中国制造业创新能力的行业特征与绩效——基于中美比较视角

陈 钰

（中国科学技术发展战略研究院，北京 100038）

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。改革开放，尤其是本世纪初以来，中国制造业融入全球产业链，制造业快速发展，增加值在2006 年超过日本，2010 年超过美国，成为世界制造业规模最大的国家［1］。然而，与世界先进水平相比，我国制造业仍然大而不强，关键核心技术与高端装备对外依存度高，在国际分工体系中处于价值链的中低端［2］，其重要原因就在于自主创新能力的不足。这在近期中美贸易争端事件中有着深刻的体现。未来，我国制造业要走向以科技创新为核心的高质量发展，首先必须要清楚我国制造业的技术能力现状和行业特点，以及影响创新绩效的机制问题。

本文基于中美比较分析的视角，从反映企业创新能力的核心指标出发，系统分析中国制造业科技创新能力的行业特征，运用计量经济学模型实证研究中国制造业发展的技术绩效、经济绩效和竞争力绩效，最后给出了针对性政策建议。

1 相关文献综述

制造业一直是产业经济学研究的热点课题，综合梳理相关文献可以看到，学者们主要从竞争力评价、技术差距、影响因素及未来发展态势等方面开展了相关研究。

竞争力比较研究。基于产业经济学的竞争力分析框架，陈立敏等［3］从生产率、市场份额和利润率3 个层次构造了产业国际竞争力的评价体系,依据中国制造业30个行业的数据进行了实证分析。杨长湧［4］和彭晖等［5］从生产率和国际贸易角度比较分析了中美制造业发展竞争力。学者们认为，中国制造业竞争力快速提高，但与美国差距明显，生产率相对较低，出口规模优势以中低端制造产品为主，在全球价值链中处于薄利多销的状况。

技术差距实证研究。对标美国，学者们利用经济学的实证模型测算了中国制造业的技术差距。杨飞［6］发现中国的资源、能源等垄断性制造业和高端制造业同美国的技术差距较大，而消费品制造业同美国的技术差距较小。陆剑等［7］认为中国工业技术与美国等OECD 国家的总体差距已大幅缩小，下一步发展需要转向创新驱动的新路径。黄漓江等［8］研究发现出口贸易不利于缩小中美技术差距，进口贸易显著缩小了中美技术差距，FDI 对中美技术差距的影响不显著。

制造业创新的影响因素研究。未来我国建设全球制造业中心必须推动国内企业取得技术优势［9］，制造业技术创新动能引领我国创新高质量发展［10］。杨浩昌等［11］认为通过制造业集聚推动技术进步或技术效率的提高等作用机制来促进创新生产率提升。王秀婷等［12］研究了创新驱动制造业TFP 增长的机理和制约要素。熊励等［13］认为技术创新、文化创新和制度创新三者之间互动促进制造业创新要素协同发展可以有效推动产业升级。

新的国际形势下中美制造业发展态势研究。当前世界经济还处于金融危机后恢复时期，加之国际上单边主义和民主主义兴起，国内经济进入转型发展阶段，制造业发展环境更加复杂严峻。渠慎宁等［14］针对危机后美国等发达国家再工业化战略,通过比较中美制造业的平均工资水平，认为我国以劳动力成本为核心的传统比较优势持续弱化。赵玉林等［15］研究认为中国全要素生产率与美国仍存在较大差距，且金融危机后差距有拉大趋势，中国高技术产业价值增值能力与美国的差距大于制造业总体。王霞［16］模拟中美贸易摩擦经济效应的行业影响，认为美国发动贸易摩擦对其实现“重塑经济独立”的目标没有实质性意义，一定程度上牵制了中国向“制造业强国”迈进的步伐。

通过以上分析可以看到，学界对我国制造业的研究基本上都是基于产业经济学的理论框架展开的，实证研究的视角聚焦于制造业的生产效率和市场竞争力表现，探讨了中国制造业在成本、全要素生产率和国际贸易方面与美国等发达国家的差距。很少有文献直接从科技创新的核心指标比较研究我国制造业与美国的创新能力状况。本文将科技创新的视角来分析研究中国制造业的结构特点和绩效。

2 中美制造业技术水平的行业结构比较

当今全球化和高科技时代，科技创新成为一国企业参与国际竞争的核心要素，而研发（R&D）则是支撑企业科技创新能力的基础。因此，R&D 投入强度是国际通用反映产业技术能力的核心指标。

上世纪末，经济合作与发展组织（OECD）开展了产业按技术水平的分类研究，提出了研发投入的强度为核心的产业划分标准［17］，将制造业划分为高技术行业、中高技术行业、中低技术行业和低技术行业四类。国家统计局参考OECD 研究成果，针对我国制造业开展相应测算，在此基础上进一步调整归并了细分行业，形成了我国高技术产业的分类，并公布相关数据［18］。但是，国家公布的高技术产业数据在分析应用时有一定的局限性：一方面，由于国家统计局确定的中国高技术产业行业范围是国民经济行业中4 位数制造业行业调整归并的结果，在制造业总体行业分析中造成不便；另一方面，随着信息技术的深入发展，技术的融合应用越来越普遍，宏观的市场环境和生态体系对产业创新的作用更加突出，人们对产业创新的关注已经从原来单纯的高技术制造行业转向制造业整体的技术体系水平。由此，依据国民经济行业分类口径的技术分析能够更好反映国家制造业的科技创新特征。

由于国家之间统计体系差异，我国企业R&D 投入强度在计算时一般使用行业R&D 经费投入与主营业务收入之比来测度，美国使用的是行业R&D 经费投入与销售收入之比来计算。虽然我国2017 年以来未公布工业行业销售收入数据，但是通过比较分析2016 年前的历史数据可以看到，我国主营业务收入和销售产值数据差异很小，基本不影响我国和美国的R&D 投入强度比值数据的比较分析。中国数据来源于《中国科技统计年鉴》各期，行业范围包含了国家统计局最新公布的《国民经济行业分类与代码（GB/T 4754-2017）》中，除了废弃资源综合利用业之外的30 个制造业行业。美国数据来源于美国国家科学基金会（NSF）下属的国家科学与工程统计中心公布的企业研发与创新调查数据结果，包含28 个制造业细分行业。

2.1 中美制造业按技术密集度分类比较

借鉴OECD 的分类方法，利用SPPS 统计软件工具，分别使用中国2018 年R&D 经费投入与主营业务收入的比值、美国R&D 经费投入与销售收入的比值数据，进行统计聚类分析，将中美制造业聚类分为高技术行业、中高技术行业、中低技术行业和低技术行业四类（见表1）。

分析行业聚类分析结果可见表1，中国高技术制造业包括铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业，医药制造业，专用设备制造业，仪器仪表制造业和其他制造业（其中包括核辐射加工）5 个行业；中高技术制造业包括通用设备制造业，汽车制造业，电气机械及器材制造业，通信设备、计算机及其他电子设备制造业4 个行业；中低技术制造业包括食品制造、纺织业、化学品和金属冶炼等14个行业；低技术制造业包括饮料、服装、石油加工等7 个行业。美国高技术制造业包括半导体机械制造，半导体及其他电子零件，药品，通讯设备，导航、测量、电子医疗和控制仪器5 个行业；中高技术制造业包括航空航天产品及零件，发动机、涡轮机和动力传输设备，医疗设备及用品，其他电脑及电子产品4 个行业；中低技术制造业包括电气、汽车、化学品和金属制品等9 个行业；低技术制造业包括食品、纺织、石油等10 个行业。

比较中美制造业技术水平的行业结构可以看到，中国高技术产业仍是以传统装备制造和医药制造为主，集中在交通、专用设备和仪器仪表制造行业上，当前信息时代的主导行业通信设备、计算机及其他电子设备制造业属于中高技术行业。形成鲜明对比的是，美国高技术产业除了医药行业外，则都是支撑和引领当前信息技术革命的信息行业，集中在半导体、通讯设备和导航等行业。这充分反映了中国制造业整体所处发展阶段还落后于美国，中国在信息产业领域还未形成足够的积累和研发能力。

上述研究表明，在当今全球化产业链分工背景下，体现科技创新能力的研发投入强度指标更能反映国家间制造业技术水平，产业经济学中常用的贸易竞争力分析方法有较大的局限性，这可以从我国高技术产品贸易数据得到佐证。科技部统计分析报告数据显示，2018 年，中国高技术产品出口额达到7 430.4 亿美元，其中，计算机与通信技术产品出口绝对主导地位，规模为5 050.3 亿美元，占高技术产品出口总额的68%。美国正是中国计算机与通信技术产品出口的最大目的地国，所占比重达到25.4%。从我国出口贸易的结构就可以看到，高技术产品出口中，以“三来一补”为代表的加工贸易所占比重为60%，出口企业以外商独资企业和中外合资企业为主，外商独资企业所占比重为50%，中外合资企业所占比重为15%［19］。可见，我国制造业总体技术水平相比美国还有较大差距，出口较大的计算机与通讯产品仅属于中高技术行业，依靠组装加工获取规模优势。

表1 中美制造业按技术密集度分类结果

2.2 中美制造业研发强度比较

企业对研发活动的经费投入强度直接反映企业技术能力水平。通过比较分析发现，我国制造业研发投入强度相比制造强国的目标要求还有较大差距。从图1 可以看到，2018 年，中国制造业研发经费投入占营业收入的比重为1.35%。高技术行业研发投入强度平均为2.65%左右，其中，最高的铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业为3.38%，仪器仪表制造业为2.72%，医药制造业和专用设备制造业在2.4%左右。中高技术行业研发投入强度平均不到2%，通信设备、计算机及其他电子设备制造业和电气机械及器材制造业分别为2.12%、2.04%，通用设备制造业为1.92%，汽车制造业仅为1.57%。中低技术行业和低技术行业研发投入强度较低，平均水平分别处于1.05%和0.5%的水平。

图1 2018 年中国制造业行业研发投入强度

我国各层次的制造业行业研发投入强度相比世界制造业强国美国都存在巨大差距。从图2 可以看到，美国高技术制造业研发投入强度平均水平接近15%，其中，最高的半导体机械制造业高达18.4%，半导体及其他电子零件制造业也达到17.5%，药品和通讯设备制造业均在14%左右。中高技术行业研发投入强度平均水平为6.4%，其中航空航天产品及零件制造、其他电脑及电子产品制造在7.5%以上。中低技术行业研发经费的平均投入强度为2.68%，低技术行业平均为0.78%。相比而言，我国高技术行业的研发投入强度不到美国高技术行业投入强度的1/5、中高技术行业的1/2，仅相当于美国中低技术行业的研发投入强度水平。可见，我国制造业技术能力不论是行业结构上还是投入强度水平上都还远远落后于美国。

图2 2017 年美国制造业行业研发投入强度

3 中美制造业的行业创新绩效比较

3.1 创新绩效评价框架

从生产过程来看，产业创新是从科技要素投入到产品市场化的一个多阶段的价值链过程。大致可以分为技术研发阶段和技术转化阶段［20］。技术研发阶段是从研发资源投入到科技成果产出的过程，研发资源投入包括R&D 经费和R&D 人员，通过产业科技系统的运行，产生知识和技术，表现为生产工艺的提升和发明专利的申请，R&D 经费和发明专利申请数量是测度这一阶段投入产出的关键指标。技术转化阶段是从科技成果产出向经济效益转化的过程，基于技术研发阶段的技术成果，通过产业创新系统的技术开发和市场推广，生产新产品获得收益，新产品销售收入是测度这一阶段的关键指标。制造业整体创新绩效是两阶段效率的综合，最终是要反映在行业利润的提升上（见图3）。

图3 制造业行业科技创新两阶段结构模型

3.2 研究方法

基于上述两阶段框架模型，为了更好研判制造业科技创新绩效，检验我国制造业的技术研发效率和转化效率，以及最终提升企业利润的竞争力效果。本研究使用计量经济学中的格兰杰因果关系检验方法，来定量实证我国制造业科技创新的绩效结构，以及与美国的差异。

格兰杰因果关系检验适用于分析时间序列变量之间的统计因果关系。两个经济变量X、Y 之间的格兰杰因果关系定义为：若在包含了变量X、Y 的过去信息的条件下，对变量Y 的预测效果要优于只单独由Y 的过去信息对Y 进行的预测效果，即变量X 有助于解释变量Y 的将来变化，则认为变量X 是引致变量Y 的格兰杰原因。在本研究中可以表述为在科技创新过程中某一阶段，投入X 是引起产出Y变化的原因。检验公式为：

本文检验指标为制造业的R&D经费投入（RDit）、发明专利申请数（PAit）、新产品销售收入（NSit）、利润（PRit）。中国数据来源于《中国科技统计年鉴》，数据区间在2012 年至2018 年。美国数据来源于美国国家科学基金会和经济分析局，由于受到数据限制，美国的新产品销售收入和利润指标分别用销售收入和增加值来表示。

模型和指标确定后，通过单位根检验来验证指标数据平稳性。利用Eviews 计量分析软件进行变量单位根检验，各变量存在单位根过程，说明不平稳，但是一阶差分检验结果显示（表2），LLC 和ADF等统计量概率均拒绝原假设。可见，中国和美国各变量均为一阶单整的序列，通过协整检验存在协整关系，可以进行格兰杰因果关系检验分析。

表2 指标变量的单位根平稳性检验

3.3 检验结果

针对中美制造业总体及高技术、中高技术、中低技术和低技术四类制造行业，运用格兰杰因果关系检验方法计量分析RDit、PAit、NSit、PRit两两之间的相互因果关系。限于篇幅，在此仅列出通过5%置信水平检验的因果关系。

从中国制造业表现看（表3）。总体上，发明专利申请量对新产品销售收入有显著影响，表明制造业专利技术产出有效促进了新产品的产出。新产品销售收入对制造业R&D 投入有显著影响，表明制造业经济绩效有效促进了R&D 投入的增长。

高技术制造业行业方面，R&D 经费投入对发明专利申请有显著影响，发明专利申请对新产品销售收入有显著影响，新产品销售收入对R&D 经费投入有显著影响。这表明高技术制造业行业研发投入的技术产出效益和经济产出效益显著，经济效益的提升反过来有利于R&D 经费的投入。

中高技术行业方面，发明专利申请对新产品销售收入有显著影响，新产品销售收入和发明专利申请对行业利润都有显著影响，行业利润对R&D 经费投入有显著影响。这表明中高技术行业技术成果的经济产出效益显著，技术成果的应用有效提升行业整体竞争力。但是R&D 经费投入的技术和经济产出效益不显著，说明中高技术行业依靠自主创新获取利益的能力还不显著。

中低技术和低技术行业方面，中低技术行业的R&D 经费投入对发明专利申请有显著影响。低技术行业的发明专利申请和行业利润对R&D 经费投入有显著影响，新产品销售收入对发明专利申请有显著影响。这表明低技术行业发展以技术应用为主，依靠引进吸收技术推动发展，同时提升行业自身技术水平。

表3 中国制造业科技创新绩效检验结果

从美国制造业表现看（表4）。总体上，R&D经费投入对制造业增加值有显著影响，表明制造业研发活动有效促进了综合竞争力的提升。发明专利申请对制造业产品销售收入增加有显著影响，表明制造业技术成果的经济绩效显著。

高技术制造业方面，R&D 经费投入对产品销售收入和增加值有显著影响，发明专利申请对制造业产品销售收入增加有显著影响，反过来，制造业增加值产出对R&D 经费投入有显著影响。这表明美国高技术制造业研发投入的技术和经济产出效益显著，技术研发有效促进了行业竞争力的提升，产出的增长支撑了研发经费的投入，形成相互促进的良性循环。

中高技术制造业方面，R&D 经费投入和发明专利申请对产品销售收入增加有显著影响，产品销售收入增加对行业利润有显著影响。可见，研发投入和技术成果显著提升中高技术行业经济效益和市场竞争力。

中低技术和低技术行业方面，中低技术行业的产品销售收入对发明专利申请有显著影响，行业增加值增长有利于R&D 经费的投入。低技术行业的产品销售收入对发明专利申请有显著影响，发明专利的技术产出对产品销售收入和R&D 经费的投入有显著影响。可见，美国中低技术和低技术制造行业科技创新活动也主要是需求拉动的，以市场的需求带动科技活动。

表4 美国制造业科技创新绩效检验结果

4 总结与启示

制造业科技能力是国家综合创新能力和国际竞争力的基石。本文综合运用指标分析、统计聚类和计量检验方法比较研究了中美制造业的行业结构和绩效特征。研究发现，从行业结构看，我国高技术制造业所处发展阶段还落后于美国，在信息产业领域还未形成足够的积累和研发能力。我国高技术制造行业是以传统装备制造和医药制造为主，集中在交通、专用设备和仪器仪表制造行业上，当前信息时代的主导行业通信设备、计算机及其他电子设备制造业仅属于中高技术行业。各技术层次制造业行业的研发投入强度远低于美国，高技术行业的研发投入强度仅相当于美国中低技术行业的研发投入强度水平。从创新绩效看，我国制造业自主创新能力还相对薄弱，高技术和中高技术制造业行业技术成果的经济产出效益显著，而研发投入的经济效益不显著。美国高技术制造行业基本形成了研发投入、经济效益和市场竞争力的良性循环。相关研究结论对我国制造业科技创新发展有重要的启示意义。

首先，要加大信息技术制造业研发投入强度，提升我国在新一代信息技术革命时代的核心竞争力。当前，我国信息产业规模领先，但仍以加工组装为主，研发投入低，远远不能支撑我国信息制造业在国际市场上竞争力。要瞄准信息产业关键环节和重点领域，优化创新资源配置，大幅提升研发经费投入强度。重点突破集成电路、传感器等具有全局影响力、带动性强的核心关键环节，夯实新时代制造业发展基础。

其次，要提高专利质量和产出效益，支撑国家制造业高质量发展。研究发现，我国制造业科技投入的专利技术产出效益及其对行业经济效益的影响还不显著，表明我国制造业专利质量还有待提升。我国要在巩固当前技术能力发展成果的基础上，更加关注专利等知识产权质量和效益的提升，进一步加强培育力度，提高专利运用效益，营造良好的专利保护环境，促进高质量创造和高价值专利实施。尽快改善我国在全球产业技术创新体系中的不利地位。

第三，要进一步完善支持制造业发展的政策体系和服务体系，提升国家制造业综合竞争力。要依托工业互联网、大数据等平台，通过开展大众创业、万众创新和大中小企业融通发展，促进企业研发、生产、经营模式变革，提高创新活力和资源配置效率。加大知识产权保护，形成鼓励创业创新的生态。发展高端生产性服务业，加快中国制造从低成本竞争优势向高质量、高适用性优势转变。大力弘扬企业家精神和精益求精的工匠精神。持续深化简政放权、放管结合、优化服务改革，支撑和服务我国制造业综合绩效和国际竞争力的提升。