先進制造業集群現代科技支撐體系建設研究

干勇，謝曼，廉海強，鄒偉龍，王慧

（1. 中國工程院，北京 100088；2. 鋼鐵研究總院，北京 100081）

一、前言

產業集群指在某個特定領域內，由地理位置集中且相互聯系的供應商、產業和專門化的制度及協會組成的集合，還可包括政府、 高校、工業/產業標準制定機構、職業培訓機構和智庫機構。先進制造業集群是在產業集群一般特征基礎上，與先進技術及工藝、先進制造領域相關的企業及關聯機構共生形成的產業組織形態，具有以下特征：世界排名靠前的集群規模，完善的技術創新體系，較為完整的產業鏈條，良好的政策環境[1]。

在全球經濟一體化背景下，國家之間的競爭已由企業之間、產業鏈之間的競爭逐漸轉變為產業集群之間、產業生態系統之間的競爭[1]。制造業集群化發展是產業發展的基本規律之一[2]，也是制造業結構調整和轉型升級的必由之路，相應發展水平在一定程度上代表了國家的產業競爭力[2]。先進制造業集群必然是高科技產業集群，構建產業集群科技支撐體系是增強產業集群創新能力、提升產業核心競爭力的本質要求，還是制造業產業集群發展壯大的核心要素。

有關制造業集群科技支撐體系研究集中在三方面：從制造業集群創新體系構建角度出發[1,3]，側重研究創新體系特征、政府對創新體系的治理等；從戰略性新興產業宏觀發展角度出發[4,5]，側重研究創新資源區域布局、區域創新系統與戰略性新興產業集群之間的關系等；從典型產業發展角度出發[6,7]，側重研究集群網絡化協作組織、開放創新、產業鏈協同創新等。筆者認為，先進制造業集群科技支撐體系是以產業集群為基礎形成的創新網絡，由企業、科研機構、創新環境等核心要素組成；企業是創新主體，科研機構是核心支撐，創新環境（如科技中介服務、體制機制和政策環境、文化氛圍等）是集群壯大的關鍵，三者以企業為核心形成創新網絡并共同支撐先進制造業集群發展[8]。先進制造業集群的科技支撐體系具有以下特征：企業、高校、科研院所、新型創新組織等主體活躍，掌握某一領域關鍵核心技術的同時還擁有持續創新能力；擁有良好的“產學研”協同創新、產業鏈上下游協同創新機制，形成以企業為主體的技術創新體系；科技中介服務水平滿足集群創新需求，支持創新的政策和制度優越，具有寬容、開放、信任的創新文化氛圍。

培育先進制造業集群是我國實施制造強國戰略的重要舉措，也是建設現代產業體系的內生要求。目前，京津冀、長江三角洲、粵港澳大灣區等地區涌現出了一批制造業基礎好、創新能力強的產業集聚區，已具備先進制造業集群發展的基本 “動量”[2]；然而對比世界主要制造強國，我國制造業集群的創新能力建設尚存在諸多問題。構建制造業集群科技支撐體系，提升制造業集群科技創新能力，增強制造業集群的國際競爭力，是實現我國制造業高質量發展的必然要求。本文以產業應用領域為切入點，將制造業產業集群分為基礎產業、關鍵戰略產業、前沿技術產業等主要類型，剖析科技支撐體系建設現狀及存在的問題，探討產業集群現代科技支撐體系的發展方向與建設路徑，以期為制造業高質量發展、現代產業體系建設、宏觀經濟管理研究提供基礎參考。

二、先進制造業集群科技支撐體系建設的國際經驗

（一）美國先進制造業集群科技支撐體系

依托區域優勢推動科技資源集聚。區域的要素稟賦、交通基礎設施、科研機構密度、技術研發實力等優勢促成了美國制造業集聚，相應的技術、資本、人才、產業聚集形成較完整的科技支撐體系。加利福尼亞州憑借區域內斯坦福大學、加州理工學院等高校的計算機、信息技術研發優勢，形成了以信息技術、互聯網服務、軟件開發為主的產業集群。休斯頓市依托墨西哥灣畔豐富的石油儲量和便利的交通條件形成了石化產業集群，集聚了美國30余家大能源公司中的29家企業總部以及1000多家石油設備制造商和供應商[9]，帶動了石油開采、精煉加工等關聯產業成長。

構建“產學研”協同創新機制。硅谷的高新技術產業集群在發展過程中特別注重與斯坦福大學進行“產學研”合作，將斯坦福大學具有市場應用前景的先進技術轉化到集群企業中。波士頓生物醫藥產業集群在發展過程中特別注重與波士頓大學、麻省理工學院、哈佛醫學院等周邊高校建立校企合作機制，為產業集群發展輸送了大量技術。同時，麻省理工學院鼓勵優秀教師創辦企業，由校友創建的公司超過3×104家[9]。

（二）德國先進制造業集群科技支撐體系

建立網絡化的互動交流機制。德國政府積極推動地理空間鄰近且集聚的企業和各類機構之間形成高度網絡化的本地互動/交流機制。德國“領先集群競賽計劃”中的能源效率創新集群集中分布在薩克森州，聚集的110多個集群伙伴（含17家大企業、61家中小企業、33家高校及研究機構）基于技術聯盟共同開發節能信息通信技術，為數字社會建設奠定了基礎[3]。

采取分類支持與培育的方式推動集群創新發展。一方面，德國政府采取差異化的政策支持集群發展：以單個產業為主，如“生物區域計劃”旨在促進生物技術的產業化；以創新發展為主，如“創新競爭力集群計劃”倡導跨產業、跨區域協同創新；以集群合作為主，如“走向集群計劃”支持地區間的合作并建立集群與集群間相互合作機制。另一方面，德國政府根據制造業集群的不同發展階段采取分類管理方式進行建設，針對薄弱的技術與產業、落后領域設立專項扶持計劃，對于發展良好的技術與產業則采取競爭性政策[3]。

（三）日本先進制造業集群科技支撐體系

創新機構在集群中起到核心樞紐功能。各類高校、科研院所等創新機構在日本先進制造業集群中占據了核心位置。集群創新活動以研發機構的科學家和研發團隊為基礎，以技術研發為中心，以技術轉移轉化、金融機構等為中介，以技術研究開發型企業為最終培育目標[10]。

注重建設集群發展長效機制。日本政府在推動制造業集群形成及發展的進程中，根據發展目標制定具有銜接性、時效性的政策，重視相關政策的延續性。通過減免稅收、設立國家級科技項目等延續性政策支持企業開展技術創新活動；著眼于制造業集群未來發展，在集群內建設眾多關鍵共性技術創新平臺；保持科研機構、企業、高校、行業協會、管理部門之間的緊密聯系并進行協同創新[10]。

（四）韓國先進制造業集群科技支撐體系

以微集群為基本單位構建集群的管理體系。韓國產業集群中的微集群指以產業集群中特定領域多個企業面臨的共性關鍵問題為基礎，以企業為主體，聯合研究機構及其他相關機構形成的特別興趣小組[1]。以微集群形式開展集群產業共性關鍵問題的研發突破及合作交流[1]，實踐證明這種體系提高了技術創新的效率，對韓國制造業集群發展起到顯著的促進作用。

分階段實施差異化的集群管理策略。韓國政府在制造業集群發展過程的不同階段采取了區別性的集群管理策略和手段。2007年以前，制定各種發展指南，以商業開發模式促進企業在集群中投資落戶。2008—2009年，推進集群整合管理并將之推向全國，以創新集群機構為依托開展集群的建設和管理。2009年之后，先進制造業集群的格局基本形成，集群管理轉向了提升國家競爭力的目標。

三、我國制造業集群及其科技支撐體系發展現狀及存在的主要問題

2021年，工業和信息化部發布了先進制造業集群決賽優勝者名單（見表1），入選的25個集群代表了國內產業集群發展水平，涉及新一代信息技術、高端裝備、先進材料、生物醫藥等領域。這些產業集群主要分布在長江三角洲、珠江三角洲、環渤海、中西部等地區，而京津冀地區、東北地區暫無入選，整體上呈現東密西疏、南多北少的分布格局。入選的先進制造業集群大多已形成相應的科技支撐體系。集群內企業自主創新能力較強，形成了龍頭企業牽引、中小企業圍繞產業鏈配套發展的格局，建立了較為緊密的“產學研”協同創新網絡。產業集群有不同的類型劃分方式，本文根據我國產業發展階段特點，將產業集群大致分為基礎產業集群、關鍵戰略產業集群、前沿技術產業集群。

表1 工業和信息化部2019年先進制造業集群決賽優勝者名單

（一）基礎產業集群及其科技支撐體系

1.發展現狀

以紡織、建材、石化、鋼鐵、有色、輕工等為代表的基礎產業是我國的優勢產業[2]，發展較早、相對成熟、產能較大，產業鏈上下游配套能力較強，大多已在產業集群基礎上形成了跨區域、多基地的帶狀分布格局和以龍頭企業為主體的技術創新體系。以鋼鐵產業為例，形成了以寶武鋼鐵集團有限公司、河鋼股份有限公司為龍頭的沿江/沿海帶狀分布格局，在上海市、武漢市、唐山市等地形成了鋼鐵產業集群；擁有寶山鋼鐵股份有限公司、河鋼集團有限公司、鞍山鋼鐵集團有限公司、沙鋼集團有限公司等具有較強市場競爭力的鋼鐵企業，北京科技大學、東北大學、鋼鐵研究總院等科研和冶金人才培養基地；企業與大學、科研院所建立了緊密的“產學研”合作關系。以紡織產業為例，浙江省紹興現代紡織集群內共有大小紡織企業及家庭工業單位近7×104家，規模以上紡織及相關企業2858家，形成了精對苯二甲酸（PTA）、化纖、織布、印染、家紡、紡機、創意設計服務、專業市場與電子商務、國際商貿交流等于一體的產業集群，成為亞洲最大的化纖面料生產基地和印染加工基地[11]。

2. 面臨問題

我國基礎產業集群同質化現象比較突出，存在低端產品產能過剩、品種結構單一、低水平重復建設等問題[12]，同時科技創新動力不足。究其原因，基礎產業多是傳統產業，市場需求趨于飽和，技術相對成熟，企業眾多且競爭激烈。隨著碳達峰、碳中和戰略實施，環境約束增強，勞動力成本的進一步上升，基礎產業集群可持續發展面臨極大挑戰，亟需調整結構、提質增效。例如， 河北省唐山市鋼鐵企業約有60余家，企業規模普遍較小，產業集中度低，研發創新能力不足，高附加值產品缺乏；近年來各地化工材料聚烯烴項目快速投產，但生產高端產品的企業并不多，比拼的是建設速度和成本優勢而不是高附加值[12]。

（二）關鍵戰略產業集群及其科技支撐體系

1. 發展現狀

以信息、高端裝備、新能源、新材料、生物、節能環保等為代表的戰略性新興產業是我國當前發展較快的領域，產業集群正在形成，科技創新資源快速集聚。部分集群已經形成龍頭企業帶動中小企業共同發展的格局，產業鏈上、下游配套緊密，產業鏈協同創新機制、“產學研” 合作機制逐步完善，以企業為主體的產業協同創新體系已經顯現[1,11]。在關鍵戰略產業集群內，以國家級創新中心、新型產業技術研究院等為代表的一批大型創新平臺正在加速建設，成為企業連接大學、科研院所的紐帶與橋梁。以長沙市工程機械產業集群為例，2019年集群總產值超過2000億元，約占全國工程機械行業的23%，產品涵蓋12個大類、100多個小類、400多個型號規格；擁有三一重工股份有限公司、中聯重科股份有限公司、鐵建重工集團有限公司、山河智能裝備股份有限公司等龍頭企業，以及星沙機床有限公司、萬鑫精工（湖南）股份有限公司、啟泰傳感科技有限公司等零部件配套企業，主機和零部件企業達416家，已形成良好的上下游協同創新關系，產業鏈基本自主安全可控；突出“產學研”合作，與清華大學、浙江大學、國防科技大學、中國科學院等建立了協同創新模式，攻克了多路閥、油缸、泵等核心零部件技術。長沙市工程機械行業協會作為相關集群的協調管理機構，功能趨于完善。

2. 面臨問題

關鍵戰略產業集群內雖已形成產業鏈，但產業鏈關鍵環節存在嚴重的短板，核心基礎零部件/元器件、關鍵基礎材料、基礎檢測檢驗設備、先進基礎制造工藝和裝備（簡稱“四基”）的自主可控水平不高，制約了產業集群發展和壯大。例如，浙江省杭州市數字安防產業集群生產的核心視頻監控產品在全球市場占有率接近50%，但芯片、關鍵組部件、操作系統、服務器等環節存在明顯短板。青島市軌道交通裝備產業集群是我國唯一集高鐵/地鐵整車生產、軌道交通關鍵核心系統研發制造、國家基礎應用技術協同創新平臺于一體的產業集聚區，但在“四基”發展方面較為落后，仍依賴進口產品配套。

整體來看，關鍵戰略產業集群及其科技支撐體系存在的問題表現在：一是集群企業自主創新能力不足，關鍵共性技術、高端產品自主研發乏力，自主創新投入不足，技術原創性較差；二是集群創新主體之間的“產學研”協同創新機制、產業鏈協同創新機制不健全，部分產業“集而不群”，產業集群內企業的關聯度不高，沒有形成完整的產業鏈上、下游配套關系，同時企業與高校、科研院所之間“產學研”合作深度不夠、產業鏈協同創新不足，集群內的創新平臺未能及時充分發揮作用；三是支持產業集群發展的共性技術研發、檢驗檢測、標準、專利、融資服務等公共服務配套不完善，對集群內中小企業的發展扶持政策尚有待完善。

（三）前沿技術產業集群及其科技支撐體系

1. 發展現狀

部分地區圍繞石墨烯、液態金屬、超導材料、人工智能、氫能等前沿技術開展研發和應用，初步形成了散點狀的產業基地，產業規模正在逐步擴大，甚至出現產業集聚態勢；一些技術成熟度相對較高的產業形成了從技術研發到規模量產直至下游應用的產業鏈雛形。相對于基礎產業集群和關鍵戰略產業集群，前沿技術產業集群創新資源集聚度不高，完整的科技支撐體系有待形成。以氫能產業集聚區為例，氫能發展目前主要以交通領域應用為牽引，產業鏈逐步延伸到制氫、儲氫、運氫、加氫、燃料電池以及配套產業環節， 在華東、華南、華中、華北、東北等地區都有布局；但從國家全局來看，與氫能相關的創新資源布局較為分散且創新單元力量依然不強。

2. 面臨問題

一是科研資源分散且重復建設。由于前沿技術產業具有良好的發展潛力，各地政府、高校、科研院所、龍頭企業都在積極布局，力圖搶占發展先機，也就不可避免地造成了科技資源分散與浪費。二是共性技術研發與支撐能力不強。新技術應用場景探索實踐不深入、時間較短，多數成果僅展示了應用可能性，而從實驗室走向市場仍需經歷長周期的關鍵技術研發、工程化技術開發、市場應用開拓過程。

四、先進制造業集群發展方向及現代科技支撐體系建設路徑建議

“十四五”時期及面向2035年，我國先進制造業集群的培育工作重在兩方面：① 加強頂層規劃，科學合理進行產業布局，由發展與改革、科技、財政、工信、商務等相關部門共同建立跨部門協作機制，協同推動產業集群科技支持體系培育工作，同時堅持“因地制宜”差異化發展原則，避免產業集群同質化、低水平無序競爭；② 充分考慮不同類型產業集群發展不平衡的狀況和差異性，以產業集群發展的客觀規律為依據，分類施策，針對性建立適合不同產業集群發展需求的科技支撐體系，分類推動制造業集群向先進制造業集群總體目標邁進。

（一）基礎產業集群

基礎產業集群應通過結構調整，改變低水平同質化競爭、高耗能高污染的原有發展模式。通過產業集群結構調整，使基礎產業集中度更加合理；優化基礎產業集群的科技創新資源分配及科技支撐體系，引導創新資源向重點企業、重點產品集聚；提升基礎產業集群創新的動力，使基礎產業走出發展困境。

一是以提高產業集中度為主線，鞏固技術創新體系。依托龍頭企業，支持開展跨區域、跨所有制的兼并重組，進行創新資源的優化配置，圍繞產品結構優化、綠色制造工藝、智能制造技術調整科技支撐體系。引導企業在戰略、資源、研發、采購、銷售、物流等方面充分發揮協同效應，加快產能布局統疇協調，避免重復投資和建設，促進產品結構優化。發揮企業資源整合之后的人才、技術、資本優勢，加大研發投入，在綠色制造技術、智能制造技術等新技術研發上實現新突破，引領行業發展。

二是提升產業集群智能化水平，打造平臺經濟體。平臺經濟體由多方主體參與，共同建立、共同運營、分享資源、共享利益；加入平臺經濟體的企業通過互相參股、有限聯合的方式形成利益共同體，消除產能過剩、產能分散、產品同質化、低成本競爭等矛盾，降低企業兼并重組可能造成的風險。基礎產業集群利用互聯網、大數據技術建設聯合生產運營一體化智能平臺，形成產能的集約化運行管理功能，打造產能“聯合體”。為加入產能“聯合體”的企業提供創新優惠政策，以平臺經濟體模式激發企業加強技術創新。

（二）關鍵戰略產業集群

關鍵戰略產業集群大多已具備工程集成能力，形成了優勢產品供給能力。未來發展應瞄準全球價值鏈中高端，“強鏈補鏈”，打造上、下游緊密協作且相互關聯的產業鏈，實現產業鏈的高水平自主可控；圍繞產業鏈關鍵環節部署創新鏈，培育創新能力強的領軍企業與“專精特新”企業；建設公共創新平臺，提升原創技術供給能力，強化技術創新服務支撐，形成“產學研”協同、產業鏈耦合的創新網絡。

一是培育產業鏈鏈主企業，營造“鏈主企業牽引、中小企業集聚” 的創新生態。針對工程機械、軌道交通裝備等發展比較成熟的產業集群，聚焦產業鏈環節“卡脖子”技術，推動主機廠與配套企業協同創新。鼓勵產業鏈鏈主企業向集群配套企業開放供應鏈，實施關鍵材料、關鍵器件、關鍵裝備國產替代計劃；以國家重點工程、重大裝備的需求為牽引，提升材料與器件等上、中游產業鏈環節的自主可控水平，助推集群產業整體搶占全球產業鏈、價值鏈的制高點。

二是建設重大共性技術創新平臺與中試平臺，促進產業集群“產學研”合作、產業鏈上下游協同創新。加速關鍵基礎材料、關鍵基礎元器件等集群產業鏈短板環節實現自主可控，提升產業集群的核心競爭力。優先在產業集群內建設國家制造業創新中心、國家技術創新中心、產業技術研究院等重大公共創新平臺，促進集群產業形成協同創新網絡。針對第三代半導體、光電、集成電路等尚未形成產業集群的關鍵領域，注重政策配套、金融配套、創新生態建設和人才培養。以國家級創新中心、國家實驗室為中心，依托國家綜合性科技創新區，帶動和輻射周邊的“衛星式”產業集群，打通產業鏈和創新鏈；改善創新生態，建立大平臺，形成大體系，組建大團隊，發展若干科技金融、創新載體、應用示范、高端人才緊密結合的“硅谷”創新示范區[10]。

（三）前沿技術產業集群

由于前沿技術一般成熟度不高，形成產業集群尚需較長周期，應通過創新平臺建設吸引科技人才在區域內集聚，加速成果轉化、加強產業孵化；以應用場景示范和推廣推動上、下游企業集聚，形成技術研發與技術示范應用良性互動的局面。

一是建設前沿技術創新平臺，打造環高校和科研院所的創新生態圈。圍繞產業發展需求，支持高校、科研院所與有實力的企業在科技創新資源密集地區或者周邊地區合作建設前沿技術創新平臺；吸引創新資源集聚，推動前沿新興技術成果轉化，以高質量研發活動催生眾多前沿技術產業鏈及產業集群。

二是加強新技術的試驗驗證與示范應用，以應用促進前沿技術產業集群建設。突出引領產業鏈升級、制造業轉型升級的前沿技術應用研究，建立容錯機制，為新技術提供應用場景，保障新產品應用落地。在重點領域實施產業化及應用示范工程，加速產品應用示范，以應用示范促進前沿技術產業集群的高質量建設。