國際比較視角下的中國制造業數字化轉型
——基于中美德日的對比分析

文/劉軍梅 謝霓裳

在新一輪科技革命的推動下，數字經濟逐漸成為許多國家的核心競爭力之一。在這樣的大環境下，作為制造大國，制造業的數字化轉型更是成為中國經濟由高速發展轉向高質量發展的重中之重。

制造業數字化轉型是“產數融合”重要方向

數字經濟可分為數字產業化和產業數字化兩部分，數字化轉型屬于產業數字化的內容，制造業的數字化轉型則是產業數字化中更為具體的一個層面。

（一）數字技術的產業化與產業發展的數字化

技術和產業是兩個維度，技術發展到一定階段后才會形成產業，數字技術的產業化也同樣適用這一邏輯。推進數字產業化實際上就是要把從原理發現到技術應用、產品和服務開發、市場運作，再到經濟融合的鏈條，想盡辦法打通、打透。產業數字化則指應用數字技術和數據資源為傳統產業帶來產出增加和效率提升，是數字技術與實體經濟的融合。產業數字化的下一步發展將會是加快實體經濟的數字化轉型，尤其是制造業的數字化轉型升級，實現制造業基礎高級化和產業鏈現代化，提高實體經濟質量效益和核心競爭力。

從邏輯關系上看，產業數字化是基于數字產業化的。數字技術首先形成一個產業之后，才能去給傳統產業賦能，因此數字產業化是產業數字化的前提，而產業數字化必然會形成產數融合的狀態，并且產業數字化成功的企業通常會進一步把自己的產數融合數字化能力進行產業化。由此可見，數字產業化與產業數字化之間存在著相互促進、螺旋上升的機制。

（二）制造業數字化概念的狹義和廣義之分

我們認為，狹義的制造業數字化轉型是指從工業3.0階段向工業4.0階段轉變的過程，即在已實現信息化的基礎上將業務生產信息進行數字化儲存、處理和計算，從而在數字化的基礎上實現智能決策和個性化生產，即實現智能化；而廣義的數字化轉型則是在以上概念的基礎上，還同時包括企業通過信息化改造實現工業3.0的階段。

廣義數字化轉型的概念比較符合廣大發展中國家的國情，因為在發展中國家的實踐中，信息化和數字化的先后順序并不是絕對的。特別是在中國，許多中小型工業企業并未實現信息化，甚至部分企業還未實現完全的自動化生產。在這一背景下，脫離信息化改造而單純談數字化轉型是不現實的，中國制造業的數字化轉型完全可以實現信息化和數字化的齊頭并進。

中美德日布局制造業數字化轉型的戰略差異

當制造業的數字化轉型成為不可阻擋的趨勢后，世界各國紛紛開始依據自身的優勢，對制造業的數字化轉型升級提出了不同的構想和規劃。

（一）中國制造業數字化轉型的規劃布局

沿著中國的五年發展規劃脈絡，我們可以將我國制造業數字化轉型的規劃與發展進程大致劃分為準備、起步和深入推進三個階段：

1.準備階段：“八五”至“九五”計劃（1991—2000年）。國家科技部在“八五”和“九五”計劃期間先后實施了CAD應用工程和CAD/CIMS應用工程，成功普及了自動化、信息化的相關理念，取得了較為明顯的經濟效益和社會效益，為國家推動制造業轉型積累了初步的經驗。

2.起步階段：“十五”計劃至“十二五”規劃（2001—2015年）。2002年黨的十六大首次提出了“以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化”的口號，并在“十五”計劃期間啟動了制造業信息化工程。2007年黨的十七大首次提出“信息化與工業化融合發展”，中國從此進入推進“兩化融合”的發展階段，并開啟了“甩圖紙”和“甩賬表”的“兩甩工程”的試點應用，推動制造業向集成化發展。黨的十八大則提出要“推動戰略性新產業、先進制造業健康發展”的目標，并在之后成立了中央網絡安全和信息化領導小組，加強了對信息化工作的統籌協調。

3.深入推進階段：“十三五”規劃至今（2016年至今）。2015年后中國制造業的轉型發展進入了深入推進階段，中國政府開始推進制造業和互聯網企業的融合，打造制造業的“雙創”平臺，啟動智能制造和機器人的重大工程，大力研發智能機器人、高端成套裝備和3D打印設備等，努力夯實智能制造的發展基礎。這期間國家各部委也陸續發布相關戰略文件，積極推動制造業的數字化轉型。

（二）美國制造業數字化轉型戰略布局

2008年金融危機的重創使得美國在痛定思痛之后再次意識到了制造業的重要性，開始引領制造業向高端領域邁進。

1.提出“再工業化”和“制造業重返美國”口號。美國政府希望利用其強大的科技實力和創新能力來發展低耗能高附加值的先進制造業，將重振制造業作為國家長遠發展的重要戰略，陸續出臺了一系列支持政策。

2.推出《先進制造業國家戰略計劃》。該戰略正式將發展先進制造業提升至國家戰略的高度，提出了完善先進制造業創新政策、加強產業公地建設和優化政府投資的三大原則；明確了加快中小企業投資、提高勞動技能、建立健全伙伴關系、調整優化政府投資和加大研發投資力度等五大目標。

3.創建國家制造業創新網絡。截至2021年，美國在全國范圍內創建了16個頂級的創新中心，以政府基礎投資拉動社會投資，帶動產業升級，為在美國工業采用先進制造技術鋪平了道路。

（三）德國制造業數字化轉型戰略布局

德國是數字化時代的倡導者和引領者，在2013年就提出了“工業4.0”的概念，希望借助一系列的政策支持，保持德國制造在全球的領先地位。

1.率先提出工業4.0概念。工業4.0在德國被認為是由物聯網及其服務引領的第四次工業革命，制造業數字化是工業4.0的核心領域，通過引入新型數字技術，將制造業的設計端、生產端和銷售端聯通，實現智能制造。

2.創建中小企業工業4.0卓越中心。德國在全國建立了25個中小企業工業4.0卓越中心，在資助中小企業的同時，培育樣板企業和樣板實驗室，供所有有數字化改造意愿的企業參觀。隨著越來越多的數字化改造項目的實施，這些中心已經在數字化方面積累了相當豐富的寶貴經驗，勢必會推動整個德國工業，特別是中小企業的數字化進程。

3.搶先推行標準制定和歐洲數字化框架。統一的規范和標準對工業4.0至關重要，能夠制定和執行標準的企業將在國際競爭中占據優勢地位。因此，德國政府希望通過推進標準制定，避免本國企業依賴于外國技術，并在競爭中獲得優勢。

（四）日本制造業數字化轉型戰略布局

日本早在20世紀90年代就開始重視智能制造的發展，進入21世紀后則提出了“工業互聯“的概念。

1.確立互聯工業的戰略方向。互聯工業的戰略由安倍晉三于2017年首次提出，其主要核心包括：建設人與設備和系統交互的新型數字社會，通過合作與協調解決工業新問題，積極培養適應數字技術的高級人才。

2.推出工業價值鏈計劃。為了使“互聯工業”愿景得到更好實現，日本經濟產業省于2015年支持成立了日本工業價值鏈促進會，以大型企業為中心，同時在周圍接入中小企業，形成一種創新型的企業互聯形式，為其成員企業實現轉型升級提供了一個良好的協同創新平臺，大大降低了成本，促進了日本智能制造產業的技術創新。

3.倡導“官產學”一體化合作機制。日本產業界會選擇與大學和科研機構合作開發新技術和新產品，而政府則主要扮演制定相關政策、搭建平臺等角色。日本高達80%的專利技術轉換率很大一部分要歸功于“官產學”一體化的合作機制。

（五）中美德日制造業數字化轉型戰略布局的差異性分析

由于中美德日四國制造業發展進程以及所處的階段并不相同，使得制造業各具優勢和特點，四國據此對制造業的數字化提出了不同的構想和規劃，這些差異性主要表現在以下五個方面:

1.戰略目標不同。中國的戰略目標是以智能制造為主攻方向，是推動產業轉型升級的一個整體規劃。德國戰略意在鞏固與強化“德國制造”在全球的領先地位，在全球推廣“德國標準”。美國戰略的首要任務則是重振制造業，吸引制造業企業重返美國，提升美國在全球先進制造領域的份額。日本的戰略目標則是建設新型數字社會，實現“工業互聯”“互聯制造”，促進日本智能制造產業的技術創新。

2.發展路徑不同。美德日的發展路徑是從精益化到自動化，再到數字化，最后實現智能化；而中國制造業數字化轉型的發展路徑可以分為兩種：一種是先數字化，然后實現自動化，最后實現智能化；另一種則是從精益化出發，逐步數字化、自動化，最后實現智能化。中外路徑的差異主要在于是先實現“自動化”還是先實現“數字化”。中國的兩種路徑都是數字化先于自動化，主要原因在于自動化裝備的價格昂貴，而中國大部分制造業企業的特點是小批量、多批次，從企業特點以及成本效益考慮，并不適合全面自動化。

3.發展的側重點不同。中國在發展新興產業的同時，還注重以兩化融合為主線，推動傳統產業在自動化、信息化方面的“補課”。而美國的“再工業化”是依托于其強大的科技實力，利用數字技術和信息技術來發展先進制造業，因此美國重點關注機器人、生物技術等先進制造領域。德國的戰略側重在“守住制高點”，更多地聚焦于技術的市場化、產品的標準化和國際化。日本則依托于其堅實的工業基礎和在機器人領域的優勢，重點發展機器人、人工智能及物聯網、大數據等新技術，深化其與制造業的深度融合，提升制造業的生產效率，強化競爭力。

4.對中小企業的關注度不同。中、德兩國更關注中小制造業企業的數字化轉型。德國大型企業的數字化水平較高，部分企業處于世界頂尖水平，因此德國的政策扶持更多地關注中小企業，建設了大量的中小企業工業4.0卓越中心和中小企業測試床，為中小企業提供認識和了解數字化的機會，并提供具體的數字化改造實施方案。而在中國，中小企業是市場經濟的重要組成部分，但由于技術、資金、人才以及管理經驗等方面的限制阻礙了中小企業的數字化轉型，所以各級政府都嘗試解決中小企業面對數字化轉型“不會轉”“不能轉”“不敢轉”的問題。

5.支援體制或平臺成熟度不同。美國政府把國家制造業創新網絡作為“孵化器”，以“產學研政”合作的形式，促進研究成果的轉化與應用，從而提升美國制造的整體實力。德國政府搭建了工業4.0平臺以及中小企業工業4.0卓越中心，由政府領導、學術界和工業界的專家共同參與，為所有工業企業的數字化轉型提供幫助。日本政府形成了成熟的多方合作支援體制即官產學一體化合作機制，在技術成果轉化方面起到了顯著的作用。中國政府目前也搭建了兩化融合平臺，但在參與企業數量、平臺功能建設等方面仍有待提高。

中國制造業數字化轉型的成效及其與美德日的比較

（一）中國制造業數字化轉型的成效

自20世紀90年代起，歷經30多年的發展，中國制造業的數字化轉型逐漸駛入快車道，兩化融合與智能制造取得了長足進步，工業互聯網建設逐步展開，軟硬件供給能力不斷提升，數字化生態建設有序推進，數字化轉型取得了顯著的成效。自2015年至2018年，試點示范項目的生產效率平均提高45%，產品研制周期平均縮短35%，產品不良品率平均降35%，涌現出網絡協同制造、大規模個性化定制、遠程運維服務等新模式、新業態。與此同時，5G與制造業的融合程度快速提升。

（二）中國制造業數字化轉型相較于美、德、日的比較優勢

具有中國特色的工業背景也使得中國的制造業及其數字化轉型形成了自己獨有的特點和優勢，主要體現在制造業規模大、體系最完整；5G技術處于世界領先水平；新技術、新業態、新模式的先導應用領先；制造業數字化轉型的潛在市場規模較大等方面。

（三）中國制造業數字化轉型相較于美、德、日的不足與差距

我國與這些國家在制造業數字化轉型方面的差距主要體現在工業的整體技術水平相對落后；傳統和新型數字基礎設施的提升空間仍然很大；基礎研發投入不足；國產軟件缺乏競爭力；工業數字化滲透率不高；數字化轉型配套服務的行業生態并不健康等方面。

結論與建議

中國的制造業主體是大量的中小腰部企業，其特點是“不標準、小批量、多批次、利潤低”，所以德國工業4.0的頂層設計并不適合中國。相反，美國的工業互聯網思維下的數字化轉型恰好可以與中國的實際情況相匹配。中國制造業的特點造就了大量的應用場景和試錯機會，在良好的配套設計和電力等基礎環境中，中國擁有非常好的利用數字化工廠來實現彎道超車進而再通過自動化來實現智能化的機會，要推進中國制造強國的建設，就必須著力解決以下問題：

一是要繼續加快推進數字技術設施建設，加快布局與推進“5G+”模式的應用，推動工業互聯網的建設；二要大力發展數字化相關技術，攻克“卡脖子”難題，加強對基礎理論、關鍵技術的研究投入，并依托在5G通信領域上的優勢，在全球范圍內尋找合作伙伴，突破某些國家的技術封鎖；三是要推動全產業鏈協同發展，打造數字化產業生態，鼓勵大型企業加強與中小企業的合作，通過建設供應商標準體系，吸納中小型供應商，促進產業鏈良性發展；四是在國家層面開展提升國民數字素養的社會工程，大力培養數字技能復合型人才，為制造業數字化轉型注入持續動力。