)學(xué)者研究的重要課題。

李春林等[3]提出考慮了政府對協(xié)同研發(fā)的影響，構(gòu)建航空裝備協(xié)同研發(fā)績效的理論模型，在結(jié)構(gòu)方程模型的基礎(chǔ)上對航空制造裝備共性技術(shù)協(xié)同研發(fā)績效進(jìn)行評價，根據(jù)評價結(jié)果實現(xiàn)績效分析。Peykani等[4]從數(shù)字化賦能視角，根據(jù)“數(shù)字化轉(zhuǎn)型—研發(fā)雙元能力—新產(chǎn)品開發(fā)績效”理論，構(gòu)建中小制造企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)績效的理論模型。采用PLS結(jié)構(gòu)方程和模糊集定性比較分析方法對研究模型進(jìn)行實證檢驗。為中小制造企業(yè)如何有效進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)新產(chǎn)品開發(fā)績效提供了重要的依據(jù)。王丹丹等[5]以物流企業(yè)與制造業(yè)之間的合作績效作為出發(fā)點，該方法通過問卷調(diào)查分析并選取評價指標(biāo)，通過結(jié)構(gòu)方程模型實現(xiàn)兩企業(yè)間協(xié)同發(fā)展的績效分析。

為了進(jìn)一步提高制造業(yè)協(xié)同研發(fā)績效分析的精度，提出基于合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效分析方法,構(gòu)建合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模型，建立協(xié)同研發(fā)績效指標(biāo)體系。

1 復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價指標(biāo)體系

1.1 績效機(jī)制模型構(gòu)建

利用合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)對企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，分為社會關(guān)系和市場關(guān)系。社會關(guān)系為企業(yè)間社會互動的關(guān)系,在信息不完全流動的情況下進(jìn)行潛在利益交換，根據(jù)獲得的信息，及時避免風(fēng)險，發(fā)現(xiàn)市場機(jī)會[6]。市場關(guān)系為交換實質(zhì)資源。產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)組織的命運共同體隨著產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越密實對應(yīng)的共識越高，這有助于建立并維持整體網(wǎng)絡(luò)競爭優(yōu)勢。通過合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效受流程創(chuàng)新、組織文化創(chuàng)新和組織技術(shù)創(chuàng)新的影響。

將合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)分為平穩(wěn)度、緊密程度、對稱程度、復(fù)雜程度和密度等5項變量，構(gòu)建復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效機(jī)制模型，如圖1所示。

圖1 復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效機(jī)制模型

該模型包括測量模型與結(jié)構(gòu)模型2個部分。

(1)測量模型

測量模型的表達(dá)式為

(1)

式中，X、Y分別描述的是外源和內(nèi)生觀測變量,ΛX描述的是外源潛變量上外源指標(biāo)對應(yīng)的因子負(fù)荷量,ΛY描述的是內(nèi)生潛變量上內(nèi)生指標(biāo)對應(yīng)的因子負(fù)荷量,ξ描述的是外源潛變量,δ描述的是變量X對應(yīng)的誤差,η描述的是內(nèi)生潛變量,ε代表的是變量Y對應(yīng)的誤差。

(2)結(jié)構(gòu)模型

潛變量之間的因果關(guān)系可以用結(jié)構(gòu)模型描述，結(jié)構(gòu)模型的表達(dá)式為

?=B·Γζ+ζ

(2)

式中，ζ代表結(jié)構(gòu)方程對應(yīng)的殘差,Γ描述的是內(nèi)生潛變量受外源潛變量,B描述的是內(nèi)生潛變量。

1.2 復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價指標(biāo)

基于合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效分析方法在復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效機(jī)制模型的基礎(chǔ)上建立復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價指標(biāo)體系，如圖2所示。

圖2 復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價指標(biāo)體系

2 復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效分析方法

基于合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效分析方法利用MaxDEA軟件通過CRR二叉樹(Cox-Ross-Rubinstein，CRR)模型對復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效進(jìn)行自動評價，根據(jù)評價結(jié)果實現(xiàn)復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效的分析[7]。

設(shè)DMUj代表需要測量的n個電子樣機(jī)(Digital Mock-Up，DMU)技術(shù)效率，每個數(shù)據(jù)包絡(luò)中存在m種投入，可用xi(i=1,2,…,m)進(jìn)行描述,vi(i=1,2,…,m)代表投入對應(yīng)的權(quán)重,yr(r=1,2,…,q)代表q種產(chǎn)出,ur(r=1,2,…,q)代表產(chǎn)出對應(yīng)的權(quán)重。

設(shè)hk代表的是需要測量的數(shù)據(jù)包絡(luò)DMUk對應(yīng)的產(chǎn)出投入比，其表達(dá)式為

(3)

權(quán)重對應(yīng)的效率值θj通常情況下在區(qū)間[0,1]內(nèi)取值，即

0

(4)

對于連續(xù)特征權(quán)重的情況，CCR模型的線性表達(dá)式為

(5)

CCR模型的主要作用是將數(shù)據(jù)包的效率都控制在1以內(nèi)，最大化待評價數(shù)據(jù)包絡(luò)的效率值。通過上述分析可知，CCR模型是保守估計數(shù)據(jù)包絡(luò)DMU的無效率狀況。

假設(shè)復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)技術(shù)的規(guī)模收益保持不變，如果一個數(shù)據(jù)包絡(luò)DMU的投入在技術(shù)效率保持不變的條件下變?yōu)樵瓉淼膖倍，對應(yīng)的產(chǎn)出也提高t倍,即待評價DMUk的產(chǎn)出和投入同時提高t倍，DMUk的技術(shù)效率在規(guī)模收益不變的前提下保持不變。

設(shè)變量u*和v*為式(5)的最優(yōu)解，則通過上述分析可知tu*和tv*均為最優(yōu)解。

(6)

令

(7)

則可用等價的線性規(guī)劃模型代替CCR模型：

(8)

式(8)模型的對偶模型的表達(dá)式為

(9)

式中，λ代表的是數(shù)據(jù)包絡(luò)DMU對應(yīng)的線性組合系數(shù),效率值θ*即為CCR模型的最優(yōu)解，在區(qū)間(0,1]內(nèi)取值[8]。效率值θ*越小，表示可以壓縮投入的幅度越大，對應(yīng)的效率就越低。當(dāng)效率值θ*的值為1時，在前沿面中存在被評價DMU，各項投入在不減少產(chǎn)出的條件下處于技術(shù)有效狀態(tài)，沒有等比例下降的空間。當(dāng)效率值θ*小于1時，表明待評價DMU處于技術(shù)無效率狀態(tài)，各項投入在不減少產(chǎn)出的條件下能夠等比例下降的比例為(1-θ*)。

CCR對偶模型中各項投入在給定產(chǎn)出條件下可以等比例縮減的程度測量無效率的狀況[9]，投入導(dǎo)向CRR模型的表達(dá)式為

(10)

式(10)模型的對偶模型如下：

(11)

式中，φ*為CCR模型的最優(yōu)解，即復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價結(jié)果[10]?；诤献鲃?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效分析方法，根據(jù)績效的自動評價結(jié)果實現(xiàn)復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效的分析。

3 仿真實驗與結(jié)果分析

選取某復(fù)雜裝備研發(fā)企業(yè)利用上述協(xié)同研發(fā)模型進(jìn)行實踐，該企業(yè)的知識系統(tǒng)包括專家、設(shè)計師等60位協(xié)同研發(fā)員工，通過創(chuàng)新主體的協(xié)同工作，不斷研發(fā)。以該企業(yè)作為案例，根據(jù)圖2復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價指標(biāo)，記錄并收集協(xié)同研發(fā)的工作數(shù)據(jù),并通過式(12)計算每個指標(biāo)數(shù)據(jù)的重要度，以臨界比率值來表示

(12)

式中，g表示績效評價指標(biāo)，W(λ)表示研發(fā)引用的評價指標(biāo)λ的指標(biāo)合集，Z表示由g發(fā)出的指標(biāo)總數(shù)，L表示評價權(quán)重系數(shù)。

經(jīng)過上述過程，將收集到的數(shù)據(jù)作為實驗樣本，為了驗證所提方法的整體有效性，在Simulink仿真平臺中對所提方法進(jìn)行測試，分別采用基于合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效分析方法(方法1)、基于結(jié)構(gòu)方程模型的績效分析方法(方法2)和基于文獻(xiàn)編碼的績效分析方法(方法3)進(jìn)行測試。通過指標(biāo)臨界比率值驗證評價指標(biāo)的合理度，當(dāng)臨界比率值不超過2時，表明評價指標(biāo)沒有異常，不同方法的指標(biāo)臨界比率值如圖3所示。

由圖3可知:在60次迭代中方法1選取的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價指標(biāo)的臨界比率值均低于2.0；方法2和方法3選取的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價指標(biāo)的臨界比率值均高于2.0。臨界比率值高于2.0表明指標(biāo)存在異常，低于2.0表明指標(biāo)沒有異常。通過上述分析可知，方法1選取的指標(biāo)合理度較高，因為方法1通過復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效機(jī)制模型選取評價指標(biāo)，提高了指標(biāo)的合理度。

將均方根誤差作為測試指標(biāo)，進(jìn)一步對上述方法進(jìn)行測試，測試結(jié)果如圖4所示。

對圖4中的數(shù)據(jù)分析可知:方法1在多次迭代中獲得的均方誤差均低于0.2；方法2在多次迭代中獲得的均方誤差在0.5附近波動；方法3在多次迭代中獲得的均方誤差在0.6附近波動。對比不同方法的測試結(jié)果可知，方法1的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效評價結(jié)果的均方誤差較低，評價結(jié)果準(zhǔn)確，根據(jù)評價結(jié)果得到的分析結(jié)果精準(zhǔn)度越高，因為方法1利用合理度較高的評價指標(biāo)對復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效進(jìn)行評價，提高了分析結(jié)果的精準(zhǔn)度。

圖4 不同方法的均方誤差

4 總結(jié)

在國民經(jīng)濟(jì)中裝備制造業(yè)為企業(yè)各部門的發(fā)展和生產(chǎn)提供了所需的技術(shù)裝備，以維持部門的生存和擴(kuò)張。當(dāng)前復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效分析方法存在指標(biāo)合理度較低和分析精準(zhǔn)度不理想等問題，因而提出基于合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效分析方法，通過復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效建模，選取評價指標(biāo)，提高了評價指標(biāo)的合理度，通過合理度較高的指標(biāo)在MaxDEA軟件中對復(fù)雜裝備協(xié)同研發(fā)績效進(jìn)行自動評價，合理度較高，均方誤差小于0.2，提高了分析結(jié)果的精準(zhǔn)度。