产品架构演变机理:多视角整合性文献综述

顾元勋,夏梦圆,高思梦,王立扬

(北京交通大学 经济管理学院,北京 100044 )

摘 要:产品架构是产品创新的根基。不同于静态模块化架构设定,产品架构演变既涉及架构自身,也关乎所处环境。然而,目前关于产品架构演变的机理仍缺乏系统性认识,亟需通过多视角和整合性文献综述,理解和把握产品架构演变全貌。依据情境—过程—内容—目的范式,分别完成相对独立的多视角(设计、战略、知识、决策)文献透视及整合性框架构建。结果表明,产品架构演变在情境上包括组织内、组织间、组织上3类抉择,在流程上包括组织内沟通、组织间关系、组织上融合3类情形,在内容上表现为形态转换、属性变化、构造变动、架构成长4种类型,在目的上包括创新战略、产品升级、研发策略、创新来源4个方面;整合性框架相对于各视角而言具有整体性、适应性、能动性、开放性等系统优势。最后,从多视角和整合性框架两个层面挑战出发,分别给出未来研究方向建议。

关键词:产品架构;产品创新;模块化架构

The Mechanism of Product Architecture Evolution: a Multi-perspectives and Integrative Literature Review

Gu Yuanxun, Xia Mengyuan, Gao Simeng, Wang Liyang

(School of Economics and Management, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

AbstractProduct architecture builds the base for product innovation. In contrast to the assumption of static modular architecture, the architectural evolution connects with both architectures per se and its environments. At present, yet we still lack an overall landscape for the product architecture evolution, and thus the purpose of this paper is to conduct a literature review from multi-perspectives as well as integrative framework. Rooted from the paradigm of “Context-Process-Content-Purpose”, we finished an examination of literature from multi-perspectives (design, strategy, knowledge, and decision), and a building of integrative framework. The results showed that, in the context-dimension, the product architecture evolution included three cases as intra-, inter-, and hyper-organization; in the process-dimension contained three types as intra-communication, inter-relations, and hyper-fusion; in the content-dimension covered four types as form-shifting, attributes change, construction change, and architectural growth; in the purpose-dimension included four cases as innovation strategy, product upgrading, R&D strategies, and sources of innovations. Moreover,comparison with multi-perspectives, the integrative framework exhibited systematic advantages, that is, wholeness, adaptation, initiative, and openness. Consequently, the future directions were raised anchored the challenges from multi-perspectives and framework, respectively.

Key Words:Product Architecture;Product Innovation;Modular Architecture

收稿日期:2020-12-14

修回日期:2021-02-18

基金项目:国家社会科学基金项目(20BGL037);北京市社会科学基金项目(18GLB016)

作者简介:顾元勋(1972—),男,山东平度人,博士,北京交通大学经济管理学院教授、博士生导师,研究方向为产品架构创新、商业模式、数字化战略;夏梦圆(1997—),女,河北张家口人,北京交通大学经济管理学院博士研究生,研究方向为产品架构创新;高思梦(1995—),女,山东嘉祥人,北京交通大学经济管理学院硕士研究生,研究方向为产品架构创新;王立扬(1998—),女,湖北黄冈人,北京交通大学经济管理学院硕士研究生,研究方向为产品架构创新。本文通讯作者:顾元勋。

DOI10.6049/kjjbydc.2020120378

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

中图分类号:F406.3

文献标识码:A

文章编号:1001-7348(2021)14-0151-10

0 引言

产品架构反映产品各组成模块间关系的总和,是产品创新的根基,也是产品创新资源配置的重要机制,在计算机、软件、通讯、汽车、电器、机床等产品或服务中具有重要创新推动作用[1-3]。目前关于模块化架构的研究占据主导地位,并且多以静态模块化为前提[3-4],但对架构的动态演变却没有给予足够重视。一方面,在理论上,通过梳理文献发现,产品架构不是固定不变的,架构会根据企业业务发展出现模块变动、界面(接口)改变和架构系统拓展等情形[5]。比如,英特尔通过在CPU上增加USB接口、微软通过在Windows中增加API接口逐步成长为平台;在数控机床产品中会出现架构模块化和一体化不断往复转换的情形[6];传统手机到智能手机的发展历程中,多个产品功能模块会不断被整合成少数几个集成模块[7];由于产品采用俭约设计,架构系统会出现形态转换[8]。实际上,Ulrich[1]、Baldwin& Clark[2]、Christensen[9]等在提出架构主导逻辑创新时,也提到架构本身的变化,也即产品架构自身不是在既定范围和条件下调整,而是在已有产品架构初始状态下的持续演化和改变。另一方面,实践中的产品架构演变成长实例,如美团共享单车通过自行车、智能锁、二维码实现与智能手机及云端的技术连接,结果是自行车产品架构的功能模块得以技术化扩展,即产品架构实现成长;用友U8 Cloud产品由财务软件发展到ERP软件再到云服务,实现了功能模块增加,模块数由最初的3个逐步增加至现今的70多个,并与银行系统、生产控制系统、在线商旅系统等进行技术连接,实现产品架构扩充和成长。

虽然从理论和实践两个方面都表明产品架构演变已是一个基本事实,但到目前为止仍然缺乏对架构演变全貌的掌握。因此,本文目的是通过多视角和整合性文献综述理解和把握产品架构演变全貌,展望未来研究方向。具体地,首先,通过运用情境—过程—内容—目的(Context-Process-Content-Purpose,CPCP)范式对文献进行剖析,从设计、战略、知识和决策4个视角相对独立地完成文献透视,分别对应形成各个视角的前因—后果逻辑关系推理链;随后,以CPCP为参照,合并不同视角的推理链,形成架构演变的整合性框架;最后,从多视角和整合性框架两个层面给出未来研究方向建议。

1 研究方法

1.1 产品架构演变概念共识

在概念共识阶段,最关键的是澄清架构演变的基本含义。针对产品架构演变与变化的多种情形,根据产品架构的重要文献基础,如定义[1]、模块化[2]、架构构造[1-3]等,将架构在广义上的变革、转变、演化等统一称为架构演变,包括4种情形:①架构形态演变,主要是指模块化与一体化间的转换[6,8];②架构属性变化,主要是指复杂性、适应性等特征变化[10-11];③架构构造变化,主要是指模块特质、界面特质、架构系统特质的改变[12];④架构扩张与成长,主要是指模块数与界面数增加、系统拓展延伸以及由此产生的架构属性改变[13-14]

1.2 文献来源

关于文献搜索的期刊范围,中文文献以CSSCI期刊为基准[15],英文文献期刊以Linton[16]罗列的期刊为基准,增加Management Science、Decision Sciences、Industrial and Corporate Change、UT-Dallas等24种期刊以及Academic Journal Guide(AJG)中的4星级期刊。

以广义上的变革、演变为基本关键词,在国内外数据库中搜索题目和摘要中包含产品架构或模块、变化或演变的中英文文献。其中,与产品架构近义相关的术语包括模块与组件(Module、Modularity、Component)、平台(Platform)。关于广义上变化、演变的同义和近义术语扩展包括变革或改变(Change)、演变(Evolution)、转变(Transformation)、扩展(Expansion、Extension)、整合或集成(Integration)。共查找到文献101篇,其中英文83篇,中文18篇。

依据架构演变的上述4种情形对文献进行判断,即文献内容是否涉及具体架构演变。先由一组作者进行判断,再由另一组作者进行复核,然后达成文献判断一致性,最后确定需要进行CPCP剖析的文献为33篇。

1.3 文献CPCP剖析

以战略变革(Strategic Change)的基本范式——CPCP[17-18]为基准参照,对文献进行基于情境—过程—内容—目的的具体剖析,此过程经由两组人员多轮复核完成。通过对文献逐条剖析,产生文献间的可比较性。剖析结果建立了多视角和整合性框架所需的基础资料。

1.4 多视角文献透视

依据已剖析文献的思想和理论基础,提出设计、战略、知识、决策的多视角文献分类,并以CPCP为参照,生成各个视角下的架构演变机理框架,进行不同视角之间的对比。

1.5 整合性框架构建

在整合性框架构建策略上,以各视角的核心概念归纳为中心,形成架构中心化方案和架构—环境关系中心化方案,然后以CPCP为参考框架,形成多视角整合性逻辑结构,并进一步发掘整合性框架的系统优势,分别包括整体性、适应性、能动性和开放性。

2 产品架构演变多视角透视

2.1 设计视角

根据Simon [19]的观点,设计视角以复杂性应对为基础。本文以文献CPCP剖析为基础,形成面向设计视角的架构演变机理框架,如图1所示。

图1 设计视角下产品架构演变机理框架

架构变化是一种处理复杂性的解决方案(Scheme and Solution)。文献的根本思想来源是复杂性[19],也即应对复杂性是否得当是架构是否具有适应性的重要标准。

关于产品架构形态变化和架构模块化如何解决架构适应性的问题,Shibata等[6]从功能元素到结构元素映射简单与否、界面简单与否以及界面是否标准化3个方面对产品形态进行划分,并得出产品架构基本上是从一体化架构发展到模块化架构,然后朝着开放架构方向发展。但是,在特定情况下,当划时代的技术被纳入产品系统时,架构可能会从模块化转向一体化并为初创公司带来近乎垄断的行业地位[20],而且产品模块的再整合会引起产业组织演变,从而发挥出产品架构的产业协调能力[7]。由于产品架构会限制产品规划过程,导致完全模块化的产品和组件高度复杂化[21],因此测试技术是架构与模块之间的衔接[22],能够促进复杂产品的引进和创新。朱方伟等[10]通过研究汽车企业发现,在适应性学习、探索性学习和协同发展不同阶段,有重点地学习产品架构功能、设计和测试技术3个维度,可以不断解决架构的适应性问题。在价值链情境下,通过产品架构和功能架构的双重嵌入,对价值模块进行动态调整,可实现价值链攀升[23],而且企业通过垂直链条和水平链条双重维度下的路径演化,可以突破“低端锁定”,实现企业升级[24]

由于架构形态主动或被动地反映外界压力,因此认知与察觉(Cognition and Perception)会影响架构设计效果,也即架构变化是原因也是结果。架构演变和成长是一个相对于原始设计得到发展的再设计过程,也是一个适应过程。由此,架构该如何成长发展成为挑战。

2.2 战略视角

根据Henderson&Clark[12]的观点,战略视角以创新方式的适应性为基础。本文在对文献进行CPCP剖析基础上,形成面向战略视角的产品架构演变机理框架,如图2所示。

图2 战略视角下产品架构演变机理框架

Christensen[9]、Henderson&Clark[12]认为,架构变化是一种战略,且更多的是一种手段而不是目的。因此,架构变化是企业能力构建的必要组成。Fujimoto[25-26]基于丰田汽车的研究表明,汽车产品架构相对稳定,使得产品创新速度不快也不慢,丰田历经20~30年逐渐形成精益生产方式,从而使得产品创新和生产成为丰田公司的企业能力。此时,架构变化是企业经营绩效的前因并作为产品创新的重要表现和基本体现。由此,架构创新与流程创新、组织创新、商业模式创新并列。

企业外部环境变化需要企业构建新的能力,同时实现组织更新,产品创新是组织更新的一个潜在途径。产业中技术领导者能够进行更持久、系统的产品创新,同时技术特性及企业的吸收能力、学习能力也会影响企业创新的持久性[27]。在模块化架构影响不同创新形式(渐进式创新和激进式创新)的研究中,产品架构变化速度以及架构不管是基于公司标准接口还是行业标准接口都会对这种影响起到调节作用[28]

在企业创新活动中,除内部研发外,外部搜索也可以提高企业创新绩效,进行适当程度和范围的搜索,可以帮助企业获得开发创新机会的想法和资源[29]。架构成长推动企业创新活动发展,企业根据所需标准化水平开发和实施技术过程创新,有利于技术和组织演变[30]

因此,战略视角中架构演变的地位认同是一个需要讨论的问题,也即架构演变创新在企业创新体系中的地位是主导还是辅助是一个重要挑战。

2.3 知识视角

根据Henderson&Clark[12]的观点,知识视角以组织学习理论为基础。本文在对文献进行CPCP剖析基础上,形成面向知识视角的架构演变机理框架,如图3所示。

图3 知识视角下产品架构演变机理框架

Henderson&Clark[12]认为,组织中的架构知识会影响架构创新。由此,知识创造更替循环成为改善组织知识的方法,架构成长和创新是组织的反应或镜像(部分镜像)[4]。与知识视角相关的研究包括嵌入式协同、镜像、匹配等[4,31]

在公司开发新产品的过程中,尽管产品架构性质不断变化,但仍然可以用于指导新产品开发过程,产品模块化和内部集成可以提高企业某些竞争力,两者相互作用能提高产品的创新性和质量[32]。因此,产品架构为知识发展与组织变革之间提供有用的联系[33]。同时,组织知识、能力和产品在较长时间内共同演化并通过创新与产品在某个时间点上的战略联系产生竞争优势[34]。此外,在快速变化的环境下,通过对不同类型内外资源、产品架构和组织操作进行常规的动态匹配,组织形成创新型或整合型动态能力,最终构建动态竞争优势[35]

产品架构与组织结构的镜像关系包括耦合、协调、创新3个镜像要素[36]。技术模块化会增强模块制造商之间的镜像式隐性协调并对激进创新产生积极影响,但镜像关系可能会抵消模块化带来的好处[37]。因此,在不同程度镜像的组织设计中,需要匹配不同程度的产品设计,如完全镜像组织与组件多、复杂性低的产品设计相匹配,不完全镜像组织与组件少、复杂度高的产品设计相匹配[38]。同时,组织需要保持动态适应能力,以匹配产品架构形态的动态演变[5,39],整合型产品架构与模块型产品架构需要匹配相应的组织能力,以此促进企业内生性创新战略实施[40]。进一步地,组织模块化与技术模块化的不同协同范式(同构或异构)作为一种管理机制,能够规避跨边界研发网络架构障碍,促进落后企业进行创新追赶[41]

综上可知,架构自身解决不了架构问题,必须借助组织方可,即组织结构特质(如复杂性、集分权、正规化等)决定创新的发起与实施。因此,知识视角下产品架构变革是组织能力的结果,而不是决定组织的原因,也即技术取决于组织。由此,架构与组织的交互关系是一个基本挑战。

2.4 决策视角

根据Simon[42]的观点,决策视角以有限理性下的决策为基础。本文综合文献CPCP剖析,形成面向决策视角的架构演变机理框架,如图4所示。

图4 决策视角下产品架构演变机理框架

Baldwin&Clark[2]认为,架构中的模块操作符(Operator)可以提供选择机会。模块升级涉及到决策优化,架构中的模块变化或模块间关系变化实际上是一种决策或者抉择。因此,架构成长和变化是一个优化的过程。同时,Baldwin&Clark[2]深刻剖析的例子——IBM/360计算机,也不是一次性就凭空出现的,而是在IBM公司原有系列产品基础上逐步演变而来的。也即,产品架构演变是不断在目标或产品性能间取舍的结果。由于行为等影响客户决策的因素存在,面对模块化与一体化策略之间的引入和定价决策差异,企业需要确定何时进行模块化升级更有利[43]

架构模块数增加会带来架构知识的非线性增长[14],因此从架构整体特质角度考虑,需要有一个架构成长极限值。为提高架构的适应性,需要给模块化和适应性规定正确的数量与方法,并注意架构内组件选项值和界面成本等细节,以及组件分配给模块的选择[11]。在分权化的供应链配置过程中,关系紧密的原始设备制造商(Original Equipment Manufacturer,OEM)伙伴容易采用一体化架构,而关系紧张的伙伴更多采用模块化架构,因此架构形态抉择与公司、市场、供应链结构及交易机会相关[44]

在决策视角下,架构成长决策虽然受到有限理性制约,却是一个追求理性的过程。在决策视角的思考范围内,产品架构演变是一个认知构建与组织学习相融合的过程,既无法否认决策为有限理性所限,也无法否定决策者(个人或者集体)学习过程的微妙所在。由此,受到有限理性影响,具体包括信息处理能力、认知节约、认知偏见的影响,寻找何种程度的满意解、如何启发式搜索从而判断出架构成长的合理性是一项永续挑战。

通过4个视角对架构演变进行透视发现,产品架构演变的前因包括组织学习、沟通、价值网络、新技术引入、模块分拆、界面变动、模块数增加等因素;架构演变的后果在具体形式上包括架构形态、架构属性、架构构造和架构成长4种基本情形。统观4个视角各自演变机理框架(图1~4)可以看出,视角之间既有区隔又有联系。为更全面地理解架构演变全貌,需要将这4种视角的机理进行统筹,形成整合性框架。

3 架构演变整合性框架

为形成整合性框架,对文献CPCP剖析结果和各视角机理框架进行合并同类项处理,具体包括构建策略、框架形成和系统优势3个方面。

3.1 整合性框架构建策略

在整合性框架构建策略上,首先归纳形成产品架构演变在4个视角下的核心思想概念,如表1所示。每个视角下的核心思想概念由上文对应的视角透视内容而来,而对应的理论基础则来自于文献剖析过程的启发和合并。从表1核心思想概念可以看出,从不同视角对架构演变进行分析研究,采取的基本思想策略反差很大,因此也就更容易理解为何不同视角面临的挑战不同。

表1 多视角下产品架构演变核心概念

视角核心思想概念实践观察设计视角复杂性、不确定性、脆弱性、形态、适应性、能动性Shibata 等[6]:机床数控系统;Windrum 等[39]:照相机战略视角创新属性、接受、实施、评估Christensen[9]:磁盘、挖掘机等知识视角协同、匹配、学习、知识创造Henderson&Clark[12]:光刻对准设备决策视角提案、决策、治理、问题解决Baldwin&Clark[2]:IBM/360计算机

这表明上述挑战和视角差异是由于研究过程中采用的情境界定不同所致。因此,为寻求不同视角的统一概括,首要的是分析确认各视角依据的情境条件。情境差异实际上限定了对架构演变的前因界定,造成不同视角看重或忽视同一前因变量,如Shibata等[6]看重技术引起的架构演变,而Henderson & Clark[12]、Lim&Fujimoto[8]则几乎不关心技术本身的特性。

对不同视角核心思想概念分别进行归纳的过程,是一个寻求基本前因布局的过程,从而将不同视角置于围绕架构演变的整体格局之中。由此产生两种基本架构演变方案:一种是以架构为中心[6,11,13-14],在设计和决策视角中体现得相对更多,本文称之为架构中心化方案,此时架构自身变化是观察分析的焦点;对应地,另一种是以架构与广义环境的关系为中心[8-9,12],是知识和战略视角基本的推理方式,本文称之为架构—环境关系中心化方案,此时架构自身变化以架构之外的组织、战略等因素为驱动,观察分析的焦点是从架构—环境关系中发现架构演变策略。

核心思想概念归纳和架构演变方案分析为整合性框架构建创造了两方面条件:①核心思想概念及其理论参考与各视角的机理为架构演变提供了基本因果推理集合,成为构建整合性框架的素材基础;②演变方案奠定了整合性框架的内在推理内核,成为在一般意义上布局架构演变内在思想的结构组成。

3.2 整合性框架形成

本文以CPCP范式为参考框架,在4个视角各自机理框架和表1基础上,形成整合性架构演变框架,如图5所示。纵向看,从左至右包含情境、过程、内容、目的4个板块。整合性框架的内在构成以上文所述的两种方案为基本结构元素,图5左侧至中间是架构—环境关系中心化的具体体现,中间至右侧是架构中心化的具体展现。

图5 产品架构演变整合性框架

3.2.1 情境

情境界定架构演变的前因条件,既可以是组织内也可以是组织外的条件,可用于理解架构为何(WHY)演变[17]。在整合性框架中,情境分为组织内、组织间和组织上3种情况。组织内情境是指架构演变的边界条件是以组织边界为参照并面向组织内部思考。此时,组织内的活动如学习、协同、匹配等是重点考察的前因变量,同时包括影响到创新效果的结构变量,如组织复杂性、正规性、集权与分权等。组织间情境包括价值链网、供应链、联盟等形式,反映企业间价值协作关系。对应地,包括维护或治理压力、模块增减定制、成长压力或价值实现、战略规划与实施等前因变量。在组织间情境下,架构演变受到价值网络等影响而产生创新抉择窘境[9],因此架构演变与价值网络、渠道结构的关系是关键挑战。组织上情境是企业相互依存的环境,具体包括商业生态系统、创新生态系统以及日益普及的数字生态系统。相应的前因变量包括生态或社区压力、治理压力、架构连接集成、生态群落关系等[45]

从情境的3种基本情形看,情境设定前因范围和类型,也划定架构演变的思考空间,因此从企业组织内、组织间、组织上3类情境思考是寻求架构演变机理突破的不同方向性抉择和挑战。

3.2.2 过程

过程反映架构演变中的系列活动,这些活动可以是相互作用的,也可以是来自不同利益相关者的。过程关注的是架构如何(HOW)演变[17],也就是架构演变的具体行动方式和路径。架构演变过程会出现两极分化情况,具体表现为绝大多数文献基于变量方式构建演变原理,而几乎很少有文献基于过程构建架构演变原理,例外的如Shibata等[6]的研究有明确的演变过程,而Meyer&Lehnerd[13]的演变过程分析不显著。

对于组织内的过程抉择——命令、沟通、学习,可显见于Henderson&Clark[12]、Sosa等[31]的研究;组织间的契约、关系、协同显见于Ulku&Schmidt[44]的研究;组织上的融合、治理、共演则启发于Tiwana[45]的研究。

总体看,架构演变的不同情境对应不同过程,因此探索和涵盖足够丰富的情境是未来研究挑战。

3.2.3 内容

内容是指架构演变所需应对的特定领域或对象,关注的是架构中什么(WHAT)在演变[17]。通过文献CPCP剖析和归纳,本文将架构演变内容归纳为4种类型,分别是架构形态、架构属性、架构构造和架构成长。形态和属性是模块与界面间相互作用的结果表现,且都源于架构构造设计和变更,而架构成长则反映架构构造变化方向和力度。因此,构造(模块、界面和系统三要素)相当于架构的基因型,而属性、形态是表现型,成长则是架构演变过程中进化选择的结果。

由此可见,架构成长是引擎,构造是结果,而形态和属性是架构动态演变的直接效应。至此,架构演变的4项内容构成架构动力学分析基础,因此理解4项内容间的关系是重要挑战。

3.2.4 目的

目的是架构演变的动机和预测结果的根本指向,关注架构演变是为什么对象(WHO)解决问题[18]。整合性框架中,目的是产品架构演变的导向和取舍,是产品架构通过组织环境或架构自身变动而预期达到的目标,因此目的起到约束和引导架构行为的作用。同时,目的也规定架构演变成长的判断准则[18]

通过梳理文献发现,目的包括产品创新战略、升级策略、研发方式与策略、产品创新来源等,均以改变和提升产品本身效能为指向。这些效能的改进,无论是源于组织、战略还是架构自身,都表明产品架构担当产品创新的组织者角色,是理解和把握产品创新的基本方略。这也反映在架构演变的不同目的层次和领域上,高至创新战略,低触产品升级,远循创新来源,近抵研发方式。

由于此时目的作为因果推理的因变量而存在,基本没有由果寻因的效果推理,也即目的和目标在架构演变进程中能够产生什么影响尚不清楚,这也是重要的研究挑战。

3.3 整合性框架系统优势

相比于各视角,整合性框架的系统优势源于各视角之间相互作用产生的协同效应[46],表现为整体性、适应性、能动性和开放性4个方面的独特优势,同时也带来相应挑战。

整体性是指以CPCP为参照,各独立视角之间实现相互关联而形成的一个整合性结构,并且该结构可分拆为CPCP 4个维度或不同情境下的机理链条,创造出可以发现全局架构演变与创新的机会,即在森林之中发现树木。整合性框架实现了多视角融合,可总揽架构演变全貌。在框架情境、过程、内容、目的4个维度纵向集合方面,可以全面把握各个维度的多样化表现,为把握架构演变的复杂多变提供空间。而在这4个维度的横向连通方面,可以发现在针对架构形态、属性、构造、成长进行演化变革时,具有多路径的可能,意味着在不同情境条件下,可以运用不同过程机理,实现相同结果。因此,架构演变的灵活性来源于情境多变性,这也启发整体性上的挑战在于情境识别与判断。

适应性是指当面对创新环境改变和压力迫临时,架构演变过程和内容具有可选择性,也即透过框架能够发现和形成架构演变策略的调整空间。鉴于框架的总括性,应对架构演化和变革压力的策略存在着多种可能选择,既可以是视角上的选择也可以是CPCP维度上的选择,还可能是演变进程中不同情境间的路径跳跃选择,或是架构演变内容选择。由此,在适应性上面临的挑战是,外界压力对架构演变的作用方式及其选择方案的形成。

能动性是指从整合性框架出发,可以获得因探查环境、判断资源与能力而实现自主架构创新的机会。这源于CPCP各维度的纵向囊括和横向贯通,可以为架构演变的机会捕捉提供发起创新和主动应变的可能。通过观察架构所处环境,在环境与框架之间进行模式匹配,可以发现架构演变机会,从而充分利用环境内外资源,这不同于适应性是因外界压力而作出反应。此时,框架变为架构演变的有机体(Organism),使得架构演变不仅可以被动适应外界环境变化,而且具有依据框架主动进行环境探查并开展自主创新的能力,这需要相应的企业组织能力和资源条件配合。因此,在能动性上面临的挑战是,企业能够探查环境维度的丰裕性和趋势性、企业既有组织能力和冗余资源等条件的具备程度以及架构演变机会实现的可能。

开放性反映整合性框架内外部环境间资源条件的交流与互动关系。针对整合性框架,关注谁来决策和治理架构演变,即利益相关者介入(Involvement)会直接影响架构创新的治理机制,这是架构创新机制设计的关键。同时,从创新本质看,价值创造与价值实现领域可以作出显著区分,因此架构演变对价值的干预(Intervening)会直接影响到架构创新的地位,也即架构演变存在的意义会引起考量。因此,开放性可以发掘框架自身与外围环境的关联方式,更明晰整合性框架在企业创新格局中的位置。由此,利益相关者介入和创新价值干预是开放性面临的重要挑战。

综合整合性框架的CPCP维度和系统优势,建立对架构演变的全局性认识。

4 未来研究展望

4.1 基于多视角的研究展望

横向比较前文4种视角可以发现不同视角存在的挑战:①知识视角,架构演变自身问题解决需反求于架构之外的组织;②战略视角,架构演变仅是企业创新类型之一,架构演变创新的抉择时机和条件是关键;③设计视角,在复杂性主导逻辑下,环境不确定性必然导致架构成长演变具有脆弱性,从而使产品架构自身规模演变成为挑战;④决策视角,受有限理性制约,理性预测和判断架构成长效果成为挑战。为应对上述挑战,未来研究方向分析和建议如下:

在设计视角下,架构动力学(非静态形态)是实现适应性和能动性的根本。Shibata等[6]、Lim & Fujimoto[8]分别证实在技术引入、俭约设计转换下产品架构的形态转变。因此,面向架构内思考的架构适应性是通过模块化和形态静态解决的,此时架构边界就是架构成长和变化的问题边界;面向架构外思考的架构能动性是通过架构动力学动态解决的,从关注模块化与一体化转向关注架构模块数和架构规模。此时,架构演变和成长问题不是以架构边界为限,而是以架构的创新价值实现为目标[18]。由此引出未来研究方向是:产品架构的模块数量如何优化?架构成长规模是否有极限?

在战略视角下,架构演变创新抉择的重要条件是企业外界环境变化,特别是有无主导设计出现,此时主导设计相当于一把测量市场潜力和前景的尺子,既考验决策者的判断力,也考验产品架构成长的有效性。因此,关注架构演变时机、条件(如压力、动机)是未来研究方向。

在知识视角下,架构演变可以被理解为架构问题的解决需反求于组织。既然组织决定架构变化[4],那就容易得到架构变化是被动的。这其实只是解释了硬币的一面,另一面是架构演变也可以是主动的,即架构由于引进新技术而导致组织变革,因此这个过程是一个相互调整和组织学习的过程。由此引出未来研究方向是:架构演变与组织交互的主动性或被动性。

在决策视角下,既然架构演变受到有限理性制约,那么架构演变到底是可预见的还是一个涌现的结果?这是一个两难问题。因此,架构演变效果的判断与预测、架构演变的决策机制及架构演变的过程治理是未来研究方向。

此外,综合设计视角与决策视角可以发现,二者着重强调产品架构自身的变形和对模块动力学的理解,与此对应的不足则在于缺乏对经营绩效的关照,因此很容易进入技术主导的思考方向从而失去创新目的锚定。由此,架构演变与创新目的之间的关系是未来研究方向。

知识视角以面向企业组织内部的思考为主,对于企业经营绩效的解释缺乏内在机制,其不足在于缺乏对产品架构战略条件的考虑。比如,在解释产品架构创新成效时,Clark[9]认为决定研究产品架构成败的唯一竞争因素是成本,并不涉及其它因素。这也说明产品架构创新成功,背后还需要考虑特定商业模式情境。由此,经营绩效与架构演变的关系是未来研究方向。

战略视角则与设计视角相反,没有关注架构内部动力学,也不关注架构内部环境对架构成长目的达成的影响,而是将架构变化和成长看作是一个“黑箱”,此时架构演变是一种必要的技术条件或者企业创新绩效的前因变量,这显然低估了产品架构内在构造的威力。目前,延迟制造、定制化、产品服务方案3种策略是面向架构本身内在优势的代表性研究,也是充分利用产品架构能力的重要体现。因此,战略视角的未来可选方向是理解产品架构属性和优势。

4.2 基于整合性框架的研究展望

对于整合性框架,CPCP各维度面临的挑战分别是情境的方向性抉择、过程对情境的覆盖、演变内容间的关系及目的对演变的影响。框架的系统优势带来的挑战分别是情境识别、演变方式、所具条件与架构演变、利益相关者介入等。针对这些挑战,给出未来方向分析和建议如下:

在情境维度,已有关于组织结构变量与架构演变关系的研究较少,仅有镜像——组织模块化与架构模块化,全面或局部对应涉及到结构变量,而组织的复杂性、正规性、集权分权等结构特性与架构演变关系的研究仍然缺乏,是未来研究方向。同时,针对组织之上的商业生态系统情境和数字生态系统情境,在文献CPCP剖析结果中看不到关于生态系统与架构演变的特定文献,虽然与价值链、供应链相关的架构演变文献也可以归属于此类,但是尚无突出带有生态系统独特性的架构演变研究。由此,探讨数字生态情境下的架构演变是未来发展趋势和研究方向。

在过程维度,从整合性框架中很容易发现图5左侧有很丰富的前因变量,但这些前因与产品架构间具体明确的衔接过程却极端贫乏,这既是已有研究的不足之处,也是未来研究的重要机会。特别是在生态系统情境下,融合、治理、共演过程[45]与架构演变关系的研究仍缺乏,这是未来研究方向。

在内容维度,架构属性、形态、构造和成长4项内容是架构演变过程中的直接变化反映,但已有文献未能说明这4项内容之间的相互关系。比如,形态模块化或一体化只是架构的一种相对特性[1],根据现有文献,还无法作出架构形态与架构成长关系的判断。特别是面对当前和未来数字生态系统情境大势,跨产品之间的技术连接更为普遍,这会引起产品架构边界延伸和架构自身成长,那么,产品架构该如何演变、成长?这是数字生态系统情境下关于架构演变内容的根本问题。由此,架构动力学是未来架构演变和成长的重要研究方向。

在目的维度,在看到架构演变目的所得的同时,也要注意到现有文献几乎全是由因到果的逻辑推理,而缺乏由果寻因的效果推理,也即目的在架构演变进程中的影响仍不清楚。同时,整合性框架中的前因和后果为效果推理创造了思考空间和启发。由此,从目的维度出发,未来重要研究方向是探讨目的及目标设定与架构演变的关系。

除上述4个维度外,整合性框架的系统优势带来的挑战也启发了未来研究方向。在整体性方面,需要应对的挑战是情境识别与判断,因此决策者的情境察觉、情境化的条件分析及其与产品架构演变创新的匹配是未来研究方向。在适应性方面,需应对的挑战是外界压力与架构演变可选方案的关系,由此启发的未来研究方向是产品架构演变的压力类型与演变路径抉择的关系及机理。在能动性方面,需应对的挑战是环境探查、组织能力和冗余资源等条件及其与产品架构创新机会实现的关系,这启发企业产品创新决策机制(由上到下、由下到上)与架构演变内容维度(形态、构造、属性、成长)之间的关系是未来研究方向。在开放性方面,面临的关键挑战是产品架构演变的治理机制和所处创新位置,由此从不同特质的利益相关者及其相互关系探索架构演变的治理机制是未来方向之一,同时,架构演变对价值创造和价值实现的干预也是有意义的研究方向。

5 结论

产品架构不是一成不变的。本文以情境—过程—内容—目的(CPCP)范式为参照,通过设计、战略、知识和决策多视角独立透视和整合性框架的一体化统揽,明确了产品架构演变情境包括组织内、组织间、组织上3类抉择,流程包括组织内沟通、组织间关系、组织上融合3类情形,内容包括形态、属性、构造和成长4种类型,目的包括创新战略、产品升级、研发策略、创新来源4个方面。基于各视角和整合性框架面临的不同挑战,分析给出未来研究方向。

知识视角以组织学习为基础,认为面向组织内的思考是架构演变的机理;设计视角以复杂性为基础,认为模块化形态优于一体化,而且模块化近似于架构的代名词;决策视角以有限理性为基础,认为架构演变是一个选择和期权优化问题;战略视角以创新战略和策略为基础,认为架构演变是产品创新视角理解企业绩效的方式。

整合性框架对CPCP范式的运用实际上是要解决框定(Framing)问题,特别是情境的划分,为理解架构演变的不同机理提供了线索,实现了不同文献之间的思想整合,为产品架构的创新战略设计提供了分析基础。整合性框架最基本的价值在于提供观察、分析和把握产品架构演变的全局视野,可以作为未来理论研究和实践建议的参考框架。

总之,多视角文献透视和整合性框架的统揽明晰了架构演变的机理全局,将对产品架构理论发展具有重要参考意义。

参考文献:

[1] ULRICH K.The role of product architecture in the manufacturing firm[J].Research Policy,1995,24(3):419-440.

[2] BALDWIN C Y,CLARK K B.Design rules:the power of modularity[M].Cambridge, MA: The MIT Press,2000.

[3] 顾元勋,纪佩宁,刘子键,等.产品架构的作用:研究综述与发展方向[J].技术经济,2015,34(3):38-50.

[4] COLFER L J,BALDWIN C Y.The mirroring hypothesis:theory,evidence,and exceptions[J].Industrial and Corporate Change,2016,25(5):709-738.

[5] 袁清瑞,李安勇.模块化理论的适用范围、界限及其超越问题探讨[J].外国经济与管理,2009,31(10):23-32.

[6] SHIBATA T,YANO M,KODAMA F.Empirical analysis of evolution of product architecture:fanuc numerical controllers from 1962 to 1997[J].Research Policy,2005,34(1):13-31.

[7] 李晓华.模块化、模块再整合与产业格局的重构:以“山寨”手机的崛起为例[J].中国工业经济,2010,27(7):136-145.

[8] LIM C,FUJIMOTO T.Frugal innovation and design changes expanding the cost-performance frontier:a Schumpeterian approach[J].Research Policy,2019,48(4):1016-1029.

[9] CHRISTENSEN C M.The innovator's dilemma: when new technologies cause great firms to fail[M].Boston, MA: Harvard Business Review Press,2000.

[10] 朱方伟,侯淑贤,于淼.自主品牌汽车企业产品架构技术学习路径研究[J].科技进步与对策,2015,32(13):100-105.

[11] ENGEL A,BROWNING T R,REICH Y.Designing products for adaptability:insights from four industrial cases[J].Decision Sciences,2017,48(5):875-917.

[12] HENDERSON R M,CLARK K B.Architectural innovation:the reconfiguration of existing product technologies and the failure of established firms[J].Administrative Science Quarterly,1990,35(1):9-30.

[13] MEYER M H, LEHNERD A P.The power of product platforms[M].New York: The Free Press,1997.

[14] 顾元勋,纪佩宁.产品架构知识衡量:模块化产品评价基础[J].科研管理,2017,38(S1):119-127.

[15] 吴贵生,杨艳,朱恒源.中国产品创新管理研究:现状、差距与展望[J].研究与发展管理,2006,18(6):43-50.

[16] LINTON J D.Perspective:ranking business schools on the management of technology[J].Journal of Product Innovation Management,2004,21(6):416-430.

[17] PETTIGREW A M.Context and action in the transformation of the firm[J].Journal of Management Studies,1987,24(6):649-670.

[18] 顾元勋.产品架构评估:分析框架与准则[J].技术经济,2019,38(3):31-41,59.

[19] SIMON H A.The architecture of complexity[J].Proceedings of the American Philosophical Society, 1962, 106(6):467-482.

[20] FIXSON S K,PARK J K.The power of integrality:linkages between product architecture,innovation,and industry structure[J].Research Policy,2008,37(8):1296-1316.

[21] MUFFATTO M,ROVEDA M.Product architecture and platforms:a conceptual framework[J].International Journal of Technology Management,2002,24(1):1-16.

[22] 崔淼,苏敬勤,王淑娟.后发复杂产品系统制造企业的技术演化:一个探索性案例研究[J].南开管理评论,2012,15(2):128-135,142.

[23] 刘维林.产品架构与功能架构的双重嵌入:本土制造业突破GVC低端锁定的攀升途径[J].中国工业经济,2012,29(1):152-160.

[24] 苏敬勤,高昕.中国制造企业的低端突破路径演化研究[J].科研管理,2019,40(2):86-96.

[25] FUJIMOTO T.The evolution of a manufacturing system at Toyota[M].New York:Oxford University Press,1999.

[26] FUJIMOTO T.Architecture-based comparative advantage:a design information view of manufacturing[J].Evolutionary and Institutional Economics Review,2007,4(1):55-112.

[27] FONTANA R,VEZZULLI A.Technological leadership and persistence in product innovation in the Local Area Network industry 1990—1999[J].Research Policy,2016,45(8):1604-1619.

[28] GALVIN P, BURTON N,BACH N,et al.How the rate of change and control of a modular product architecture impact firm-level outcomes[J].Strategic Change,2020,29(1):67-76.

[29] LAURSEN K,SALTER A.Open for innovation:the role of openness in explaining innovation performance among U.K.manufacturing firms[J].Strategic Management Journal,2006,27(2):131-150.

[30] MILEWSKI S K, FERNANDES K J, MOUNT M P.Exploring technological process innovation from a lifecycle perspective[J].International Journal of Operations & Production Management,2015,35(9):1312-1331.

[31] SOSA M E,EPPINGER S D,ROWLES C M.The misalignment of product architecture and organizational structure in complex product development[J].Management Science,2004,50(12):1674-1689.

[32] ANTONIO K W L,RICHARD C M Y,TANG E.The complementarity of internal integration and product modularity:an empirical study of their interaction effect on competitive capabilities[J].Journal of Engineering and Technology Management,2009,26(4):305-326.

[33] MAGNUSSON T,LAKEMOND N.Evolving schemes of interpretation:investigating the dual role of architectures in new product development[J].R&D Management,2017,47(1):36-46.

[34] SCHILLING M A.Toward a general modular systems theory and its application to interfirm product modularity[J].Academy of Management Review,2000,25(2):312-334.

[35] 周翔,邓江年,苏郁锋,等.快速变化环境下的竞争优势建构机制研究:基于动态能力的视角[J].南方经济,2019(11):113-130.

[36] 郝斌,冯增田.基于镜像假设的技术与组织匹配问题研究[J].外国经济与管理,2012,34(7):9-16.

[37] HAO B,FENG Y N,FRIGANT V.Rethinking the 'mirroring' hypothesis:implications for technological modularity,tacit coordination,and radical innovation[J].R&D Management,2017,47(1):3-16.

[38] QUERBES A,FRENKEN K.Grounding the "mirroring hypothesis":towards a general theory of organization design in new product development[J].Journal of Engineering and Technology Management,2018,47:81-95.

[39] WINDRUM P,HAYNES M, THOMPSON P."Breaking the mirror":interface innovation and market capture by Japanese professional camera firms,1955—1974[J].Industrial and Corporate Change,2019,28(5):1029-1056.

[40] 张学文,陈劲,田华.基于产品架构与组织能力匹配的内生性创新战略:以日本信息家电企业为例[J].技术经济,2017,36(10):9-13,122.

[41] 魏江,黄学,刘洋.基于组织模块化与技术模块化“同构/异构”协同的跨边界研发网络架构[J].中国工业经济,2014,31(4):148-160.

[42] SIMON H A.Administrative behavior[M].New York:The Free Press,1957.

[43] KAMRAD B,SCHMIDT G M,Ü LKÜ S.Analyzing product architecture under technological change:modular upgradeability tradeoffs[J].IEEE Transactions on Engineering Management,2013,60(2):289-300.

[44] ÜLKÜ S,SCHMIDT G M.Matching product architecture and supply chain configuration[J].Production and Operations Management,2011,20(1):16-31.

[45] TIWANA A.Platform ecosystems: aligning architecture, governance, and strategy[M].Waltham, MA: Morgan Kaufmann, 2014.

[46] CORNING P A."The synergism hypothesis":on the concept of synergy and its role in the evolution of complex systems[J].Journal of Social and Evolutionary Systems,1998,21(2):133-172.

(责任编辑:陈 井)