制造業企業數字能力指數的構建與測算

王招治　林壽富　薛見寒

關鍵詞：制造業企業；數字能力指數；數字支撐能力；數字應用能力；數字賦能能力；數字創新能力

中圖分類號：F49 文獻標志碼：A 文章編號：1672-626X（2024）01-0005-12

一、引言

在以物聯網、大數據、機器人及人工智能等技術為主導的第四次工業革命的全球競爭中，中國制造業企業呈現數字化進程發展不平衡的現象。面對新時期的科技革命和產業變革，中國制造業企業如何把握數字技術這一革命性力量，加快數字化轉型升級，培養與提升企業數字能力，實現工業4.0，實現對工業發達國家的超越成為當前理論界和實務界探究的重點。

由此出發，本文重新完善制造業企業數字能力的界定，并在此基礎上構建制造業企業數字能力指數。該指數在指標的篩選上兼顧科學性、可獲得性和可操作性，形成包括數字支撐能力、數字應用能力、數字賦能能力和數字創新能力的綜合指標評價體系，由4個一級指標、硬件支撐等在內的8個二級指標以及數字資本投入等在內的20個三級指標構成。在指標權重的確定上，該指數采用主觀層次分析法與客觀熵權法來綜合確定。最后以滬深兩市2012－2021年制造業上市公司為研究樣本進行指數測算和分析。

本文的邊際貢獻體現在：（1）重新界定了制造業企業數字能力?，F有研究往往圍繞某個單一視角進行分析，如以動態能力視角、資源視角或者數字技術視角出發[1～3]，缺乏綜合視角的探究。本文從制造業企業自身的特點出發，以數據和價值引導雙驅動的視角完善制造業企業數字能力的界定，從理論上拓展了數字能力相關理論的微觀解釋范圍。（2）構建了制造業企業數字能力指數?，F有數字經濟能力指數并不鮮見，但缺乏一個微觀的、集中于企業個體的數字能力評價指數。本文以制造業企業為研究主體，建立多角度、多層級的綜合評價指標體系，并運用主客觀賦權法進行權重設定，以形成一個科學合理有效的制造業企業數字能力指數，為制造業企業認識自身能力短板、培養與提升數字能力提供參考指引。（3）從實踐層面來說，從將數字能力指數測算模型應用于中國制造業上市公司的結果來看，中國制造業企業數字能力仍面臨區域、行業、所有制等方面的異質性，這為我國企業、政府層面加速數字化轉型升級、培養數字能力提供了開拓性的思路。

二、文獻綜述

（一）數字能力相關研究

數字能力的研究最早源于信息技術能力的相關研究[4]。Westerman等（2012）認為數字能力不僅是信息技術的開發和應用能力，還是以大數據獲取價值的分析能力[5]；莊彩云等（2020）認為數字能力是基于互聯網基礎設施和平臺所衍生出來的能力，是網絡化情境下的能力[6]。誠然，信息技術能力能有效提高企業處理信息、提升數據使用效率，但其更本質上是能夠改變企業的連接能力，幫助企業更廣泛、更便捷地觸達各類資源、市場和用戶[7]。因此，越來越多的學者從動態能力的視角來定義數字能力的內涵。Warner 和Wager（2019）強調作為組織的特殊動態能力，數字化能力以數字感知、數字獲取和數字轉化助推企業數字化轉型[8]；管運芳等（2022）從數字能力的多層連接主體和所處不同階段出發，認為數字能力包括數字感知能力、數字運營能力和數字協同能力[9]。此外，從資源觀視角出發，部分學者認為數字化能力不僅包括數字技術運用能力，還包括企業數字資源整合能力[10]。

綜合現有研究，本文認為數字能力需要以數據為基本生產要素，在數字化硬件和軟件支撐的基礎上，進一步觸及企業的基本業務和支持性義務，對企業活動進行系統性的重新定義，幫助解決上下游業務協同和內外部利益相關者競合的問題，從而實現更好的敏捷響應和滿足客戶需求，提升客戶服務能力，以最終實現企業顛覆式創新的一種能力。

（二）數字能力評價相關研究

在數字能力評價研究方面，以數字能力指數這一概念來全面、系統、科學地評估個體企業數字能力的研究比較少見，現有的指數研究更多地是從數字經濟的角度來探求數字技術在經濟社會中的影響力和作用力，且對象均為某一區域或者某個國家。如《哈佛商業評論》于2017年提出的包括供給條件、需求條件、制度環境和創新變革在內的國際數字進化指數；上海社科院于2017年發布的包括數字基礎設施、數字產業、數字創新和數字治理在內的全球數字經濟競爭力指數；騰訊研究院和中國人民大學統計學院聯合發布的包括數字基礎設施、數字資源共享等在內的國家數字競爭力指數；中國信息通信研究院提出的宏觀經濟、基礎能力、基礎產業、融合應用在內的中國數字經濟指數等?？傮w來看，這些指數為公眾加深對數字經濟的認識，全面評估數字技術對經濟社會影響程度提供了有益的探索，但缺乏一個微觀的、集中于企業個體的數字能力評價指數。比較有關聯性的數字能力評價只能從數字化轉型評價中找尋，如吳非等（2021）以文本分析法來確定指標，通過對上市公司年報進行詞頻統計和關鍵詞抽取，形成了企業數字化轉型指標體系[11]；李柏洲和張美麗（2022）則以數字化裝備水平、數字化平臺建設水平、數字化應用水平和數字化服務水平四個方面作為區域數字化轉型程度的測量基準[12]；趙聰慧和范合君（2023）構建了包括數字化轉型意識、數字化轉型能力和數字化轉型績效三個指標的企業數字化轉型指標體系“羅盤模型”，并以主成分分析法和專家打分法來對評價指標進行測算[13]。

因此，基于上述研究的不足，扎根于數字能力概念的理論邏輯，本文擬以微觀制造業企業個體為研究對象，在充分借鑒各類信息化指數、中國數字經濟指數等指標體系基礎上，構建制造業企業數字能力指數。

三、制造業企業數字能力指數的構建及測算

（一）數字能力指數的構建思路

圍繞數字能力的定義，借鑒Rialti 等（2019）、焦豪等（2021）、張璐等（2023）的觀點[14～16]，本文認為數字能力指數是以數據為基本生產要素進行驅動，圍繞價值作用演繹的邏輯進行指引的一種指數。在數據驅動方面，數據要素驅動強調基于數字技術的多層次作用，探索數據要素從最初的資金與人才等的投入，為企業構造一個包括技術支撐和人才支撐的基礎環境，在此基礎上，數據要素與企業基礎業務和支持性業務相融合，在企業的業務流程和產品服務上發揮效用，有效改變企業組織結構和商業模式，進而推動數據要素與上下游合作伙伴、顧客、產學研機構等之間的融合，引導企業進行創新。在價值提升方面，李曉華（2022）認為制造業企業數字化轉型的同時伴隨著企業價值創造能力的提升[17]，因此，數字能力指數應同時圍繞價值進行演進，解決數字能力“為什么”的問題，價值提升以操作效率提高為起點，融入企業基礎業務和支持性業務，同時兼顧企業、員工、客戶、產業鏈上下游之間和供應鏈企業間等各個利益相關方的訴求，形成企業內外部集成，以企業業務效能提升為重點。在此基礎上，進一步賦能企業戰略與組織，實現數字化重構，最終為利益相關方提供有價值的產品和服務，實現顛覆式創新。

具體地，數字能力指數的構建思路如圖1所示。即在數據與價值提升共同驅動下，數字能力指數按照遞階層級，由數字支撐能力、數字應用能力、數字賦能能力和數字創新能力組成。

（二）數字能力指數的構建

1. 指標的選擇

按照前述構建思路，本文以數字支撐能力、數字應用能力、數字賦能能力和數字創新能力四個方面為主要內容，形成企業數字能力指數。按照科學性、實效性、可操作性、可擴展性和通用性等原則來進行二級指標和三級指標的選擇，具體包括4個一級指標、8個二級指標和20個三級指標。

（1）數字支撐能力

柳學信等（2022）認為數字技術以及人才的基礎性應用構成了數字能力的底層邏輯[18]。企業以數據要素為核心，在操作效率提升的指引下，結合集成新一代信息技術，通過綜合數字信息基礎設施的建設，引入數字化資金和人才，為企業提供感知、連接、存儲、計算、處理、安全等支撐性數字基礎能力的設施體系[19～20]。圍繞數據資源投入的數字支撐能力，主要體現在硬性的技術支撐和軟性的人才支撐兩方面?？紤]到指標的可采集性，以數字資本投入和數字基礎設施建設情況兩個三級指標來衡量制造企業的硬件支撐能力，以數字人才儲備與數字人才培養兩個三級指標來考量人才支撐。

（2）數字應用能力

按照波特的價值鏈理論，企業價值創造活動包括基本活動和輔助活動兩大類[21]，基于此，數字應用能力強調企業在這兩類活動中的應用能力。即在日常生產經營過程中，將數字化解決方案的能力應用于企業計劃、研發、采購、生產、銷售的基本業務以及倉儲、物流、財務、人力等支持性業務，幫助企業在數字資源支撐的前提下，運用現代數字信息技術，建立連接計劃研發、生產管理、銷售管理、組織管理和財務管理等方面的數據鏈，以提高產品和服務的生產質量和產出效率，提升企業業務效能。數字在兩類活動中的應用能力集中體現于數字的基礎性應用以及集成性應用[18]。其中，基礎性應用體現為制造業企業在人工智能技術、區塊鏈技術、云計算技術、大數據技術四類技術的應用；集成性應用則包括企業內集成與上下游集成（即企業外部集成）兩方面的應用。

（3）數字賦能能力

焦豪等（2021）認為數字技術的引入與應用能夠幫助企業優化、整合現有資源和創造長期價值[15]，這形成了企業的數字賦能能力。企業通過數字資源的硬性與軟性投入，打造企業的數字技術競爭力，進而賦能企業、合作伙伴和社會發展等。在這一過程中，圍繞數字“賦能”特征所形成的能力主要包括數字戰略賦能能力和數字組織賦能能力。其中，數字戰略賦能強調從企業戰略層面形成對數字的認同感，打造數字戰略牽引力，引導管理者積極投資數字領域，從而將數字價值融入企業發展過程。根據數據的可得性，以管理層數字職務設立情況、管理層數字創新詞頻以及管理層數字創新導向三個指標來進行衡量。數字組織賦能則強調通過數字資源的投入與應用，從流程、業務、技術等層面激發、提高和發展組織內部成員的能力、技能和動力，以達到改善組織績效、提升競爭力的目的。組織賦能能夠激發并引導個人、團隊和整個組織的無限潛力，使其取得更好的業績和業務成果。以流程創新、業務創新和技術創新三個指標在年報中出現的詞頻合計數來進行衡量。

（4）數字創新能力

在數據資源投入、應用和賦能基礎上，數字技術不僅能對現有資源進行優化創新，還能以前瞻性視角來配置資源，形成數字的創新能力。數字創新能力的提升可以幫助企業更好地應對市場變化，更快地推行數字化轉型，進而實現競爭優勢和業績提升。吳非等（2021）認為數字創新能力最終落腳于產品和服務[11]。參照Edu等（2020）、肖淑芳等（2020）的研究[22～23]，將數字創新能力指標劃分為創新效能和價值效益兩個指標，其中創新效能以產品創新能力和成果產出來衡量。產品創新能力以新產品銷售收入占主營業務收入比重來衡量，該指標能直接體現產品創新的質量；成果產出則以數字發明專利數來反映。價值效益反映數字創新能力能為企業帶來的價值提升，以反映效率水平的凈資產收益率和持續改進效果的凈資產增長率來衡量。

本文設計的數字能力指數評價指標體系如表1所示。

2. 指標的賦權

作為指數計算的關鍵步驟，指標賦權包括主觀賦權法和客觀賦權法。主觀賦權法也稱為專家賦權法，專家依靠自身的專業知識與技能給出因素與因素之間相對重要程度的判斷，進而得到指標權數?？陀^賦權法則完全以實際數據出發，依賴一定的數學理論來獲得客觀指標的權重，將主觀賦權法的專家主觀性降到最低。兩種方法各有利弊，主觀賦權法的弊端在于專家意見的主觀性容易弱化賦權結果的客觀性，客觀賦權法則有可能使得賦權結果與現實經驗相背離[24]，因此，本文以組合賦權法來完成指標的賦權。其中，考慮到層次分析法能有效將主觀權重量化[25]，熵值法又能有效降低主觀因素干擾[26]，有效提高指標賦權的客觀性，故在主客觀賦權法上分別采用層次分析法和熵值法來進行賦權，兩者結合便捷有效，能為數字能力指數賦權提供相對可靠的結果[23]。

（1）層次分析法賦權

采用層次分析法進行指標賦權的具體步驟如下：首先，建立層次結構模型圖。以數字能力為目標層，以數字支撐能力、數字應用能力、數字賦能能力和數字創新能力為準則層，以硬件支撐等8個指標為要素層、以數字資本投入等20個指標為指標層。其次，構造判斷矩陣。按照Saaty（2004）提出的比率九標度法[27]，對準則層的4個要素以及4個要素內的具體指標進行兩兩比較并賦值，以得到基于專家意見的各層指標的判斷矩陣。在這一過程中，面向數字經濟領域的企業高管、高校專家學者等發放咨詢問卷15份，收回15份。其中，共有12位專家的賦值結果通過一致性檢驗，問卷有效率為80%。根據12位專家對各個因素及指標的重要性判斷結果，得到各位專家對于準則層面、要素層面、指標層面的權重。第三，進行一致性檢驗分析。以CR值來進行一致性檢驗，小于0.1說明通過檢驗，反之則說明沒有通過。最后，計算組合權向量。如用“數字資本投入在硬件支撐中的權重×硬件支撐在數字支撐能力中所占的權重×數字支撐能力在數字能力中的權重”得到組合權重，并做整體一致性檢驗。

（2）熵值法賦權

熵值是不確定性的一種度量，以信息承載量大小來進行權重確定。在進行熵值法之前，如果數據方向不一致，需要進行提前數據處理，通常為正向化或者逆向化兩種處理?？紤]到企業數字能力評價指標均為正向指標，采用最大最小值法對數據進行無量綱化處理，如式（1）所示：

將式（2）代入式（3）后求一階導數，并令其一階導數為零，解得ɑ=0.5，得到Wi=0.5×Ai+0.5×Ei，可見最佳的組合賦權結果是層次分析法和熵值賦權法的權重各占50%。

3. 數字能力指數評價指標及賦權結果

通過指標的篩選和權重設定，構建制造業上市公司數字能力指數評價體系，如表2 所示。選用2012－2021年10年的數據，不同年份數據的差異會使得客觀熵值賦權法有所差異，但整體差異值并未超過2%，例如，以數字資本投入指標占比為例，該指標在2017－2018年、2018－2019年的差異僅為0.01%和0.015%。從該角度出發，各層級指標權重受不同年度的影響很小，賦權方法合理有效，權重結果穩定可靠。

進一步，由表2可知，數字支撐能力在數字能力指數中整體權重占最大，占比為54.58%。一方面是因為該類數據的可獲得性較強，指標所承載的信息量較大，另一方面則是因為該類指標在數字能力指數中發揮基礎性作用，是數字能力的底層邏輯，專家主觀評分也較高。數字創新能力權重占比較低，為5.39%，這主要跟創新性衡量標準的不統一、不確定有關。

（三）數字能力指數的測算

1. 測算模型

通過指標篩選和權重設定，本文最終構建的數字能力指數評價模型為：

2. 樣本選擇與數據來源

作為數字化轉型的典型行業，制造業企業業務復雜，涉及生產、物流、供應鏈管理、產品質量控制等多個維度，在數字資源的支撐、應用等方面要求更為迫切。特別地，隨著工業4.0的到來，制造業企業更需要借助新技術提升數字能力，以實現智能制造、工廠自動化、設備遠程控制等目標。因此，相對于一些傳統行業而言，制造業企業在數字能力相對更高。進一步，考慮到數據的可得性，本文最終選取2012－2021年的制造業上市公司數據為分析樣本。剔除ST、終止上市、*ST、暫停上市等經營狀態異常以及信息不完整的公司，總計3109家企業為分析樣本，將各類指標值帶入數字能力指數的計算，最終獲得2012－2021年中國制造業上市公司的數字能力指數值。數據來源于國泰安數據庫中企業數字化轉型、數字經濟、財務報表等各個子庫。

四、制造業企業數字能力指數測算結果與分析

按照前述中國制造業企業數字能力指數計算結果，對2012－2021年中國制造業企業數字能力的總體特征、區域特征以及所有制特征進行整體評價和分析。

（一）數字能力指數整體偏低，但呈逐年上升態勢

整體來看，中國制造業企業數字能力指數整體上處于中等偏低水平，歷年平均得分維持在34.17～49.20之間，10年平均值為41.54，具體如表3所示。選取2017－2021年5年數字能力指數來分析（如表4所示），從得分分布情況來看，中國制造業企業上市公司的數字能力指數得分基本分布在23～33分區間，得分在73分以上僅有3家。以2021年為例，68.75%的上市公司得分為23～33分，有2082家之多，29%左右的上市公司得分在33～53分之間。

制造業企業數字能力整體偏低與制造業企業自身行業特點相關。麥肯錫咨詢公司的調查數據顯示，制造業企業數字化轉型的成功率為4%～11%，顯著低于平均水平。相比于其他行業，制造業企業數字能力提升會更為困難，原因在于：（1）制造業的工藝流程高度復雜。制造業產品往往需要經過多道復雜的工藝流程，需要企業全面了解和把握生產過程中每個環節的細節，以便于數字化實施。（2）制造業企業面臨著多樣化的生產形式，如批量生產、小批量定制等，這些不同的生產形式使得制造業企業的數字化轉型變得困難。如小批量定制要求更加靈活的生產流程和組織結構，這需要制造業企業進行更加深入的數字化轉型。（3）傳統設備設施升級較為困難。由于制造業生產設備操作復雜、接口標準不統一，存在多種型號、多種品牌，設備之間的數據不兼容等問題，導致設備升級和數字化的難度加大。（4）制造業匯集了產品開發、采購、生產、物流等多個環節，并且存在全球范圍的供應鏈合作，數字應用需要各個環節協同合作，相互連接，具有較高的復雜性。（5）制造業數字數據來源多、數據類型多，企業需要花費更多精力加強數據安全保護和風險管理工作，以免出現數據泄露和其他安全隱患。

從影響數字能力提升的關鍵要素來看，包括數字技術與人才的投入（數字支撐）、數字內外部集成應用（數字應用）、數字戰略頂層設計與組織支撐（數字賦能）和數字化成果應用（數字創新），這四大核心要素整體水平也偏低，具體如表3所示。當然，隨著人工智能時代的到來，中國制造業面臨著原材料及能源價格高漲、市場競爭加劇、供應鏈風險加劇等內外部形式的顯著變化，這使得越來越多的企業開始重視自身數字能力的提升。如表3所示，2012－2021年中國制造業企業的數字能力指數逐步上升，十年間的上升幅度約為43.99%，由2012年的34.17提升到2021年的49.20。

（二）數字能力指數從東南沿海向西部內陸逐漸降低，基本符合“胡煥庸線”格局

在區域發展方面，全國制造業上市公司數字經濟能力指數呈現從東南沿海向西部內陸逐漸降低的趨勢，基本符合“胡煥庸線”格局，原因在于東南沿海地區相比于西部內陸地區在地理位置、人才資源、政策支持和市場需求等方面具有優勢。以2021年中國制造業上市公司數字能力指數排名來看，排名前十的省份基本集中在東部（如圖2所示）。其中，廣東省集中了眾多知名行業領先的制造業上市公司，如廣州工業投資控股集團有限公司、比亞迪股份有限公司、珠海格力電器股份有限公司等，廣東省以數字能力指數58.34居全國榜首，這得益于其早期形成的完善的制造業產業體系和供應鏈模式、較為完善的信息技術產業以及廣東省政府一貫堅持的數字經濟發展戰略等。

（三）高科技制造業行業數字能力指數較高，電子行業數字能力居首位

從行業特征來看，制造業不同行業需要應對的數字能力提升難度也不同。一些傳統制造業行業需要面對改造設備、重構生產流程等較為困難的數字化程度提升，而一些高科技制造業則更加容易實現數字能力的培養與提升。另外，一些標準化、自動化程度較高的行業如汽車、航空航天行業，在數字能力培養方面也取得了較為顯著的成果。如圖3 所示，從2021 年中國制造業上市公司的數字能力指數情況來看，平均數字能力指數較高的行業集中于計算機、通信和其他電子設備制造業，儀器儀表制造業等，其中，計算機、通信和其他電子設備制造業的數字能力指數最高，為56.62。

（四）民營制造業企業數字能力指數最高，但與國有制造業企業的數字能力水平區別不明顯

從所有制特征來看，近10年來民營制造業企業的數字能力水平基本排在首位，其次是國有制造業企業（見表5）。以2021年為例，民營制造業企業數字能力指數平均分最高，為58.90，國有制造業企業次之，為44.41。其主要原因在于，相比于國有制造業企業，民營制造業企業能積極通過技術升級、組織變革和創新管理等方式來提升自身的數字化轉型能力，加之民營制造業企業大多具有靈活性的優勢，使得其在數字能力提升方面業績不俗。當然，國有制造業企業由于在政策、資金、資源等方面都擁有較為優越的條件，使其能更快、更大規模地推進數字技術與人才的投入與培養，加大數字應用與推廣，因此，其在市場競爭中也占據一定的優勢。

五、結論與建議

（一）研究結論

以數據驅動和價值創造邏輯為基礎，完善了數字能力的界定，并通過層次分析法與熵值法相結合構建數字能力指數，選取2012－2021年中國制造業上市公司為樣本進行數字能力指數的測算。具體結論如下：（1）企業數字能力指數是包含數字支撐能力、數字應用能力、數字賦能能力和數字創新能力4個維度的綜合指數。受信息承載量、指標貢獻度等影響，就指標賦權而言，4個緯度中數字支撐能力權重占比最大，數字創新能力權重占比最小。（2）數字能力指數強調主客觀綜合賦權法，能被用于指導和測算制造業企業數字能力，評估企業在數字化轉型方面的程度和水平，了解企業在智能制造方面的潛力，提升生產效率，幫助制造業企業識別能力短板，更好地培育與提升數字能力。（3）數字能力指數測算的結果表明：我國制造業企業數字能力指數整體上處于中等偏低水平；指數從東南沿海向西部內陸逐漸降低，基本符合“胡煥庸線”格局；高科技制造業行業數字能力指數較高，電子行業數字能力居首位；民營制造業企業數字能力指數最高，但國有制造業企業的數字能力水平表現也不俗。

（二）對策建議

結合研究結論，可以從政府和企業兩個層面對制造業企業的數字能力培養與提升提出建議。從企業層面來說，應從以下兩方面入手：一方面，從數字支撐、動態適應、賦能引領、創新顛覆等視角出發，充分發揮數據要素在企業發展中的引領作用，積極擴大人工智能、云計算、5G網絡等數字技術和數字人才的投入，加強數字與業務產品的匹配和協同，重視數字內外集成應用，注重戰略與組織賦能，引導企業進行顛覆式創新發展；另一方面，以數字能力指數提升為遵循，構建以數字支撐能力為起點、數字應用能力為核心、數字賦能能力為進階、數字創新能力為升華的數字能力，綜合評估自身情況，尋找數字能力指數的短板，實現企業數字價值的提升與創造。

從政府層面來說，圍繞制造業企業整體數字能力偏低、區域發展不平衡、行業發展不均等不足，政府應從以下三個方面入手：第一，從提升整個行業的數字基礎水平入手，積極扶持數字技術研發包括6G、AI、產業物聯網、安全芯片等尖端前沿數字技術的研發，加快數字復合型人才的培養，進一步幫助企業解決“卡脖子”技術難題，有效降低企業數字化成本。同時在這一過程中，要適當向西部地區、弱勢行業傾斜。第二，致力于公平競爭的數字營商環境的建設。從制造業企業在數字化進程中面臨的難點痛點出發，進一步放寬數字化市場準入，加大工業互聯網平臺建設，以弱化“數據孤島”為目的，搭建消除層次、地區、行業、部門之間不同界限的無縫銜接的數字交流平臺和生態體系。第三，從區域、行業、所有制異質性出發，加快科學合理的數字政策體系的支持。引導不同地區、不同行業、不同規模、不同所有制的制造業企業培養和提升數字能力，制定差異化的扶持、激勵政策，適時為企業提供有價值的海量數據和場景應用，幫助企業構建數字發展體系和生態網絡平臺建設，加速通信技術、集成產業、AI領域、智能制造等高精尖人才的培養，合理調整不同地區、不同行業人才結構和人才需求。