基于知识管理的制造业企业工艺创新过程研究

基于知识管理的制造业企业工艺创新过程研究

随着工业全球化和当今经济和技术时代的到来，知识的多少以及应用知识的能力已成为现代制造业公司保持竞争优势的重要保障。现代制造业企业越来越重视利用企业内外部的知识来促进新产品开发和管理模式的变革,以提高企业的产品创新与工艺创新能力。早在1912年,熊彼特提出创新的5种基本类型,其中第2种“采用新的生产技术方法”被后来的学者称为“工艺创新”。Vonortas等研究了小型企业工艺创新———计算机控制机床(CNC)的案例,研究发现,大部分调查对象引入工艺创新源于与企业长期合作的客户施加的压力。Lager等提出了工艺行业中工艺开发过程模型,模型包括3个阶段:(1)认知内部生产需求;(2)实验室、中试和工厂中的工艺开发;(3)将开发的工艺转移到生产中。从Rothwell对产业创新模式进行了划分后,20世纪以来,技术创新过程的研究经历了5代有代表性的模式,其中前4代模式通常称之为传统技术创新过程模式:(1)第一个是促进技术的方法(2)第二个是市场牵引模式(3)第三是一种基于技术和市场的互动艺术(4)知识管理与战略传统技术创新过程模式主要基于低成本、大批量、标准件组成的产品创新和工艺创新,描述了简单产品的技术创新过程。在知识经济时代,创新过程变得更加复杂,企业原有的封闭结构已经被打破,必须将知识管理的概念引入到企业的产品与工艺创新中去。所以,Rothwell提出了第5代技术创新过程模式,即系统集成及网络化模型。第5代模式是从技术管理与战略的视角对创新过程进行刻画,揭示了创新过程中信息和知识的作用。但是,在该模型中,Rothwell将信息和知识视为一种数据,并未深入分析信息和知识在技术创新过程中的作用,其对工艺创新过程的影响也未进行阐述。因此,本文基于知识管理对制造业企业工艺创新过程进行了深入地分析,构建了基于知识管理的制造业企业工艺创新过程模型。1知识管理与工艺创新知识管理是一个管理各种知识的连续过程,以满足现在和将来的需要,确定和探索现有和获得的知识资产,开发新的机会。工艺创新则是一个反复性的技术问题解决过程,它经常涉及到产品开发部门、制造部门和工艺开发部门之间频繁的信息交流。从上述知识管理和工艺创新的概念可以看出,知识管理与工艺创新密切相关。换句话说,知识是为了产品、工艺的设计服务的,进而提高组织的绩效。1.1基于知识管理的制造业企业创新管理工艺创新过程实质上是一个知识管理的过程,包括工艺创新构想、工艺创新初始设计、工艺测试、工艺创新设计改造和生产,以及与此相关的管理活动,是信息流动与企业内外部知识的融合过程。知识管理的着眼点在于创新,对于制造业企业来说,知识管理对于工艺创新尤为重要,不仅能够提高企业的生产效率,还能够降低企业的生产和运营成本,更是形成企业核心竞争优势的关键。在工艺创新的各个阶段,技术指标、制造资源等技术知识相互传递、相互影响、相互制约,并通过知识的不断反馈和丰富,使得从工艺创新需求产生到工艺创新实现全过程的顺利进行,如图1所示。1.2供理论基础探讨工艺创新知识特性,能够为工艺创新过程的知识管理提供理论基础。根据Gopalakrishnan等的研究,本文使用对工艺创新知识的3种分类:隐性/显性工艺创新知识、系统/自治工艺创新知识及复杂/简单工艺创新知识。(1)隐藏工艺创新知识—隐性工艺创新知识———显性工艺创新知识。(2)系统技术的创新知识—系统工艺创新知识———自治工艺创新知识。(3)间知识流动的知识量为了定量衡量不同类型知识对知识流动效率的影响程度,采用知识的内隐性I、系统性S和复杂性C作为变量,知识流动效率是指单位时间内知识节点间知识流动的知识量。基于以上分析,工艺创新知识的内隐性、系统性和复杂性程度越大,知识流动效率越低,本文采用知识系数kij表示知识节点i与j间知识流动时,知识特性对知识流动效率的影响程度,知识系数越大,即知识的内隐性、系统性和复杂性程度越大,知识流动效率越低,因此,知识系数的函数为式中,Iij、Sij、Cij分别表示知识节点i与j间知识流动时知识的内隐性、系统性和复杂性程度,与知识流动效率负相关。1.3知识节点特性与知识流动效率的关系工艺创新知识节点是工艺创新知识的载体,主要指工艺创新过程中涉及的人和组织。本文认为,工艺创新知识节点特性包括知识节点间的组织距离和知识距离,知识节点的学习能力和意愿,以及知识节点的关系强度。Simonin认为组织距离是影响组织间知识流动的重要因素之一,所谓组织距离是指组织间在实践、制度传承以及组织文化等方面的差异,组织距离越大,组织间知识流动的难度就越大。Nonaka等认为知识交流双方的知识距离是决定知识流动能否实现的重要因素,知识距离越大,需要的学习步骤就越多,会降低知识接收方的学习动机。Hansen指出意愿与能力是解释知识流动问题的2个主要方面。Granovetter首先提出关系强度这一概念,其将节点间互动频繁、感情深厚、关系密切、互惠交换多的关系称为强关系,相反则称为弱关系。知识节点间关系越强,节点的相互信任程度越高,对知识流动投入的时间、感情和努力越多,知识流动效果越好。为了定量衡量知识节点特性对知识流动效率E的影响程度,采用组织距离O、知识距离K、学习能力L、学习意愿W和关系强度R作为变量,基于以上分析,工艺创新知识节点间的组织距离和知识距离与知识流动效率负相关,学习能力、学习意愿和关系强度与知识流动效率正相关,本文采用知识节点系数nij表示知识节点i与j间知识节点特性对知识流动效率的影响程度,知识节点系数越大,知识流动效率越高,结合Caniels等提出的知识溢出效应蜂巢模型和知识流动效应系数测度模型,知识节点系数的函数为式中:Li和Lj分别表示知识节点i与j的学习能力;Wi和Wj分别表示知识节点的学习意愿;Rij为知识节点i与j间的关系强度;Oij、Kij分别为知识节点i与j间的组织距离和知识距离;Ci、Cj分别为知识节点i与j的聚类系数。聚类系数描述了网络有多紧密,假设节点i通过n条边与其他n个节点相连接,这n个节点间实际存在的连接边数m与最大可能存在的连接边数的比值称为节点i的聚类系数。1.4工艺技术及管理工艺创新知识通常有两方面的涵义:(1)指工艺技术的实体构成,即指工艺技术本身;(2)强调工艺技术对社会环境的影响。知识管理是对企业的知识及其创造、收集、组织、传播、利用与评价等相关过程的系统管理,要求将个人知识转变为某个组织可以广泛共享与利用的团体知识。本文借鉴此观点,提出如下工艺创新的知识管理内容,如表1所示。2基于知识管理的制造业工艺创新过程模型的构建2.1知识流动效率的传递模型基于上文的分析,知识流动包含2个基本要素:知识和知识节点。知识以知识节点作为载体,在众多知识节点构成的知识网络中流动,在不同的网络结构下,知识流动效率不同。Latora等从知识节点间知识流动的距离视角来考察知识流动效率,提出了网络结构特征与节点间信息传递的效率模型如下式中:E(G)为网络G知识流动的平均效率;εij、dij分别为知识节点i、j间的知识流动效率和路径长度,当i、j间元路径时,dij=+!,εij=0。该模型基于网络对知识流动效率加以量化,但是仍存在一定不足,该模型未对影响知识流动效率的因素进行深入地分析,只考虑了路径长度这唯一的变量,无法准确的测度知识流动效率。本文认为,在制造业企业工艺创新过程中,上文分析的工艺创新知识和知识节点都对知识流动效率产生影响,其中,知识系数与知识流动效率负相关,知识节点系数与知识流动效率正相关,基于以上模型,根据式(1)~(3),工艺创新过程知识流动效率模型为本文运用知识流动效率指标衡量工艺创新过程中知识流动的效果,深入研究工艺创新过程中知识流动的情况,为工艺创新知识实现跃迁提供定量的测度指标,进而分析工艺创新知识在工艺创新过程不同阶段的作用。2.2不同阶段知识管理的影响本文将工艺创新过程分为5个阶段,包括工艺创新构想阶段、工艺创新初始设计阶段、工艺测试阶段、工艺创新设计改造阶段和生产阶段。根据上文的分析,每个工艺创新阶段都要经历知识获取、知识扩散、知识固化和知识评价这4个过程,而不同阶段知识管理的侧重点不同,如图2所示。通过知识管理4个过程的循环,加强工艺创新知识节点的知识存量,实现阶段间的跃迁。(1)工艺创新的概念层次(2)工艺创新的初始阶段(3)工艺测试阶段(4)工艺创新工程和转型阶段(5)生产步骤2.3基于知识管理的制造业企业工艺创新过程螺旋模型基于上文的分析,工艺创新的每个阶段都伴随着知识获取、知识扩散、知识固化和知识评价这4个过程;同时,工艺创新的实现伴随着工艺创新构想、工艺创新初始设计、工艺测试、工艺创新设计改造和生产这5个阶段;进而形成了工艺创新过程中知识的螺旋递增和跃迁,最终实现工艺创新。在工艺创新过程的不同阶段内与不同阶段间的跃迁需要满足一定条件,而在工艺创新网络中,工艺创新节点间知识流动的效果直接影响了工艺创新的效果。一方面,工艺创新知识节点间知识流动的知识量决定了工艺创新知识节点创新能力提高的程度,是工艺创新能否实现的决定性因素;另一方面,工艺创新知识节点间知识流动的速度决定了工艺创新知识节点实现创新的周期,是控制工艺创新成本的关键因素。知识流动效率反映了知识流动的知识量和速度,是衡量工艺创新过程的核心。因此,本文采用知识流动效率作为衡量工艺创新过程不同阶段的跃迁条件,根据式(4),基于知识管理的制造业企业工艺创新过程螺旋模型为:在上述模型中,Ekl(G)表示工艺创新过程的第k个阶段中的第l个知识管理过程前各阶段知识流动效率的乘积。在条件下,E(G)表示工艺创新实现时知识流动的总效率;在条件下,E(G)表示工艺创新过程中的第k个阶段第l个知识管理过程这一状态的知识流动效率。其中,为工艺创新过程各阶段中知识管理过程跃迁的临界值,这一临界值是随着知识的螺旋上升而呈指数形式递增的,随着知识管理过程的深入,知识的获取与吸收难度在不断加强,知识的扩散呈现指数形式增长,其知识管理的难度也呈指数形式递增。βi为工艺创新过程中第i个阶段的跃迁系数,为跃迁的临界值,其中,βi受到制造业企业的组织环境、企业战略、行业特性以及领导者的风险偏好等因素的影响。基于上述模型,本文构建了基于知识管理的制造业企业工艺创新过程螺旋模型图,如图3所示,形象地描绘了工艺创新过程中知识的螺旋上升,并最终实现工艺创新的过程。在制造业企业工艺创新的5个阶段中,每个阶段都要经过知识获取、知识扩散、知识固化和知识评价这4个过程的不断循环,同时,每个阶段都侧重于不同的知识管理内容,工艺创新构想阶段侧重于知识获取,工艺创新初始设计阶段则侧重于知识扩散,工艺测试阶段侧重于知识固化,工艺创新创新改造阶段侧重于知识评价,生产阶段侧重于知识获取。在各阶段内,知识管理过程的跃迁是有条件的,如果在某一过程的知识流动效率没有达到跃迁的临界值,知识节点将在该阶段内重新进行知识获取,再一次进行阶段内的知识螺旋,不断增加知识节点的知识存量,进而实现阶段内的跃迁;在各阶段间,工艺创新阶段的跃迁也是有条件的,其受到组织环境、企业战略等因素的制约。如果在某一阶段的工艺创新活动已经完成,根据不同制造业企业的自身情况,企业会对工艺创新活动的成果进行评价,采用知识流动效率进行测度,满足该阶段的测度指标则可跃迁到下一阶段,进行下一步的工艺创新工作,不满足该阶段的测度指标则在该阶段重新进行知识获取、知识扩散、知识固化和知识评价这4个过程,提高其知识流动效率。同时,由于受到βi的制约,工艺创新阶段的跃迁临界值可能会特别高,主要归咎于有限的企业资源和高额的工艺创新成本,这需要考虑企业自身情况和发展要求,进行适合于企业发展的工艺创新活动,进而提高企业的工艺创新能力,搭建企业的核心竞争优势。3坚持技术创新,推出众多千万目的新产品格力电器股份有限公司(以下简称格力电器)组建于1991年,是中国目前生产规模最大、技术实力最雄厚的大型专业化空调企业。格力电器在空调产品的研发水平上始终处于行业领先地位,坚持“以技术创新抢占制高点”的开发战略,生产一代、构思一代、研制一代,每年向市场推出众多极具竞争力的新产品,至今己开发出包括家用空调、家庭中央空调和商用中央空调在内的20大类、100多个系列、3000多个品种规格的产品,空调品种规格之多、系列之齐全居全国同行首位。因此,本文对格力电器进行工艺创新过程中的知识管理情况进行调查研究,根据对基于知识管理的制造业企业工艺创新过程螺旋模型的研究,分别从工艺创新构想阶段、工艺创新初始设计阶段、工艺测试与设计改造和生产阶段,探究格力电器常年保持国内空调行业领先地位的原因。(1)工艺创新的概念层次(2)工艺创新的初始阶段(3)工艺试验和设计转换阶段(4)通过知识管理平台提高企业制造企业的制造能力正是在基于知识管理的工艺创新过程螺旋模型的无形规律下,格力电器对工艺创新过程进行针对性的知识管理,对工艺创新过程的5个阶段中涉及的工艺知识及相关的其他领域知识,进行了精细的知识管理安排,提高了工艺创新过程中知识流动效率,进而提高了其工艺创新的能力,使其长期保持在制造方面的优势。通过对格力电器工艺创新过程中知识管理情况的调查研究,本文发现,对工艺创新过程的5个阶段进行精细的知识管理安排是十分必要的。基于信息技术为工艺创新过程提供知识获取、知识扩散、知识固化和知识评价支持,使工艺技术和各方面的知识通过知识管理平台紧密地结合在一起,为企业积累了大量的工艺技术研发与管理的相关知识;同时,有利于企业营造知识共享和协作的工作氛围,并为新员工的培训和成长提供了一个开放的知识平台。通过加强工艺创新过程的知识管理,能够提高制造过程问题解决的效率,提高生产线员工的生产工艺水平,降低生产线装配过程的出错率,进而提高企业的工艺创新能力。4关于工艺创新的系统性问题本文基于知识管理探讨了制造业企业的工艺创新过程,构建了基于知识管理的制造业企业工艺创新过程螺旋模型,并以格力电器为案例进行了实证研究。首先,从知识管理视角分析工艺创新过程,认为工艺创新过程实质上是工艺创新知识在工艺创新构想阶段、初始设计阶段、测试阶段、设计改造和生产阶段5个阶段中,不断进行知识获取、扩散、固化和评价的螺旋上升过程;其次,对工艺创新过程中知识流动的规律进行了深入地分析,构建了基于知识管理的制造业企业工艺创新过程螺旋模型,并刻画了工艺创新过程中工艺创新知识螺旋递增和上升的过程;最后,对格力电器进行实证研究,研究结果表明,对工艺创新过程中工艺创新知识的针对性管理,有助于提高制造业企业工艺创新能力,进而实现工艺创新成果的转化,为搭建企业的核心竞争优势提供支持。从现实来看,制造业企业对工艺创新的重视程度仍远远不够,对工艺创新过程中知识管理的作用更是没有清晰的认识,本文通过构建基于知识管理的制造业企业工艺创新过程螺旋模型,刻画了制造业企业工艺创新过程中工艺创新知识螺旋递增和上升的过程,为制造业企业对工艺创新过程进行有针对性的知识管理提供理论支持。但是,本文构建的理论模型中许多参数在现有研究的情况下难以量化,因而实证研究部分只通过案例描述的形式证明了理论模型的正确性,而未深入讨论工艺创新知识螺旋递增和上升的条件和影响因素,需要后续大量的研究来进一步完善。过程特点为线性过程,从科学发现开始,经设计、工程和加工制造,到产品销售;模式缺陷为对于技术转化和市场的作用重视不够,对于技术水平较低的企业而言创新门槛太高。过程特点为线性过程,从市场需求开始,经过新产品开发和加工制造,最后销售产品;模式缺陷为忽视长期研发项目,局限于技术的自然变革,具有失去技术突变能力的风险。过程特点为具有交流和反馈的序列过程,技术和市场双重因素为创新的出发点;模式缺陷为只涉及到社会和市场需求,没有考虑其他重要环境因素。过程特点为在过程中联合供应商及公司内部各部门的横向合作,广泛地交流与沟通;模式缺陷为未注意信息系统的作用,基于大批量产品生产,不能用于复杂产品系统。显性知识是可以编码化进而被表达和交流的知识;隐性知识是个体所拥有的不能被编码化和表达出来的知识。隐性知识只能由员工进行体验和感受,进行传递的难度较大。工艺创新形成新的工艺技术和工艺流程等成果,往往存在于知识型员工的经验之中,这种工艺技术很难实现编码化,只能通过交流进行传递,因此,在工艺创新过程中,工艺创新知识主要以隐性知识的形式存在。自治性创新可以独立于其他创新和组织过程而发展和实施,系统性创新则只有和相关的、互补的创新协同配合才能发展和实施。如果一项创新的相关构成和过程较为固定,可被视为一个“黑箱”,就称为自治性创新;反之,系统性创新与其他知识领域的联系紧密而复杂。工艺创新的实现除了需要本领域的核心知识外,还与其他领域的相关知识有密切复杂的关系。因此,工艺创新知识对知识系统性的要求较高。根据Robert的研究,本文用3个特征来区分复杂创新和简单创新,包括创新的可分割性、混合性和新颖性。可分割性指一项创新的组成成分可以被分割的程度,混合性是指因为包含先进技术而难以理解,新颖性是指与新工艺相关的不确定性。显然,在工艺创新过程中,复杂创新知识的积累是实现根本性工艺创新的基础。工艺创新构想主要来自于市场需求和技术进步的推动。在杂乱的知识中经过知识抽取和知识筛选,将有利于工艺创新构想的形成。工艺创新知识的获取是企业关于工艺创新知识的收集活动,是工艺创新知识的来源,可以从内部获取,也可以从外部获取。经过工艺创新构想阶段,将上一阶段中经过整理和归类的知识进行传递和传授,在创新人员之间进行知识扩散,从而提高工艺创新知识的共享程度。对前一阶段经过初始设计的工艺进行测试,找到新工艺中的不足,然后为下一阶段的改进提出意见。实际上,这一阶段中的测试就是对以往知识的定性和定量测度,即对工艺知识进行测试。这一阶段就是上一阶段测试结果的改进与总结,是一个知识演绎的过程,方便将以往的经验运用到本阶段及今后的项目中。将工艺的创新成果直接作用到产品中去,将产品对工艺的要求直接反映为技术指标,这就是一种知识翻译的过程。然后在企业内外部进行信息知识的通报,互提资料,经验交流。最后,实现创新成果向知识产权的转化。工艺创新开始于创意的产生,而创意的获取即知识的获取至关重要,格力电器建立了封闭型信息、知识共享渠道,包括内部网页、数据库和非正式信息交流会等,使外部知识进入企业的创新过程中,并在创新人员中传播和扩散,提高员工在生产过程中产生工艺创新构想的机会;同时,格力电器也非常注重对内部知识的重新整合和扩散,通过建立与现有产品相关的各类制造文档知识库(包括零件图纸、工艺文件等)、制造过程经验知识库等知识库,经过数据挖掘与分析工具,挖掘出具有工