《Heliyon》：Capability-building before transformation: How manufacturing SMEs pursue Industry 4.0 through operational-first digital transformation
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数字化转型已成为制造业竞争力的关键，但中小企业（SMEs）常因资源有限和能力不足而难以利用工业4.0技术。已有研究强调了动态能力和组织双元性在数字化转型中的作用，但关于中小企业自身如何诊断数字化挑战并优先安排改进举措，学界了解仍然有限。本研究分析了制造业中小企
数字化转型已成为制造业竞争力的关键，但中小企业（SMEs）常因资源有限和能力不足而难以利用工业4.0技术。已有研究强调了动态能力和组织双元性在数字化转型中的作用，但关于中小企业自身如何诊断数字化挑战并优先安排改进举措，学界了解仍然有限。本研究分析了制造业中小企业在某国家工业4.0就绪计划（Industry 4.0 readiness programme）中编制的17份详细发展计划（Detailed Development Plans）。研究人员采用Gioia方法学（Gioia methodology），考察了近900页的自我评估挑战与拟议行动。结果表明，中小企业主要以运营视角（operational lens）解读工业4.0的应用，强调实时数据采集、车间控制（shop-floor control）和流程稳定化，而非战略创新或商业模式更新。然而，部分案例显示出组织双元性（organisational ambidexterity）的早期规划要素，即将以利用（exploitation）为导向的数字化与探索（exploration）型举措（如研发活动、模块化能力扩展和新型生产技术）相结合。对管理者而言，研究结果建议将运营数字化路线图与小型探索性实验相衔接，这可能有助于企业逐步迈向双元性能力发展（ambidextrous capability development）。对政策制定者而言，结果表明支持工具应遵循分阶段、能力递进的转型路径（graduated, capability-staged transformation pathways），而非假定中小企业已具备先进数字应用的就绪条件。
**研究背景与问题** 数字化转型被视为制造企业应对技术变革加速、供应链脆弱性和竞争压力的关键机制，工业4.0（Industry 4.0）相关技术——从信息物理系统（cyber-physical systems）到数据驱动分析、机器人技术和连续生产监控——为企业提升柔性、生产率和运营韧性开辟了新途径。然而，大企业在采用此类方案方面已显著领先，中小企业（SMEs）则常因资金约束、缺乏数字接口的老旧设备、技能短缺以及对数字转型收益的不确定性而举步维艰，其数字化通常以渐进式、聚焦运营的步骤展开。新兴研究指出，成功的数字化转型不仅依赖技术采用，还取决于动态能力（Dynamic Capabilities, DC）的构建——即感知（sensing）机会、捕获（seizing）方案并重构（reconfiguring）资源的能力——以及通过组织双元性（Organisational Ambidexterity, OA）平衡利用（exploitation）与探索（exploration）。但中小企业在实践中如何发展这些能力的实证认识仍然有限，尤其是它们如何诊断自身数字化挑战、在规划转型时表达何种优先事项、这些优先事项又如何转化为能力建设，尚不清楚。基于此，本研究考察某国家工业4.0就绪计划中17份详细发展计划（Detailed Development Plans, DDPs），以识别中小企业计划性数字化的共性问题和解决方案策略。
**研究方法** 研究人员分析匈牙利EDOP 1.1.3-16计划（由欧盟共同资助的政府赠款计划）中制造业中小企业编制的17份DDP（原始文件池共18份，1家因无法与匈牙利官方商业登记数据可靠匹配而被排除），样本企业涵盖家具、木制容器、混凝土制品、食品饮料机械、流体动力设备、玻璃、塑料、金属结构、纺织、金属加工、锁具铰链及专用机械等NACE行业，员工数16至311人，2024年营业额约4.11亿至3.04亿欧元千元不等（数据来自匈牙利官方商业登记）。DDP内容包括执行摘要、公司介绍、问题界定、现状、目标设定、分析、可能方案、数字化方案的技术背景、人力资源与组织背景、财务经济测算、总结、时间计划、资源需求计算和项目跟踪计划。研究采用Gioia方法学进行编码：由主作者完成文本熟悉与贴近数据的编码形成一阶概念，两位作者共同评审并分类为问题或解决方案陈述并译为英文，经迭代比较归并为二阶主题，再聚合为总维度，并通过与一阶概念反复比对验证；编码在电子表格中进行以支持跨案例比较并形成审计轨迹，歧义案例经作者讨论达成共识，因属溯因定性设计未计算正式编码者一致性系数。需要说明的是，DDP并非纵向实施数据，结论应理解为企业的感知挑战、意向干预和计划性能力建设逻辑，而非已实现的转型轨迹。
**研究结果** 基于约900页文本，研究共识别143个一阶概念（50个问题导向、93个解决方案导向），归并为18个问题类二阶主题和20个解决方案类二阶主题，最终形成4个问题总维度和5个解决方案总维度。
**关键问题领域（RQ1）** 通过一阶概念归并得出四类问题。其一为运营缺口（Operational gaps），涉及库存不透明与营运资金压力、交付期不稳定与交付不可靠、设备效率低下与利用损失、被动维修与停机风险、计划不准确与执行控制薄弱，反映出企业在需求变化下维持稳定可预测绩效的能力有限，运营常依赖经验丰富的操作人员和管理者的被动干预。其二为数字控制缺失（Lack of digital control），表现为ERP–MES生产控制碎片化、依赖纸质工作流、实时监控能力有限、车间透明度不足，决策严重依赖回顾性信息和隐性知识。其三为IT基础设施基础薄弱（Weak IT infrastructure foundations），包括数字连接不可靠、生产数据采集不足、绩效测量滞后、问题跟踪与分析能力不足，老旧设备缺乏数字接口、IT环境碎片化和网络可靠性不足阻碍了数据可得性与集成。其四为组织缺口（Organisational gaps），包括产能约束、客户沟通信息延迟、定制产品开发效率低、信息系统碎片化、缺乏标准化工作流程，表明仅有技术投资不足以释放数字工具潜力。
**关键解决方案领域（RQ2）** 对应提出五类方案。其一为增强数字化车间控制（Enhance digital shop-floor control），包括ERP–MES集成、机器连接与自动数据采集、实时生产监控、可视化绩效管理与商业智能（Business Intelligence, BI）、诊断分析与绩效反馈、数字化生产计划与干预控制、数字追溯与物料流控制。其二为发展组织能力（Develop organisational capabilities），包括绩效治理与成本控制例行程序、组织重组与流程治理、劳动力规划与能力管理、创新能力开发。其三为提升运营效率（Improve operational efficiency），包括基于精益的流程与维护改进、在制品（Work-in-Progress, WIP）与库存流优化、基于看板（Kanban）的生产协调、计划、布局与物料齐套改善。其四为投资自动化（Invest in automation），包括自动化驱动的产能扩张、机器人生产支持与自主运行、自动化质量与工艺技术升级。其五为升级IT基础设施（Upgrade IT infrastructure），包括车间连接与网络可靠性、安全数据架构与系统访问控制。
**问题—方案模式与DC、OA的映射（RQ3）** 通过将二阶主题与理论视角对照，研究发现感知导向主题表现突出，如交付期不稳定、计划不准确、车间透明度不足、回顾性绩效测量、生产数据采集不足和连接不可靠，表明感知主要源于运营摩擦而非战略市场扫描；机器连接、实时监控、可视化绩效管理与BI、诊断分析和数字追溯等方案直接强化感知微观基础（microfoundations）。与捕获相关的方案包括ERP–MES集成、数字生产计划与干预控制、布局与物料齐套改善、WIP与库存流优化、看板协调、自动化产能扩张和机器人支持，属于低变异、运营导向、在资源约束下可论证的投资。重构导向主题较少且发展不足，如绩效治理、组织重组与流程治理、标准化数字工作协调、劳动力规划与能力管理。在双元性方面，研究人员以两项标准比较全部17份DDP：须包含利用导向的运营数字化举措，且须明确表达探索要素（如研发活动、新产品开发或与更广泛商业或技术发展相关的组织变革）。仅公司12和公司13同时满足。公司12以焊接和表面处理为核心，提出集成IT/MES物料流与过程控制、机器人焊接及新型表面处理/喷涂技术等利用导向举措，同时提出开发创新、模块化、可定制、DIY/平板包装围栏系统的研发活动，以创造更高价值产品、支持出口市场进入。公司13处于高品种、定制/小批量情境，产品类型超600种、机器利用率低，其利用导向计划包括设备数字化以跟踪利用数据、以实测生产数据进行计划和干预、建设SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）、数据中心和BI工具；同时提出模块化扩展（培训、空间和自动定价模块）及面向数字化的组织发展与变革管理。其余15份作为对照案例，虽含多种运营数字化举措，但未清晰表达探索性举措。研究表明双元性并非已充分实现或同步平衡，而是以利用导向举措为后续探索创造运营与信息基础的、新兴且不均衡的形态；感知与捕获微观基础似乎构成更广泛重构与探索的前提。
**讨论与结论** 讨论部分围绕三个研究问题展开：RQ1表明中小企业以运营和信息摩擦界定数字化需求，生产流不稳、实时可见性有限、IT与数据基础薄弱、组织例行程序碎片化构成主导挑战；RQ2表明企业主要提出车间数字控制、运营稳定化和渐进式组织能力建设举措，与DC研究强调的低变异、模块化投资作为资源约束下数字化转型优选切入点相一致，而重构类举措明显较少，印证组织变革滞后于技术部署的观察；RQ3表明问题—方案模式反映一致但高度分阶段的能力建设逻辑，即动态能力渐进而非并行发展，从OA视角看体现为顺序双元性（sequential ambidexterity），企业先优先利用导向的效率、稳定与控制，再涉足探索或变革型数字举措。理论贡献在于：阐明高阶能力如何从低阶运营改进中产生，工业4.0技术本身并非动态能力，而是动态能力可能逐步发展的潜在微观基础；并将OA情境化于资源约束的中小企业环境，表明双元性可能以顺序和不均衡方式出现。实践与产业政策启示在于：管理者应将工业4.0转型视为分阶段能力建设过程，先强化数据采集、实时可见性、生产控制和基础IT连接等运营基础，同时以有限资源开展小型低风险探索实验，并通过KPI评审、跨职能改进团队、数据所有权规则和员工技能提升等治理机制将运营改进与长期创新机会相衔接；政策制定者应设计支持分阶段、能力递进转型路径的干预措施，在设备采购和离散自动化模块之外补充数据治理、绩效管理例行程序、劳动力技能和跨职能协调等组织管理能力支持，并明确承认中小企业数字化中的能力门槛。研究局限包括：基于特定制造业中小企业群体的发展计划而非纵向实施数据，推广性受限；样本企业多处于数字化成熟度早中期，探索侧双元性仅呈雏形；DDP在政策支持计划框架下并由顾问参与编制，可能影响企业表述；研究聚焦内部能力建设。研究结论指出，制造业中小企业主要通过运营视角解读工业4.0应用，强调实时数据采集、车间控制和流程稳定化而非战略创新或商业模式更新；部分案例显示组织双元性的早期规划要素，即将利用导向数字化与研发活动、模块化能力扩展和新型生产技术等探索型举措相结合；建议管理者将运营数字化路线图与小型探索性实验相衔接以逐步走向双元性能力发展，政策制定者应遵循分阶段、能力递进的转型路径而非假定中小企业已具备先进数字应用的就绪条件。
