《Journal of Engineering and Technology Management》：The impact of network coupling on invention: A perspective of complex network
编辑推荐：
摘要建设项目会引发各种问题，包括接口故障、运营限制以及可行的解决方案，但只有其中的一部分能够转化为持久的技术发明。本研究认为，这种转化取决于建设项目网络与技术创新网络之间的耦合关系，并探讨了这种耦合关系如何影响专利发明的构成。我们利用1985年至2023年间提交的中国盾构隧道机械
摘要
建设项目会引发各种问题，包括接口故障、运营限制以及可行的解决方案，但只有其中的一部分能够转化为持久的技术发明。本研究认为，这种转化取决于建设项目网络与技术创新网络之间的耦合关系，并探讨了这种耦合关系如何影响专利发明的构成。我们利用1985年至2023年间提交的中国盾构隧道机械专利数据（共14,458项），重建了连接项目合作关系与专利申请关系的动态多层网络。研究发现，网络耦合程度与发明的影响力呈正相关，而与发明的新颖性和普遍性呈负相关。这一现象表明存在一种“转化-探索”权衡：项目与合作关系的重叠有助于企业将实践经验转化为在相关技术领域内获得关注的发明，同时将搜索范围限定在熟悉的项目框架内。新兴技术减弱了耦合性与发明新颖性之间的负面关联，而技术多样性则进一步降低了新颖性和普遍性的负面影响。该研究揭示了建设项目经验如何通过这种网络耦合机制进入技术创新过程，解释了跨领域协调如何支持具有影响力的发明产生，但同时也限制了发明的新颖性和适用范围。
引言
在建筑工程领域，发明失败通常并非由于缺乏创意（Wang等人，2023年）。问题往往出在建设项目中产生的创意无法转化为持久的技术进步。大型项目会压缩时间、增加协调成本，并使错误带来的代价变得高昂（Hobday，2000年）。这些项目还会使企业面临设备故障、接口问题以及在现场条件下难以观察到的实际解决方案（von Hippel，1994年）。只有少数这些经验能够被转化为可申请专利、重复使用并应用于其他项目的技术知识（Davies和Brady，2000年；Eikelenboom和van Marrewijk，2024年）。这种从建设项目经验到技术进步的转化不均衡，决定了企业是能够积累更高层次的能力，还是仍然局限于执行层面的工作。
造成这一现象的核心原因在于建筑工程的组织结构。建设项目通常是临时性的、跨组织的，并且涉及多个系统。它们需要专业化企业来协调设计、制造、施工、设备操作以及在不确定性环境下的问题解决（Hobday，2000年；Jin等人，2022年）。这种组织形式在交付复杂产品和系统方面非常有效，但同时也给跨项目学习和技术能力积累带来了持续困难（Davies和Brady，2000年；Eikelenboom和van Marrewijk，2024年）。在一个项目中产生的知识往往嵌入在共同参与该项目的各个组织中，如设备制造商、承包商、设计机构等。这些合作伙伴形成了关于故障、限制、接口及可行改进的共识语言。这种共享经验为技术发明提供了可能的途径，因为合作伙伴已经理解了问题的本质、其重要性以及哪些解决方案能够经得起实践检验。
然而，同样的关系基础也可能限制发明的创新。当共同解决施工问题的合作伙伴也同时开发技术解决方案时，发明可能会带有施工工作的优先事项。问题通常来自熟悉的项目，并通过既定的流程进行评估，围绕已知的接口和可靠性要求进行优化。随着施工项目中的合作不断重复，围绕实际问题解决形成了一个建设项目网络；随着组织在技术开发方面的合作，又形成了一个技术创新网络。这两种网络之间的耦合关系至关重要：它可以帮助建设项目经验转化为技术创新，但同时也使发明更依赖于施工工作的合作伙伴边界和问题框架。
现有研究为此提供了重要见解。基于项目的组织模式研究表明，建设项目能够产生宝贵的学习成果，但阻碍了知识在项目与联盟之间的转移（Davies和Brady，2000年；Eikelenboom和van Marrewijk，2024年；Wang等人，2023年）。关于重组搜索的研究表明，发明能力取决于企业如何组合知识要素，以及熟悉度如何影响搜索范围（Arts和Veugelers，2015年；Kneeland等人，2020年；Yayavaram和Shi，2026年）。然而在建筑工程领域，可用于重组的知识要素受到项目问题、操作流程以及解决这些问题的合作伙伴的影响。因此，网络耦合提供了一种机制，解释了建设项目经验如何进入技术创新过程，以及这一过程如何改变发明的构成。
我们研究了网络耦合是否系统性地促使专利成果倾向于某些类型的发明。耦合关系可以改善从项目经验到发明的转化效率。共同参与施工项目的合作伙伴能够共享关于限制、接口、故障点及可行解决方案的知识，这有助于他们更快地识别有价值的技术问题并制定出后续创新者认为有用的发明（Argyres等人，2025年；Dyer和Singh，1998年；Lin等人，2022年）。同时，耦合关系也可能缩小发明的搜索范围。当技术创新大量依赖于施工项目中的合作关系时，发明会继承施工工作的方法和合作伙伴界限，从而使搜索更加有序和注重实施，同时减少对遥远知识和非传统组合的探索（Khanna和Guler，2022年；Lin等人，2022年；Markus等人，2025年）。
我们进一步认为，网络耦合的效果取决于发明发生时的技术环境。新兴技术增加了不确定性，降低了了对传统流程的依赖，使得耦合的合作伙伴更有可能探索不熟悉的解决方案（Kapoor和Klueter，2021年；Rotolo等人，2015年）。技术多样性扩大了耦合联盟可利用的知识基础，降低了重复合作导致搜索冗余的风险（Fusillo，2023年；Jin等人，2022年；Markus等人，2025年）。这些条件为原本熟悉的协作结构带来了变化，有助于解释在何种情况下耦合具有促进作用，在何种情况下则会起到限制作用。
我们在中国盾构隧道机械行业验证了这些观点。该行业是一个典型的建筑工程领域，设备改进依赖于制造商、承包商、设计机构、大学和研究机构之间的重复性项目合作和技术开发。本研究有三个贡献：首先，它通过揭示网络耦合作为建设项目经验转化为累积技术成果的机制，扩展了关于临时项目和复杂产品系统学习的现有研究（Davies和Brady，2000年；Eikelenboom和van Marrewijk，2024年；Wang等人，2023年）；其次，它通过展示建筑工程领域中的发明搜索空间受到定义问题、限制和可行解决方案的项目联盟的影响，补充了基于技术组件和组件熟悉度的研究（Arts和Veugelers，2015年；Kneeland等人，2020年；Yayavaram和Shi，2026年）；第三，它丰富了关于创新的网络研究，表明网络配置、关系稳定性以及协作与知识结构之间的协调如何影响发明结果（Khanna和Guler，2022年；Markus等人，2025年；Wang等人，2023年）。我们的研究视角从单个发明网络的配置或企业内部结构的协调转向了建设项目网络与技术创新网络之间的耦合关系，解释了为什么更紧密的耦合关系能够产生有影响力的发明，但同时又会限制发明的新颖性和普遍性。
章节片段
文献综述与假设
建筑工程是一个典型的通过实践学习的领域（Hobday，2000年）。工作时间紧迫、相互依赖，且容错率低（Gann和Salter，2000年）。这些条件会提前暴露问题，迫使企业迅速解决问题（Hobday，1998年），但也使得将项目学习成果转化为可重用的技术变得困难（Davies和Brady，2000年）。许多解决方案与特定的系统架构、特定场地和特定的合作伙伴相关联（Hobday，2000年）。
数据与网络构建
我们在中国的盾构隧道机械行业验证了这些假设。盾构隧道机械是一种用于挖掘隧道的同时支撑开挖面、控制地面移动、清除挖掘物、沿设计路线引导机器以及安装管段的隧道挖掘设备。它是一个大规模的复杂机电系统，整合了切割头挖掘、推进与导向、管段组装以及压力平衡控制等功能。
结果
表1和表2展示了描述性统计数据和相关性矩阵。最终回归样本包含14,458项专利。网络耦合的平均值为0.139，表明许多专利的申请人没有重叠的项目和技术合作伙伴。方差膨胀因子（VIF）值均低于2，平均值约为1.31，说明多重共线性不是主要问题。
表3报告了...
讨论
本研究探讨了建设项目网络与技术创新网络之间的耦合关系如何影响建筑工程中的专利发明。以中国盾构隧道机械行业为实证对象，我们发现较强的网络耦合与较高的发明影响力、较低的创新新颖性和较低的创新普遍性相关。在发明的探索性方面，这种耦合关系的影响尤为明显（...
CRediT作者贡献声明
傅海平：撰写初稿、可视化处理、验证、方法论设计、数据整理、概念化。高欣：撰写与编辑、项目管理、形式化分析、数据验证、概念化。陈鸿泉：撰写与编辑、验证、形式化分析、数据整理、概念化。曾赛兴：撰写与编辑、验证、监督、研究实施、资金筹集。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号72394370）的支持。
傅海平|高欣|陈鸿泉|曾赛兴
