“第三次工业革命”的技术经济特征及其政策含义

【经济理论与实践】

“第三次工业革命”的技术经济特征及其政策含义*

贺 俊姚 祎陈 小 宁

摘要：“第三次工业革命”既涉及使能技术、生产工具、制造系统和工业物联网等不同层次技术簇群的涌现和扩散，也涉及人力资本结构、生产组织方式和产业组织结构等经济制度要素的深刻变革，是一个技术经济范式协同演化的过程。在新工业革命的背景下，我国的制造业战略和政策调整，要在坚决打破“低成本诅咒”的前提下，充分考虑“第三次工业革命”技术经济特征及其政策含义，针对美、日、德等发达工业国家的部署做出策略性的反应。产业政策的重点应当逐渐由占领“制高点”向形成系统性的技术和产业优势转变，由扶持标准化装备的组装向促进架构技术创新能力、大型工程管理能力和创新网络协调能力等集成能力提升方面转变，由扶持一体化的大企业向促进核心零部件和系统软件领域的中小企业、创业型企业发展以及社会化开源创新转变。

关键词：工业革命；技术经济特征；产业政策

中图分类号：F43/47文献标识码：A

收稿日期：2015-07-16

基金项目：*国家自然科学基金应急项目“中国制造业应对第三次工业革命的思路与措施”(7154100026)。

作者简介：贺俊，男，中国社会科学院工业经济研究所副研究员，经济学博士(北京100836)。

国内外学术界对于“第三次工业革命”并没有形成广泛接受的定义。由于研究目的不同，不同的研究者往往从生物技术、能源技术或制造技术等不同的角度对“第三次工业革命”进行界定。我们的研究将“第三次工业革命”理解为当前正在发生的基于数字化、智能化、网络化的生产制造技术的突破性创新和大规模产业化过程。本研究并不关注“第三次工业革命”的语义学内涵，而是将研究的焦点锁定在“第三次工业革命”这个概念所反映的生产制造技术的突破和深入推广这个特征性现象本身。本文展开的基本逻辑是基于Perez(1983)提出的“技术经济范式”分析框架，即不仅从技术过程的角度来理解“第三次工业革命”，而且进一步从与该技术过程相适应并不断与技术过程相互作用的制度过程的角度来描述和分析新一轮工业革命的技术经济特征。①另外，根据“第三次工业革命”技术经济特征及其政策含义，分析我国产业政策调整策略。

一、“第三次工业革命”的技术结构特征
及其政策含义

在从生产制造的角度分析“第三次工业革命”问题的研究中，一个常见的不足是将视野局限于3D打印、工业机器人、虚拟制造等少数具有里程碑意义的技术突破上。例如，在国内产生了广泛影响的英国《经济学人》于2012年4月刊载的有关“第三次工业革命”的专题报告就将机器人和3D打印技术的快速突破和应用等同于“第三次工业革命”。我们认为，从关键技术的角度理解“第三次工业革命”并没有把握住新一轮工业革命作为一场深刻的技术、经济过程的本质，具有严重的政策误导效应。产业革命是一个由大量相互作用的技术组成的技术簇群(constellations)的涌现和扩散过程。②正因此，若想准确地理解“第三次工业革命”所涉及的技术特征就不能仅仅停留在对工业机器人、3D打印等个别关键技术创新过程的分析，而是要对一系列新兴的智能化、数字化、网络化制造技术创新和扩散过程给出更为完整的解释。

姚祎，女，中国社会科学院研究生院硕士生(北京100836)。

陈小宁，女，中国社会科学院研究生院硕士生(北京100836)。

从技术的本质是既有知识的新组合的认识出发，为了更好地分析“第三次工业革命”的技术结构特征，我们将“第三次工业革命”所涉及的技术系统划分为相互关联的四个层次，即底层的使能技术、生产制造设备(工具)、生产制造系统和处于最顶层的工业物联网。

其中，第一个层次是以信息技术、新材料技术和生物技术等通用技术为核心的“底层技术”或“使能技术”，这些技术本身不属于生产制造的范畴，但这些技术的突破使得新一代生产制造设备或系统的技术突破和大规模产业化成为可能。例如，虽然3D打印和工业机器人都是20世纪就出现的技术，但近年来这些生产设备的应用价值和生产效率的大幅提升却是由于信息存储、传输成本的大幅下降，以及在此基础上传感技术和大数据技术发展共同驱动的信息处理能力的大幅改善使然。又如，激光技术和金属新材料等技术的进步使得3D打印机的生产效率获得了根本性的提升，从而使其应用从原来的实验室产品原型制造这一狭隘的领域逐步扩展到骨骼打印、精密零部件打印等更加广泛的工业领域。

处于新一轮工业革命第二层次的技术是以数字制造、人工智能、3D打印、工业机器人等技术为代表的新兴生产制造装备或工具，这些工具或设备直接改变了生产制造方式，对工业生产方式和生产效率产生了重大的影响。例如，以3D打印机为代表的增材制造(additive manufacturing)促进了个性化制造生产成本的大幅下降以及产品功能、性能、开发周期的综合优化。总体上看，第二层次技术对工业生产的影响主要由技术本身的先进性决定。

第三层次的技术是应用和集成了前述使能技术和制造技术的大规模生产系统、柔性制造系统和可重构生产系统等现代生产制造系统。如果说第二层次的技术是“设备”层面的技术，生产系统则是“生产线”和“工厂”层次的技术，该层次的技术最终决定了生产设备与人和组织之间的界面和组合方式。换句话说，生产系统层面的技术对工业运营效率的影响不仅取决于技术本身，而且取决于互补性的人的技能和知识、生产组织管理方式以及产业组织结构的有效性。

处于第四层次或顶层的技术是工业物联网。德国“工业4.0计划”所强调的“数字物理系统(Cyber-Physical System)”的核心就是工业物联网，即将原来自动化的元器件、工业以太网、数据分析建模仿真等技术通过网络进行更高层次的系统化的整合。因此，工业物联网的本质，一是生产制造的数字化和智能化，包括通过在生产设备和生产线中加入嵌入式系统来提高生产的智能化，通过设备的互联互通生成、存储和分析大数据，提高生产的柔性和效率。二是通过生产系统之间以及生产系统与能源系统、交通系统、消费系统等其他经济系统的互联互通，实现在更大经济系统、而不仅仅是原来工厂层次的资源优化配置。

因此，简单地说，“第三次工业革命”包含的四个层次的技术分别是：外围的使能技术以及内部的设备层面、工厂层面和物联网层面的技术，这四个层面的技术相对独立又相互作用，共同体现了新工业革命在技术方面的结构性和层次性。从技术簇群，而不是个别关键技术的视角，来刻画“第三次工业革命”的技术结构特征具有重要的产业政策含义。

第一，科技政策的目标应当是促进形成独特的系统性优势，而不是简单占领个别技术“制高点”。由于“第三次工业革命”是紧密联系、相互作用的四个层面技术的协同突破和应用，因此中国在“第三次工业革命”背景下针对美、日、德等主要工业化国家的技术和产业部署就不能仅仅停留在工业机器人、3D打印等少数所谓的关键技术领域的突破，还要协同推进在传感、大数据、纳米新材料等底层技术领域的突破，同时更要加强在智能化、数字化、网络化生产制造系统和工业物联网等更高层面的战略部署。综观金融危机以来美、日、德的制造业战略可以发现，其政策安排都充分体现了“扬长补短”的系统性特征。例如，德国在其装备工业和信息应用优势的基础上进一步推进工业物联网的发展，日本通过促进工业机器人和3D打印机的成本降低和性能提升来构筑新的装备工业优势，而美国则在继续加强信息技术和新材料等通用技术优势的同时，通过优化制造业的整体发展环境来培育先进生产制造技术创新和应用的土壤。如果中国的制造业战略不是着眼于在整个生产制造技术系统形成独特的技术优势，而是简单地瞄准所谓的“制高点”集中科技资源攻关，则在新工业革命竞争的起点上就已经输给了对手。

第二，产业政策应当鼓励创新主体开放式、参与式地融入全球创新体系，而不是构建封闭的、独立的创新体系。前两次工业革命分别主要发生在英国和美国。由于英国和美国在当时所具有的独特的技术、产业和市场优势，两个国家分别在两次工业革命期间构建了相对独立的技术创新体系和主导产业体系。与前两次工业革命不同，“第三次工业革命”是在科技要素和产业要素更加自由流动的全球化背景下展开的，任何国家都不可能在整个科技体系和创新生态中控制所有的关键技术和应用。因此，我国产业政策的导向不应是全面出击、搞大而全的创新体系，而应积极引导企业和相关创新主体充分接入、获得、利用和整合全球的科技要素，形成与自身的要素禀赋基础相适应的核心零部件优势和集成优势，从而在新的全球创新系统中与其他工业强国形成相互依赖、相互制衡的竞争格局。“关键设备受制于人”“核心零部件严重依赖进口”等似是而非的流行观点背后，实际上反映了国内学术界对企业“知识”边界和“交易”边界的混淆。在开放的全球化创新系统观下，摆脱受制于人的关键不是构建封闭的、大而全的国家创新体系，而是鼓励企业加强与先进设备和零部件供应商的国际合作，充分参与这些设备和零部件的概念设计和产品开发。③

第三，不仅要重视供给性的科技政策，更要充分利用能够拉动“动力部门(motive branches)”和“传导部门(carrier branches)”市场需求的诱致性产业政策。按照Perez(1983)的定义，关键技术所形成的产业是工业革命的动力部门，而由于采用了动力部门的技术和产品而获得快速发展的产业为传导部门。④从前两次工业革命的经验看，动力部门虽然对于促进形成长期增长发挥了根本性的作用，但动力部门本身的规模却是非常有限的，动力部门对于经济增长的贡献主要是通过传导部门(或主导产业)间接体现的。例如，第一次工业革命的动力部门是蒸汽机，但主要的市场需求是作为传导部门的纺织行业创造的；第二次工业革命的动力部门是大规模流水线所依赖的通用机械，但主要的市场需求是由作为传导部门的铁路、汽车和化工等传导部门创造的。⑤与前两次工业革命不同，“第三次工业革命”所呈现出的复杂结构特征决定了，其动力部门本身就构成一个庞大的内部需求市场。而对于资本品产业而言，下游的市场需求和投资对于拉动其技术突破和持续的技术改进具有决定性的作用。因此，产业政策一方面要鼓励底层技术和产品在上层产业中的推广和应用，通过扩大下游市场的容量促进上游产业的专业化发展，另一方面要鼓励下游企业向上游产业延伸，通过创业型的进入为上游的创新提供更加多样化的技术来源。⑥

二、“第三次工业革命”的经济结构特征
及其政策含义

新一轮工业革命既是一个技术过程，也是一个与该技术过程相互适应、相互作用的经济过程，即技术经济协同性：在企业层面，这种协同性主要表现为企业的技术要素和管理、组织非技术要素之间的“战略互补性”，即相互适应的技术因素和非技术因素共同、而不是独立地决定了企业的竞争绩效。⑦在宏观经济层面，工业革命的技术经济特征主要表现为制度因素对技术因素的推动，即工业革命为国家间经济领导权的更迭提供了机会，新的工业革命要求重塑制度结构以适应其需求，领先国家的各个经济子系统相互匹配并为关键技术提供更有效的支撑结构。⑧因此，如果要更加全面地理解“第三工业革命”，就必须进一步深入到这个过程的经济层面。

“第三次工业革命”的第一个经济特征是就业结构由操作型和技能型就业向知识型就业的深刻转变。在生产工具层面，如果说第一次工业革命的特点是通过机械化实现了机器对产业工人的简单劳动的替代，第二次工业革命的特点是通过使用基于可替换零部件的标准化生产线实现了机器对产业工人的复杂劳动的替代，那么方兴未艾的“第三次工业革命”的特点则是通过大规模使用智能化设备实现了机器对人的脑力劳动的替代。⑨但不同于前两次工业革命中机器与人的体力劳动之间的简单替代关系，在第三次工业革命中，智能化、数字化的生产设备一方面一定程度上替代了人的脑力劳动，另一方面也对人的技能和知识提出了更高的要求。这是因为，在大规模生产制造范式下，人机之间的界面主要是标准化的机器硬件和具有相对标准化操作界面的软件，机器用户更多在操作层面与机械进行协作，设计层面的知识主要由设备或系统提供商完成；而在个性化、智能化的生产系统下，机器用户不仅在操作层面使用生产设备，而且要直接参与产品的设计、开发过程，标准化了的仅仅是利用信息化工具进行产品设计、开发的软件界面。当生产和产品设计开发变得高度一体化时，机器用户不仅要具备复杂的操作技能和技术诀窍，更要具备复杂的产品设计开发知识。

也就是说，“第三次工业革命”对人的技能和知识结构提出了更高的要求，制造业对操作型和技能型产业工人的需求将逐步下降，面向工程师和产品设计开发人员的知识型岗位将不断涌现。从这个角度看，新工业革命对劳动的影响是非常复杂的，一方面，高度自动化的生产会导致简单劳动的失业，但另一方面，智能化的生产又会创造更多的高质量的工作机会。二十世纪八十年代的自动化生产为我们的判断提供了有力的佐证：自动化设备的广泛应用并没有导致大规模的失业，原因是工业自动化所带动的投资及其就业创造效应完全抵消了资本深化对劳动的替代效应，生产自动化对就业的影响更多是结构性的，即技能型工人对于操作型工人的替代。⑩

“第三次工业革命”就业结构特征的政策含义在于：要坚决打破“低成本劳动诅咒”，克服由于比较劳动成本优势而形成对传统生产方式的过度依赖以及由此形成的对新工业革命的恐慌，逐步摆脱劳动密集型生产范式的技术路线锁定，实现生产技术和人的全面发展。要充分借鉴美、日、德针对新工业革命的要求对人力资源进行战略部署的共同经验，通过终身学习制度的建立(美国)和进一步完善(德国、日本)以及新的生产制造知识的推广，在更高层次上融入新工业革命进程。

“第三次工业革命”的第二个经济特征是公众制造和社会化创新。随着3D打印技术、计算机辅助设计和虚拟社区的发展，生产和创新正逐渐由企业的实验室和车间走向桌面和家庭。自我雇佣形态的个人可以使用数字桌面工具设计新产品、制作模型样品，并在开源社区中分享自己的设计成果或直接将知识产权出售给其他愿意进行产业化的个人或企业，从而大大缩短了从创意到发明再到商业化的创新过程。例如，美国的电子元器件供应商Sparkfun公司就是利用客户社区进行开源创新的典型。该公司大部分产品为开源硬件，很多产品设计都是出自客户之手，公司的工程师仅负责改进和集成，客户和公司的设计文件共享。

社会化创新组织方式的发展实际上对于我国的创新环境提出了更高的要求：首先，社会化创新的成果多为软件或产品设计图纸，这些中间技术成果本身并不是产业化的最终产品，因此需要一个活跃的技术市场作为技术向产品转化的桥梁，而技术市场形成的基础是有效的知识产权保护。在这种情况下，过去我国为了促进技术吸收和扩散而相对放松的知识产权保护对于社会化创新的抑制作用显而易见。为了促进社会化创新和知识流动，就必须真正加强知识产权保护，激发社会创新的力量。其次，由于社会化创新的场所由企业转向了家庭和个人，技术创新对社会安全、环境的影响变得更加难以监督，因而对法制建设和政府的社会治理能力提出了更高的要求。

“第三次工业革命”的第三个经济特征是企业的竞争行为和产业组织形态都将发生深刻的变革。在系统层面，“第三次工业革命”的显著特征是高度的集成性，这种集成性决定了“第三次工业革命”新的经济特征。可重构生产系统和无人生产车间等网络化、智能化生产系统不仅是由大量的生产设备、模块和零部件组成的，而且是这些硬件与大量的数据接收、传输、存储、处理、优化等系统软件的集成,这些网络化、智能化的生产系统具有典型的复杂系统集成的特征。

为了更好地理解复杂系统集成的竞争含义，必须首先理解组装和集成两个概念的区别。按照技术集成的复杂度，一般将体现该技术的产品分为组装产品、零部件产品、产品系统和复杂产品系统四种类型。可见，“集成”不等于“组装”，组装是集成度最低的一种技术创新。集成的主要技术能力是针对整个系统(复杂设备)的架构创新能力，这种能力甚至包含了能够提供整体解决方案的企业对核心零部件的概念设计能力，即便提供整体解决方案的企业自身可能并不直接生产这些零部件；而组装则仅仅是对基于标准接口的模块和零部件的简单组合。

在生产组织方面，复杂系统集成需要依托基于柔性生产的大型工程项目，而组装则主要表现为大规模的流水线生产。组装企业实际上仅仅是集成企业整合和利用全球价值链和技术资源的一个环节。如果技术能力仅停留在组装既有的功能零部件，而缺乏对整个产品架构的设计能力，或者仅掌握少数功能零部件的核心技术，而没有掌握或能够整合整个创新网络的技术能力，企业就不可能在集成性创新系统中占据有利位置。目前我国大多数装备企业的技术优势仍然主要在组装环节，而对于技术壁垒更高的基于架构技术和核心模块/零部件/软件技术的集成优势并没有形成，而这恰恰是“第三次工业革命”技术竞争的焦点。

新兴生产设备或系统的高集成度特征决定了，虽然最终的技术解决方案仅由少数大企业提供，但最终决定整个生产制造系统性能和功能的主体和因素却是多方面的：不仅取决于提供整体解决方案的大企业的技术集成能力，而且取决于大量的处于技术创新网络中的提供差异化的零部件和软件应用的中小企业的技术能力。在新兴生产制造技术处于模块化程度仍然较低、一体化程度较高的导入期时，大企业和小企业之间在实验和开发过程中的合作和互动就变得异常重要。也就是说，不同于钱德勒所描绘的第二次产业革命主要由大企业主导的产业过程，“第三次工业革命”是大企业和大量中小企业共同创新的产业过程。小企业和创业企业的功能不再局限于改进型创新和细分市场的补充，而是直接成为突破性创新的主体。

“第三次工业革命”背景下企业竞争行为和产业组织形态变革的政策含义在于：目前我国装备制造业的优势主要体现在大规模生产和基于组装的本土化二次开发创新方面，这种能力已经不能适应新工业革命的技术要求。政府针对大企业的创新扶持重点应当逐渐向架构创新方面转变，并同步提升大企业的大型项目管理能力和创新网络协调能力，从而最终提升大型企业的综合集成创新能力；在鼓励大企业集成创新的同时，要积极鼓励中小企业在核心零部件和软件领域的创新，通过优化创新环境促进高技术创业，通过鼓励基于多元技术路线的探索形成更加适合新兴技术机会挖掘的多层次创新生态，而不是过度依赖更适合于既有成熟技术机会开发的高度一体化的大型企业。这意味着，科技政策应当鼓励新兴技术领域的多样化探索，而不仅仅是任务导向型的大型科技工程。

三、“第三次工业革命”背景下
我国产业政策调整策略

“第三次工业革命”是一个技术经济范式的深刻变革的过程。这场革命将从根本上对工业国家的关键要素、核心资源和竞争行为产生重大影响。在这个过程中，既有美国恢复其制造业霸主地位或德、日进一步巩固其制造业竞争优势的可能性，也有中国利用技术机会窗口实现赶超的可能性。为了把握全球制造业竞争格局重塑的机遇，美、日、德等传统工业强国纷纷针对新兴制造技术的突破和应用进行战略部署。在这种情况下，中国的制造业战略调整，需要充分考虑“第三次工业革命”技术经济特征及其政策含义，从自身的技术、产业基础和市场需求实际出发，针对其他工业国家的部署做出策略性的反应，应当加快我国自己的面向中长期的“先进制造战略规划”的制定，并在战略设计和实施中充分体现以下内容。

第一，依托“母工厂”，加强我国制造技术基础设施建设。在综合生产制造水平方面，中国与美、日、德的技术和管理效率差异显著。这意味着，未来中国的工业化不仅要迎接“工业4.0”的新挑战，而且要在加强信息设备投资和现场管理水平提升的基础上补上“工业3.0”的柔性化制造、甚至“工业2.0”的标准化生产的功课。建议充分借鉴日本的“母工厂”经验，以先进工厂的建设为依托，加快我国先进生产制造技术的突破和相应的现场管理水平的提升。《中国制造2025》虽然明确提出将工艺技术创新和工艺技术研究机构建设作为促进我国制造技术提升和完善我国工业创新体系的重要内容，但《中国制造2025》没有充分认识到工艺技术与产品技术创新的差异性，即产品创新更多依托正式的研发机构和实验室，而工艺技术创新则主要发生在生产现场。正式的能够提供共性生产技术的工艺技术研发机构建设固然重要，但“工业3.0”和“工业4.0”所涉及的生产制造技术的创新、持续完善和相应的生产管理方法的形成，根本上需要依托一批现代工厂的培育，这些现代工厂将对于促进智能制造等现代制造技术的创新和推广起到重要的引领示范作用。

第二，充分吸收和借鉴美、日、德应对新工业革命的共同经验和普遍做法，加快有利于新兴制造技术创新与扩散的制度基础建设，构建与智能制造相适应的产业工人技能培训体系。在“工业3.0”时代，美国虽然仍然在数控机床等一系列生产装备方面取得了技术领先，却逐步走上了“去制造业”和丧失制造业竞争优势的道路。究其原因，最主要的是因为美国没有进行与先进设备相适应的互补性战略创新(如精益生产方式)。正因此，在新一轮的工业革命中，发达工业国家的政策目光都不仅瞄准技术创新本身，而且重视互补性的经济条件和制度建设。例如，针对新兴制造技术的要求，发达工业国家都强调通过终身学习制度建设提升产业工人的技能和知识水平，通过先进制造技术研究所或产业联盟建设加强共性技术的供给。建议借鉴这些国家的共同经验，尽快设立我国的先进制造技术研究所或产业研究院，加快共性技术和先进生产管理方式的突破和面向广大中小企业的推广；加快职业技能教育体系的建设，培育壮大技能型、知识型员工队伍。

第三，依托公共服务机构和工艺咨询师队伍建设，促进先进适用制造技术的推广应用。历史表明，任何一个赶超国家都不是简单重复领先者的产业发展路径。面对新兴制造技术形成的挑战与机遇，美国的战略聚焦点仍然是通用技术和底层技术，德国力图在工业物联网方面取得突破，而日本则重点在3D打印和工业机器人等现代装备方面进行布局。基于此，建议从中国自身的技术能力、市场优势和产业基础出发，在加强前沿技术等制高点布局的同时，重点促进智能化、数字化、网络化技术和系统与我国大规模生产方式的结合，形成既体现我国比较优势又有利于形成新的竞争优势的差异化竞争战略。在积极促进前沿制造技术突破的同时，凭借我国庞大的制造基础优势，依托公共服务机构建设，促进先进适用制造技术的推广应用，并在推广应用过程中不断提升我国的先进制造技术应用水平，将是未来相当长时期内我国参与新一轮工业革命的独特优势和路径。建议借鉴美国的退休经理服务团(SCORE)政策和日本的企业诊断指导制度，设立国家认证的工艺技术咨询师，根据企业提出的服务需求为企业指派咨询师，咨询师以邮件或现场服务的方式为企业提供规划、研究、设计、分析、试验、评价和实施等各方面的咨询服务。从《中国制造2025》有关公共服务体系建设的内容来看，直接为企业提供技术服务的服务队伍建设还没有被给予足够的关注，而这也正是未来我国制造业产业政策调整的另一个重要方向。

注释

①④⑧Perez C.Structural Change and the Assimilation of New Technologies in the Economic and Social Systems.Futures,No.5,1983,pp.357—375.②⑤[英]克里斯·弗里曼、弗朗西斯科·卢桑：《光阴似箭：从工业革命看信息革命》，中国人民大学出版社，2007年，第67页。③Takeishi，A.Knowledge Partitioning in the Inter-firm Division of Labor：The Case of Automotive Product Development.Organization Science，No.3,2002,pp.321—338.⑥The Source of Capital Goods Innovation:The Role of User Firms in Japan and Korea.Routledge,1998,pp.69—81.⑦Bargaining Costs,Influence Costs,and the Organization of Economic Activity.Cambridge University Press,1990,pp.103—126.⑨The Second Machine Age:Work Progress,and Prosperity in a Time of Brilliant Technologies.W.W.Norton & Company,2014,pp.21—39.⑩The Future Impact of Automation on Workers.Oxford University Press,1986,pp.109—112.Hobday,Michael.Firm level Innovation Models:Perspectives on Research in Developed and Developing Countries.Technology Analysis & Strategic Management，No.2，2005,pp.121—146.

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