中国制造“全产业链崛起”高铁样本

周倩

中国工业崛起是整体性、创新性的，这种产业和技术的持续迭代进化是完整的系统工程。中国高铁产业的异军突起，为解读中国制造的全产业链崛起提供了一个典型样本。

当前，已经贯通2.5万公里线路的中国高铁无疑是“中国制造”的一张国家名片。中国高铁同时在高速铁路、高原高寒铁路、重载铁路等领域实现创新突破，国内纵横交错的高铁网络运营里程占世界高铁总量的2/3，形成了一个完整的高铁产业链，包括了各个细分领域的大量主导企业。与此同时，相比传统工业强国，中国制造业的强劲竞争力已经显现在工程机械、白色家电、电子消费品等“模块化架构产品”，以及5G通信、北斗卫星导航、超级计算机、百万千瓦级核电装备、万米深海石油钻探设备等“大型复杂装备”领域。中国工业崛起是整体性、创新性的，这种产业和技术的持续迭代、进化，不是一个一个的单点突破，而是一个完整的系统工程。

工业领域高价值的创新突破不会随心所欲发生，不会因为工程师的突发灵感或者企业家的奇思妙想就轻易出现。制造业的重大创新都会面临巨大投入和极高风险，这需要有动机、有压力，而且需要知识、经验和支持系统。而中国工业崛起的最大成就，正是创造了一种政策、市场、资金、技术协同共进的关联环境，产业和科技得以在其中不断发生创新裂变。

基础工具决定创新高度

“中国制造”强势崛起的最大前提是什么？技术、资金和市场，这些都是资源要素，而不是前提。正确答案是基础工具，基础工具决定了创新高度。

哪怕高铁的原创技术源于德国、日本，但高铁技术因为中国资金、中国市场才真正发扬光大。可是很少有人知道，中国能够拥有世界上最强大的高铁产业，最先是因为中国强大的基础工具——诸如重型水压机、大型风洞群等大国重器。

在中国决定建造高铁的初期，引进了日本川崎重工的技术，机车原型是日本新干线E2-1000。中国向日本订购的60列机车中，3列在日本完成组装，并完整交付中国;另有6组以散件形式付运，由中方负责组装;最后，提供中国国内制造剩余的51列机车所需要的设备和知识产权。中国公司在日本技术的基础上，通过“逆向工程”和“重新发明”，不断适应国内轨道交通的运行环境，才逐渐有了中国自主的高铁技术，这是一个引进、吸收、消化、适应、二次创新的艰难过程。可是，仅靠这些就能完整掌握核心技术、实现整体创新吗？

中国当年是通过购买日本第5代高铁技术，加上法国和德国一部分技术，经过一定的技术集成和改进，把从日本购买的220公里时速高铁提速到250公里以上，然后才有了“中国自主知识产权”。不过，当时日本国内正在运营的高铁技术是第6代，而且第7代已研发成熟，都测试十几年了，足以对中国保持绝对的技術领先。

此前，中国汽车工业也是不断引进日本技术，几十年来，中国并未崛起成为汽车制造强国，反而成为日本汽车零部件的最大进口国。高铁技术的复杂、精密程度，远非汽车制造可比。高速铁路系统作为尖端技术的高度集成，一列高速动车组由70多万个零部件、5万根导线、10万个接点组成。大到车体型材，小到一颗螺丝，每一处都需要严格的技术标准做指导。日本国内，向高铁列车制造提供零部件的企业就有几十万家。过去一向靠廉价劳力赚钱的中国制造业，有能力供应那么多精密零部件吗？

要深刻理解核心技术，除了要能掌握核心零部件和相关知识产权，最重要的，是要在一些特殊的工业领域有更好的基础工具。中国公司通过“重新研发”，对日本高铁许多关键的技术进行了改造，比如，日本列车的车头是用许多块钢板拼起来的，中国则依靠上海郊区一台世界上最大的水压机直接压出来;中国还利用秦岭的航空风洞测试了车头受到的空气阻力，对其形状进行了修改;更重要的，是中国修改后的设计比日本原型车跑得更快。这其中用于金属锻造的水压机、用于空气动力学测试的风洞，恰恰是中国领先日本的关键基础工具。

而且，技术的环境适应过程本身就是十分复杂的二次创新。中国高铁的精髓还在铁路本身，比如全长2298公里的“京广高铁”（世界上运营里程最长的高速铁路），几乎建在一座从北京延伸到广州的没有弯曲的大桥上，“和谐号”“复兴号”列车可以用350公里的时速跑完全程而无需减速。日本“新干线”是很难做到这一点的，不是技术原因，主要是日本国土狭小、山路多弯，列车跑得太快不安全，还噪声扰民。此外，中国高铁技术适应了世界上独一无二的沙漠（西北）、冻土（东北）环境，不论基础研究还是技术解决方案，中国高铁技术都更加全面、更具有环境适应力。

创新动能源于本土市场和持续专注

当今世界高铁版图中，日本、欧洲、美国的运营线路里程总和不及中国一半。高铁技术诞生于欧洲、日本，繁荣于中国，但是一直以科技发达著称的美国则是明显落后。有人会问，世界第一科技强国（美国）为什么会在高铁技术上落后世界脚步？这要回归到一个基本问题：科技创新的动能源于何处？答案是本土市场和持续专注。

本土市场的重要性

“本土市场效应”将会推动新兴国家的工业崛起，这是2008年诺贝尔经济学奖得主保罗·克鲁格曼的主要观点——因为技术创新一定要有持续的商业回报作为支撑，使用人口越多、市场体量越大，产品的平均成本就越低，在国际上就越具有竞争力。比如，中国输变电设备制造商可以到马来西亚设立合资工厂，生产高压开关柜。马来西亚人均GDP曾长期高于中国，却没有技术能力生产同类产品。这是为什么？中国电力设备市场世界最大，中国制造商根本不担心市场回报，能够毫无顾虑地进行技术研发。而马来西亚因为人口体量、市场规模有限，不足以支撑一个完整的电力设备产业链，难以自主形成相关技术能力。

美国也是如此。在汽车、航空工业极其发达的情况下，美国3亿人口规模已无余力再去支撑一个庞大的高铁产业。美国在19世纪就开始修建铁路，由于地广人稀，火车的运输成本非常高，于是，美国的长途运输就转向航空业，短途则是汽车出行，而处于中间状态的高速铁路就没有发展起来。相比之下，中国人口体量巨大且十分密集，而且人口的迁徙频率非常高，人口的密集流动推动高铁运力需求的快速增长，特别是在城镇化的进程中。所以，极其可观的人口体量和密度，足以支撑中国长途、短途、状态组合的多样化出行市场。

京沪高铁（1318公里）、哈大高铁（921公里）和京广高铁（2300公里）的长度都超过世界上其他高铁线路。相比之下，欧洲和日本加起来也就五六千公里，而美国尚未建过高铁。中国高铁建设的规模体量十分巨大，商业回报又是确定的，也就能在很长一段时期专注于技术开发，不必顾虑技术研发出来是否具有可持续的商业价值，能否收回研发成本。工业技术进步的主要内容，不是发明过去不存在的新产品，而是对已有产品的持续改进，而改进的方向是由应用中出现的问题所决定的。中国研发人员有“必须解决问题”的压力，只需专注于突破技术瓶颈，完全不用担心商业回报问题。因为专注研发、技术持续迭代，在核心技术实现突破的同时，无数周边、关联的细节问题也得到系统性解决，这就促使创新动能完全释放。

中国核电产业的快速崛起也是这个道理。世界核电市场从2010年开始，逐渐将中国视作风向标，中国在建的核电机组占世界40%。哪怕在未来10年，这一局面也很难打破。核电项目的建设周期一般在5年左右，而在建设周期之前的另一个5年内，需要展开前期规划及准备工作，这就需要10年时间。要想在2020年完成多大规模的核电装机，就需要在2015年前后开工建设，2010年开始展开前期规划。一个核电站各种系统共计300余个，需要各式零配件数万套。一个超长的核电产业链，牵涉极其庞大的制造商群体。

因为中国本土的核电市场足够大，法国（EPR技术）和美国（AP1000技术）都力图攻入中国市场，主动与中国展开技术合作。在AP1000和EPR设备国产化的过程中，大到主泵、主管道，小到阀门，几乎所有核心技术环节，国内都要组织研发人员攻关。中国公司不顾一切突破核心技术，除了后面跟着的大订单，以及订单所预示的未来几十年庞大的国内核电市场之外，其实还有更深层的考虑：必须系统性提升中国制造业的品质。核电是工业界的高端，与核电相关的任何设备、零配件，都是用最高标准来做的，要确保核电设施安全可靠，必须把产品做得一点瑕疵都没有。强劲的“本土市场”力量，严苛的技术标准，在民间市场需求、产业政策推动下形成强大创新合力。

创新能力——时间

核心技术非常重要、非常昂贵，但并非不能买到，真正买不到的，是自主创新能力。什么是创新能力？时间是绕不过去的壁垒。一说到诞生了新技术，人们往往会觉得明天就可以成为生意，因此，有关企业的股票便开始上涨。但事实上，一项新技术要产生出经济成果，需要经历相当长时间的考验。一般认为，新技术从研究到成熟是一个阶段，从成熟到应用是第二阶段。第二阶段的时间周期约10-15年。换句话说，如果现在想应用一项新技术，它必须在10年之前就已经成熟了，否则难以应用。

日本于2014年动工建设“超导新干线”，运行时速高达550公里。這个项目是从什么时候开始实施的？就在“东海道新干线”开业之后不久。“东海道新干线”在1960年代已成为日本的国家名片。也就是说，“超导新干线”研究开发已经经历50多年了，日本在超导领域的研究，10年前就已经成熟了。为什么新技术一定要经历漫长的时间考验呢？要使未知的领域进入实用化，需要去开发无数的周边关联技术。研究深化下去，就会频繁产生出许多难以想象的问题。如果不把这些问题一个一个认真地解决好，技术研发就无法向前推进。所以，这需要耐心，需要继承和迭代，需要意志坚定、财力雄厚，经得起市场和时代的动荡。

李国杰院士曾说过：“经济增长的内在动力就是知识存量的增长，不论是对一个企业还是一个国家，知识的增长要靠创新实践不断沉淀的技术积累。中国高铁的成功被誉为‘引进消化吸收再创新的榜样，但不应忘记，从20世纪50年代开始中国一直在从事铁路机车研制，通过‘中华之星等科研项目的锤炼，南车、北车集团已有坚实的技术储备。”

中国制造业内在的发展动力其实是不断释放的“工程师红利”，中国目前拥有大量相对廉价的科学家和工程师，很多人力密集型的技术和产品研发可以轻松组织起来。比如华为，一搞技术攻关就有上百名技术人员参与。科学家和工程师众多，一个大项目就可以分解成为很多小项目，不断试错，不断迭代，最后就能找到很多解决问题的实用方法。哪怕是苹果CEO蒂姆·库克也有了一个基本判断：多年以前中国已经不再是最低人工成本的国家了，这不是苹果来中国的原因。苹果到中国的真正原因，是中国拥有很高的工程质量，技术、工具加上材料，都使中国能够满足苹果的产品制造需求。

2017年中国的工业产出规模已经超过美国、日本、德国的总和，这至少说明一点——中国已经占据全球工业制造环节的很大部分。这非常有利于“知识扩散效应”的发酵。因为工业领域的新知识、创造力主要源于生产的一线现场。车间流水线是技术创新的最直接来源，而从内部流动性来讲，设计师、工程师及车间生产员与熟练产业工人只有通过近距离的业务交叉，才可增强彼此的融合与了解，优化流程与产品品控，带来创造力。对于科技进步而言，产业链上和制造环节中的经验积累至关重要。

“全产业链崛起”

工业大国的全球竞逐中，德国、日本的优势在于质量过硬、基础雄厚、工艺严谨，美国的优势在于社会创新、高科技研发、集全球资源与精英，中国的优势则在于产业链和协作体系十分完整、内需市场巨大、工程师红利加持。

工程师、产业链，才是真正属于中国制造业的关键词。中国高铁的最大成就是“全产业链崛起”。要真正理解这一点，就要知道一个超级产业的技术结构有多么复杂：

在铁路时代开启的初期（19世纪中后期），最复杂的工业设备就是蒸汽动力火车、铁甲战舰，一辆蒸汽机车大大小小零部件大概有几十万种，一个中等规模的工业国家只需要百万产业工人，就能满足铁路产业发展所需要的人力，当时最小的工业国比利时只有400万人口。

进入20世纪上半叶，电动机和大量新型化工材料进入铁路工业，一条电气化铁路和一辆电力机车所需要的基本零部件种类翻了好几倍，只有西欧、美国少数几个工业强国（拥有数千万的高素质人口）才支撑得起。事情还远不止于此，随着铁路装备技术的极限发展，连主要功能以外的附属功能也已经复杂到常人难以理解的程度，或者大多数人根本就不知道这些技术环节的存在。比如各种开关包括自动的、手动的、电磁的、机械的等有好几千个，各种仪表比如测气温的、测气压的、测车速的等有上万个，都是用于保证线路和机车运行的稳定可靠。

铁路工业进入20世纪中后期，IT信息化设备以及AI智能设备的大量运用，使铁路技术系统的复杂程度又上升了几个量级。2019年1月5日0时，17辆超长版时速350公里“复兴号”自动驾驶列车首次亮相京沪高铁。这个时速350公里自动驾驶是怎样实现的？简单来说，就是在既有列车运行控制系统的基础上增加了自动驾驶（ATO）单元等设备，就可以實现列车自动发车、区间自动运行、到站自动停车、停车后自动打开车门、车门与站台屏蔽门之间自动联控，还可以根据列车运行区间自动调整列车运行的最高时速。这样有几个好处：可以保证驾驶操作的一致性，消除驾驶员水平不同带来的差异，准确按照运行计划行车，有效提高运输能力。

这些技术优势的背后是什么？以高铁车载计算机为例，2007年开始运营的国产动车组“和谐号”，车载IT系统的底层代码有几百万行，2019年启动运营的“复兴号”自动驾驶列车，底层代码就接近2000万行，其中使用的高级编程语言难以掌握，要凑足熟练掌握该编程语言的工程师，没有几个国家能做到。

任何具有科技含量的工业产品和装备的背后，都是一个庞大的产业协作体系。那些你既熟悉又陌生的技术装备，除了包括很多核心的、高端的设备和元器件，更多是企业需要付给工人工资若干元，支付厂房租金若干元，支付水电费若干元，交纳各项税费若干元，支付物流费用若干元，付给配件商若干元……这些成本不会平白无故消失，只代表人民币从一些人手中转移到另一些人手中。

配件商要供应零配件，毫无疑问又需要自己的人工、管理、厂租、水电、物流、仓储等;供电局要供电，就需要电网建设，电站建设，乃至煤矿开采，电力装备制造;物流公司要提供高效的物流，就需要车辆，需要司机，需要付费给高速公路;那么下一步，还需要筑路，需要钢筋水泥，需要……表面上是一个产品、一套装备、一个产业，骨子里则需要整个国家的原材料工业、能源工业、基础设施、物流网络、配套产业、市场体系的强力支持。这就像一个球撞击另外一个球，产生了相当大的“撞击效应”，整个产业协作体系由此“撞”活了。

中国高铁产业崛起的真正意义是什么？是参与到这个产业的分工协作中的大量高素质人口、大量工程师，已经形成了中国工业崛起的人才基石。现代工业的发展趋势是分工越来越细，产品越来越复杂，基本配件越来越多。20世纪中后期，全球所有工业门类所需要的基本配件数量，已增加到3000万种以上。在工业的核心部分，平均每个基本配件至少要对应一个专职人员来储备和改进生产工艺。而核心产业（比如高铁产业）也不能自己独立构成一个完整的社会，还需要第三产业和初级产业的劳动力来配合。中国高铁系统的最关键技术诸如整车系统集成、车体及转向架技术、牵引传动系统、网络控制系统和制动系统，全是纯粹的“中国制造”。这意味着什么？中国已经形成庞大的高铁产业，与之配套的大大小小的零部件制造商达到30多万家。

2012年以后，中国的时速200及250公里的高铁技术已相当成熟，并开始对外技术输出，比如高铁核心配件转向架、高速动车组铝合金车体，已开始销往欧洲，攻取一些原被日本企业独占的海外市场。2017年，“复兴号”高速动车组已经开始全面落地中国标准。美国前总统奥巴马曾在《国情咨文》中坦承：“美国铁路技术比中国落后了10年。美国上百年来一直走在世界前列，我们没有理由让中国拥有最快的铁路。”

前沿信息技术释放创新潜能

过去30年，在国家力量和本土内需市场的强劲支撑之下，中国工业体系已经拥有了世界上最完整的供应链条。中国是世界上唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类（39个工业大类、191个中类、525个小类）的国家，形成了“门类齐全、独立完整”的工业体系。小到轴承、螺丝钉等基础零件，大至超算、航天、高铁等大国重器，“中国制造”都可以随时就地取材，富有效率和弹性。

未来，“中国制造”技术和产业的进化升级更多会依赖于前沿信息技术（比如AI、5G）释放出来的创新潜能。今后10～20年，驱动经济增长的最大引擎可能不是新发明的重大技术，而是前沿信息技术融入各个产业的新产品、个性化服务的新业态、产业链跨界融合的新模式。有人预言，现今前沿信息技术的渗透率、应用深度，仅仅相当于工业革命的蒸汽机时代。

比如，5G通信技术的全面成熟将会带动中国高铁新一轮的产业技术升级。对此，邬贺铨院士曾表示，移动通信的发展从1G到4G都是面向个人的通信，但5G不仅带来更宽的带宽、更高的速率，5G更大的发展在于其所定位的应用场景、产业应用和大量未知的应用创新。5G通信带来的低时延、高可靠，主要面向的应用目标就有高铁，未来要保证500公里时速下流畅的通信，因为5G技术的低功耗、大连接，可以实现1平方公里支撑100万个传感器的目标，将碎片化的信息整合融入瞬时性、全感知的智能系统，综合高效利用资源。“中国制造”正在进入创新攻坚时期，将在叠加的技术进步中成为这个时代的关键变量。