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[摘要]知識系統及耦合特征是產業技術經濟和組織管理領域的學者關注的重要概念，國外相關研究成果十分豐富。有關模塊化、系統集成的概念、范圍和相互關系，仍然存在很大爭議。文章從知識分類的視角出發，評述相關問題的論爭，歸納總結已有研究的缺陷和未來的改進方向。

[關鍵詞]大型技術系統；知識體系；模塊化；建構創新

近年來，我國從國外引進高速鐵路機車、第三代核電站AP1000等大型技術裝備，希望通過購買或外包核心部件模塊的設計、研發與生產的方式，自己把握集成創新來推進重大技術裝備的國產化、自主化。對于通過這種方式，投入巨額資金引進技術設備，最終是否能夠獲得自主知識產權，業界和學界存在較大爭議。這個問題對應重大的理論命題，即什么是模塊化、模塊化和系統集成的關系如何、是否所有產品包括復雜的大型技術系統都能夠被模塊化。針對這一問題，國外學者已經有一系列較為深入的理論研究。梳理模塊化、系統建構和系統集成等相關概念的起源、]變，對于深入辨析技術引進與自主創新的關系，大有裨益。

一、從知識分類的視角理解模塊化和建構創新

在研究技術創新和競爭優勢的已有文獻當中，知識是最基本的概念工具之一。知識具有哪些根本性質，如何對知識進行分類，這與學者所關心的中心問題和基本假設密切相關。

對技術知識分類最具開創性貢獻的是Henderson和Clark等學者。他們指出技術創新不僅有快慢之分，還有性質上的差異，轟轟烈烈的新產品發明固然可能主導產業的發展，但是很多時候看不見的、細微的技術變遷更可能給整個產業發展帶來災變性的影響。為了將這兩種創新從本質上區分開，他們定義了部件知識（componentknowledge）和建構知識（architectureknowledge）。它們區分創新的兩個維度是核心概念被強化（或被顛覆）、核心概念與部件之間的連接變化（或不變化），這兩個維度有時被等同于部件知識變化（或不變化）、建構知識變化（或不變化）。這種“等同于”的理解只有在正確理解部件知識和建構知識的情況下才能夠成立。部件知識指的是每一核心設計概念以及它們得以實現的方式，核心概念指的是設計原理，它的實現方式是核心部件。核心部件的某些關鍵尺寸、結構和作用方式直接關系原理的實現，這些都屬于部件知識，因為更改它們就等于顛覆核心概念。與此不同，建構知識指的是能夠把所有部件整合、連接成一個緊密結合體的方式，它的功能是接口，實際就是一組實現部件有序排列的工藝部件。雖然它們不直接體現原理，但是沒有它們原理同樣無法實現。可見，改變某些部件的尺寸與作用方式，改變它和其它部件之間的接口，實際上是通過改變表達方式而在既定方向上強化原有的核心概念，這就是建構創新。與此不同，原理和工藝都不變是漸進創新、改變原理但工藝不變是模塊創新（如更換半導體介質但蒙板不變）、原理和工藝都徹底變化是激進創新。

建構創新這一概念的界定，更進一步補充了主導產品周期理論（A-U模型），能夠有力地解釋新進入者或趕超者競爭優勢的來源，以及在為者或者說領先者的產品所面臨的被顛覆的威脅。但是，Henderson和Clark對于部件知識和建構知識的劃分是一種抽象的、概念性的劃分，現實中核心概念及其表現形式（即建構）兩個分類維度之間具有相關性，對于絕大多數工業和產品而言，原理部件與工藝部件都很難完全區分開。事實上，幾乎所有產品的建構創新與模塊創新之間都有著千絲萬縷的聯系，并不存在純粹的建構創新或純粹的模塊創新（見表1）。

模塊化最初是由產品工程師發明的一種設計戰略，即為了提中國論文聯盟整理高零部件的通用性以方便大批量生產、提高規模經濟，而在零部件之中定義一個標準的接口集合（Prencipe,1997）。早在20世紀70年代～80年代，西方工業界就開始嘗試通過模塊化來改善規模經濟，可是直到20世紀90年代中期以后模塊化才被學術界公認為是一種技術創新的獨特類型，并開始有大量文獻探討模塊化的機制以及它們對企業競爭優勢、市場競爭格局的塑造。但是，隨著模塊化在若干工業、若干國家的廣泛成功，模塊化的效應被不斷夸大，有一些戰略管理和工業經濟的學者開始用模塊化這個概念來分析組織設計、企業內部關系和知識動態性。他們認為隨著產品的模塊化，企業組織、戰略聯盟，甚至是技術知識本身都將被模塊化，并認為產品模塊化的程度越高，企業組織和技術知識模塊化的程度就越高（SanchezandMahoney,1996）；另一方面，也有很多學者質疑這種對模塊化概念的盲目推]，Brusoni和Prencipe（2001）認為產品模塊化與組織模塊化、知識模塊化具有完全不同的動態性，不可能用一種簡單的邏輯或趨勢解釋清楚。他們還指出“企業內部的協調不可能完全被市場契約關系所替代，組織協調、知識積累需要有見地的系統集成商企業有意識地執行”（p181）。有關模塊化的這種爭論，所涉及的基本問題是，究竟什么是模塊化，模塊化的范圍和程度究竟有多大，模塊化與產品、組織、知識、建構之間到底是一種什么樣的關系。

二、模塊化與系統建構關系的進一步修正研究

Ulrich（1995）修正了Henderson和Clark提出的建構概念，針對模塊化與建構的關系提出了更加具體的理解。他將產品建構定義成“把產品功能分配到每個物理部件的一種安排”。他認為所有的產品建構一般都包括三個層次，一是功能要素按照一定優先順序排列；二是執行特定功能的物理部件；三是物理部件接口的規格控制。在Ulrich的分析框架內，“建構”不只是承擔管理接口的責任，它本身就是產品概念與設計原則的一部分，比“模塊”的概念高出了一個邏輯層次。Ulrich將建構分成兩類：模塊化建構與集成建構，前者指的是物理部件和功能要素之間一一對應的關系，某一物理部件很容易被具有相同功能的其它部件所替代；后者指的是物理部件和功能要素之間的對應關系十分復雜，經常存在多重嵌套的關系，特定系統與部件之間是相互鎖定的關系。Ulrich指出可以根據部件之間接口和界面的性質來區分建構的類型，接口或界面是非耦合的就是模塊化建構，接口或界面是耦合的就是集成建構。

在Henderson和Clark、Ulrich基礎上，發展出“基于建構的產業理論”的是藤本隆宏（2001）等日本學者。他們進一步用模塊化/集成化、開放式/封閉式兩組維度研究產品系統的建構特征并區分工業類型（見表2）。他們同樣是用接口性質定義概念，模塊化（組合式）是“每個部件發揮獨立的一種功能，部件標準化，不需要復雜的溝通接口”；集成化（擦合式、統合型）是“部件和技能之間的關系錯綜復雜，并非一一對應”。作為商務建構的兩面戰略，模塊化和集成能力一定是尺有所長、寸有所短，特定國家、特定企業要相機決策、揚長避短。相對而言，美國企業的模塊化戰略更為出色，日本企業的集成能力較強。模塊化戰略指的是針對系統復雜性的來源制定相應的削減復雜度的產品策略。構成要素的數量越多、要素關系種類越多則系統越復雜，可以通過層次性設計或接口的集約化設計來削減復雜度；各成要素間的相互依存性越強則系統越復雜，那么要通過固定化、規范化接口來削減復雜度。將部件、功能與接口關系簡單地劃分成耦合或非耦合（Ulrich）、開放或不開放、規范或不規范（Fujimoto），這種劃分過于機械。在現實中，“完全耦合”（接口不開放、不規范）和“完全不耦合”（接口開放、規范）都不存在，耦合很多時候是一種程度，一種處于完全耦合或完全不耦合的中間狀態。因此，其他學者用更加復雜的維度區分了耦合的類型。Orton和WEick（1990）用特殊性/專業化（distinctiveness/specialization）、響應性/集成性（responsiveness/integration）雙重維度來區分耦合類型，既不是專業化也沒有被集成的部件是非耦合（noncoupled）系統，專業化但沒有被集成的部件是“解耦合”或“去耦合”（decoupled）系統，被集成但并非專業化部件的是高度（tightly）耦合系統，既是專業化又被集成的部件是輕度（loosely）耦合系統。部件專業化的程度越低與產品系統耦合的程度就越高，相反，部件集成的程度越高與產品系統耦合的程度就越高。Prencipe等人在這種分類的基礎上，結合具體工業和產品的性質，從產品系統相互依賴（productsystemicinterdependencies）與技術發展的不平衡性（technologicalimbalances）兩個維度出發，進一步解釋了不同產品在部件層次的耦合類型以及相應的協調機制（如表3）。

Ulrich提到的模塊化建構，如計算機工業，部件之間的接口和界面不是耦合的，部件分工明確、彼此不相關，主要由市場契約關系來協調。Ulrich提到的集成建構，如電信設備，部件之間的接口和界面是完全耦合或緊密耦合的，部件之間的分工并不明確，經常需要很多部件集成在一起才能夠實現一種功能，需要通過大企業內部垂直一體化的組織機制來協調。除此之外，像汽車和硬盤驅動器等產品，雖然部件之間的分工是明確的，但是部件之間接口和界面是輕度耦合的，同樣都需要通過系統集成機制來協調。產品系統內部各種部件技術發展的不平衡性可能會使得沒有耦合關系的部件產生耦合關系，比如硬盤驅動器工業。不同產品系統內部的相互依賴關系有的可以預見、有的不可預見，越是不可預見部件之間的耦合程度越高，如汽車工業。

通過這種分類，可以發現模塊化對于Prencipe等研究系統集成的學者而言，僅僅是不同工業和產品之間不同的耦合程度而已。Brusoni和Prencipe（2001）指出Ulrich定義的只是理論上的概念，“現實中不存在‘全模塊’或‘全集成’的建構形式，模塊化僅是一種建構程度”（p180）①。他們進一步強調，判斷模塊化的程度要看是在哪一個產品層次上分析問題。產品可以被分解為不同的層次：“子系統（如控制系統）、次系統（如燃料測量單元）、部件（如閥門）和子部件（如彈簧）”，“模塊化只是某一個產品層面的特點或某幾個層面的特點而已”（p183）。在哪一個層面或哪幾個層面上實施模塊化完全是可以控制的，這種能夠控制模塊化程度和方式的力量正是模塊化能力的來源，它屬于系統集成企業。對于PC機等工業，即使產品模塊化的程度很高（90%以上的零部件都依賴對外采購），仍然要求系統集成的角色，需要把握總體參數和性能，統一控制采購件的質量。所以，對于任何工業而言都是系統集成商控制模塊化而不是模塊化控制它們。事實上，模塊化包括兩種相輔相成的邏輯，一方面是強調部件通用的標準化分工；另一方面是企業之間在知識和組織層面上的協調與互動。雖然專業化分工很容易觀察到，但決定模塊化成敗的根本在于后者。理論上探討的“物理部件分工和嵌入了部件知識的組織分工是一一對應的”（HendersonandClark，1990）只能解釋很少中國論文聯盟整理一部分工業的某些特定產品。對于更多工業、更多產品而言，組織分工的界面不完全對應物理部件的分工，尤其是復雜產品系統很多時候需要靈活分工和較高的互動性。表面上產品的模塊化分工越復雜，實際上產品背后的組織能力與技術知識結合就越緊密。因此，Pavitt（1998）判斷“脫離系統集成的模塊化建構只能協調單個模塊內部的變化，不能解決不同模塊之間、不同發展速度的協調問題”。

三、實踐中不同層次模塊化與系統集成的關系

有一種思維定式需要被打破：認為只有某類工業和產品能夠模塊化，有一類產品和工業永遠不會被模塊化。事實上，所有產品和工業在不同層次和程度上都存在模塊化和相應的集成問題，模塊化工業與集成工業、模塊化產品與集成產品、模塊化創新與集成創新等等過于機械的二分法是有問題的。

在產品層次，存在完全被模塊化的產品（接口和界面全部非耦合），如PC機等等，同種功能、參數的零部件不管是哪個廠家的都完全可以通用，這種模塊化顯著擴大了主導廠商的安裝基礎（installedbase），保障了他們的市場份額。這種消費電子類產品，從產品概念和總體設計開始貫徹模塊化原則，最終目的就是為了追求規模經濟。集成商不斷提高完全開放的通用接口和界面的設計水平，為的是在零部件的通用性、接口的標準化、軟硬件的兼容性方面精益求精，這是這類產品優化過程中最主要的工作。這種模式實際上是為了控制和協調模塊化的系統集成，不可以被簡單地稱作模塊化工業或模塊化創新。與此不同，復雜產品系統的總體設計是為了通過多層次部件實現多層次的功能，除非有必要否則不會刻意追求部件和接口的通用性與兼容性。當然不排除在亞產品層次以下的部件層次，為了追求同類產品部件的規模經濟而采取模塊化設計，比如直流輸電換流閥的模塊化設計等等，這類模塊化設計通過同類組件的疊加和并聯能夠滿足更大功能參數的要求，并顯著減低一體化設備工藝實現的難度。簡言之，主要是為了方便系統設計，其次才是追求規模經濟。雖然復雜產品某些部件的模塊化設計也能夠帶來規模經濟并降低成本，但是這種效應不如一般消費品工業那么明顯，所以也并非集成商刻意追求的目標。上述兩種模塊化的性質和方式不一樣，前者是把主要功能和實現功能的部件一一對應封裝到模塊內部，后者是把復雜系統劃分成若干組同樣復雜的子系統（“麻雀雖小、五臟俱全”），為了是在現有工藝水平的前提下，盡可能地實現更高的性能（當然模塊使用達到一定數量也會有規模經濟）。

在企業層次，Prencipe等學者認為無論產品模塊化的程度有多大，組織和知識都不可能被模塊化（BrusoniandPrencipe，2001）。表面上看，這種分析“不適合”一類特殊的企業，即沒有研發能力的模塊代工和來圖組裝企業，它們的產品、組織、知識乃至市場都可能被模塊化。集成商控制了產品研發和整條產業鏈，對于集成商而言它們的價值只是模塊的生產工具而已。但換個角度思考，Prencipe等學者的觀點仍然是成立的，因為他們并不認為單純從事模塊代工和來圖組裝的工廠是真正意義的企業，真正的企業需要有研發能力，并且自己能夠控制內部知識的積累。在代工工廠與系統集成商企業之間還有另一類主體，即承擔同步研制零部件職能的供應商，它們兼具工廠和企業的雙重角色。在它們組織內部產品、知識與人是緊密結合的，有自己的知識積累；但從它們與集成商的關系來看可以被同類企業替代，尤其是當它們只生產單一功能的一種產品的時候，這也是它們經常被歸入模塊化企業的原因。需要強調的是，在產品和企業層次的模塊化并不是無休止的，它們遇到系統集成商企業的組織、知識邊界便不得不停止。這也就是說，“模塊化”并不是一種神通廣大的力量，它也有作用的邊界和范圍。對系統集成商而言，不僅企業內部的產品、知識與人是緊密耦合的；而且從外部來看，整個企業與它自主研制的產品系統之間也是緊密耦合的，這種企業組織與產品的耦合關系不可能被其它企業替代。總之，模塊化分工的趨勢指的是功能要素、物理部件、供應商之間的分工越來越明確，模塊代工企業的產品、活動和市場不斷被模塊化。幾乎在同一時刻發生的是，系統集成商、參與模塊同步研發的核心供應商，它們的知識、產品和市場卻正在被企業“看得見的手”不斷地整合，這種趨勢與模塊化分工的趨勢恰好相反。因此可以說，模塊化是系統集成商的一種產品設計策略，是一種可以被企業組織控制的商業戰略：一種產品可以劃分成哪些模塊，這些模塊將以何種方式分包給哪些企業完全是由系統集成商決定的。而且，不能泛泛而談系統集成商負責接口、供應商負責模塊，事實上模塊可以被分成核心模塊（關聯件）和外包模塊兩類，接口也可以分成模塊內部接口和模塊之間接口兩類。整個產品（關乎總體參數實現的）最關鍵的接口不是被封裝進核心模塊就是由系統集成商直接掌控，它們同直接反映原理的部件一樣是系統集成商核心競爭優勢的來源，作為核心商業機密系統集成商不可能輕易示人。

比如計算機、播放機、彩電等產品，它的核心部件無非就是芯片、顯像管、光學元件等等，而且同類規格的產品之間核心元件的通用性極強，它們是這類工業利潤的最高端。對于這類產品而言，用什么樣的殼體、連線、外飾都是可以的，都不會影響原理和性能的發揮，新進入者在外部接口和外觀多樣性方面的努力根本無法顛覆主流的在位廠商。符合Henderson和Clark所定義的加強核心概念的建構創新只可能發生在核心元件的內部接口上，但是這些接口逐漸被主導廠商封裝到核心模塊當中，對于新進入者而言形成了技術“黑箱”、進入壁壘。掌握原理精髓的在位者在專屬模塊內部不斷進行著建構創新，不屬于這類核心模塊的部件即使全部外包也不會影響自己的控制權。這類工業最早迎來了“模塊化時代”，表面上看它給新進入者和后進者帶來了機遇，可以通過轉包模塊參與市場競爭獲得向在位者學習的機會，但時至今日世界上也沒有一家成功的電子類企業是通過模塊化代工成長為標準主導型企業的。

“模塊化”的實質不是開放內部建構，讓眾多分包者分享市場份額增長帶來的巨額利潤。它的實質是把能夠決定產品性能的部件和建構封裝進若干核心模塊中自主研制，將可能間接影響產品性能的部件和建構拆散并分別封裝到不同的外圍模塊中，再交由不同的供應商生產。在這種市場結構和分工模式下，真正能夠帶來競爭優勢的建構創新（內接口變化）不再是顛覆在位者的力量，而是與模塊創新一樣成為鞏固它們市場份額的主要途徑。此外，隨著在位者優勢的不斷鞏固，現今的模塊已經不是最初定義的只包括一兩個部件的簡單模塊。一方面，電子類產品更新換代十分頻繁，需要能夠實現復雜功能的更多零件；另一方面，在位者也有能力將越來越多的部件和建構封裝到核心模塊中。因此，模塊創新的形式也發生了變化，不僅原理的顛覆能夠導致創新，模塊內部建構的多樣化、對外接口的標準化同樣可以帶來競爭優勢。在“模塊化”的世界里，建構要劃分內部還是外部接口，模塊化削弱了外部建構反而加強了內部建構，而且模塊化能力的不可模仿性也正是得益于在位者豐富的建構經驗，建構創新的性質和形式因此發生了改變。對這類工業而言，模塊與建構可謂“你中有我、我中有你”，能使其相得益彰的只有系統集成知識和能力。

復雜產品工業。這類產品比如機車、發電機組、電力變壓器等等。它們的共同點是單件小批量，大眾消費者無力購買，必須由運營商作為用戶參與定制，因此沒有任何兩臺是一模一樣的。與消費電子類產品相比，這類工業產品的原理、部中國論文聯盟整理件與建構三者的關系要復雜許多。消費電子類廠商需要直接面對大眾用戶，它們的產品一般包括主機和零部件兩個層次，因為整個行業零部件都已經標準化，所以終端商可以大規模采購零部件，批量組裝。但是重大裝備要復雜得多，它的產品涉及主機（稱為總裝）、子系統或亞系統（稱為部裝）、總成部件、零部件等多個不同的產品層次。一般只有最底層的零部件和配件、輔件才可能與其它工業通用。而且，每個產品層次都有相應的核心概念和設計原理。對最高層次的主機原理而言，這些設備從發明至今鮮有重大變化，比如發電機依舊是切割磁力線發電，變壓器依舊用線圈和硅鋼等導體等等。但在子系統或亞系統層次，很多系統部件的核心概念都發生了明顯變化，最明顯的就是控制系統的重要性日益提高，液壓、電控、IT等技術直接顛覆了傳統的機械式操作。由于總成部件與零部件的數量成千上萬，所以這個層次產品概念和設計原理的變化就更難以區分。如果依舊用核心概念被加強（或被顛覆），核心概念的表達方式變化（或沒變化）來區分創新類型，既難于操作，說服力也有限。

值得強調的是，時至今日，重大設備類產品對模塊化依舊不敏感或者說依舊無法模塊化。首先，這類設備屬于小批量定制產品，不可能依靠模塊化帶來的生產規模來提高競爭優勢。其次，這類設備無論是部件還是主機原理被顛覆，都必然導致所有建構的相應變化，因為所有關鍵部件都同時兼具原理部件與工藝部件雙重角色。簡言之，原理部件與工藝部件的簡單二分法對復雜產品并不適用。不是說復雜產品不包含部件知識與建構知識，而是說刻意地區分這兩類知識以及建構創新與模塊創新對于分析這類產品的競爭優勢和組織特征并沒有實際意義。有關復雜產品系統與一般消費品差異的更詳細的比較分析參見Hobday的研究成果（見表4）。

綜合以上研究，通常復雜產品工業都有兩層緊密耦合的體系，第一層是在產品層面各類物理部件與功能要素的高度耦合（thecomponent-functioncouple）；第二層是在企業層面整個產品系統與企業組織活動的完全耦合（theproduct-activitycouple），即產品、知識與組織在持續]進的動態過程中密切匹配。

四、簡要評價與研究展望

對于模塊化與系統集成、技術引進與自主創新的關系目前仍存較大爭議，本文從知識分類的角度、概念]變的過程，對國外有關工業系統知識體系與耦合特征的理論研究成果進行了梳理和評述。目前，這一領域的研究仍需要在以下幾個方面進一步拓展。

首先，這一領域的研究盡管理論推]很充分，但是實證研究明顯不足。近年來，歐美學者和亞洲學者對這一領域的實證研究方向出現了較明顯的分野，這與不同發展階段和不同類型國家產業技術實踐密不可分。未來，中國的產業實踐有望進一步彌補目前研究的實證缺憾。

其次，不同產業和產品也在不斷變化，原來定義的簡單產品也開始強調系統控制的重要意義，復雜產品某些部件也被標準化、通用化，模塊化與系統集成的關系、范圍需要不斷的修正與完善。近年來，這一領域的跟蹤研究較少，而且深入分析動態]變機理的更少。

再次，對于輸配電網、鐵路網等大型技術網絡，還涉及工業網絡層次的耦合問題，即復雜產品與基礎運營網絡（鐵路網、電信網、輸變電網）的耦合（thesystem-networkcouple），這一層次耦合的緊密程度將直接決定設備工業和網絡運營的績效，已有文獻對這方面的研究尚存空白。

最后，模塊化和系統集成對組織和技術的影響，最終是要落實在經濟效益上的，短期效益和長期成本與收益結構需要權衡與取舍，這方面的動態研究尚顯薄弱。