双网络嵌入

双网络嵌入（共8篇）

双网络嵌入 篇1

随着全球经济日益开放, 企业已不再采取自给自足的方式, 获取、建立和更新知识库, 而是借助各种外部知识源来提升技术能力。已有证据表明, 子公司可以成为世界产品设计中心或者先进技术活动中心。[1]因此, 技术能力的构建和提升是理论领域中的重要议题。

从微观企业组织角度看, 技术能力, 是指企业获得、学习、运用、适应、提高和创造技术所需要的知识和技能。[2]在跨国子公司技术能力提升的研究方面, 一些学者从子公司外部嵌入性角度, 来探讨子公司嵌入的任何环境都是竞争优势的来源, 但地方根植性可能会减少其对整个公司绩效的贡献。[3]在区域创新系统中, 全球—本地的技术交互, 能显著促进技术能力的构建[4]。另一些学者则从内部嵌入性角度, 探讨与母公司的内部联系, 通过知识获取的中间传导机制[5]会对子公司关键能力的发展产生重要影响。另外, 母公司的全球技术战略和东道国政策是技术能力升级的决定因素。[1]但现有文献缺乏从单个企业层面的研究, 对嵌入到母公司和当地知识系统的方式也缺乏关注。

理论框架

1.子公司的双网络嵌入

跨国公司在应对全球性竞争时, 占据了很好的战略地位, 其子公司嵌入于双重网络, 即与母公司等形成的内部公司网络和与当地顾客、供应商等形成的外部东道国网络, 具有优势网络资源。子公司双网络嵌入, 是指同时利用企业内部和外部的知识来源, 产生技术能力的学习过程, 嵌入程度分为保持距离型和知识紧密型联系。[6]保持距离型联系, 指组织间缺乏社会亲密关系, 基于逐利、机会主义逻辑和一般业务关系的, 包含在公共商品和服务中的创新知识的交换;知识密集型联系, 是指包含在长期信任和互惠战略关系中的知识合作。通过这种联系, 企业能获得独特的知识和技能。

2.技术能力

以能力为研究对象, 技术学习过程表现为3种技术能力的不断提高, 即技术引进、生产能力和创新能力。[7]笔者忽略技术引进的效用, 基于子公司作为跨国公司资源合理配置的一种方式, 把技术能力区分为生产能力和创新能力。[6]生产能力, 是指在给定效率指标下, 维持和优化现有生产运行的能力, 包括生产管理和生产工程, 涵盖原材料控制、生产计划、质量管理、故障处理、产品和工艺的调整和物质资本的维护修理等各个方面;创新能力, 是指产生技术变化的能力, 包括改型设计能力和全新设计能力。这两种能力在大多数公司并存, 而处于更高水平的创新能力, 可以使公司在全球市场中具有显著的业绩表现。

3.理论分析框架

双网络嵌入作为子公司的资产寻求战略, 能为子公司整合资源和知识提供渠道, 影响公司技术能力的提高。对内外部网络的嵌入性, 促进了网络成员之间的紧密互动, 为知识的获取者提供了多次知识吸收的机会。子公司可以通过自身技术努力, 取得良好的市场业绩和持续发展的能力。在技术方面, 基于嵌入程度和能力层次的视角, 同时调查公司内部和当地嵌入性对子公司技术能力改善的效应, 构建如下图所示的理论分析框架。[6]

研究方法和数据来源

案例研究是构建和验证理论的有效方法, 更适合研究“怎么样 (how) ”和“为什么 (why) ”之类的问题, 具有描述性、归纳性、探索性的特征。我们意在回答:子公司是如何与内外部网络进行联系的、是什么因素促进技术能力的提高、在技术能力发展的各阶段, 双镶嵌是怎样影响创新绩效提高的等问题。由于企业技术能力提高是复杂的、多面的, 相关因素还未完全找到, 所以, 从案例到理论的“分析性归纳”, 可能更有助于清晰地观察事物发展的过程。

1.东莞信浓马达有限公司

东莞信浓马达有限公司 (以下简称东莞信浓) 成立于1994年3月, 是日本信浓株式会社精密电机事业部下属的分支机构, 生产世界一流品质和高规格文化含量的电机产品, 年产值达20亿港元。公司有开发设计人员50余人, 并在深圳成立研发中心。笔者选择东莞信浓为研究案例, 主要是基于3个方面的考虑:一是东莞信浓是典型的跨国公司子公司, 从成立至今的20年间技术能力得到了极大提高;二是其技术能力源于母公司, 发展于当地市场环境, 至今已形成一定的内部研究开发能力, 具有典型性和代表性;三是东莞信浓的快速发展很大程度上得益于它的双网络嵌入。

2.研究方法和数据来源

通过对东莞信浓的实地深度访谈、现场观察等方式获得第一手资料。具体实施步骤是:首先阅读文献资料 (包括公司内刊和管理制度) , 确定大致的研究框架和具体的研究问题, 形成由开放性问题组成的访谈提纲;然后, 使用正式访谈和非正式访谈两种方式, 在征得被访者同意的情况下使用录音设备;最后, 进行信息的整理和挖掘。整个过程确保研究的信度, 从而增强研究结论的说服力。

案例剖析

1.案例描述

根据信浓株式会社的产业布局, 中国市场主要做家电业务, 日本主攻办公自动化业务。在子公司的产能力方面, 东莞信浓的效率比中国本土的民营企业高出很多, 人均产值更是顿力的2倍;在新能力方面, 1999年, 东莞信浓在中国成立研发部门, 母公司或其他子公司为东莞信浓的研发, 供了相对成熟的技术和组织管理方面的支持, 通过培训教育当地人力资源, 子公司已具有全新设计的能力。

2.案例企业的双网络嵌入

(1) 利用内部网络的生产学习, 具备生产能力 (1994~1999) 。在内部联系方面, 子公司成立初期, 与本土生产环境有一个适应的过程, 高频的知识密集联系多发生在公司内部网络。1997年前, 子公司主要的业务类型是两头在外的来料加工, 母公司为了保证产品质量并维护其品牌声誉, 积极向子公司转移技术和管理知识。就生产流通环节来说, 组织结构方面, 母公司外派技术和管理人员进行生产监管, 传达先进的运营操作理念, 每个生产环节都有专门的负责人, 如采购部门保证投产前各个零部件到位;仓库管理部门保证生产前半个小时把所需物资分配到生产线上;生产技术部门保证生产全过程随时有技术辅助人员跟踪, 解决突发问题。后勤保障和完善的制度造就了生产过程的低风险和高效率。生产管理方面, 以5S为代表的日资企业全面精益管理思想在子公司内部得到了传承, 生产物料摆放有序, 环境卫生干净卫生, 机器设备故障减少, 品质自然有保证;管理层特别强调安全, 注重企业声誉, 绝不允许员工受伤, 如冲压设备运行时, 为了避免手伸入到机器内部操作, 添加自动化加装设备, 虽然增加了设备成本, 但确保了百分之百的安全。通过“生产中学”获取的知识来创建技术能力基础, 慢慢具备使用新生产系统的技能。在外部联系方面, 初期子公司还未能清晰认识到本土企业在知识供应等方面的重要性, 除招聘当地的生产工人外, 日本主导的管理很严格, 与本地联系很少, 形成的是保持距离型联系。之后, 子公司才慢慢意识到与外部本土联系的优势, 这是建立紧密联系的基础。

(2) 利用内部网络的创新学习和外部网络的人力资源, 具备改型设计能力 (1999~2005) 。考虑到语言文化的差异, 为了以更低的研发成本拓展中国市场, 信浓于1999年在深圳成立研发部门。日企把产品开发能力分为6个等级:1~3级被称为改型设计:1级指电线和轴长的改变等;2级具备小改型能力, 如转速等参数的变化;3级具备中改型能力, 能够在老零件基础上进行改型开发, 如影响模具使用的电机薄厚的改变。这期间, 子公司主要做1~3级的改型设计。在内部联系方面, 子公司专注于生产线, 学习和研发的目的是生产的高效率和质量的持续改善。母公司派遣研发人员到子公司进行现场技术和管理指导, 发现问题并与中方管理人员商讨解决, 把重点细节点交代清楚后再回国。针对中国质量控制体系的普遍缺失, 子公司全面引进母公司已经成熟的供应商评价体系、入货检验、生产过程中的品质监控、测量体系, 为创新提供各项辅助保障措施。在外部联系方面, 改型设计能力的基础是人才储备, 主要体现在从当地进行人力资源招聘、教育和培训。招聘方面, 中日管理文化的冲突使日式管理不可避免地产生不适应, 极端情况下甚至出现罢工现象。2000年左右, 子公司不得不大量招聘在日资企业有从业经历的中方管理人员来扭转早期的混乱。此外, 国家的体制要求也迫使日方在福利待遇、加班工资等方面做一些妥协, 保证员工每月能休息5天。教育培训方面, 从生产线人员到管理人员再到研发人员都有严格的专门培训课程:研发人员培训没有人数限制, 生产员工培训一年两次, 一批25人;领导对下属的培训、内部讲师培训和外部培训机构相结合, 理论教育和前辈指导下的实施项目相配合, 让员工看到了职业升迁的希望, 是一种很好的激励措施。

(3) 利用内部网络的研发体系和外部网络的合作改进, 具备全新设计能力 (2005至今) 。4级产品开发能力指具备大改型能力, 能对老零件做较大改动, 进行基本开发;5级具备全改型能力, 能够利用已有的技术进行全新改型和新零件开发;6级表示研发内容进入全新领域, 具备新技术开发和应用能力, 需要1~2年的前期投入。在内部联系方面, 国内自主的4~5类研发有一定的难度, 其知识获取和共享主要依赖母公司, 每年派大量的技术人员去日本学习。研发对人才基础知识的要求并不高, 通过经验共享很容易达到和母公司同样的产品效果, 但研发验证的态度决定了日方生产的产品认可度更高, 日方的技术人员会投入更多精力和切入点, 会考虑8~10种意外情况, 但中方员工可能只是抓住4~5个切入点进行验证, 虽然达到了低成本和高效率, 但也埋下了隐患。因此, 子公司有必要充分利用与日本信浓的合作研发, 把低成本快速开发的成本控制中心, 转变为真正的研发中心。在外部联系方面, 研发过程中, 单件制造和测试的投资是研发成本的一部分, 如单一铝件的加工, 开模具的成本往往只需几元钱, 而车削加工要上千, 镶嵌到本土网络就能充分利用中国的模具配套产业来降低成本。另一方面, 市场需求是研发的出发点, 没有市场的产品是最大的浪费, 由于东莞信浓主要的市场在中国, 由中方人员跟客户接触的成功率更高, 如与格力、美的、三菱的业务谈判, 间接降低研发成本。

3.案例企业的技术能力提升模型

通过对东莞信浓发展进程的回顾, 发现在不同的能力发展阶段, 技术能力的内外部双网络嵌入程度在逐步提高, 与知识网络联系的对象也呈现出不同的内容, 如下表所示。

结论

通过对东莞信浓的内部实地考察, 笔者区别了保持距离型和不同程度知识联系的强度, 认为子公司的嵌入是能力提高的潜在来源, 子公司技术能力的提高是双网络嵌入结果。

技术能力构建是逐步改善和累积的过程, 随着东莞信浓生产能力的发展, 创新能力水平也逐步得到了提高, 它反映了内外部联系的互补性和知识密集型联系的深度, 证明了知识来源是战略资产的一部分。

东莞信浓的实践表明, 一些联系比其他联系更能促进子公司技术能力的提高。在内部网络中, 与母公司的联系更密切;在外部网络中, 与供应商和客户的联系比大学和科研院所更有效。另外, 子公司积极整合资源并纳入到当地的政策框架也可作为创新的一部分。随着子公司逐步发展到更高水平的创新能力, 子公司与内外部联系更紧密, 双网络嵌入的目的也由“为生产而学”转变成“为创新而学”。

参考文献

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[3]Andersson U, Forsgren M, Holm U.Balancing subsidiary in?uence in the federative MNC:a business network view[J].Journal of International Business Studies, 2007, 38:802-818

[4]Iammarino S, R.Padilla-Pérez.Technological Capabilities and Global-Local Interactions:The Electronics Industry in Two Mexican Regions[J].World Development, 2008, 36 (10) :1980-2003.

[5]蒲明, 毕克新.内部嵌入性与跨国子公司成长能力关系的实证研究[J].中国软科学, 2013 (8) :136-143.

[6]Figueiredo P N.Embedding with multiple knowledge sources to improve innovation performance:the learning experience of Motorola in Brazil[J].Knowledge Management Research&Practice, 2013, 11:361-373.

[7]谢伟.技术学习过程的新模式[J].科研管理, 1999 (4) :1-7.

双网络嵌入 篇2

Linux操作系统及嵌入式应用

实验报告

系（院）: 计算机工程学院 专

业:计算机科学与技术（物联网工程）班

级: 物联网1111

姓

名: 蒋振 学

号:1111307116 指导教师:

孙成富

学年学期:

2014 ~ 2015 学年 第 学期

实验1 Socket全双工通信实验 实验目的

1)了解网络套接字编程

2)掌握网络通信服务器和客户端的工作过程 3)利用多线程实现全双工通信 4)下载并运行网络应用程序

2实验环境

1)宿主机：Fedora 10 2)嵌入式Linux软硬件系统：TQ2440（基于S3C2440A）开发板

3实验准备

3.1Linux下的多线程编程

进程是程序执行时的一个实例，即它是程序已经执行到何种程度的数据结构的汇集。从内核的观点看，进程的目的就是担当分配系统资源（CPU时间、内存等）的基本单位。

线程是进程的一个执行流，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。一个进程由几个线程组成（拥有很多相对独立的执行流的用户程序共享应用程序的大部分数据结构），线程与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

本实验使用多线程解决了并行通信的难题。关于多线程的函数主要是使用pthread.h头文件中定义的多线程操作函数，如pthread_create、pthread_cancel等。

3.2TCP/IP概述

3.2.1TCP/IP的分层模型

OSI协议参考模型，是基于国际标准化组织（ISO）的建议发展起来的，它分为7个层次：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层及物理层。这个7层的协议模型虽然规定得非常细致和完善，但在实际中却得不到广泛 的应用，其重要的原因之一就在于它过于复杂。但它仍是此后很多协议模型的基础。与此相区别的TCP/IP协议模型将OSI的7层协议模型简化为4层，从而更有利于实现和使用。

TCP/IP的协议参考模型和OSI协议参考模型的对应关系如下图 1所示：

SYN J SYN K,ACK J+1 ACK K+1 图1 TCP/IP协议与OSI协议参考模型对比图

3.2.2TCP的三次握手

TCP是面向连接的，所谓面向连接，就是当计算机双方通信时必需先建立连接，然后进行数据通信，最后拆除连接三个过程。TCP在建立连接时又分三步走：

第一步（A->B）：主机A向主机B发送一个包含SYN即同步（Synchronize）标志的TCP报文，SYN同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号；

第二步（B->A）：主机B在收到客户端的SYN报文后，将返回一个SYN+ACK的报文，表示主机B的请求被接受，同时TCP序号被加一，ACK即确认（Acknowledgment）。

第三步（A->B）：主机A也返回一个确认报文ACK给服务器端，同样TCP序列号被加一，到此一个TCP连接完成。

3.3套接字(socket)概述

3.3.1套接字类型

1)流式套接字（SOCK_STREAM）

流式套接字提供可靠的、面向连接的通信流；它使用TCP协议，从而保证了数据传输的可靠性和顺序性。2)数据报套接字（SOCK_DGRAM）

数据报套接字定义了一种无可靠、面向无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP

3)原始套接字（SOCK_RAW）

原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，它功能强大但使用较为不便，主要用于一些协议的开发。3.3.2

套接字编程

使用TCP时Socket编程流程图如图2所示。

服务器端 socket bind bind listen accept recv/recvfrom send/sendto close connect send/sendto recv/recvfrom close客户端 socket

图2 TCP时Socket编程流程图

使用UDP时Socket编程如图3所示。

socket listen accept recvfrom sendto或 socket connect send recv close或 recv send closesendto recvfrom或或 图3 TCP时Socket编程流程图

实验过程

4.1

简单的Socket通信程序设计

在Fedora 10操作系统的/home目录下创建NetCommunicator目录，并新建client.c和server.c源文件，NetCommunicator目录如图4所示。

图4 NetCommunicator截图

分别编写Socket通信的客户端和服务器端源代码。编写完毕，使用gcc编译上述client.c和server.c源文件生成client和server可执行程序(x86平台)，编译过程如图5所示。使用arm-linux-gcc编译上述client.c和server.c源文件生成a_client和a_server可执行程序(ARM平台)。编译过程如图6所示.图5 编译x86 Socket通信程序过程截图

图6 编译ARM平台的可执行程序

PC机测试，测试结果如下图所示：

图7 执行服务器端程序

图8 执行客户端程序

图9 服务器端接收到客户端发来的消息截图

使用gcc-linux-gcc生成ARM平台下的可执行程序a_client和a_server，编译结果如图10所示。

图10 编译ARM平台可执行程序

4.2

全双工Socket通信程序设计

为了实现全双工通信，服务端进程和客户端进程均使用了两个线程，一个负责收，另一个负责发。

在NetCommunicator目录，并新建clientV2.c和serverV2.c源文件，如图11所示，编写完毕，编译通过生成clientV2和serverV2可执行程序。

图11 NetCommunicator工作目录

PC机测试，测试结果如下图所示：

图12 客户端进程

图13 服务器端进程

实验总结

双网络嵌入 篇3

电能是当今世界上最重要的能源之一。电力系统的稳定运行不仅影响着国家经济的持续发展, 而且与人民的日常生活息息相关。目前, 随着工业的高速发展, 电网污染十分严重, 尤其是非线性设备如可控硅等设备的增加、铁芯设备的饱和、电弧炼钢炉容量的增大以及家用电器的大量使用等原因, 使注入电力系统中的高次谐波日益增多, 导致系统电压、电流正弦波形发生畸变, 电能质量下降, 对电网的安全、经济运行产生危害和影响, 严重时还会引发事故。基于此, 笔者设计了一种基于单片机和DSP的双CPU嵌入式谐波检测装置, 实现检测与分析电力系统谐波的目的。

1 基于卡尔曼的检测算法

卡尔曼算法采用时域上的递推算法在数字计算机上进行数据滤波处理, 分为连续和离散2种形式。离散型卡尔曼算法是以最小均方误差为准则的最优线性估计, 根据前一个观测数据和最近的一个观测数据, 利用状态方程和递推方法对当前过程状态进行实时估计[1]。本文介绍的谐波检测装置即根据卡尔曼算法的这一特点设计, 提高了谐波电流检测的实时性和精确性。

由于电力系统的基频总是随着一个标称值按一定比例波动, 因此, 本文假设算法模型中的基频保持常量[2]。

k次谐波信号可表示为

式中:harms为谐波;r为谐波次数。

由于谐波信号是以一系列n次谐波形式出现的, 故也可表示为

由此, 状态被定义为

测量矩阵H为

状态的传播可用下面的随机模型描述:

若ϕ为单位矩阵, 则每个频率成分的幅值和相位分别为

若基频被估计为状态, 则模型变为非线性的, 此时必须使用扩展卡尔曼算法。假设谐波信号为

由此, 状态被定义为

则:

2 硬件设计

嵌入式谐波检测装置采用单片机和DSP相结合的主从结构设计, 利用单片机的自动控制和DSP强大的数字处理能力完成整个系统的工作。其硬件结构如图1所示。

图1中, 单片机采用AT89C51芯片, 主要用于完成人机交互和整个系统的协调任务, 即:按键操作、功能显示和向上位机传输数据;DSP采用TI公司生产的TMS320VC5402芯片, 主要完成数据的采集和处理, 并将数据存入FLASH;SRAM为DSP提供外围的程序运行空间和数据存储;6通道A/D转换器采用精度较高且采样率可调整的AD73360芯片;CPLD为整个系统提供逻辑功能和采样脉冲;锁相环电路则实现同步采样功能, 抑制由于采样不同步而造成的频谱泄露[3]。

单片机和DSP之间的通信 (数据交换) 采用先进的DSP主机接口技术 (HPI) 实现。利用Matlab进行大量的数据分析, 以确保在实际应用中能正常运行。

3 软件设计

嵌入式谐波检测装置的软件程序采用模块化设计思想, 以便移植、修改及扩展。整个装置的数据流向如图2所示。

4 仿真分析

运用Matlab对嵌入式谐波检测装置进行仿真研究[4]。仿真参数:输入电压为380 V, 基波频率为50 Hz, 采样频率为3 000 Hz, 采样点数为360个。使用的谐波电流波形如图3所示, 其包含成分如表1所示。

仿真结果如图4所示, 用卡尔曼算法对表1中的信号进行分析所得的结果如表2所示。

从表1、表2可看出, 采用卡尔曼算法对谐波电流进行分析时, 所得谐波分量的幅值和相位误差都很小, 准确性较高, 可见该算法是一种有效的计算方法。

5 实验结果分析

由于国家谐波标准中规定“测量谐波的次数一般为2～19次”, 因此, DSP对还原后的数据进行快速傅里叶变换 (FFT) 后, 只计算出2～19次谐波, 如表3所示, 其中THDU为各次谐波畸变率 (各次谐波百分含量) 。

6 结语

本文提出的嵌入式谐波检测装置以单片机为控制核心, 以具有高运算速度的TMS320VC5402型DSP为数据处理核心, 并采用了一种新的谐波检测算法——卡尔曼算法。实验结果表明, 该装置硬件电压、电流、功率、功率因数和频率等重要的电力参数, 还可实时分析电力系统中的高次谐波, 从而使人们采取进一步的措施减少谐波污染, 保证电能质量, 保证电力系统安全、可靠、经济地运行。

与软件搭配合理, 能很好地满足谐波检测量的精确性及实时性的要求。该装置不但能实时检测如

参考文献

[1]胡乃英, 王德成.实时在线谐波检测装置的设计与实现[J].理论与研究, 2007 (6) :1~3.

[2]侯典立, 黄锦安.基于DSP的电能质量分析仪的设计[J].鲁东大学学报, 2007, 23 (4) :339~342.

[3]GRANDKE T.Interpolation Algorithms for DiscreteFourier Transforms of Weighted Signals[J].IEEETrans.on I M, 2003 (32) :350~355.

双网络嵌入 篇4

关键词：双差速驱动,嵌入式系统,图像采集,路径规划,闭环控制,采摘机器人

0 引言

在果蔬采摘机器人的驱动系统设计过程中,机器人的转弯性能和寻迹能力是设计的核心问题,采用双差速驱动来控制采摘机器人的移动是一种典型的非完整系统,该控制系统具有强耦合性和非线性等特点,其控制问题受到了国内外专家和学者的广泛关注。四轮驱动采摘机器人和两轮驱动相比,控制模型更加复杂,耦合也更加严重。四轮驱动主要采用双差速驱动系统实现机器人的全向运动,其运动灵活,不受非完整约束; 但其摩擦因数小、承载能力有限,因此其设计较为困难。本研究针对双差速驱动系统的非线性和冗余运动约束问题,首先建立了速度协同运动的非线性运动模型,并进行了线性优化,提出了一种基于嵌入式监控图像采集反馈信息的控制系统,对采摘机器人移动性能的改进具有重要的意义。

1 驱动系统总体设计

采摘机器人的双差速驱动部分主要由4 个三相步进电机和驱动结构组成,步进电机驱动前后轮,推动机器人前进和后退,驱动左右轮的速比,实现机器人的转弯。为了提高采摘机器人转弯的灵活性,将传统的双轮结构改为平面轴承,从而降低了采摘机器人结构的复杂度,驱动电机通过齿轮和轴带动轮旋转,其结构如图1 所示。

步进电机的转速可利用脉冲信号的频来改变,实现较高精度的调速。利用对电机施加不同的脉冲信号,可以实现采集机器人的前进、后退、左转、右转和调头功能。双差速驱动系统可实现机器人在任意半径下的转弯,也可以实现原地旋转,转弯的速度可利用单片机程序进行控制,方便简单。采摘机器人服务器系统结构如图2 所示。

采摘机器人的Internet服务器主要由服务程序、服务数据库和通讯模块组成; 机器人控制服务器主要由主控模块、图像采集模块和通信模块组成,其核心是一台Windows XP系统的计算机。计算机装有通信控制卡、图像采集卡等硬件,利用这两层服务器可以非常好地分离网络信息处理模块和机器人硬件控制模块,提高了控制系统的灵活性和可靠性。

图3 为采摘机器人的控制系统框架结构图。控制系统采用C /S和B /S混合模式,提高了系统的灵活性,图像监控采集系统和远程网络系统利用嵌入式控制板来实现,集成在采摘机器人中,降低了系统的规模和系统成本。通过无线传感网络提高了机器人对环境的感知能力,利用标准化接口提高了系统的扩展能力,可以利用扩展卡和USB接口来实现外部设备的扩展,各功能单元可以独立运行,也可以并行工作。

2 双差速驱动系统设计

嵌入式监控系统控制的双差速采摘机器人主要利用采集图像信息对转速进行控制,当左右两轮的转速不同时,可以实现转弯功能; 当两轮转速相同时,实现直线行驶功能。假设驱动模块两轮的速度差为 Δvf和Δvr,则4 个驱动轮的速度模型可以表示为

前后驱动的角速度可以写成

假设前后驱动模块的质心速度vf和vr在x轴和y轴上的投影分别为vfx、vrx、vfy、vry,其表达式为

则采摘机器人的姿态偏差导数可以表示为

综合式( 3) 、式( 4) 可得

因为前后驱动模块在y轴方向的速度相同,于是可以得到

将式( 3) 带入式( 6) 可得

在采摘机器人时间控制过程中,控制方式采用离散方法进行控制,每个控制周期都需要采用速度约束对速度进行控制,假设距离偏差的导数为四轮驱动采集机,前、后驱动模块与机器人的夹角的导数为,机器人的控制模型可写成

利用嵌入式监控系统的反馈信息可以对采摘机器人驱动模块进行控制,系统的硬件系统主要由5 个组成部分,包括USB无线卡模块、USB摄像头模块、内部控制和传感器模块、运动控制模块和主控模块,其框架结构如图4 所示。

嵌入式监控系统的控制核心为S3C2410 微处理器,操作系统采用Linux系统,主控板上连接USB无线网卡,利用无线路由将机器人键入Internet; 图像采集由USB摄像头来完成,获取采摘环境信息,机器人内部和运动信息由传感器采集提供给机器人,其得到环境和自身内部反馈信息后,利用主控模块控制机器人的移动,其中运动模块的设计框架如图5 所示。

控制板的布线方式为双层布线,电机调速的接口为8 个,传感器接口为6 个,数字接口通道为2 个,可以对监控系统采集图像进行传输; 运动和内部传感模块利用数据串口与主控板连接,利用自定义的命令接口进行通讯服务,最终将硬件系统进行底层封装,完成采摘机器人控制系统的设计。

3 双差速驱动果蔬采摘机器人性能测试

为了验证本次研究设计的双差速果蔬采摘机器人的性能,对其沿轨迹行驶的性能进行了测试,测试项目主要包括直线行驶和转弯行驶性能。测试过程的场景如图6 所示。

测试对象为草莓采摘,给定机器人预设轨迹路线,利用嵌入式监控系统对路线进行轨迹跟踪,通过测试得了双差速采摘机器人的轨迹跟踪结果如图7 所示。

图7 中,实线部分表示果蔬采摘机器人的实际移动路径,虚线表示机器人双轮的运动轨迹。由图7 可看出: 利用嵌入式监控系统对双差速机器人进行控制后,机器人双轮可以严格地按照跟踪轨迹行走,其轨迹和预定跟踪轨迹平行,在转弯处行走精度也很高,从而验证了本次研究设计的采摘机器人的可靠性。

表1 为传统机器人和嵌入式监控系统机器人路径跟踪耗时的测试结果对比表。由表1 可以看出: 利用嵌入式监控系统可以大大提高双差速机器人路径跟踪的速度,缩短了路径跟踪的耗时,从而提高了果蔬菜采摘的效率。

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4 结论

1) 利用嵌入式监控系统集成化模式,采用双差速驱动控制系统设计了一种具有自主寻迹能力的移动式采摘机器人,并建立了控制姿态偏差和距离偏差的协同运动模型,从而大大提高了采摘机器人移动和转弯的灵活性。

双网络嵌入 篇5

在目前的多功能雷达数字处理系统硬件设计中,通常采用Intel80x86,AMD5x86和PowerPC系列处理器作为数据处理的核心处理器,AD公司和TI公司的DSP处理器作为信号处理的核心处理器。这种两类处理器共存的构架在提高了雷达性能的同时也带来了较大的问题:由于多方面原因,大多数雷达仍旧采用低性能的处理器作为核心处理器,对于功能的增减,通过增减相关处理模块来解决,随之而来的是系统的笨重,硬件界线明显,体积和重量庞大,开发环境和调试手段繁琐复杂,研制周期长,维护困难;另外,由于内部通信效率低,虽然有些处理器内核运算速度快但数据吞吐量有限,影响性能指标的提高。

鉴于以上问题,本文设计一种基于CPCI标准总线和2个PowerPC G4 高性能处理器MPC7447A的、采用非对称多重处理(ASMP)结构的通用嵌入式系统硬件平台,提高了单个处理单元的数据处理和吞吐能力,为快速构建和扩展多功能处理和通信系统缩短了研发周期,达到了系统紧凑高效、性能稳定可靠、扩展和维护方便快捷的目的。

1 系统概述

本文所描述的硬件平台基于PowerPC G4处理器技术,采用高性能的MPC7447A处理器和MV64640北桥控制器,通过Altivec矢量处理技术和高速PCI总线互连技术,提供一个具有高速传输能力和高性能处理能力的硬件平台。

本硬件平台采用非对称多重处理(ASMP)结构设计,在单个模块中实现了2个分别进行高速数据处理的处理节点;利用互连的高速PCI总线,两个处理器可以互相通信和同步。当然,在多个这种模块间则可通过PMC子卡提供的高速串行接口进行高速数据交换,来方便地构建一个由多处理模块组成的级联或并行处理系统。

在本设计中,每个处理节点拥有独立的总线控制器、主存储器、FLASH存储器、以太网口、串行接口等多种通信接口和中断控制器等处理器外围电路。系统功能框图如图1所示。

2 设计与实现

2.1 PowerPC 7447A处理器性能简介

PowerPC 7447A是Freescale公司推出的一款基于PowerPC G4技术的32 b高性能、低功耗超标量精简指令集计算机处理器,每个周期内可向11个独立的执行单元发送4个指令,在64 kB一级和512 kB二级Cache、全对称多重处理技术(SMP)、133/166 MHz 64 b总线接口和包含128 b执行指令的摩托罗拉领先的AltiVec单指令多数据(SIMD)矢量技术的支持下,可以完成高带宽数据处理和大密集度算法计算,当其内核主频工作在1 167 MHz时,功耗不超过10 W,是一款具有超群性能和极低功耗的高效能处理器。

2.2 Marvell Discovery Ⅲ MV64460北桥性能简介

MV64460北桥是Marvell公司推出的一款支持PowerPC CPU的高性能多总线接口的工业级主桥控制器,基于其高性能的CROSSBAR交换构架,提供端口间的任意互连,并在MPX和60x总线模式下支持双处理器全对称多重处理(SMP)技术,通过集成多种独立的接口引擎来优化处理器对外设的访问频次。主要性能指标如下:

(1) 主频133/200 MHz,CROSSBAR机构可提供100 Gb/s数据吞吐量;

(2) 总线接口:1个64 b 200 MHz处理器接口、1个72 b 200 MHz DDR SDRAM接口、1个32 b 133 MHz外设接口和2个PCI/PCI-X接口;

(3) 集成外设和控制器: 2 MB SRAM存储器、3个千兆以太网MAC控制器、2个多协议串行控制器、2个XOR DMA引擎和4个IDMA引擎。

2.3 处理节点设计

本硬件平台提供2个高性能处理节点(Node A,Node B),主要完成对数据的访问和处理,是本硬件平台的数据计算和交换中心。节点间通过66/133 MHz 64 b PCI/PCI-X总线互连,每个处理节点包括1个MPC7447A处理器,1个MV64460总线控制器,1 GB DDR SDRAM,256 MB FLASH和16 MB系统启动备份FLASH,其中Node A为主处理节点,还配备有128 kB NvRAM和RTC。主处理器节点(Node A)原理框图如图2所示。

MV64460控制器作为处理节点的通信控制中心,为系统提供了丰富的控制器接口:2个PCI/PCI-X总线设总线(Device Bus)接口、4个DMA控制器、2个XOR DMA控制器和1个可编程仲裁控制器等。设计中,外设总线(Device Bus)连接到OBC(On Board Controller),用于对FLASH,NvRAM,RTC、中断控制器等的逻辑控制;通过可编程仲裁控制器,可以对本地DDR SDRAM进行访问的各个设备的访问优先级进行调整,使对存储器的使用达到最优化;利用DMA控制器,可以在任意两个接口设备之间实现数据传输;使用XOR DMA控制器,则可以从最多8个源设备读取数据,进行位异或操作后将结果写入目标设备。

另外,节点间互连的高速PCI/PCI-X总线,是PCI设备之间的直接互连,不借助于任何PCI-PCI桥设备,只需要1次PCI总线仲裁,所以数据传输的延时非常小,从而很好地平衡了节点的处理能力和通信能力。

2.4 存储器单元设计

本单元包括DDR SDRAM,FLASH,NvRAM的设计。FLASH和NvRAM存储单元原理框图见图3。

(1) DDR SDRAM

每个处理节点包括1 GB DDR SDRAM,带有ECC错误校验功能,工作时钟为133 MHz,由于为双数据率存储器,其最大传输率可达17 Gb/s,每次突发传输可达128 B;SDRAM被配置为2个区,每区512 MB,可以被MV64460上的任何接口进行访问,在可编程控制器的控制下,可以被本地CPU总线和PCI总线直接访问,最多支持8页SDRAM页打开功能。

本设计采用Micron公司的DDR266 SDRAM MT46V64M16芯片,单片存储量为1 Gb,由于单芯片的数据宽度选择为16位,因此需要4片并联以构成64位数据总线。

(2) FLASH

每个处理节点包括256 MB应用程序FLASH存储器和16 MB系统启动备份FLASH存储器,都连接于外设总线(Device Bus)上,可进行字节、半字、字的读操作和对齐字的写操作。所有FLASH分成3个区,应用程序FLASH分为2个区,每个区128 MB,共使用4片AMD公司的 S29GL512N芯片实现;系统启动备份FLASH存储器独占1个区,使用1片AMD公司的 AM29PDL128G芯片实现,用于系统在从应用程序区启动失败后的系统维护,该区的使用与否通过跳线或接插件上相应管脚进行设置。本设计中FLASH的典型可重写次数为100 000次,典型数据保持时间为20年。为了保证数据安全,可以通过FPGA控制,对FLASH进行写保护。

(3) NvRAM

在主处理器节点(Node A)上提供128 kB数据宽度为8 b的自动存储非易失存储器,由1颗Simtek公司的STK14CA8芯片组成。该存储器连接于外设总线(Device Bus)上,可进行无限次读写访问,在系统电源故障时,其通过内部的电容网络来保护快速SRAM中的数据不丢失;在系统电源恢复时,保存的重要数据自动被系统调用。另外,通过软件控制,也可以调整该存储器的数据存储和读出周期数。在本设计中,还采取写保护位和写保护跳线2种方式来保护其存储的数据。

2.5 本地PCI总线单元设计

本单元主要包括PCI本地总线、PCI-cPCI桥和PMC接口的设计。

(1) PCI本地总线

平台中设计了3个本地PCI总线,均通过MV64460控制器的PCI桥进行互连和访问控制,其工作速率和类型为66/133 MHz 64 b PCI/PCI-X总线,拓扑形式如图1所示:主处理器节点(Node A)中的第一个PCI接口连接cPCI桥,第二个PCI接口连接PMC1接口和从处理器节点(Node B)中的第二个PCI接口;从处理器节点(Node B)中的第一个PCI接口连接PMC2接口。

在本设计中,对PCI总线号的分配采用静态和动态相结合的方式,3个本地PCI总线中每一个PCI总线都被指定了一段总线号,而在每一个PCI总线上扩展的其他PCI总线,将采用动态分配总线号的形式,分配预定总线号段中的1个。在系统复位后,系统会启动代码自动枚举PCI设备,并将PCI总线号配置给每个PCI设备。

(2) PCI-cPCI桥

平台提供66 MHz 64 b CompactPCI接口,采用PCI6540芯片实现系统PCI-X总线到PCI总线的扩展,设计中配置PCI6540芯片工作在Universal工作模式,在无需硬件配置的情况下,当模块插入到cPCI总线的系统槽或外设槽时,可自适应系统槽和外设槽。并且在系统槽中时,该芯片配置自己工作在透明模式,为系统提供电气上的隔离,以便多个66 MHz 64 b的PCI外设添加到PCI-X插槽中;在外设槽时,该芯片配置自己工作在非透明模式,为系统提供寻址和电气上的隔离,以便创建多处理器系统。另外,PCI6540芯片还支持异步工作方式,以便芯片两边的端口工作在不同的时钟域内,不会因同步慢速设备而降低快速设备的工作效率,以获得更高工作效能。

(3) PMC接口

本平台可同时安装2个PMC子卡,以达到迅速扩展系统功能的目的。2接口均支持66/133 MHz 64 b PCI/PCI-X接口标准,传输速度峰值可达1 GB/s,以支持数据传输率较大的光纤、显卡等高速设备。设计中PMC接口均被映射到每一个处理节点,以使每个处理节点都能从PMC接口上获得高速数据交换。每一个PMC接口提供4个PCI中断源,通过OBC控制,用户可以指定任意一个处理节点对任意一个中断源进行处理。

另外,在布线上考虑到通用性,2个PMC PN4 接插件上的I/O信号线分别通过平台上的JNP4连接到下面板3号和4号接插件上,且I/O信号线以差分信号线对的方式引线,在设计中还对其阻抗和线长进行了严格控制,以获得数据在I/O信号线的高速传输。

2.6 OBC单元设计

平台提供OBC(On Board Controller)控制器,设计中使用XILINX公司的1颗XC3S1000芯片实现各功能外设的控制逻辑,例如复位、中断、计数器、看门狗定时器、串口、GPIO寄存器、差分I/O寄存器、处理节点通信、外设的片选译码(如FPGA寄存器、FLASH,PABS,NvRAM,RTC等)等。每个处理节点通过MV64460的外设总线(Device Bus)接口连接到OBC,进行访问控制。设计中采用1个并行PROM为OBC存储逻辑代码,并在系统上电时将代码加载到OBC中。OBC功能框图见图4。

2.7 复位控制单元设计

系统复位控制单元主要完成系统中所有功能单元复位信号的产生,由OBC中的复位控制器实现。通过外设总线(Device Bus),每个处理节点可以对复位控制器中控制寄存器进行操作,以实现对特定硬件的复位。在设计中严格控制了所有复位信号的产生次序,以保证系统正常稳定的工作。此外,为保证在OBC初始化配置后,以下复位信号按照设计时序要求依次置为复位无效状态(MV1_PCI0RSTn,MV1_PCI1RSTn,MV2_PCI0RSTn,MV2_PCI1RSTn,PMC1_RSTn, PMC2_RSTn,MV1_P0RSTn,MV1_P1RSTn,MV2_P0RSTn,MV2_P1RSTn,MV1_FLASHRSTn, MV2_FLASHRSTn,MV1_SYSRSTn,MV2_SYSRSTn)。这里还在这些信号上接入下拉电阻,以保证在OBC正常工作之前所有复位信号输出复位有效状态。

2.8 中断控制单元设计

在本系统中主要中断源包括PMC,cPCI总线、以太网等,设计中所有中断源均被连接到OBC上一个软件可配置的中断控制器上。通过对这个中断控制器的配置,每个处理单元均可以灵活地选择管理所有中断源。该功能单元原理框图如图5所示。

工作时,处理节点通过外设总线将各个中断信号的屏蔽信息同时写入中断屏蔽寄存器中,该屏蔽信息与中断请求寄存器(显示当前所有中断输入管脚的当前状态)中的相应位进行与操作后,即可得到当前所有有效的中断源的中断信息,并存入中断服务寄存器中。当中断产生时,如果信号是非屏蔽信号,而且系统又没有把所有中断源屏蔽掉,处理器就会接收到中断信号,并通过外设总线和寄存器控制逻辑来读取中断信息,以确定中断源的向量号,来调用相应中断处理程序进行处理。在读取中断信息后,系统将自动清除相应的中断信息。中断控制器逻辑功能图见图6所示。

2.9 其他单元设计

本系统提供4个10/100/1 000 Mb/s自适应以太网接口,均符合IEEE802.3标准,每个处理节点2个,利用MV64460中MAC控制器实现控制,其外部的PHY使用Marvell公司的88E1111芯片实现。设计中每个节点均有一个网络接口引到前面板和后面板。

系统也提供4个通用串行接口,每个处理节点2个,利用MV64460中2个MPSC(多协议串行控制器)控制器实现控制,通过软件对OBC中的相关逻辑进行选择,以外接不同的接口芯片来实现符合EIA-232或EIA-422/485标准的串行接口。

I2C(Intelligent Interface Controller)是系统提供的另外一种总线接口,利用MV64460中集成的控制器实现相关控制,在该总线上,连接了4个温度传感器和1个E2PROM芯片。温度传感器采用MAX6634芯片,分别放置在重要器件的旁边采集工作环境的温度;E2PROM是1颗AT24C04芯片,用于存储MV64460芯片的配置信息和系统其它相关信息,其在I2C总线上被分配到0号地址上。

RTC(Real Time Clock)由1颗Dallas公司的DS1501芯片实现,连接到主处理节点的外设总线上,为系统提供日期、时间信息,以及提供RTC和看门狗定时、上电复位、电池监控、256 B的NvSRAM和32.768 kHz的时钟输出等功能。

3 结 语

本文结合高性能MPC7447A处理器和MV64640北桥控制器的特性,设计了一种采用非对称结构技术、G4 Altivec矢量处理技术、高速PCI总线互连技术和高速串行总线互连技术的双处理节点硬件平台。由于该平台具有数据和信号处理能力强、数据传输速度快、功能扩展方便快捷、通用性强等特点,有利于快速构建雷达数字处理系统和其他高性能数据、信号处理系统,以减少模块种类和数量,降低系统研发成本和人力资源开销,缩短系统研发和维护周期,降低设计风险,提高产品质量。本设计应用前景广阔,为雷达数据和信号处理系统提供了一种新的设计方法和实现途径,具有很高的应用价值。

摘要：随着雷达数据和信号处理需求的不断攀升,传统雷达数字处理系统的处理能力己渐显不足,因此有必要提高系统中每个处理单元的处理能力。鉴于此,设计一种基于CPCI标准总线和双PowerPC 7447A高性能处理器的通用处理单元硬件平台,并对部分功能单元的设计进行描述。硬件平台由双处理节点、双PMC接口和CPCI总线接口等组成,本地互连采用PCI总线,对外采用CPCI总线。该平台具有数据处理能力强、功能扩展性强、通用性强、维护方便等特点,有较高的应用价值。

关键词：PowerPC G4,非对称多重处理,全对称多重处理,单指令多数据,精简指令集计算机

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虚拟网络嵌入简述 篇6

在未来互联网架构中, 互联网底层硬件提供商 (Infrastructure Provider, In P) 将设施作为服务出售, 而网络服务提供商作为其上一级代理在设施上部署协议和软件并将设施作为服务有偿向用户提供。随着网络服务的多样化发展, 如何实现底层设施网络被更多用户有效使用是未来互联网架构研究中必须要解决的问题。网络虚拟化作为一种可以实现基础物理网络资源抽象、分片、隔离、分配, 达到资源合理化利用的新颖网络技术, 得到了研究者们的广泛关注[1]。虚拟网络嵌入 (Virtual Network Embedding, VNE) 作为网络虚拟化过程中的关键技术部分成为了研究热点[2]。

任何来自用户对于硬件网络资源的请求都可以抽象成一个虚拟网络 (Virtual Network, VN) 请求, 包含节点资源请求 (CPU计算能力等) 和链路资源请求 (带宽等) 。硬件设施网络也可以被抽象成一个底层网络 (Substrate Network, SN) , 它包含节点资源和链路资源。VNE则是实现SN中的节点资源和链路资源分配给多个VN的节点和链路共享使用的问题。

静态的VNE[3,4,5]中所有的虚拟网络请求 (Virtual Network Request, VNR) 都预先知道, 同时VN和SN在嵌入过程中性状不变, 可以按照一般的优化模型或组合优化图模型求解。尽管如此, 静态VNE通常也是NP-Hard问题。动态的VNE[6]更符合实际情况下的需求, 但相对于静态的VNE, 解决在线的VNE问题存在着更多困难。

2 现有的VNE算法

VNE问题本质上是一个物理网络资源分配问题, 在资源分配的过程中必须考虑运营商和用户双方的利益。用户更重视Qo S (延迟、链路压力等) 和网络使用代价, 而In P则更关心的收益、接受率、网络资源的利用率等, 在两者利益是相互冲突的情况下, 只能通过某种方式平衡来双方所关心目标。现阶段大多数VNE算法都是以提高VNR接受率为目标[3,4,5], 并通过条件限制问题缩小解空间, 例如文献[9]针对特殊网络拓扑结构的VN进行分析, 并提出了VNE算法簇。问题是他们的算法假定链路资源设置为无限。然而这样限制了该算法的使用范围。

文献[3]提出的贪婪启发式虚拟网络嵌入算法将VN嵌入过程分为节点嵌入和链路嵌入两个过程。该算法首先将虚拟节点嵌入到可利用资源最大的物理节点中, 在虚拟节点嵌入过程中不考虑其他因素;链路嵌入过程在节点嵌入的基础上搜索两个节点之间满足链路资源请求的最短路径。该算法的不足之处在于:节点嵌入只考虑满足节点资源请求条件, 没有考虑链路、拓扑结构等因素, 最后造成虚拟链路嵌入成本过高, VNR接受率不佳, 整体嵌入结果有待改善。

针对于贪婪启发式虚拟网络嵌入算法存在的问题, 文献[4-5]提出了两阶段协调的虚拟网络嵌入算法。该算法以最小化VNE成本作为目标, 通过混合整数规划对VNE问题进行建模。虚拟节点和物理节点之间的地理位置距离被用来限制候选节点的范围, 在此基础上构建扩展SN图。每个虚拟节点只能从各自的候选节点中选择一个实现嵌入。他们通过松弛xuv将原问题转换成为线性规划问题, 从而可在多项式时间内求得问题的解。在链路的嵌入过程中, 通常可以使用的方法有两种:一种是最短路径方法, 在源节点和目的节点之间搜索符合链路资源嵌入条件的最短路径;另外一种方法是将虚拟链路分割为多条子链路分别嵌入到不同的物理路径上。虚拟链路的分割多是通过将该问题建模为多商品流问题来解决, 并通过提高接受率来提高整体的收益。与贪婪启发式虚拟网络嵌入算法对比表明, 该算法在平均收益和VNR接受率上有了明显的改善。

研究者们还提出了很多启发式在线VNE算法[6,7,8,11], 这些算法在一些VNE嵌入性能评价上都取得了较好的结果。例如他们都提高VN接受率, 提高了SN的资源使用率等。但这些算法在某些情况下并不能等到用户的满意。针对于VNE问题, 总结现有一些虚拟网络嵌入算法中存在的不足:

1.只是考虑到服务提供商的利益, 没有保障用户的服务质量 (Quality of Service, Qo S) [10,12]。

2.忽略了用户网络延迟大、网络使用成本高等问题。

3.没有针对具体的VN性能需求进行分析。

3 传统VNE模型

VNE过程一般被分为两个子过程:

节点嵌入:, 即一个虚拟节点嵌入到一个物理节点时, 物理节点就成为虚拟节点的宿主节点, 嵌入系统按照请求资源量对物理节点的资源进行分片, 隔离, 分配, 构成一个虚拟机环境供该VN用户使用。一个物理节点一般可以共存多个虚拟节点, 而同一个VN中的虚拟节点不能嵌入到同一个物理节点中。在接受每一个虚拟节点时必须要做两步判断:1.判断自己的资源类型是否适合虚拟节点请求的资源类型;2.判断自己的剩余资源是否可以满足虚拟节点的需求资源量。

链路嵌入:, 即一条虚拟链路可以被嵌入到物理路径中, 其中一条物理路径可以由多条物理链路构成。一般情况下, 虚拟路径嵌入有两种基本思想:第一种是一条虚拟路径被完整的嵌入到一条物理路径上, 一般使用最短路径算法找到嵌入路径;第二种是一条虚拟路径被分割嵌入到多条物理路径中, 一般使用多商品流问题建模解决。

4 总结

VNE算法的性能直接关系到虚拟网络嵌入的结果, 从而影响到用户网络的使用性能和In P的利益。目前针对VNE算法的研究得到普遍关注。

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双网络嵌入 篇7

现代企业创新行为是一个相互作用的复杂过程,单个企业不可能在其内部获得创新所需的全部知识及所有资源,特定信息、知识、资源需要逐步共享,且随着市场竞争加剧,专业分工向纵深发展,技术研发国际化趋势日益明显,创新周期缩短,创新成本和技术复杂性增加,企业主体间联系和依赖加强,企业必须从封闭式独立创新走向开放式协同创新,创新模式也要求从简单的线性模式向交互作用模式或网络模式演化,创新网络应运而生,并被认为是企业适应市场竞争变化,获取竞争优势的一种必然选择。

1 传统治理机制在网络治理中的局限性

企业创新网络是由多个企业及其相关组织(大学、科研院所、地方政府、中介机构、金融机构等)在交互式作用中建立起来的,以知识交流、共享为基础,以激发或促进创新为目标,松散耦合的动态开放新型技术创新合作组织[1]。王大洲(2001)认为,企业创新网络的运行需要解决三个困境:其一,如何激励网络成员分享知识,并防止知识外溢给网络外部竞争对手?其二,如何防止搭便车行为?其三,如何降低发现、评估和转移各种知识尤其是难言知识的成本[2]?这实际上就是如何对创新网络进行治理的问题。

在传统的治理机制中,市场与科层是两种最具代表性的治理机制。市场治理的机制是“价格机制”,层级治理的机制是“命令机制”,网络治理机制的本质是成员间的互动、协调及资源的整合。网络是介于科层与市场之间的一种组织形式,但由于网络内的组织都是独立的法律实体,因此传统的科层治理的命令机制受到限制;网络内的组织又在为获取协同效应相互联系,因此市场治理的价格机制很难奏效。威廉姆森富有远见的提出,治理机制包括层级机制、市场机制和介于两者之间的“混合机制”,当交易双方没有资产依赖性时,以价格竞争为基础的市场机制是最有效的治理机制,随着资产依赖性的逐渐增加,治理机制依次从混合制转向科层制[3]。遗憾的是威廉姆森没有对“混合制”作出深入的解释,但“混合制”的存在明显标志着科层与市场两种治理机制的不足。本文认为这种不足体现在对实践中创新组织形态的动态演化和学理上社会网络嵌入性的忽略。创新组织形态从单个企业发展到跨越组织边界甚至国界,网络化的组织形态对治理模式提出了新的挑战;社会网络嵌入性要求重视经济活动的社会本质,必须将信任、声誉等纳入到可行治理机制中去。

在交易费用经济学的视野里,网络被看作一种治理方式,人们致力于解释各种替代的治理形式如层级、网络、市场等的相对效率及其经济合理性。但这种方法假定机会主义是一种标准的行为方式,并隐含地将每次交易看作孤立发生的事件,没有认识到任何交易都嵌入在此前关系的历史和更广泛的关系网络之中[4]。古典经济学和新古典经济学都假设人的行为是理性而自利的,很少受到社会关系的影响,新制度经济学也主张不论在早期社会或现代社会,镶嵌在社会关系中的行为与制度,可以从理性与独立个人的自利动机中获得更深刻的理解。但完全竞争市场和完全对称信息只是一个假设;商业关系与社会关系互相浸润,尤其是商场精英间的纽带无处不在,在中国尤甚。

2 创新网络治理机制的制度释义

治理的本质含义是对社会、经济系统内各种关系的协调,具体可分为结构观、过程观和制度观等三种视角,治理“结构观”侧重于系统内主体的权力结构安排,“过程观”依赖于情境的系统协调过程,“制度观”指系统主体间协调所遵循的各种规则,即治理机制[5]。威廉姆森将治理机制定义为一种制度安排,在这种制度安排下,一次交易或一组相关交易得以完成。青木昌彦的制度观认为制度是博弈参与人在博弈规则下的策略均衡,制度既可以是内生的也可以是外生的[6],所以制度不一定都是外在“设计”的。当网络治理中特有的关系影响到经济主体决策行为时,他就是某种制度的体现[7]。一个好的制度设计以使机会主义行为付出高昂的代价,从而达到约束的目的。但契约具有不完备性,而且在网络组织中,对于被治理的对象而言,并非多数情况下都涉及权力的控制问题,而是成员之间通过合作性的协作方式,实现组织目标的过程[7]。信任、互惠、声誉、文化等能够使公司在治理网络关系时减少对契约与股权治理结构的依赖。格兰诺维特指出,制度设计并不产生信任,而是取代信任,唯一能产生信任的是经济活动中的社会关系。有学者对社会网络嵌入视角下的信任机制、声誉机制与互惠机制等有不同的归类方法,如非正式制度安排、关系契约、非正式规则等。笔者认为信任可以作为一种“内生制度”在创新网络治理机制中担当角色,内生动力是组织效率提升的自适应过程。尽管威廉姆森的交易成本思想是被格兰诺维特作为“低度社会化”批判的对象,但在博弈均衡制度观下似乎是可以调和的,正如青木昌彦所言“对制度的定义无所谓正确与否,只是体现了理论家的偏好”。这种内生性的制度和外在设计的制度共同作用于创新网络的治理,两者互为补充,相得益彰。

3 基于社会网络嵌入性的创新网络治理机制

3.1 社会网络嵌入性

“嵌入性”概念最早由经济史学家波拉尼提出。他认为人类经济活动嵌入并缠结于经济与非经济的制度之中。1985年,格拉诺维特在《美国社会学杂志》上发表“经济行动和社会结构:嵌入性问题”。从此以后,“嵌入性”视角得到广泛重视,并成为目前美国新经济社会学的一个基础性概念。格拉诺维特认为,经济行为嵌入于社会结构,而社会结构的核心就是人们生活中的社会网络[8]。社会网络分析强调按照行为的结构性限制来解释行为,而不是行动者的内在驱力。

格拉诺维特提出了嵌入性理论的经典分析框架:结构嵌入性和关系嵌入性框架。结构嵌入性从网络成员间相互联系的总体性结构出发,强调网络的整体功能和结构以及网络节点在社会网络中的结构位置。在结构嵌入性研究中,博特提出的“结构洞”观点认为,企业在网络中拥有的结构洞的数量越多,企业在整个信息传递网络中占据的位置越有利[9]。关系嵌入性的研究视角集中于基于互惠预期而发生的双向关系。它是以双边交易的质量为基础,表现为交易双方重视彼此间的需要与目标的程度,以及在信用、信任和信息共享上所展示的行为[10]。行为主体间的紧密程度、信任、合作规范、对未来价值的预期以及通过资源交换、组合参与知识创造的动机对企业当前的经济绩效和未来合作都有直接影响[11]。

3.2 结构嵌入与创新网络治理

结构嵌入是网络整体结构和布局,以及这些结构怎样影响行为结果。作为一种更为有效的网络成员间的信息传播方式,结构嵌入可以看作成员间双边共同合约相互连接的扩展,这意味着网络内除了双边关系,还与第三方有同样的关系。这使得网络内通过第三方进行间接的连接,并形成以系统性的关联结构。因此,成员行为会受声誉机制的控制,成员间不愿意相互欺骗,因为这个成员与共同的第三方成员相联系,这些共同的联系会影响到他们的行动。通过第三者间接联系可以发挥信息通道的作用,成为一种阻止机会主义行为的机制。当共同的第三者与其他两个合作者建立了可信任的关系,通过这些社会关系可以传递可信的信息,并通过这些社会联系流动,通过共同的第三者提供的经验信息,合作双方可以对彼此有更好的了解和评估。一个企业如果存在欺骗行为,将很快会通过网络传播开来,其它网络成员会重新评估这个合作者,并在未来不会信任这个合作者,潜在的制裁包括失去交易的机会和良好的声誉。失去信任带来的损失阻止了成员的机会主义行为,通过持续的互动关系,企业不仅仅能够彼此了解对方,而且能发展出共同的行动标准以及基于知识的信任。

琼斯认为,结构嵌入包含着四个主要因素:宏观文化、限制性进入、声誉与集体许可。结构嵌入的四个因素对网络治理机制具有综合的作用。宏观文化是指一个在思想、价值、产业特色、职业知识上广泛共享,并能在相互依赖的基础上指导网络成员的行动与创造特征性的行为,此外,宏观文化还是成员间交流的特色语言与原则的隐喻理解的桥梁,是意识形态、价值领域上整合的前提,文化因素上的默认越多,则互动的频率就越高;限制性进入可减少协调成本,合作伙伴的选择性吸纳保证了网络内部的高融合度和协调性,这将增大行动者之间协调的动机与能力;这里的声誉指一个人的特征、技能信任度及其它重要属性,它通过提供关于个人意愿度与信任度的信息来减少行为的不确定性,以增强集体或个体间合作的有效性;集体许可通过展示违背集团的价值、准则与目标的结果来定义和强化可接受行为的参数,以保护成员间的互动环境,同时,集体通过惩罚低效的组织成员以促进合作效率[12]。所以,结构嵌入对网络治理中交易的协调与维护具有关键作用。

3.3 关系嵌入与创新网络治理

关系嵌入性的研究视角集中于基于互惠预期而发生的双向关系,以双边交易质量为基础。作为社会网络研究中一个核心变量,关系强度反映了特定关系的双方通过该关系进行传递的信息量[9],以关系强度为标准,关系可以被区分为强关系与弱关系。在弱关系构成的开放性社会网络中,由于存在着结构洞效应,企业可在相应结构洞中建立起其经纪人地位,通过广泛的信息桥接与获取来取得伯特租金[13]。创新网络的本质是知识创造,组织通过知识扩散和共享实现创新。知识共享应包含两个方面:隐性知识的社会化和显性知识的内在化[14]。隐形知识的流动是网络成员间共享经验与观点的过程,需要成员间通过感性经验交流,而不是靠书面交流获取难以用文字表达的知识。关于知识流动的“溢出与集体学习”(Spillovers and Collective Learning,SCL)视角认为,知识扩散由于地理临近性、信任关系与地方社会文化背景的同一性而变得容易。以格兰诺维特为代表的学者,强调弱关系在知识转移中的作用。兰卡斯特认为弱联结可以传递新鲜或异质性信息和知识[15]。社会网络中的弱联结使得网络成员具有广泛的多样性,从而不被固定的角色限制,更易进行探索式学习[16]。正如Bidault和Fisher所指出的,技术的特殊属性决定需要设计一种特殊的形式来实现其交易,这种组织形式要求建立一种特殊的企业间“关系”,这种关系不同于市场机制中纯粹的“买卖关系”,也不同于企业的内部“层级关系”,而是一种建立在信任基础上之上,长期合作、相互沟通、彼此信任、共担风险、合理划分收益的介于纯组织和纯市场之间的交易方式即网络化交易[17]。

在强关系中存在着关系成员企业间的高度相互信任和互惠程度,构建起高度的情感契约水平,可以抑制机会主义行为的产生,从而在特定关系中产生由于交易成本降低而带来的经济性,即产生科尔曼租金[13]。由于信息不对称引起的逆向选择成本及道德风险,网络成员必须采取有效的激励与约束机制。双方的合作经验决定了成员间的交易是一次性交易还是重复交易,对于建立起信任关系的企业而言,在未来的合作中,企业可以降低信息搜寻成本,无需再花大量的时间、金钱和精力去获取对方的信息;其次,在合作过程中,信任可以使成员间降低监督费用,从而释放更多的资源去从事创新活动;此外,信任能增加合作关系的灵活性,环境变化时,合作各方对环境变化后果的判断不一致及相互猜疑将延误决策调整的最佳时机,使合作利益受损,而较高程度的信任有利于推动决策的迅速达成。

4 结论

网络的知识溢出效应和集体学习机制奠定了创新网络在应对现代创新复杂化中的优势地位,但创新网络的优势能否真正发挥取决于对网络的治理。在治理研究中,囿于威廉姆森对治理机制的经典分析,经济活动的社会本质仅仅作为一种“非正式制度”、“非正式规则”等一直被淡化或边缘化,本文通过博弈均衡制度观,将经济活动的社会性作为一种内生的制度与那些外在设计的制度共同视为一种正式的“制度安排”。“同”(如同事、同学、同乡)与“缘”(如血缘、姻缘、地缘)的情意成分无需忽略,信任、声誉、文化等都可成为一种重要的治理机制。借助新经济社会学大家---格兰诺维特的经典分析框架,从结构嵌入性与关系嵌入性两个方面论述了社会网络嵌入与创新网络治理机制的关系,在以后的研究中将通过实证研究来尝试进行验证。

产业集群的社会网络嵌入性研究 篇8

20世纪80年代以来, 全球经济发生了深刻的变化, 贸易壁垒被广泛的撤除, 信息技术成本大幅下降, 经济一体化进入了一个崭新的阶段——全球化。然而这种全球化趋势并没有削弱区位因素在全球经济中的影响, 相反的, 产业本地化趋势愈发明显[1]。形形色色的产业集群就是产业本地化的产物。产业集群是指大量产业联系密切的企业高度集中于某个特定地区的一种产业成长现象[2]。根据“存在即合理”的假设, 产业集群这种独特的产业组织形式必然有其经济合理性。然而由于学科背景、研究视角和方法的差异, 学者们分别从不同的角度对这种合理性进行了解释, 目前的解释主要有:①以马歇尔 (1920) 和韦伯 (1929) 为代表的外部经济说;②以仇保兴 (1999) 为代表的交易费用说;③以熊彼特为代表的创新说。这些理论具有一定的合理性, 然而却忽视了经济活动中个体的能动性以及个体之间潜在的关系性[3]。因此, 20世纪80年代以来, 从新社会经济学角度对产业集群的研究开始兴起。以Granovetter为代表的“新社会经济学”主要是指那些采用网络理论、组织及文化理论来研究经济现象的社会学取向。在分析框架上, 主要沿用三大核心概念:嵌入性 (embeddedness) 、社会网络 (social network) 和社会资本 (social capital) 。其中Granovetter的嵌入性理论是社会网络分析的基础。自从Granovetter[4]提出嵌入性理论以来, 很多西方学者对该理论进行了一系列的实证研究, 其中有代表性的是Uzzi[5][6]。通过对纽约23个制衣工厂以及一系列的实证研究, Uzzi提出了嵌入性与企业绩效呈现U形关系等结论, 加深了我们对嵌入性的理解。国内运用嵌入性对产业集群的研究, 目前还处于描述性阶段, 代表性的学者如林竞君[7]。纵观国内外学者对产业集群嵌入性的研究, 一方面对嵌入性的分析往往采用一种抽象的分析方式, 没有考虑到具体的嵌入主体和客体, 即“什么嵌入什么”的问题;另一方面往往把嵌入性看为一种既定事实, 来分析这种嵌入性对企业和整个集群的影响, 而没有考虑到这种嵌入性的形成过程;最后, 对嵌入不足以及过度嵌入的关注比较少, 较少进行深入的分析。本文将针对以上的这些问题, 进行一些力所能及的探讨。

1 嵌入性概念的起源、发展和分类

最早提出“嵌入性”概念的是经济史学家Polanyi, Polanyi在进行有关经济制度发展的研究中指出“经济作为一个制度过程, 是嵌入在经济和非经济制度之中的”。同时, Polanyi区分了经济制度的三种方式, 即互惠、再分配和交换, 并得出了“经济行为在前工业社会里嵌入于社会关系中, 而在工业社会里日益非嵌入”的结论。Polanyi的研究对后续的社会学研究产生了深远的影响, 然而也不免具有时代局限性。

真正把嵌入性研究推到一个新的阶段的是Granovetter[4], 他在评论了经济学家“社会化不足”和古典社会学家“过度社会化”的观点之后, 提出“人类的经济行动是嵌入在具体的、不断变化的社会关系之中的”。而他对“嵌入性”的定义为“具体的个人间的联系以及催生信任、防范社会不法行为的结构”。他的理论贡献[8]主要体现在3个方面: (1) 确立了嵌入性理论基础; (2) 认为个体是处于社会网络中的自利行动者; (3) 提出了把网络分析作为经济社会学研究的主要方法。

目前国内外学者对于嵌入性的分类比较混乱, 如根据嵌入的对象[9]可将其分为历史嵌入、文化嵌入、制度嵌入、结构嵌入、关系嵌入和认知嵌入等。实际上从社会经济学的角度来看, 产业集群中的嵌入性研究就是运用网络分析的方法研究社会结构和社会关系网络对行动者行为结果的影响, 过细的划分嵌入类型在这里没有实际意义。以下的研究中将沿用Granovetter对于嵌入性的划分, 即关系型嵌入 (relational embeddedness) 和结构型嵌入 (structural embeddedness) , 这种划分方式不仅连接了微观和宏观, 而且其他的各种嵌入类型, 如历史嵌入、文化嵌入等大都可以纳入这两种嵌入分类内。

2 产业集群的网络属性——定义嵌入的主体和客体

网络是由网络的节点和节点之间的连线构成的, 网络的节点和节点间的连线是网络构成的两个基本要素。根据节点的属性、连线的强度和网络的作用不同, 可把产业集群中的网络分为如下的三类。

2.1 生产网络

从一些产业集群的定义中可以看出, 生产网络是产业集群中存在的一种最基础性的网络关系, 如Porter (1998) 认为产业集群包括一系列相关联的产业和其他的一些与竞争有关的实体, 比如零部件、机器设备和服务的供应商等。经济发展使得企业没有必要完成全部的经济活动, 即使可以, 其成本和收益也是不对称的。因此, 产业集群中的生产活动绝大部分是依靠其生产网络完成的。该网络中的节点主要由供应商、生产商、销售商以及相关的服务商构成。他们之间的关系大多是市场交易关系, 不过随着交易次数的增加, 市场交易关系嵌入社会关系, 会使得连线的强度加强。网络的作用主要是超越企业配置资源的局限性, 使得资源在更大的范围内实现优化配置。

2.2 创新网络

产业集群不仅仅是一种生产网络, 更是一种创新网络。知识经济时代, 只有创新才是竞争优势的最根本来源。从这个角度而言, 创新网络是整个产业集群竞争优势的根本来源。刘友金[10]将创新网络定义为“以专业化分工和协作为基础的同一企业或相关产业的企业, 通过地理位置上的集中或靠近, 产生创新聚集效应, 从而获得创新优势的一种创新组织形式”。魏江[11]则将创新网络定义为“在狭窄的地理区域内, 以产业集群为基础并结合规制安排而组成的创新网络与机构, 通过正式和非正式的方式, 促进知识在集群内部创造、储存、转移和应用的各种活动和相互关系”。通过上面的定义可以看出, 创新网络的节点主要由企业、大学、科研机构、政府和中介机构构成。创新网络的作用是整合各个节点的资源, 提高整体的创新能力。

2.3 社会网络

广义的社会网络[12]指的是多种社会主体 (包括商业公司, 法人行动者等) , 通过某种关系, 相互联系所形成的一个整体结构。这种关系包括亲缘、地缘, 也可以是商业交换、贸易往来所形成的市场关系。可以看出, 上文定义的生产网络和创新网络都包含在广义的社会网络内。本文讨论的社会网络指的是狭义的社会网络, 即去除了生产网络和创新网络关系外的一种关系网络。该网络的节点可以是任何集群中的主体。关系强度一般来说比较大。社会网络的作用主要是使得集群社会资本达到最大化。

2.4 社会结构

社会结构[13]是指社会体系各组成部分之间比较持久、稳定的相互联系模式。马克思认为广义的社会结构是指社会各个基本活动领域, 包括政治领域、经济领域、文化领域和社会生活领域之间相互联系的一般状态, 是对整体的社会体系的基本特征和本质属性的静态概括。而狭义的社会结构是指由社会分化产生的各主要的社会地位群体之间相互联系的基本状态。这里讨论的社会结构是指一种在一段时间内保持稳定的社会联系, 如某一区域特定的信任水平, 价值观等结构性特征。

2.5 嵌入的主体和客体

对于产业集群而言, 关系型嵌入中, 生产网络和创新网络是嵌入的主体, 而社会网络则是嵌入的客体;结构型嵌入中, 社会网络以及嵌入其间的生产网络和创新网络是嵌入的主体, 而由其构成的社会结构则是嵌入的客体。嵌入关系如图1所示。其中关系型嵌入关注的是:在微观层面上, 生产网络和创新网络嵌入社会网络并受其影响;结构型嵌入关注的是:在宏观的层面上, 社会网络是嵌入于由其构成的社会结构之中, 并受到来自社会结构的文化、价值因素的影响。

3 内生与外生——嵌入的不同形成过程

由上面的分析可以看出, 集群中的生产网络和创新网络是嵌入在社会网络之中的, 而社会网络是嵌入在更宏观的社会结构中的。由于关系型嵌入是结构型嵌入的微观基础, 并且社会结构等一些文化、价值因素往往在短时期内保持恒定, 并通过关系型嵌入而不断自增强, 因此, 这里主要讨论关系型嵌入的形成过程。Larson[14]在一项关于快速成长的企业之间合作的开创性研究中指出“在关系的缔结方面, 人的威望、历史及个人间的友谊是重要的解释变量”。在这不久之后, Uzzi[5][6][15]在一系列关于组织嵌入性的研究中指出, 组织间关系的缔结主要是通过个人间的社会联系而实现的, 其中最典型的是通过中介的第三方或者其他的社交圈。同时Uzzi也指出, 这种嵌入关系一般不会由市场交易关系而产生。从他们的研究中可以看出, 组织间联结的宏观过程可以看作是人际间信任形成过程的一种反映。这些研究虽然很有启发意义, 可是也具有一定的地域局限性。夏京文[16]指出西方国家的产业集群往往是基于内生性能力和资源的内生型集群;而我国的产业集群, 如苏州工业园等, 往往是基于外部加工需要而建立的外生型集群。因此, 本文认为, 集群形成的内生性和外生性影响了嵌入性关系的形成过程。

3.1 内生型集群

内生型集群是基于内生性资源和能力而形成的, 如美国的硅谷, 我国浙江的“块状经济”和上海光通信集群等。这类集群中生产网络和创新网络的建立往往基于其间存在的社会网络。由于集群企业间存在着广泛的关系基础, 如浙江集群中的血缘关系, 上海光通信集群中与政府存在的关系, 从而使得嵌入关系的形成和演变表现为图2的形态。

3.2 外生型集群

与内生型集群相比, 在初始阶段, 外生型集群缺少关系基础。企业往往是根据外部厂商需要或者政府规划而集聚在某一区域内。如2003年9月底, 南京市政府在江宁区建立了出口加工区, 在此后的近一年时间里, 福特、台湾佑宝电子、华宝通讯等企业相继在加工区内投资设厂, 而这些企业之间明显的缺乏关系基础。虽然缺乏关系基础, 群中的企业还是要进行生产, 这就需要相关企业的分工协作。在这一时期, 显性的经济理性是选择相关企业的主要动因。但是, 随着交易的持续进行, 企业家的信誉、信用、能力等社会属性不断得到显现, 使得纯粹的交易关系转变为企业家间的社会关系, 而这种社会关系又影响到已有的交易关系, 如此反复, 最终使得交易关系嵌入于社会关系之中, 同时, 交易关系对嵌入关系具有反馈作用。具体的嵌入关系形成和演变如图3所示。

4 嵌入不足与过度嵌入——关系型嵌入对组织绩效的影响

在具体的讨论嵌入不足和过度嵌入问题之前, 有必要讨论一下适当的嵌入可以给企业带来何种竞争优势。关于这方面的论述已经很多了, Uzzi[5] (1997) 做了综述:关系型嵌入对组织的绩效影响可以从交易费用理论、代理理论、博弈论等方面进行解释。以林竞君[7] (2004) 为代表的大部分学者认为结构型嵌入作为一种宏观层面上的嵌入关系, 主要给集群中的企业提供一种“氛围”或者“环境”, 这会对创新网络等产生积极的影响, 如硅谷的成功是与硅谷鼓励冒险、善待失败以及乐于合作的文化氛围息息相关的。本文主要讨论关系型嵌入“度”的衡量以及嵌入不足和过度嵌入问题。

既然适当的嵌入可以给焦点企业带来绩效的改进, 这就涉及到考察嵌入关系是否存在, 以及嵌入的“度”的问题。Uzzi[5] (1997) 在其实证研究中将企业间的关系分为两类, 即市场关系和嵌入关系, 并从焦点企业所处企业网络市场关系和嵌入关系的分布情况出发来描述嵌入程度, 并得出了绩效与嵌入程度呈现“U”形的结论。而Granovetter对Uzzi所做工作的评价是:试图测度嵌入性的程度, 可能不是一条合适的路径, 而应该把嵌入性作为一种能够容纳多种不同研究的“概念伞”, 用以研究社会网络对经济、经济行为的影响。虽然Granovetter的评价有一定的道理, 然而低度嵌入导致的非效率以及过度嵌入导致的“锁定”等现象却是真实存在的, 因此, 本文还是试图在前人的研究基础上, 对这方面进行一些讨论。

4.1 嵌入关系的特征及“度”的衡量

要区分是否存在嵌入关系, 首先要明白嵌入关系的特征。Granovetter[17]根据交往时间的长短、交往频率的疏密、互惠程度的高低、情感的深浅将嵌入关系分为强关系和弱关系。Uzzi[5][6]将行动者的关系分为市场关系和嵌入关系, 并认为信任、优粒度信息传递、柔性的问题解决机制是嵌入关系的典型特征。Granovetter和Uzzi对嵌入关系的分类只是一种简单的二分法, 因此很难确定集群企业中是否存在嵌入关系, 也很难用来衡量嵌入的“度”。

对于这种情况的最新研究来自于Julie M.Hite[18], 在分析了已有对嵌入性关系的分类之后, Julie M.Hite提出了一个流程来识别嵌入关系的类型和程度, 该流程如下: (1) 根据两个标准来判断在交易中是否存在嵌入关系。第一个标准是是否存在社会因素影响交易的达成, 如在交易达成前交易双方对交易的预期、沟通方式等等;第二个标准是交易契约的形式, 是完备的市场合同, 还是口头协议等关系契约。只要符合上述两个标准中的一个, 即认为存在嵌入性关系;如果上述任何一个标准都不成立, 则认为不存在嵌入性关系。 (2) 如果存在嵌入性关系, 则先分析交易关系中存在的社会行为表现, 并归纳其特征, 在此基础上, 根据这些特征, 辨别交易关系所“嵌入”的具体的社会关系; (3) 根据嵌入性关系中的社会关系类型 (有可能同时存在多种社会关系) 和紧密程度, 区分嵌入关系。在讨论集群的嵌入关系时, 首先可以依据该流程确定是否存在嵌入关系, 然后结合Granovetter和Uzzi对嵌入关系特征的分类来确定一些衡量指标, 以判断这种嵌入关系的“度”。

4.2 嵌入不足与过度嵌入

该部分的分析主要关注关系型嵌入对焦点企业A的影响, 嵌入不足及过度嵌入关系如图4所示。其中圆点表示群中企业, A是关注的焦点企业, 假定产业集群中企业A通过和企业B、C的联系从而建立了自己的生产网络和 (或) 创新网络, 连线的粗、细代表了嵌入关系的强度。另外, 除了和企业B、C的联系, 企业A还可能与群外的企业或群中的其他企业建立联系, 但一般来说是比较弱的关系, 图中用虚线表示。

4.2.1 嵌入不足

目前国内外的文献中, 对嵌入不足的情况论述的比较少。这可能是因为当前对嵌入性的研究大都关注适当嵌入给企业带来的效益, 而嵌入不足恰可以看作是适当嵌入反面的缘故。在这里, 本文还是要讨论一下嵌入不足对焦点企业A的影响。

如图4-a所示, 企业A的生产网络和创新网络构筑在和B、C的关系基础之上。就生产网络而言, 较弱的嵌入关系导致交易成本上升、代理问题的出现等一系列问题;就创新网络来说, krackhardt[19]等通过实证研究发现, 有效的创新是与企业间的强关系息息相关的, 强关系可以使知识传递和分享更有效率, 而弱嵌入关系对于群内企业而言不能达到有效创新的目的。

由上述分析可以看出, 嵌入不足对企业的生产网络和创新网络都会带来不利的影响, 这就要求群中企业积极的与其他企业建立基于信任的联系, 政府和相关机构建立健全法律法规, 保证嵌入关系的产生和发展。另外, 从第三部分讨论的嵌入关系形成过程可以看出, 外生性集群更可能遇到嵌入不足的问题, 因此, 这是外生性集群发展过程中必须着重注意。

4.2.2 过度嵌入

过度嵌入的图示如4-b, 企业的生产网络和 (或) 创新网络构建在和企业B、C的强嵌入关系基础之上。Uzzi[5]认为嵌入关系在3种情况下可以转变为企业的“负债”, 即嵌入关系中核心企业的缺失、基于嵌入关系竞争优势的巨大风险和过度嵌入。本文认为, 嵌入关系中核心企业的缺失以及基于嵌入关系竞争优势的缺失只有在企业间建立强嵌入关系的情况下才可能存在, 因此, 核心企业以及竞争优势的缺失风险都可以认为是由过度嵌入所导致的。

另外, 对生产网络而言, 过度嵌入的情况下, 当交易双方的社会理性超越经济理性的情况下, 嵌入性关系便会制约交易者的交易伙伴选择和交易行为的变更, 使得交易关系成为具有人格化特征的交易。就创新网络而言, 企业处于一个紧密的社会关系中, 紧密的社会关系催生了各企业的共同认知, 这种共同认知的出现一方面使得网络成员对外界的信息有选择的接受;另一方面使得网络成员对信息的认知趋同。而根据Morten T.Hansen[20]等学者的研究, 集群中企业与外部的联系所获得的异质性信息是创新的主要出发点, 因此, 在过度嵌入的情况下, 群中企业和机构的认知趋同和对信息的有选择接受可能会使得集群演变为一个封闭的系统, 从而导致“锁定”现象的出现。

过度嵌入的情况下, 嵌入关系演变为企业的一种“负债”, 企业有必要采取如下的一些措施来应对这种情况: (1) 积极与群外或网络外的企业建立联系, 以增加信息的异质性, 将封闭系统转变为开放系统; (2) 生产网络中适当引入纯粹的交易关系, 以改善企业效益; (3) 适当减弱与其他企业的嵌入性关系, 增强企业灵活性。而政府可以从如下二方面努力: (1) 鼓励集群地区新企业的创立, 尤其是其他地区或者国外的企业; (2) 为科研机构等进入集群创建良好的条件。另外, 由嵌入关系形成过程可以看出, 内生性集群更可能出现过度嵌入的情况, 这是群中企业以及管理部门都应该注意的。

5 小 结

“嵌入性”概念作为一种分析工具和一种理念已经被众多的学者用在产业集群的研究之上, 然而却遗漏了“嵌入性”本身的一些问题。因此, 本文在文献探讨的基础上, 首先回顾了“嵌入性”概念的发展过程, 然后讨论了产业集群中嵌入的主体和客体, 并依据产业集群产生机理的不同讨论了嵌入性关系的形成过程, 最后讨论了产业集群中关系型嵌入不足和过度嵌入对焦点企业绩效的影响。本文的研究方法主要是文献探讨, 因此, 必然有很多地方, 如过度嵌入对企业的影响等, 需要进行实证研究, 这也是以后努力的方向。