开放科学(资源服务)标识码(OSID)：
This study adopts complex product system theory to conduct longitudinal exploratory case study on Cell-Bridge Biotech, examining the enterprise's technological substitution pathway in high-end equipment manufacturing for CGT upstream devices from 2011 to 2023, thereby extracting the enhancement mechanisms of complex product system integration capabilities during domestic substitution. Specifically, sustained technological breakthrough provides foundational support for domestic substitution. Through upgrading three dimensions of integration capabilities—technological integration, product integration, and system integration—the case enterprise achieved progressive technological substitution, critical module substitution, and ultimately full-process substitution, demonstrating an evolutionary trajectory characterized by gradualism. Technological integration capability refers to the ability to translate underlying technologies into tangible products by organically combining distinct technical components, systems, or software to achieve specific technological objectives. This capability emphasizes the process of technology development and transformation, typically resulting in the conversion of technological principles into laboratory products (product prototypes). At this stage, products are mostly in the internal testing phase, meeting basic requirements for consistency and stability. Product integration capability refers to the ability to rapidly and efficiently develop new products and bring them to market. This capability emphasizes swift responsiveness to market demands, iterative product refinement, and accelerated delivery to meet differentiated customer needs and maintain competitive advantage in fiercely contested markets. This process involves creating rapid prototypes, enabling user participation in evaluation to identify issues early and make adjustments, followed by iterative product development based on feedback. System integration capability refers to the ability to consolidate different information technology systems, hardware, and software components into a coordinated system or network, delivering comprehensive solutions to customers. This typically involves applying integrated technologies to unify disparate sub-product systems, applications, and data repositories, supporting business processes and requirements.Furthermore, the research reveals that the construction of complex product system integration capabilities emerges from the interplay between technological logic and market logic. The technological logic encompasses decomposition and linkage mechanisms, describing the interconnections among components, modules, or systems, while the market logic includes mechanisms of current market demand alignment and future demand traction, reflecting the market responsiveness at different stages of complex product development.
This study constructs a process model for enhancing the integration capability of complex product systems in domestic substitution. Theoretically, it constructs a dynamic process model for enhancing complex product system integration capabilities during domestic substitution, unveiling the mechanisms and pathways of critical core technology substitution from the complex product system perspective, thereby extending existing theories on both technology domestic substitution and complex product systems. Additionally, it proposes dual interaction logics—technological and market logics—for capability enhancement during substitution, enriching theoretical frameworks concerning complex product system development. Practically, the findings provide guidance for latecomer enterprises in critical technology domains to achieve technological leapfrogging. Continuous improvement of autonomous innovation capabilities through long-term fundamental technology breakthroughs is essential to reduce external dependence on core technologies, thereby establishing the technological foundation for enhancing system integration capabilities and realizing domestic substitution. Simultaneously, complex product system development must consider not only technological dimensions but also ensure alignment between technological and market dimensions.
开放科学(资源服务)标识码(OSID)：
2020年以来,我国先后发布《“十四五”医药工业发展规划》《“十四五”生物经济发展规划》《关于全面深化药品医疗器械监管改革促进医药产业高质量发展的意见》等政策文件,明确将细胞与基因治疗作为我国重点支持的生物产业。细胞与基因治疗(Cell &Gene Therapy,CGT)作为合成生物学在应用端的实践成果,是影响人类生命科学健康的重大科技成果,目前在全球正处于大规模产业化加速发展时期,将引领生物医药第三次产业变革[1-2]。长期以来,我国CGT上游装备行业,高端医疗设备及耗材被国外成熟厂商长期垄断,细胞生产全流程所需要的仪器、设备、试剂耗材以进口为主,加之逆全球化思潮抬头和发达国家对我国的技术封锁[3-4],导致生物医药产业关键领域面临“卡脖子”问题,这严重威胁国家生物安全,制约我国高质量发展和强国建设[5]。
CGT上游行业高端装备制造具有技术密集、高价值特征,行业进入壁垒高,其生产模式通常为单件生产或小批量定制,属于典型复杂产品系统[6]。CGT高端装备国产替代涉及关键核心技术攻坚与突破,后发企业如何攻克关键核心技术从而实现国产替代?现有研究从技术追赶视角进行积极探索,提供了丰富的理论见解。复杂产品系统技术追赶生命周期长[7],技术学习难度大[8],与大规模制成品技术追赶模式存在本质差异(江鸿等,2019)。
近年来,理论界对复杂产品系统关键核心技术国产替代进行探讨,对其概念内涵、技术范式、影响因素及过程机制形成初步认识,对国产替代复杂系统思维范式转移、技术适应性重构、创新生态系统、资源编排策略、创新组织模式等进行深入探讨。对于复杂产品系统集成商而言,复杂产品系统集成能力是其核心能力(江鸿等,2019),是指在设计、开发和运营复杂产品系统时,有效协调、整合和管理各个组件、子系统、模块以及相关过程和资源的能力,以确保整体系统能够满足预期功能、性能、质量、成本和时间要求[9-10]。复杂产品系统集成能力在关键核心技术突破与复杂产品开发过程中发挥关键作用,但现有研究对集成商复杂产品系统集成能力的探讨不够深入,需从理论上进行探索,厘清其中的过程机制。
鉴于此,本文选取深圳赛桥生物科技有限公司(以下简称“赛桥生物”)作为案例研究对象,基于赛桥生物CGT设备国产替代实践,聚焦于“国产替代中如何提升复杂产品系统集成能力”。提炼出高端装备制造业中国后发企业突破关键核心技术困境、提升复杂产品系统集成能力从而实现国产替代的过程机制,拓展关键核心技术国产替代理论解释边界;同时,可为逆全球化和技术封锁背景下中国后发企业实现技术突围和复杂产品国产替代提供参考。
关键核心技术是指在特定领域或行业内具有重要战略价值的一组技术体系(江鸿等,2019),是创新的基础性技术,这些技术往往具有高度复杂性和技术深度,通常用于解决复杂性问题或实现高价值应用,其研发周期长[7],且具有探索性特征[11],往往难以掌握甚至难以超越[12]。关键核心技术通常用于高附加值产业,有助于促进经济进步。某些关键核心技术可能与国家安全密切相关,如军事技术、通信技术、生物技术等,掌握这些技术能增强国家安全性和自主性,减少对外部技术供应的依赖[13]。因此,关键核心技术是复杂产品系统的底层基础技术。
国产技术替代是指后发国家通过本国科研和产业发展,基于自主研发创新能力,替代原本依赖进口的技术和产品,旨在减少对外部技术和产品的依赖,提高国内产业自主创新能力,从而降低经济风险和提高国内自给自足能力。从技术范式看,国产替代要注重重大核心工程的复杂性和整体性,即系统模式思维范式转移,强调从复杂项目管理模式到复杂系统管理转变(盛昭瀚等,2022;乐云等,2022)。从追赶模式看,传统产业创新动态过程模型(简称“传统A—U模型”)基于发达国家的技术创新实践,从产品生命周期理论视角刻画特定技术轨道上产品创新和工艺创新的一般性规律[14],强调在已有技术基础上进行二次创新[15]。后发国家技术追赶往往遵循“生产—工程—创新”的逆A-U创新规律。从影响因素看,后发企业创新生态系统、双循环组织模式、技术适应性重构机制、市场认知等因素在国产替代中发挥重要作用。从过程机制看,成琼文等(2023)运用资源编排理论,根据知识存量和知识关系两个维度探讨资源编排策略对智能制造突破技术限制进而实现国产赶超的独特作用机制。
复杂产品系统理论是研究复杂系统设计、管理和分析的理论框架,涉及多学科领域,包括工程学、管理学、系统科学和计算机科学等[16]。复杂产品系统集成能力是复杂产品系统集成商的核心能力,指在设计、开发和运营复杂产品系统时,有效协调、整合和管理各个组件、子系统、模块以及相关过程和资源的能力[9-10]。
与大规模制成品技术追赶不同,复杂产品系统技术追赶在如下方面存在特殊性:从技术追赶侧重点看,复杂产品技术追赶通常涉及某一领域或行业,旨在追赶和超越竞争对手或全球技术领导者,开发和推出更加复杂、高级或创新的产品[17]。这些产品可能包括高科技电子设备、医疗设备、航空航天系统等,其设计和制造具有高度技术复杂性和创新性特征。从技术复杂性看,复杂产品技术往往涉及高度复杂的工程、科学和计算技术,系统架构高度层级化[7,18],其技术追赶需要创新研发和设计,以满足市场需求,通常需要具备高度专业化知识[19],因此往往进入壁垒高、难度大[12]。从技术采纳速度看,因为技术创新和测试耗时较长,复杂产品研发通常需要较长时间[6,20]。因此,综合来看,复杂产品系统通常代表高科技、高附加值领域,对经济发展、科技创新和国际竞争力提升具有重要意义。
综合而言,尽管现有核心技术国产替代与复杂产品系统开发研究从多种理论视角出发形成大量有价值的理论洞见,但忽视了复杂产品系统集成能力的重要作用。复杂产品系统集成能力应如何构建,其影响国产替代的过程机制是什么,现有研究未给出清晰解答,亟需从理论上进行深入探讨。
本文采用纵向探索性案例研究构建理论,原因如下:首先,聚焦CGT行业国产关键核心技术,重点关注复杂产品系统集成能力提升过程和机制,属于典型的“How”问题。其次,复杂产品系统集成能力提升过程具有复杂性、动态性,案例研究方法能够从复杂产品系统理论视角归纳和呈现多个理论构念之间的内在联系(毛基业等,2019)。最后,单案例研究方法有助于识别案例企业在国产替代过程中关键性事件的发生时序,确保复杂产品系统集成能力的完整性和连贯性(井润田等,2021),从而归纳和提炼出关键机制及路径。
本文按照典型性和代表性原则,采用理论抽样而非统计抽样方法进行理论构建[21]。选取赛桥生物作为研究对象,基于如下考虑:第一,案例典型性。我国CGT上游装备行业发展较为薄弱,长期以来高端制造设备依赖国外进口,核心技术领域遭遇“卡脖子”问题。赛桥生物通过长期技术沉淀,通过提升复杂产品系统集成能力,在CGT上游装备全流程基本实现国产替代。因此,赛桥生物契合本文研究问题,具有典型性特征,同时具有一定代表性,值得其它企业学习借鉴。第二,案例完整性。赛桥生物在国产CGT上游装备行业取得突出成就,公开披露的二手资料较多,且案例企业同意参与多轮访谈和参与式观察,可为研究团队提供充分、详实的访谈资料和内部档案资料,能够保证数据来源的多样性和丰富性,有助于形成“三角验证”。
赛桥生物成立于2020年3月,由多位清华大学精密仪器系博士与德国国家科学与工程院院士、欧洲科学院院士张友明教授联合创办,专注于细胞与基因治疗(CGT)行业上游关键制造技术及成套核心装备源头技术创新国产化。基于十多年的技术积累和近年来的设备研发,赛桥生物通过构建设备与耗材能力平台,完成全套工艺模块开发,在关键核心领域由依赖进口到突破垄断,实现国产替代,为行业客户提供完全国产自主可控的CGT数字化工艺装备平台,推动最先进的生物医疗技术最大程度惠及广大患者。赛桥生物发展历程与关键节点见图1。
图1 赛桥生物发展历程与关键节点
Fig.1 Development history and key nodes of Cell-bridge Biotechnology
本文遵循Yin[22]提出的案例研究四大数据收集原则:①通过现场观察、实物证据、半结构化深度访谈和二手资料,使得不同渠道收集的资料能够形成“证据三角形”,从而增加研究信度和效度;②建立案例研究数据库;③紧扣研究问题进行数据收集;④制定二手资料编码原则。研究团队自2020年起,与案例企业核心团队建立长久联系,持续跟踪赛桥生物国产替代与复杂产品系统集成能力提升过程,多次深入案例企业进行调研访谈和参与式观察,与赛桥生物CEO、CTO等高管以及职能部门、技术部门、市场部门、产品研发部门的中层管理者开展10余次深度访谈,并结合赛桥生物的工作周报、日常工作记录、企业档案数据、公开报道、行业分析报告等多途径资料,共同支撑数据分析与理论构建,确保不同来源数据之间得以相互印证[22],从而形成“三角验证”。数据资料与编码见表1。
表1 数据资料与编码
Table 1 Data and coding
数据来源数据信息统计调研部门受访者受访人数访谈时长整理文稿访谈内容编码深度访谈 高管团队CEO、CTO22.5h2.75w赛桥生物发展历程及战略规划;战略伙伴合作情况;技术攻关过程;产品开发过程F1～F2产品、研发和技术部门技术架构师、研发工程师、项目经理、产品经理、其他技术人员89.2h9.66w一体机与模块化产品研发流程;技术架构;技术研发难点痛点;产品架构;产品交付与实践情况;客户核心场景和核心解决方案等F3～F10运营和市场部门总经理助理、市场部副总、人力资源部副总36.3h7.69w赛桥生物的运营概况、股权结构、治理机制;人才培养计划;核心产品解决方案的销售服务情况;品牌发展规划等F11～F13档案文件 赛桥生物领导讲话记录;商业计划书;产品集册;董事会材料;高新技术企业申请材料;科研项目管理制度;研究开发组织管理制度;设计开发控制程序;年度会议纪要;年度项目计划;每日工作总结;管理办公会会议纪要等N1～N12二手资料 有关赛桥生物的新闻报道、行业报告等S1～S2直接观察 对赛桥生物进行3次直观式调研并收集42张图片D1参与式观察项目例会3次;管理会议2次D2
根据过程性理论开发要求,本文在“数据—涌现理论—文献”之间反复比较,参考Gioia等[23]、毛基业(2020)的编码建议和实施策略,采用归纳式主题分析方法,通过一阶构念(使用忠实于受访者所用语言)、二阶主题(使用以研究者为中心的概念、主题和维度)的结构化数据分析方法,从而形成严谨的数据分析结果[24],并通过聚合维度展示数据与新归纳概念之间的理论联系。当数据分析不再涌现新主题或类别时,即认为达到理论饱和度,不再需要收集数据[22]。结合理论研究和案例归纳,本文数据分析结构如图2所示。
图2 数据结构
Fig.2 Data structure
CGT作为一种先进的生物医学技术,通过对人体细胞、基因的修复、替换和编辑,能够为癌症、肿瘤、基因性遗传疾病、机体衰老等目前尚无有效治疗手段的病症提供颠覆性疗法。然而,CGT上游设备行业长期被外商垄断,综合性企业大而全的解决方案无法满足国内下游厂商的差异化需求,同时也对我国未来生物安全造成威胁。赛桥生物之所以实现国产替代,其根本原因在于长期的技术攻坚与积累。复杂产品典型特征表现为技术密集、进入壁垒高,需要坚实的基础技术作为支撑。赛桥生物联合创始人均为清华大学精密仪器系博士,从读博期间就开始从事国家重大科学仪器设备开发专项项目,为赛桥后续国产替代提供了坚实的底层技术支撑。正如CEO商博士所言:“博士期间开始进行的国家重大科学仪器设备开发专项项目‘高通量细胞分选多模式检测分析仪器及应用研究’为后来CGT上游装备研发提供了最底层的技术支撑。”
高端装备属于典型的复杂产品,要实现从实验室到市场化的成果转化,还需要应用技术辅助。也即,需要在技术和产品上同时满足可行性要求。赛桥生物创始人与核心团队均有数年的军工企业工作经验,为实现从新技术到工程产品的快速转化积累了丰富经验。正如CTO郭博士所言:“由于公司创始人与核心团队均来自军工领域,积累了多年的新技术到工程产品快速转化和质量管理经验。因此,公司从成立之初便倾向于按照军工品质工程设计方法进行产品开发,从产品立项、定型试产、批量生产各个阶段均进行严格的方案与设计评审。”技术攻坚期典型例证见表2。
表2 技术积累期相关概念与典型证据援引
Table 2 Introduction of concepts and typical evidence related to the technology accumulation period
聚合维度二阶主题一阶构念典型证据援引技术基础基础技术攻坚仪器设备核心技术积累我和师弟(赛桥CTO)从2011年博士期间开始进行国家重大科学仪器设备开发专项项目“高通量细胞分选多模式检测分析仪器及应用研究”,为后来CGT上游装备研发提供了最底层的技术支撑应用技术积累工程设计与优化方法积累公司创始人与核心团队均来自军工领域,积累了多年新技术到工程产品快速转化和质量管理经验。因此,公司从成立之初便倾向于按照军工品质的工程设计方法进行产品开发,从产品立项、定型试产、批量生产各个阶段均进行严格的方案与设计评审
3.2.1 跟跑:从0到1的单点突破
CGT药物生产流程复杂、质控要求高、行业监管严格,我国CGT底层制造装备长期依赖进口,导致该行业不像其他一类、二类、三类医疗器械开发具有明确的参考标准,政府和企业也在共同探索行业监管标准。同时,该行业也不像其它成熟行业一样可直接挖掘到熟悉产品开发全流程的人才,赛桥成立之初还没有其它国产公司进行该类型产品开发,因此所有研发人员也都是在不断借鉴海外同行业以及其它行业的相关经验进行标杆式学习,开始一体化起步过程。正如受访者所言:“2020年年初产品在进行可行性验证阶段时,研发团队对国外厂商设备在产品结构、硬件系统、软件系统、生物功能等方面按照不同元素进行重新理解和架构。”跟跑阶段的例证见表3。
表3 跟跑阶段相关概念与典型证据援引
Table 3 Concepts and typical evidence in the catch-up stage
聚合维度二阶主题一阶构念典型证据援引技术集成能力产品原型开发核心元素重新解构2020年年初产品在进行可行性验证阶段时,研发团队对国外厂商设备在产品结构、硬件系统、软件系统、生物功能等方面按照不同元素进行重新理解和架构核心技术跨领域融通产品底层生物性能开发使用的是郭博士发明的微流控与微粒换液两项发明专利(一体机)结合流体力学、细胞力学、仪器学等多种学科进行理论设计优化和加工测试优化核心问题单点突破当时,一体机整个系统遇到一些阻碍,如软件bug、温控、气控、光学传感、细胞计数等问题,我们把每个问题进行专项技术攻关封闭式验证实验室验证为主一体机整合CGT生产从细胞分离到制剂分装的全流程,在这一过程中,我们每个功能模块都设置单独技术经理对每个模块的性能指标负责,同时由总体工程师负责产品整体兼容性的顶层设计
技术集成能力(Technical Integration Capability)是指将底层技术转化为实际产品的能力,通过将不同技术组件、系统或软件进行有机结合,以实现特定技术目标。这种能力强调对技术的开发与转化,其结果通常是将技术原理转化为实验室产品(产品原型),此时产品大多处于内测阶段,大致满足一致性与稳定性要求。赛桥生物从一体机起步,通过重新解构核心元素、跨领域融通核心技术以及单点突破核心问题,集成式开发产品原型,构建技术集成能力,实现从0到1的集成式单点突破。赛桥生物通过快速学习,对标外商成熟产品,成功研发出完全由国产技术驱动的一体机样机。
3.2.2 并跑:从1到N的遍地开花
随着CGT行业不断发展,市场规模快速扩容,已经创造了数百亿的设备耗材市场机会。有了技术能力和前期一体机的初步开发经验,赛桥生物初步实现集成PBMC分选、磁珠分选、孵育(用于激活和转染)、培养、分装、制剂等步骤细胞处理功能的一体化样机。然而,国内下游厂商技术水平、工艺产线发展不均衡,国内药企大多处于早期发展阶段,没有完整、标准的生产工艺,复杂环节往往采用传统手工方式制备细胞产品,手工方式不仅存在效率低、产品质量差异大、人工成本高的问题,手工制备过程还存在污染风险,需要企业投入大量成本建造高标准A级环境。对患者而言,需要尽量缩短制备时间并及时回输,而外国厂商“大而全”的解决方案无法真正满足国内下游客户的差异化需求。2021年4月,在与国际巨头同类产品背靠背PK时,赛桥生物的“收获”模块获胜,这也促使赛桥生物核心团队思考,或许分模块打磨产品是赛桥接下来要走的路。于是,综合技术研判和市场现状,赛桥生物决定开启模块化开发产品路径,从而打破关键设备外商垄断。并跑阶段的例证见表4。
表4 并跑阶段相关概念与典型证据援引
Table 4 Concept and typical evidence in the parallel competition stage
聚合维度二阶主题一阶构念典型证据产品集成能力模块产品快速迭代模块化解构市场需求我们现在是有了一体机,但从市场看,尤其是我们的主要客户,下游厂商的技术水平、工艺产线发展相对而言存在较大差异,每家厂商的生产工艺、实验环境都不一样,很多功能要靠人工完成,这个时候我们就想,一体机给到不同水平的厂商其实是不合适的每个环节我们都能做,都有这个技术基础,也有相应市场,这个时候我们就想从原来的一体往模块去做模块技术针对性应用分离模块:密度梯度离心模型及细胞/流体模型转染模块:电转数学模型以及质粒/细胞接触模型培养模块:光学成像+人工神经网络+预构建的数学模型模块问题针对性打通每个系列产品的系统逻辑是不一样的,以EXP系列为例,它的整个自适应培养工艺涉及非常复杂的技术问题,那我们要做的就是在这个过程中不仅减少对人工操作的需求,还要降低培养基的消耗市场验证客户验证为主第一个模块化产品实现“收获”的功能。2021年1月全员加班,清明节拿出样机给客户试用,效果不错。从2021年4月开始与客户磨合,同步需求
产品集成能力(Product Integration Capability)是指能够快速、高效开发新产品并将其推向市场的能力。这种能力强调迅速响应市场需求、迭代产品并快速交付,以便在激烈的市场竞争中满足客户差异化需求,保持竞争优势。在这一过程中,需快速创建原型并允许用户参与评估,以便及早识别问题并进行调整,然后在反馈的基础上进行产品迭代。模块化开发过程使得赛桥生物通过模块产品的快速迭代构建产品集成能力,实现从1到N的模块化产品“遍地开花”。正如受访者所言:“我们的每款模块机的兼容性都很强,我们的理念是实现硬件标准化、软件柔性化,客户可根据他们的工艺需求进行工艺程序定制。”
3.2.3 领跑:N的集成创新
经过模块产品的快速迭代,赛桥生物基本在CGT上游装备行业关键环节实现国产化替代。近年来,随着新技术的不断涌现,免疫细胞治疗临床研究日渐成熟,继CAR-T之后新型免疫细胞疗法如TCR-T、TIL等疗法相继进入临床,适应症也从集中的血液肿瘤拓展到实体瘤、自身免疫疾病等领域。自2021年我国首款细胞治疗药物上市以来,现已上市了3款CAR-T产品,对产品生产标准与成本提出更高要求,为重新定义能适配国内价格环境的药物生产线,一体化产品市场需求日益迫切。同时,由于细胞基因治疗生产具有高壁垒,创新型中小药企CGT生产外包意愿强,搭乘新世代药物发展浪潮,细胞基因治疗CDMO迎来发展黄金期,预计全球CGT CDMO市场规模将在2025年达到101亿美元(5年复合35%)。一体机也成为各大CDMO平台首选的生产装备,有利于提升药物标准化生产水平,节约产品生产成本,让更多老百姓能够用得起最先进的细胞药物。在未来市场需求牵引下,赛桥生物重新启动对一体机的开发力度,与多家行业头部公司合作,共同打磨匹配市场需求的一体化设备,此时进入领跑阶段,对前期一系列的模块产品进行集成式创新。领跑阶段的例证见表5。
表5 领跑阶段相关概念与典型证据援引
Table 5 Concepts and typical evidence in the leading stage
聚合维度二阶主题一阶构念典型证据系统集成能力一体化解决方案的形成模块功能相互兼容经过模块化产品的打磨,之前一体机各功能模块所面临的技术问题已经得到很好的解决,模块功能之间的兼容性就变得更强一体技术更加完善如果说模块化产品是单模态和相对线性的,那么一体机则具有多模态性和非线性性质,细胞治疗产品需要载体(如质粒或病毒载体),那么一体机需要包括制备和扩增这些载体的相应技术技术与市场趋势驱动无论是从技术还是市场需求看,一体机是未来发展趋势,这个东西能够引领整个行业发展开放式验证多主体参与验证我们引进一些行业专家一起合作,首先要在实验室阶段和样机阶段对结构设计、硬件、软件等部分进行打磨,最终实现设备可靠性、产品稳定性。同时,结合客户使用需求和使用反馈进行循环论证,客户哪里出了什么问题,我们再返回来改善
系统集成能力(System Integration Capability)是指将不同信息技术系统、硬件和软件组件整合在一起,创建一个协调工作的系统或网络,为客户提供综合性解决方案的能力。这通常涉及将不同子产品系统、应用程序和数据存储运用一体化技术整合在一起,以支持业务流程和需求。一体化的成熟过程使得赛桥生物通过一体化产品的快速迭代构建系统集成能力,实现N的集成式创新。正如受访者所言:“将多模式转染技术集成到全自动化、一体化、柔性化、数字化、智能化设备中,就可以实现对细胞治疗的自动化控制和精准化操作,提高治疗效果和安全性。”
纵观赛桥生物的国产替代过程,赛桥生物首先通过突破关键领域底层核心技术实现技术国产化,然后对产业链关键流程进行解耦式模块化开发,进而实现对核心环节的国产化替代,最后基于一体化开发打通价值链,最终实现全流程国产设备替代。这个过程呈现出典型的“从核心技术替代到关键模块替代再到全流程替代”的国产替代路径(见表6)。
表6 国产技术替代相关概念与典型证据援引
Table 6 Concepts and typical evidences related to domestic technology substitution
聚合维度二阶主题一阶构念典型证据援引国产技术替代核心技术替代 底层技术 国产化我们一直坚持自主创新,其实底层技术来源于4个国家重点项目,有着3届博士的攻关,相当于说有超过10年的技术积累,是国内最早从事细胞处理与自动化装备的专业化团队(赛桥)拥有整套CGT自主技术平台,是同行业全球专利布局最全、最多的企业,构建了强大的专利技术池,已申请或授权专利160余项关键模块替代 模块产品 国产化2022年6月,我们成功推出第一款设备Gentle Flex,该产品具有细胞分离、细胞收获、细胞浓缩等功能模块,2022年已成为同类型产品出货量国产占有率第一名,仅次于海外竞争对手从2022年6月开始,我们每季度推出一款模块化产品,已成功实现多个模块的国产化替代,产品性能得到Biotech公司的一致好评,客户满意度达到90%以上全流程替代 集成产品 国产化Cell FAB-X 2000产品推动国产替代,构建设备与耗材高质量平台,实现分离、孵育、转导、扩增、清洗浓缩、制剂分装全流程
(1)核心技术替代。核心技术替代是指基于专业知识和创新能力,在特定领域或行业攻克重要、难以替代的关键底层技术,从而降低底层技术的对外依赖程度。核心技术替代是国产替代的底层逻辑,核心技术能够阐明复杂问题的本质和潜在结构,从而揭示复杂产品开发的底层规律和特征。核心技术通常是特定领域或行业内的独特技术,具有前瞻性和先进性特征,对于复杂产品的核心功能或关键环节具有决定性作用,因此通常具有一定的专利或商业保护。赛桥生物在国产替代过程中快速开发出模块化设备、一体化设备,其根本在于关键核心技术自主研发,从而实现核心技术的国产替代。正如受访者所言:“基于前期技术攻关和持续的研发投入,赛桥生物拥有整套CGT自主技术平台,是同行业全球专利布局最全、最多的企业,构建了强大的专利技术池,已申请或授权专利160余项。”
(2)关键模块替代。关键模块替代是指在科技领域,为跟上或赶超其他竞争者或领先者,对系统、产品或项目中的关键组件或模块进行替代或升级。这意味着将当前使用的技术或组件替换为更先进、性能更好或更适合当前需求的技术或组件。关键模块替代通常旨在提高产品或系统竞争力,提供更好的性能、效率或功能,以满足市场需求或取得竞争优势。赛桥生物基于市场需求,结合下游客户技术工艺发展水平,运用模块化技术,在细胞分离分选、病毒制备、细胞转染、扩增培养、洗涤、细胞冻存及运输、放行检验等关键环节进行模块化开发,不同模块产品实现不同模块功能,关键技术模块实现国产替代。正如受访者所言:“2022年6月,我们成功推出第一款设备Gentle Flex,该产品具有细胞分离、细胞收获、细胞浓缩等功能模块,2022年已成为同类型产品出货量国产占有率第一名,仅次于海外竞争对手。”
(3)全流程替代。全流程替代则是更广泛和更高阶的国产替代形式,是指在复杂产品开发中,基于整体系统观,重新解构整个价值链上的各个环节,从而提供一体化解决方案。全流程替代过程涉及采用新的生产工艺、自动化流程、更高效的管理方法等,全面提升产品或系统竞争力。赛桥生物基于未来市场需求牵引,运用一体化技术成功研发出一体机CellFAB-X 2000,该项目集成分离、孵育、转导、扩增、清洗浓缩、制剂分装等CGT上游行业全流程,真正实现全封闭化、自动化以及智能化的细胞处理与治疗。
本文通过纵向单案例探索性研究,探讨赛桥生物2011—2023年攻关CGT上游设备行业高端装备制造的国产技术替代路径,提炼国产替代过程中复杂产品系统集成能力提升机制。通过案例分析,本文构建了国产替代过程中复杂产品系统集成能力提升过程模型(见图3),案例企业经过长期技术攻坚,通过提升技术集成能力、产品集成能力和系统集成能力三大复杂产品系统集成能力,逐步实现国产技术替代、关键模块替代及全流程替代,替代路径呈现出渐进式演化特征。
图3 国产替代中的复杂产品系统集成能力提升过程模型
Fig.3 Process model for enhancing the integration capability of complex product systems in domestic substitution
案例企业在成立之前近10年的技术攻关为复杂产品系统集成能力开发奠定了技术基础。具体而言,技术攻坚包括基础技术攻坚和应用技术积累两个维度,在复杂产品开发中发挥着不同作用。基础技术为复杂产品开发提供底层技术架构支持,支持产品可扩展性,允许产品随着需求增长而扩展。而应用技术则在用户界面设计中发挥作用,用于开发产品的具体功能和特性,包括前端和后端开发,确保产品具有友好的用户界面,以及与其他系统和服务集成及互操作性,以提供更完整的解决方案,从而满足用户需求。
复杂产品系统集成能力提升遵循“技术集成能力、产品集成能力、系统集成能力”的演进路径,技术集成、产品集成和系统集成是一个逐渐扩展和深化的过程。与集成能力相呼应,其国产替代路径呈现出“基础技术替代、关键模块替代、全流程替代”的替代模式。
国产替代过程中,复杂产品系统集成能力提升技术逻辑和市场逻辑相互驱动,技术逻辑和市场逻辑之间存在双向反馈循环,技术逻辑和市场逻辑之间的相互作用是复杂系统集成能力提升的核心逻辑。
(1)技术逻辑。复杂产品系统集成能力提升过程包括分解和链接两种技术机制,这两种机制描述了组件、模块或系统之间的关联程度。其中,分解机制是指降低系统中不同组件之间的依赖性,使它们可以独立变化和演化,而不会对其他组件产生重大影响。通过分解机制,有助于创建更模块化的系统,每个模块负责特定任务或功能。案例企业通过分解机制,对一体机的主要功能进行拆分、解构、打散,降低各模块之间的相互关联程度,从而快速开发迭代了一系列模块化产品。与此相反,链接机制是指将分解的子系统或模块重新组合或连接起来,以构建完整的系统。案例企业通过链接机制,对一系列模块机的功能进行集成式创新,开发了智能化一体机设备。与模块化产品相比,一体机不需要考虑多个独立组件之间的兼容性,通过优化不同产品之间的协同工作,集成多个模块功能,使得用户部署和使用更加简单,同时减少了组件之间的接口和操作问题。
(2)市场逻辑。复杂产品系统集成能力提升过程包括契合当前市场需求和未来需求牵引两种市场机制。满足当前市场需求意味着产品、技术研发通常更加依赖市场反馈和客户需求,企业更关注即时、短期目标,以确保产品能够迅速投放市场并获取回报。当前市场需求产品通常需要更高的稳定性和成熟度,产品能够提供可靠性和性能,以满足客户期望。此外,满足当前市场需求通常伴随着更大的竞争压力,因为其他竞争对手也在追求更多的市场份额,这可能需要更快的上市时间并通过不断创新来保持竞争力。未来市场需求牵引意味着企业需要深入研究未来市场趋势、技术演进和客户需求,涉及更广泛的市场研究和战略规划。未来市场发展受多种因素的影响,伴随着较高风险和不确定性,如技术突破、新技术采用的溢出效应、竞争对手的战略行动等。综合来说,满足当前市场需求和契合未来市场需求都是重要战略目标,它们在产品和技术研发上侧重点不同。企业通常需要在短期和长期目标之间找到平衡,以确保产品和技术能够在当前市场中成功并在未来市场中保持竞争力。
本文以赛桥生物为研究对象,深入探讨其作为新兴产业跟随企业的发展历程,分析赛桥生物为何以及如何能够在CGT上游设备行业基于技术积累,通过复杂产品系统集成能力提升进而实现国产替代。本文理论贡献主要包含以下几个方面:
(1)本文构建国产替代过程中复杂产品系统集成能力提升动态过程模型,从复杂产品系统视角揭示关键核心技术国产替代机制与路径,拓展了现有关键核心技术国产替代理论和复杂产品系统理论。
(2)本文提出国产替代过程中复杂产品系统集成能力提升的两大逻辑,即技术逻辑和市场逻辑的相互作用,丰富了现有关于复杂系统产品开发的理论逻辑。现有文献着重探讨国产替代中的技术逻辑,如技术适应性重构机制,忽视了技术替代过程中的市场逻辑。本文进一步识别复杂产品系统集成能力跃迁中“技术逻辑—市场逻辑”两种机制,从理论上提出技术逻辑和市场逻辑之间的相互作用是复杂系统集成能力提升的核心逻辑[25-26],二者通过匹配促进不同系统集成能力构建,延伸了对复杂产品系统开发过程的理解。
(1)关键核心技术突破与国产替代是一个长期渐进式过程。企业提升复杂产品系统集成能力要注重底层技术的长期积累,即要注重自主创新能力的持续提升,加大研发投入,构建高层次研发团队,通过底层技术的长期攻坚降低对关键核心技术的外部依赖,从而为提升系统集成能力进而实现国产替代提供技术支撑。
(2)提升复杂产品系统集成能力,企业应注重技术逻辑和市场逻辑的相互影响,复杂产品系统开发不仅要从技术维度考虑,还要注重技术维度和市场维度的相互匹配。若技术维度不可行,复杂产品开发和系统集成能力提升将成为“无本之木”;若市场维度不充分,复杂产品开发和系统集成能力提升将成为“空中楼阁”。
(3)全流程、全价值链替代是国产替代的高阶体现。对于面临“卡脖子”问题的中国企业而言,关键核心技术国产突破与复杂产品系统集成能力提升要树立战略思维,坚持长期主义,要扎根价值链关键环节,同时积极与外部利益相关者构建开放式创新生态系统,提升创新体系整体效能。
本文存在一定局限性:构建了国产替代过程中复杂产品系统集成能力提升过程模型,提出复杂产品系统集成能力包含技术集成能力、产品集成能力、系统集成能力3个方面,但未深入探讨三大集成能力如何协同共演、相互作用,未来可进一步探讨不同系统集成能力之间的相互作用关系。纵向单案例研究虽能归纳和提炼复杂产品系统集成能力提升机制,但外部效度稍显不足,未来可进一步通过其它行业多案例对比研究或大样本定量研究来拓展本文研究结论的普适性。
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