“第三次工業革命”的技術經濟特征及其政策含義

賀俊等

摘要：“第三次工業革命”既涉及使能技術、生產工具、制造系統和工業物聯網等不同層次技術簇群的涌現和擴散，也涉及人力資本結構、生產組織方式和產業組織結構等經濟制度要素的深刻變革，是一個技術經濟范式協同演化的過程。在新工業革命的背景下，我國的制造業戰略和政策調整，要在堅決打破“低成本詛咒”的前提下，充分考慮“第三次工業革命”技術經濟特征及其政策含義，針對美、日、德等發達工業國家的部署做出策略性的反應。產業政策的重點應當逐漸由占領“制高點”向形成系統性的技術和產業優勢轉變，由扶持標準化裝備的組裝向促進架構技術創新能力、大型工程管理能力和創新網絡協調能力等集成能力提升方面轉變，由扶持一體化的大企業向促進核心零部件和系統軟件領域的中小企業、創業型企業發展以及社會化開源創新轉變。

關鍵詞：工業革命；技術經濟特征；產業政策

中圖分類號：F43/47文獻標識碼：A

文章編號：1003-0751（2015）09-0030-06

國內外學術界對于“第三次工業革命”并沒有形成廣泛接受的定義。由于研究目的不同，不同的研究者往往從生物技術、能源技術或制造技術等不同的角度對“第三次工業革命”進行界定。我們的研究將“第三次工業革命”理解為當前正在發生的基于數字化、智能化、網絡化的生產制造技術的突破性創新和大規模產業化過程。本研究并不關注“第三次工業革命”的語義學內涵，而是將研究的焦點鎖定在“第三次工業革命”這個概念所反映的生產制造技術的突破和深入推廣這個特征性現象本身。本文展開的基本邏輯是基于Perez（1983）提出的“技術經濟范式”分析框架，即不僅從技術過程的角度來理解“第三次工業革命”，而且進一步從與該技術過程相適應并不斷與技術過程相互作用的制度過程的角度來描述和分析新一輪工業革命的技術經濟特征。①另外，根據“第三次工業革命”技術經濟特征及其政策含義，分析我國產業政策調整策略。

一、“第三次工業革命”的技術結構特征及其政策含義

在從生產制造的角度分析“第三次工業革命”問題的研究中，一個常見的不足是將視野局限于3D打印、工業機器人、虛擬制造等少數具有里程碑意義的技術突破上。例如，在國內產生了廣泛影響的英國《經濟學人》于2012年4月刊載的有關“第三次工業革命”的專題報告就將機器人和3D打印技術的快速突破和應用等同于“第三次工業革命”。我們認為，從關鍵技術的角度理解“第三次工業革命”并沒有把握住新一輪工業革命作為一場深刻的技術、經濟過程的本質，具有嚴重的政策誤導效應。產業革命是一個由大量相互作用的技術組成的技術簇群（constellations）的涌現和擴散過程。②正因此，若想準確地理解“第三次工業革命”所涉及的技術特征就不能僅僅停留在對工業機器人、3D打印等個別關鍵技術創新過程的分析，而是要對一系列新興的智能化、數字化、網絡化制造技術創新和擴散過程給出更為完整的解釋。

從技術的本質是既有知識的新組合的認識出發，為了更好地分析“第三次工業革命”的技術結構特征，我們將“第三次工業革命”所涉及的技術系統劃分為相互關聯的四個層次，即底層的使能技術、生產制造設備（工具）、生產制造系統和處于最頂層的工業物聯網。

其中，第一個層次是以信息技術、新材料技術和生物技術等通用技術為核心的“底層技術”或“使能技術”，這些技術本身不屬于生產制造的范疇，但這些技術的突破使得新一代生產制造設備或系統的技術突破和大規模產業化成為可能。例如，雖然3D打印和工業機器人都是20世紀就出現的技術，但近年來這些生產設備的應用價值和生產效率的大幅提升卻是由于信息存儲、傳輸成本的大幅下降，以及在此基礎上傳感技術和大數據技術發展共同驅動的信息處理能力的大幅改善使然。又如，激光技術和金屬新材料等技術的進步使得3D打印機的生產效率獲得了根本性的提升，從而使其應用從原來的實驗室產品原型制造這一狹隘的領域逐步擴展到骨骼打印、精密零部件打印等更加廣泛的工業領域。

處于新一輪工業革命第二層次的技術是以數字制造、人工智能、3D打印、工業機器人等技術為代表的新興生產制造裝備或工具，這些工具或設備直接改變了生產制造方式，對工業生產方式和生產效率產生了重大的影響。例如，以3D打印機為代表的增材制造（additivemanufacturing）促進了個性化制造生產成本的大幅下降以及產品功能、性能、開發周期的綜合優化。總體上看，第二層次技術對工業生產的影響主要由技術本身的先進性決定。

第三層次的技術是應用和集成了前述使能技術和制造技術的大規模生產系統、柔性制造系統和可重構生產系統等現代生產制造系統。如果說第二層次的技術是“設備”層面的技術，生產系統則是“生產線”和“工廠”層次的技術，該層次的技術最終決定了生產設備與人和組織之間的界面和組合方式。換句話說，生產系統層面的技術對工業運營效率的影響不僅取決于技術本身，而且取決于互補性的人的技能和知識、生產組織管理方式以及產業組織結構的有效性。

處于第四層次或頂層的技術是工業物聯網。德國“工業4.0計劃”所強調的“數字物理系統（Cyber-PhysicalSystem）”的核心就是工業物聯網，即將原來自動化的元器件、工業以太網、數據分析建模仿真等技術通過網絡進行更高層次的系統化的整合。因此，工業物聯網的本質，一是生產制造的數字化和智能化，包括通過在生產設備和生產線中加入嵌入式系統來提高生產的智能化，通過設備的互聯互通生成、存儲和分析大數據，提高生產的柔性和效率。二是通過生產系統之間以及生產系統與能源系統、交通系統、消費系統等其他經濟系統的互聯互通，實現在更大經濟系統、而不僅僅是原來工廠層次的資源優化配置。

因此，簡單地說，“第三次工業革命”包含的四個層次的技術分別是：外圍的使能技術以及內部的設備層面、工廠層面和物聯網層面的技術，這四個層面的技術相對獨立又相互作用，共同體現了新工業革命在技術方面的結構性和層次性。從技術簇群，而不是個別關鍵技術的視角，來刻畫“第三次工業革命”的技術結構特征具有重要的產業政策含義。

第一，科技政策的目標應當是促進形成獨特的系統性優勢，而不是簡單占領個別技術“制高點”。由于“第三次工業革命”是緊密聯系、相互作用的四個層面技術的協同突破和應用，因此中國在“第三次工業革命”背景下針對美、日、德等主要工業化國家的技術和產業部署就不能僅僅停留在工業機器人、3D打印等少數所謂的關鍵技術領域的突破，還要協同推進在傳感、大數據、納米新材料等底層技術領域的突破，同時更要加強在智能化、數字化、網絡化生產制造系統和工業物聯網等更高層面的戰略部署。綜觀金融危機以來美、日、德的制造業戰略可以發現，其政策安排都充分體現了“揚長補短”的系統性特征。例如，德國在其裝備工業和信息應用優勢的基礎上進一步推進工業物聯網的發展，日本通過促進工業機器人和3D打印機的成本降低和性能提升來構筑新的裝備工業優勢，而美國則在繼續加強信息技術和新材料等通用技術優勢的同時，通過優化制造業的整體發展環境來培育先進生產制造技術創新和應用的土壤。如果中國的制造業戰略不是著眼于在整個生產制造技術系統形成獨特的技術優勢，而是簡單地瞄準所謂的“制高點”集中科技資源攻關，則在新工業革命競爭的起點上就已經輸給了對手。

第二，產業政策應當鼓勵創新主體開放式、參與式地融入全球創新體系，而不是構建封閉的、獨立的創新體系。前兩次工業革命分別主要發生在英國和美國。由于英國和美國在當時所具有的獨特的技術、產業和市場優勢，兩個國家分別在兩次工業革命期間構建了相對獨立的技術創新體系和主導產業體系。與前兩次工業革命不同，“第三次工業革命”是在科技要素和產業要素更加自由流動的全球化背景下展開的，任何國家都不可能在整個科技體系和創新生態中控制所有的關鍵技術和應用。因此，我國產業政策的導向不應是全面出擊、搞大而全的創新體系，而應積極引導企業和相關創新主體充分接入、獲得、利用和整合全球的科技要素，形成與自身的要素稟賦基礎相適應的核心零部件優勢和集成優勢，從而在新的全球創新系統中與其他工業強國形成相互依賴、相互制衡的競爭格局。“關鍵設備受制于人”“核心零部件嚴重依賴進口”等似是而非的流行觀點背后，實際上反映了國內學術界對企業“知識”邊界和“交易”邊界的混淆。在開放的全球化創新系統觀下，擺脫受制于人的關鍵不是構建封閉的、大而全的國家創新體系，而是鼓勵企業加強與先進設備和零部件供應商的國際合作，充分參與這些設備和零部件的概念設計和產品開發。③

第三，不僅要重視供給性的科技政策，更要充分利用能夠拉動“動力部門（motivebranches）”和“傳導部門（carrierbranches）”市場需求的誘致性產業政策。按照Perez（1983）的定義，關鍵技術所形成的產業是工業革命的動力部門，而由于采用了動力部門的技術和產品而獲得快速發展的產業為傳導部門。④從前兩次工業革命的經驗看，動力部門雖然對于促進形成長期增長發揮了根本性的作用，但動力部門本身的規模卻是非常有限的，動力部門對于經濟增長的貢獻主要是通過傳導部門（或主導產業）間接體現的。例如，第一次工業革命的動力部門是蒸汽機，但主要的市場需求是作為傳導部門的紡織行業創造的；第二次工業革命的動力部門是大規模流水線所依賴的通用機械，但主要的市場需求是由作為傳導部門的鐵路、汽車和化工等傳導部門創造的。⑤與前兩次工業革命不同，“第三次工業革命”所呈現出的復雜結構特征決定了，其動力部門本身就構成一個龐大的內部需求市場。而對于資本品產業而言，下游的市場需求和投資對于拉動其技術突破和持續的技術改進具有決定性的作用。因此，產業政策一方面要鼓勵底層技術和產品在上層產業中的推廣和應用，通過擴大下游市場的容量促進上游產業的專業化發展，另一方面要鼓勵下游企業向上游產業延伸，通過創業型的進入為上游的創新提供更加多樣化的技術來源。⑥

二、“第三次工業革命”的經濟結構特征及其政策含義

新一輪工業革命既是一個技術過程，也是一個與該技術過程相互適應、相互作用的經濟過程，即技術經濟協同性：在企業層面，這種協同性主要表現為企業的技術要素和管理、組織非技術要素之間的“戰略互補性”，即相互適應的技術因素和非技術因素共同、而不是獨立地決定了企業的競爭績效。⑦在宏觀經濟層面，工業革命的技術經濟特征主要表現為制度因素對技術因素的推動，即工業革命為國家間經濟領導權的更迭提供了機會，新的工業革命要求重塑制度結構以適應其需求，領先國家的各個經濟子系統相互匹配并為關鍵技術提供更有效的支撐結構。⑧因此，如果要更加全面地理解“第三工業革命”，就必須進一步深入到這個過程的經濟層面。

“第三次工業革命”的第一個經濟特征是就業結構由操作型和技能型就業向知識型就業的深刻轉變。在生產工具層面，如果說第一次工業革命的特點是通過機械化實現了機器對產業工人的簡單勞動的替代，第二次工業革命的特點是通過使用基于可替換零部件的標準化生產線實現了機器對產業工人的復雜勞動的替代，那么方興未艾的“第三次工業革命”的特點則是通過大規模使用智能化設備實現了機器對人的腦力勞動的替代。⑨但不同于前兩次工業革命中機器與人的體力勞動之間的簡單替代關系，在第三次工業革命中，智能化、數字化的生產設備一方面一定程度上替代了人的腦力勞動，另一方面也對人的技能和知識提出了更高的要求。這是因為，在大規模生產制造范式下，人機之間的界面主要是標準化的機器硬件和具有相對標準化操作界面的軟件，機器用戶更多在操作層面與機械進行協作，設計層面的知識主要由設備或系統提供商完成；而在個性化、智能化的生產系統下，機器用戶不僅在操作層面使用生產設備，而且要直接參與產品的設計、開發過程，標準化了的僅僅是利用信息化工具進行產品設計、開發的軟件界面。當生產和產品設計開發變得高度一體化時，機器用戶不僅要具備復雜的操作技能和技術訣竅，更要具備復雜的產品設計開發知識。

也就是說，“第三次工業革命”對人的技能和知識結構提出了更高的要求，制造業對操作型和技能型產業工人的需求將逐步下降，面向工程師和產品設計開發人員的知識型崗位將不斷涌現。從這個角度看，新工業革命對勞動的影響是非常復雜的，一方面，高度自動化的生產會導致簡單勞動的失業，但另一方面，智能化的生產又會創造更多的高質量的工作機會。二十世紀八十年代的自動化生產為我們的判斷提供了有力的佐證：自動化設備的廣泛應用并沒有導致大規模的失業，原因是工業自動化所帶動的投資及其就業創造效應完全抵消了資本深化對勞動的替代效應，生產自動化對就業的影響更多是結構性的，即技能型工人對于操作型工人的替代。⑩

“第三次工業革命”就業結構特征的政策含義在于：要堅決打破“低成本勞動詛咒”，克服由于比較勞動成本優勢而形成對傳統生產方式的過度依賴以及由此形成的對新工業革命的恐慌，逐步擺脫勞動密集型生產范式的技術路線鎖定，實現生產技術和人的全面發展。要充分借鑒美、日、德針對新工業革命的要求對人力資源進行戰略部署的共同經驗，通過終身學習制度的建立（美國）和進一步完善（德國、日本）以及新的生產制造知識的推廣，在更高層次上融入新工業革命進程。

“第三次工業革命”的第二個經濟特征是公眾制造和社會化創新。隨著3D打印技術、計算機輔助設計和虛擬社區的發展，生產和創新正逐漸由企業的實驗室和車間走向桌面和家庭。自我雇傭形態的個人可以使用數字桌面工具設計新產品、制作模型樣品，并在開源社區中分享自己的設計成果或直接將知識產權出售給其他愿意進行產業化的個人或企業，從而大大縮短了從創意到發明再到商業化的創新過程。例如，美國的電子元器件供應商Sparkfun公司就是利用客戶社區進行開源創新的典型。該公司大部分產品為開源硬件，很多產品設計都是出自客戶之手，公司的工程師僅負責改進和集成，客戶和公司的設計文件共享。

社會化創新組織方式的發展實際上對于我國的創新環境提出了更高的要求：首先，社會化創新的成果多為軟件或產品設計圖紙，這些中間技術成果本身并不是產業化的最終產品，因此需要一個活躍的技術市場作為技術向產品轉化的橋梁，而技術市場形成的基礎是有效的知識產權保護。在這種情況下，過去我國為了促進技術吸收和擴散而相對放松的知識產權保護對于社會化創新的抑制作用顯而易見。為了促進社會化創新和知識流動，就必須真正加強知識產權保護，激發社會創新的力量。其次，由于社會化創新的場所由企業轉向了家庭和個人，技術創新對社會安全、環境的影響變得更加難以監督，因而對法制建設和政府的社會治理能力提出了更高的要求。

“第三次工業革命”的第三個經濟特征是企業的競爭行為和產業組織形態都將發生深刻的變革。在系統層面，“第三次工業革命”的顯著特征是高度的集成性，這種集成性決定了“第三次工業革命”新的經濟特征。可重構生產系統和無人生產車間等網絡化、智能化生產系統不僅是由大量的生產設備、模塊和零部件組成的，而且是這些硬件與大量的數據接收、傳輸、存儲、處理、優化等系統軟件的集成，這些網絡化、智能化的生產系統具有典型的復雜系統集成的特征。

為了更好地理解復雜系統集成的競爭含義，必須首先理解組裝和集成兩個概念的區別。按照技術集成的復雜度，一般將體現該技術的產品分為組裝產品、零部件產品、產品系統和復雜產品系統四種類型。B11可見，“集成”不等于“組裝”，組裝是集成度最低的一種技術創新。集成的主要技術能力是針對整個系統（復雜設備）的架構創新能力，這種能力甚至包含了能夠提供整體解決方案的企業對核心零部件的概念設計能力，即便提供整體解決方案的企業自身可能并不直接生產這些零部件；而組裝則僅僅是對基于標準接口的模塊和零部件的簡單組合。

在生產組織方面，復雜系統集成需要依托基于柔性生產的大型工程項目，而組裝則主要表現為大規模的流水線生產。組裝企業實際上僅僅是集成企業整合和利用全球價值鏈和技術資源的一個環節。如果技術能力僅停留在組裝既有的功能零部件，而缺乏對整個產品架構的設計能力，或者僅掌握少數功能零部件的核心技術，而沒有掌握或能夠整合整個創新網絡的技術能力，企業就不可能在集成性創新系統中占據有利位置。目前我國大多數裝備企業的技術優勢仍然主要在組裝環節，而對于技術壁壘更高的基于架構技術和核心模塊/零部件/軟件技術的集成優勢并沒有形成，而這恰恰是“第三次工業革命”技術競爭的焦點。

新興生產設備或系統的高集成度特征決定了，雖然最終的技術解決方案僅由少數大企業提供，但最終決定整個生產制造系統性能和功能的主體和因素卻是多方面的：不僅取決于提供整體解決方案的大企業的技術集成能力，而且取決于大量的處于技術創新網絡中的提供差異化的零部件和軟件應用的中小企業的技術能力。在新興生產制造技術處于模塊化程度仍然較低、一體化程度較高的導入期時，大企業和小企業之間在實驗和開發過程中的合作和互動就變得異常重要。也就是說，不同于錢德勒所描繪的第二次產業革命主要由大企業主導的產業過程，“第三次工業革命”是大企業和大量中小企業共同創新的產業過程。小企業和創業企業的功能不再局限于改進型創新和細分市場的補充，而是直接成為突破性創新的主體。

“第三次工業革命”背景下企業競爭行為和產業組織形態變革的政策含義在于：目前我國裝備制造業的優勢主要體現在大規模生產和基于組裝的本土化二次開發創新方面，這種能力已經不能適應新工業革命的技術要求。政府針對大企業的創新扶持重點應當逐漸向架構創新方面轉變，并同步提升大企業的大型項目管理能力和創新網絡協調能力，從而最終提升大型企業的綜合集成創新能力；在鼓勵大企業集成創新的同時，要積極鼓勵中小企業在核心零部件和軟件領域的創新，通過優化創新環境促進高技術創業，通過鼓勵基于多元技術路線的探索形成更加適合新興技術機會挖掘的多層次創新生態，而不是過度依賴更適合于既有成熟技術機會開發的高度一體化的大型企業。這意味著，科技政策應當鼓勵新興技術領域的多樣化探索，而不僅僅是任務導向型的大型科技工程。

三、“第三次工業革命”背景下我國產業政策調整策略

“第三次工業革命”是一個技術經濟范式的深刻變革的過程。這場革命將從根本上對工業國家的關鍵要素、核心資源和競爭行為產生重大影響。在這個過程中，既有美國恢復其制造業霸主地位或德、日進一步鞏固其制造業競爭優勢的可能性，也有中國利用技術機會窗口實現趕超的可能性。為了把握全球制造業競爭格局重塑的機遇，美、日、德等傳統工業強國紛紛針對新興制造技術的突破和應用進行戰略部署。在這種情況下，中國的制造業戰略調整，需要充分考慮“第三次工業革命”技術經濟特征及其政策含義，從自身的技術、產業基礎和市場需求實際出發，針對其他工業國家的部署做出策略性的反應，應當加快我國自己的面向中長期的“先進制造戰略規劃”的制定，并在戰略設計和實施中充分體現以下內容。