采煤技术进化的路径依赖与学习.pdf

★科技创新 ★ 采煤技术进化的路径依赖与学习 毛荐其 山东工商学院,山东省烟台市, 264005 摘 要 采煤技术进化一个重要的推动力量是生产实践给技术不断提出新的难题,迫使人 们不断去克服、攻关。在技术进化的过程中,沿着不同的技术范式,可以有多条技术轨道,在 每条技术轨道上技术发展的路径呈明显的依赖性,其路径依赖的原因是技术发展中自我强化和 报酬递增机制,另外,知识与经验的积累、认知与学习的制约也是路径依赖的重要原因。 关键词 技术进化 路径依赖 采煤技术 1 采煤技术进化 111 采煤技术进化的动力 技术进化的一个动力来源是技术本身的发展驱 动和技术不断创新的结果,技术系统是一个自组织 的过程,存在涨落,由于系统内各组分、各单元相 互作用,特别是某些因素极具活力,推动系统向前 演化,导致技术不断向前发展。另一个动力是由于 生产实践的需要,是市场需求的拉动。 煤炭开采属于采掘业,其技术十分复杂,要把 深埋地下的煤层开采出来,涉及到井巷掘进技术、 井巷的支护技术、破煤技术、运输技术、通风技 术、预防水、火、瓦斯和煤尘爆炸等安全技术。 采煤技术的发展就经历了人工挖掘、爆破、机 采等阶段。人工挖掘依靠人力挖煤,效率极其低 下;炮采使用爆破松动煤层,效率有所提高但仍然 较低。随着采煤机械的使用,人们开始用采煤机代 替人工与炮采,效率大为提高,人力使用大为下 降,采煤技术获得了重大发展。 单就机采来讲,又经历普采、高档普采向综合 机械化采煤再到无人综合机械化工作面的进化历 程。 112 采煤技术进化的选择 技术进化的直接动力来源于市场需求,技术创 新成功与否决定于市场的选择。技术创新由原来的 技术经过突变或重组而引起变异,大量不同的变种 被投放市场,在那里,它们受到了顾客和其他使用 者的严格选择,幸存的实体通过种群而被复制、扩 散,并逐渐成为特优类型和品种。 在技术创新中,新技术总是主动去适应市场的 需要,不断优化和改进以更好地适应人们的偏好和 需求。煤炭巷道支护一直是困扰煤炭开采的1项关 键技术,技术人员在解决这一难题时,试用了各种 各样的方法,人们一开始想到的是木支护,但木支 护易腐烂,后用钢支护,强度比木材大得多,因而 其支撑力也大得多,但加工难,同时密集的支柱影 响巷道的空间,也影响通行和通风。人们从石拱桥 得到启发,用石料砌成石穹来支护巷道,但缺点是 石材加工麻烦,支护成本高昂。随着人们实践技能 的提高,人们逐渐摸索出一种利用岩层整体性能的 支护方法,那就是锚杆支护,这是1种简单、成本 低廉、易于操作的支护技术。可以说,锚杆支护是 支护技术史上1次重要突破。在锚杆支护技术的基 础上,又分别开发了锚喷支护,即锚杆-喷浆支 护,锚网支护,即锚杆-铁丝网-喷浆支护,锚索 网支护,即锚索-铁丝网-喷浆支护。 2 采煤技术进化的路径依赖 211 技术为什么具有路径依赖性 技术创新为什么会具有路径依赖性最根本的 原因是由于1项技术一旦出现,就会出现一种自我 强化的现象,使环境成为适合自身生存而不利于其 他技术生存的生态场。首先发展起来的技术通常可 以凭借占先的优势地位,在市场上越是流行就越促 25 中国煤炭第33卷第2期2007年2月 使人们相信它会进一步流行预期等等,从而形成自 我增强的良性循环。此时,当1种更优良的技术却 可能由于晚进入1步,没有能获得足够的追随者而 陷入恶性循环,甚至“锁定”在某种无效状态之 中。 技术进化的路径依赖还因为技术进化不是不受 任何约束,可以随意朝着任何方向或路径发展,它 总是受到诸如已有技术基础、资源、人才、知识和 未来技术机会的约束,同时也受到人们认知的制 约。虽然,技术决定论者认为纯技术的发展有其内 在逻辑,它可以使人们发现技术创新机会。但是, 科技发展的历史证明,推动科技发展的是社会发展 的物质需要。从目前新技术的发展来看,技术的发 展不是随心所欲的,而是受制于科学技术发展的社 会、经济和物质技术条件,现有的工业技术基础和 科学技术的知识积累。煤炭地下气化,开采出来以 后直接使用,而且完全不用井下作业,从理论上讲 是再先进不过的,但为什么这种先进的采煤方法至 今还在探索中呢这就是由于地下气化开采还存在 技术、认知等困难,还没有取得关键技术上的突 破,同时又要做到煤炭使用价格不太昂贵,现如今 仍未推广。 212 技术的进化依赖于环境 对一既定的外部环境,人们选择适应环境的方 式多种多样,因而其变种也是多样的。但对变化多 端的环境而言,人们就必须选择最为有效、最为科 学的解决方案,以至于在众多的备选方案中,解决 同样环境问题的方案往往趋于一致。例如,对于建 筑物下采煤,人们几乎一致地选择了填充法采煤技 术。又如,同样是综合机械化采煤,人们针对煤层 厚度差异、顶板差异、人们设计了分层开采、放顶 煤开采、顶板自由垮落开采等采煤方法,这些采煤 工艺与方法的改进,实际是技术本身的一种自适 应,是人们不断克服外界环境而使技术不断向前发 展。正是由于环境的定向作用,使得采煤技术的进 化围绕环境这个轴心,不断推陈出新,不断创造出 新的采煤方法与工艺,所以生产技术的发展是以环 境为对象的,带有明显的环境依赖性。 213 路径依赖与技术轨道 技术发展的路径依赖说明技术本身发展的方向 与内在逻辑性与规律性。纳尔逊和温特在20世纪 80年代初首先提出了“自然轨道”的概念,用以 刻画和描述技术发展的某些特征在许多部门中技 术进步具有层次递进性,特别在高新技术行业里, 技术进步具有自增强性。 受库恩 Kuhn“科学范式”概念的启发,意 大利著名学者多西将其作为模型和范例的基础,并 在1982年发表的著名论文技术范式与技术轨道 中首次把范式概念引入技术创新研究,提出了“技 术范式”的概念类比于库恩的科学范式定义,技 术范式就是挑选出来的解决特定技术问题的一种 “图景”或模式 , 以及那些以获取新的知识为目 标,并尽可能地防止这些新知识过快地扩散以竞争 者的特定规则。 融合自然轨道与科学范式的思想,多西同时提 出了技术轨道的概念。技术轨道是在技术范式的范 围内所进行的常规解题活动,是由技术范式所确定 的技术创新模式。1988年,多西又进一步把技术 轨道定义为经过经济的和技术的要素权衡折衷,由 技术范式所限定的技术进步的轨迹。技术轨道并不 是线性的确定性选择,它们可能处于不同的分支, 即它们可能有不同的技术定位、方向和能力。在技 术发展过程中既有新旧技术范式的竞争,也有各种 新技术范式之间的竞争,而选择的限定性在逐渐增 加,即依据标准严格地选择和确定技术轨道。技术 发展过程是在技术范式规定下,沿技术轨道方向发 展的一种强选择性的进化活动。 从技术轨道的思想来把握技术的路径依赖性无 疑更能理解技术发展的实质。技术发展的路径总是 包含于技术轨道中,正是技术轨道的存在决定了企 业技术发展的方向,并表现为技术的路径依赖性。 图1 图1所示的采煤技术是在不改变煤的物理性质 固体采煤的技术范式下,煤层开采的采煤技术 轨道和表现出来的明显路径依赖;同样,目前世界 各国正在探索的煤层地下气化,这种技术范式也同 样有多种技术轨道和由此延伸的技术路径。 214 采煤技术替代与跃迁 35 采煤技术进化的路径依赖与学习 技术的发展经历由产生到成熟再到淘汰的过 程,且其发展呈S型曲线。在技术发展的初创阶 段,技术的发展速度非常缓慢,涉及技术的攻关, 无数难题需要克服。随着技术的日益完善,且被人 们所接受以后,则技术的成长与扩散则相当的快。 等到这项技术成熟以后,再想获得重大改进则非常 难,到达了它的极限,常称为技术极限。普通机械 化采煤简称普采代替炮采,可以说走过了相当 长的路程,主要是开始阶段的采煤机技术的发展, 破煤技术由炮采改为机采,其完全是2种新的技 术,但机采技术获得突破以后,也就是越来越完善 以后,再想获得大的发展已不可能,因为这项技术 到达了它的极限。只有更新的技术代替它,才能实 现大的发展,这就是技术替代,或称技术跃迁。 一项技术到达它的极限时,若再追加投资,其 效率是很低的,甚至无法收回投资,这在技术创新 学中称为技术陷阱。采煤技术也一样,高档普采技 术到达它的极限后,关键不是采煤机技术的改进, 而是支护技术的创新,且看是否与采煤机相配套, 做到采煤、运输与支护的完全机械化,所以综合机 械化采煤技术是对高档普采的重大革新,是高档普 采技术的替代。 3 技术进化路径依赖与学习 311 路径依赖与学习 路径依赖除了知识的限制外,还存在认知上的 限制,即受制于人们的学习效率与能力。进行技术 创新需要对复杂的技术系统和组织系统的运行进行 改进和变革。组织的学习也是有路径依赖性的,其 探索方向要受到组织在现有开发上所积累的能力的 限制,受到现有产品和工艺基础的限制。从1个轨 道跳到另1个轨道上去学习是很不容易的,代价极 大,而且有时几乎是不可能的,因为有认知上的限 制。 另外,技术创新不能仅仅依靠个别的能人,而 是要依靠1个具有专门知识和相互合作的群体,要 依靠由于经验而形成和积累的难以表达的隐性知识 和组织知识,它具有绝对重要的作用。所以组织内 部应该完成大部分创新活动,而不能由外部来完 成。因为组织通过协作和购买获得有关的部分知识 时,不同的实践和认知结构会使其花费巨大代价去 进行吸收工作,甚至使消化工作无法进行。 312 采煤技术进化的学习多样性 采煤技术的每一次进化,都是人们为了更安 全、更省力地把煤炭开采出来的需要。煤层赋存条 件千差万别,迫使人们只有不断地探索新的技术, 才能更高效地开采煤炭。因此,开采方法或开采技 术受许多因素影响,如煤层厚度不同,也就是厚 煤层与薄煤层其开采方法显然不同;煤层倾角不 同,其开采方法就完全不同;煤层本身软硬度不 同,则其破煤方法不同;煤层顶板不同,则采煤方 法不同,等等。如此复杂的地质条件,决定在采煤 时,必须不断地学习,进行技术攻关,采取边干边 学、 “干中学” 、 “用中学”的学习方式,不断尝试、 实践以积累知识、掌握技术。 参考文献 [1] 魏际刚,丁虹1 运输技术变迁中的需求诱致、演进 及路径依赖[J ]1 数量经济技术经济研究, 2003 5 [2] Schmookler1J1Invention and Economic Growth [M] 1Cambridge1MA Harvard University Press , 1966 [3] Joel Mokyr1Evolutionary phenomena in technological change [ C]1Technological Innovation as an Evolutionary Process1London Cambridge University Press , 2000 [4] 毛荐其,俞国方1 技术创新进化研究综述[J ]1 科 研管理, 2005 5 [5] 古尔德1 熊猫的拇指1 自然史沉思录[M]田铭译1 北京三联书店, 1999 [6] W Brian Arthur1Competing technology , increasing returns , and lock - 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