国际比较视角下的中国制造业数字化转型——基于中美德日的对比分析

文/刘军梅 谢霓裳

在新一轮科技革命的推动下，数字经济逐渐成为许多国家的核心竞争力之一。在这样的大环境下，作为制造大国，制造业的数字化转型更是成为中国经济由高速发展转向高质量发展的重中之重。

制造业数字化转型是“产数融合”重要方向

数字经济可分为数字产业化和产业数字化两部分，数字化转型属于产业数字化的内容，制造业的数字化转型则是产业数字化中更为具体的一个层面。

（一）数字技术的产业化与产业发展的数字化

技术和产业是两个维度，技术发展到一定阶段后才会形成产业，数字技术的产业化也同样适用这一逻辑。推进数字产业化实际上就是要把从原理发现到技术应用、产品和服务开发、市场运作，再到经济融合的链条，想尽办法打通、打透。产业数字化则指应用数字技术和数据资源为传统产业带来产出增加和效率提升，是数字技术与实体经济的融合。产业数字化的下一步发展将会是加快实体经济的数字化转型，尤其是制造业的数字化转型升级，实现制造业基础高级化和产业链现代化，提高实体经济质量效益和核心竞争力。

从逻辑关系上看，产业数字化是基于数字产业化的。数字技术首先形成一个产业之后，才能去给传统产业赋能，因此数字产业化是产业数字化的前提，而产业数字化必然会形成产数融合的状态，并且产业数字化成功的企业通常会进一步把自己的产数融合数字化能力进行产业化。由此可见，数字产业化与产业数字化之间存在着相互促进、螺旋上升的机制。

（二）制造业数字化概念的狭义和广义之分

我们认为，狭义的制造业数字化转型是指从工业3.0阶段向工业4.0阶段转变的过程，即在已实现信息化的基础上将业务生产信息进行数字化储存、处理和计算，从而在数字化的基础上实现智能决策和个性化生产，即实现智能化；而广义的数字化转型则是在以上概念的基础上，还同时包括企业通过信息化改造实现工业3.0的阶段。

广义数字化转型的概念比较符合广大发展中国家的国情，因为在发展中国家的实践中，信息化和数字化的先后顺序并不是绝对的。特别是在中国，许多中小型工业企业并未实现信息化，甚至部分企业还未实现完全的自动化生产。在这一背景下，脱离信息化改造而单纯谈数字化转型是不现实的，中国制造业的数字化转型完全可以实现信息化和数字化的齐头并进。

中美德日布局制造业数字化转型的战略差异

当制造业的数字化转型成为不可阻挡的趋势后，世界各国纷纷开始依据自身的优势，对制造业的数字化转型升级提出了不同的构想和规划。

（一）中国制造业数字化转型的规划布局

沿着中国的五年发展规划脉络，我们可以将我国制造业数字化转型的规划与发展进程大致划分为准备、起步和深入推进三个阶段：

1.准备阶段：“八五”至“九五”计划（1991—2000年）。国家科技部在“八五”和“九五”计划期间先后实施了CAD应用工程和CAD/CIMS应用工程，成功普及了自动化、信息化的相关理念，取得了较为明显的经济效益和社会效益，为国家推动制造业转型积累了初步的经验。

2.起步阶段：“十五”计划至“十二五”规划（2001—2015年）。2002年党的十六大首次提出了“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的口号，并在“十五”计划期间启动了制造业信息化工程。2007年党的十七大首次提出“信息化与工业化融合发展”，中国从此进入推进“两化融合”的发展阶段，并开启了“甩图纸”和“甩账表”的“两甩工程”的试点应用，推动制造业向集成化发展。党的十八大则提出要“推动战略性新产业、先进制造业健康发展”的目标，并在之后成立了中央网络安全和信息化领导小组，加强了对信息化工作的统筹协调。

3.深入推进阶段：“十三五”规划至今（2016年至今）。2015年后中国制造业的转型发展进入了深入推进阶段，中国政府开始推进制造业和互联网企业的融合，打造制造业的“双创”平台，启动智能制造和机器人的重大工程，大力研发智能机器人、高端成套装备和3D打印设备等，努力夯实智能制造的发展基础。这期间国家各部委也陆续发布相关战略文件，积极推动制造业的数字化转型。

（二）美国制造业数字化转型战略布局

2008年金融危机的重创使得美国在痛定思痛之后再次意识到了制造业的重要性，开始引领制造业向高端领域迈进。

1.提出“再工业化”和“制造业重返美国”口号。美国政府希望利用其强大的科技实力和创新能力来发展低耗能高附加值的先进制造业，将重振制造业作为国家长远发展的重要战略，陆续出台了一系列支持政策。

2.推出《先进制造业国家战略计划》。该战略正式将发展先进制造业提升至国家战略的高度，提出了完善先进制造业创新政策、加强产业公地建设和优化政府投资的三大原则；明确了加快中小企业投资、提高劳动技能、建立健全伙伴关系、调整优化政府投资和加大研发投资力度等五大目标。

3.创建国家制造业创新网络。截至2021年，美国在全国范围内创建了16个顶级的创新中心，以政府基础投资拉动社会投资，带动产业升级，为在美国工业采用先进制造技术铺平了道路。

（三）德国制造业数字化转型战略布局

德国是数字化时代的倡导者和引领者，在2013年就提出了“工业4.0”的概念，希望借助一系列的政策支持，保持德国制造在全球的领先地位。

1.率先提出工业4.0概念。工业4.0在德国被认为是由物联网及其服务引领的第四次工业革命，制造业数字化是工业4.0的核心领域，通过引入新型数字技术，将制造业的设计端、生产端和销售端联通，实现智能制造。

2.创建中小企业工业4.0卓越中心。德国在全国建立了25个中小企业工业4.0卓越中心，在资助中小企业的同时，培育样板企业和样板实验室，供所有有数字化改造意愿的企业参观。随着越来越多的数字化改造项目的实施，这些中心已经在数字化方面积累了相当丰富的宝贵经验，势必会推动整个德国工业，特别是中小企业的数字化进程。

3.抢先推行标准制定和欧洲数字化框架。统一的规范和标准对工业4.0至关重要，能够制定和执行标准的企业将在国际竞争中占据优势地位。因此，德国政府希望通过推进标准制定，避免本国企业依赖于外国技术，并在竞争中获得优势。

（四）日本制造业数字化转型战略布局

日本早在20世纪90年代就开始重视智能制造的发展，进入21世纪后则提出了“工业互联“的概念。

1.确立互联工业的战略方向。互联工业的战略由安倍晋三于2017年首次提出，其主要核心包括：建设人与设备和系统交互的新型数字社会，通过合作与协调解决工业新问题，积极培养适应数字技术的高级人才。

2.推出工业价值链计划。为了使“互联工业”愿景得到更好实现，日本经济产业省于2015年支持成立了日本工业价值链促进会，以大型企业为中心，同时在周围接入中小企业，形成一种创新型的企业互联形式，为其成员企业实现转型升级提供了一个良好的协同创新平台，大大降低了成本，促进了日本智能制造产业的技术创新。

3.倡导“官产学”一体化合作机制。日本产业界会选择与大学和科研机构合作开发新技术和新产品，而政府则主要扮演制定相关政策、搭建平台等角色。日本高达80%的专利技术转换率很大一部分要归功于“官产学”一体化的合作机制。

（五）中美德日制造业数字化转型战略布局的差异性分析

由于中美德日四国制造业发展进程以及所处的阶段并不相同，使得制造业各具优势和特点，四国据此对制造业的数字化提出了不同的构想和规划，这些差异性主要表现在以下五个方面:

1.战略目标不同。中国的战略目标是以智能制造为主攻方向，是推动产业转型升级的一个整体规划。德国战略意在巩固与强化“德国制造”在全球的领先地位，在全球推广“德国标准”。美国战略的首要任务则是重振制造业，吸引制造业企业重返美国，提升美国在全球先进制造领域的份额。日本的战略目标则是建设新型数字社会，实现“工业互联”“互联制造”，促进日本智能制造产业的技术创新。

2.发展路径不同。美德日的发展路径是从精益化到自动化，再到数字化，最后实现智能化；而中国制造业数字化转型的发展路径可以分为两种：一种是先数字化，然后实现自动化，最后实现智能化；另一种则是从精益化出发，逐步数字化、自动化，最后实现智能化。中外路径的差异主要在于是先实现“自动化”还是先实现“数字化”。中国的两种路径都是数字化先于自动化，主要原因在于自动化装备的价格昂贵，而中国大部分制造业企业的特点是小批量、多批次，从企业特点以及成本效益考虑，并不适合全面自动化。

3.发展的侧重点不同。中国在发展新兴产业的同时，还注重以两化融合为主线，推动传统产业在自动化、信息化方面的“补课”。而美国的“再工业化”是依托于其强大的科技实力，利用数字技术和信息技术来发展先进制造业，因此美国重点关注机器人、生物技术等先进制造领域。德国的战略侧重在“守住制高点”，更多地聚焦于技术的市场化、产品的标准化和国际化。日本则依托于其坚实的工业基础和在机器人领域的优势，重点发展机器人、人工智能及物联网、大数据等新技术，深化其与制造业的深度融合，提升制造业的生产效率，强化竞争力。

4.对中小企业的关注度不同。中、德两国更关注中小制造业企业的数字化转型。德国大型企业的数字化水平较高，部分企业处于世界顶尖水平，因此德国的政策扶持更多地关注中小企业，建设了大量的中小企业工业4.0卓越中心和中小企业测试床，为中小企业提供认识和了解数字化的机会，并提供具体的数字化改造实施方案。而在中国，中小企业是市场经济的重要组成部分，但由于技术、资金、人才以及管理经验等方面的限制阻碍了中小企业的数字化转型，所以各级政府都尝试解决中小企业面对数字化转型“不会转”“不能转”“不敢转”的问题。

5.支援体制或平台成熟度不同。美国政府把国家制造业创新网络作为“孵化器”，以“产学研政”合作的形式，促进研究成果的转化与应用，从而提升美国制造的整体实力。德国政府搭建了工业4.0平台以及中小企业工业4.0卓越中心，由政府领导、学术界和工业界的专家共同参与，为所有工业企业的数字化转型提供帮助。日本政府形成了成熟的多方合作支援体制即官产学一体化合作机制，在技术成果转化方面起到了显著的作用。中国政府目前也搭建了两化融合平台，但在参与企业数量、平台功能建设等方面仍有待提高。

中国制造业数字化转型的成效及其与美德日的比较

（一）中国制造业数字化转型的成效

自20世纪90年代起，历经30多年的发展，中国制造业的数字化转型逐渐驶入快车道，两化融合与智能制造取得了长足进步，工业互联网建设逐步展开，软硬件供给能力不断提升，数字化生态建设有序推进，数字化转型取得了显著的成效。自2015年至2018年，试点示范项目的生产效率平均提高45%，产品研制周期平均缩短35%，产品不良品率平均降35%，涌现出网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等新模式、新业态。与此同时，5G与制造业的融合程度快速提升。

（二）中国制造业数字化转型相较于美、德、日的比较优势

具有中国特色的工业背景也使得中国的制造业及其数字化转型形成了自己独有的特点和优势，主要体现在制造业规模大、体系最完整；5G技术处于世界领先水平；新技术、新业态、新模式的先导应用领先；制造业数字化转型的潜在市场规模较大等方面。

（三）中国制造业数字化转型相较于美、德、日的不足与差距

我国与这些国家在制造业数字化转型方面的差距主要体现在工业的整体技术水平相对落后；传统和新型数字基础设施的提升空间仍然很大；基础研发投入不足；国产软件缺乏竞争力；工业数字化渗透率不高；数字化转型配套服务的行业生态并不健康等方面。

结论与建议

中国的制造业主体是大量的中小腰部企业，其特点是“不标准、小批量、多批次、利润低”，所以德国工业4.0的顶层设计并不适合中国。相反，美国的工业互联网思维下的数字化转型恰好可以与中国的实际情况相匹配。中国制造业的特点造就了大量的应用场景和试错机会，在良好的配套设计和电力等基础环境中，中国拥有非常好的利用数字化工厂来实现弯道超车进而再通过自动化来实现智能化的机会，要推进中国制造强国的建设，就必须着力解决以下问题：

一是要继续加快推进数字技术设施建设，加快布局与推进“5G+”模式的应用，推动工业互联网的建设；二要大力发展数字化相关技术，攻克“卡脖子”难题，加强对基础理论、关键技术的研究投入，并依托在5G通信领域上的优势，在全球范围内寻找合作伙伴，突破某些国家的技术封锁；三是要推动全产业链协同发展，打造数字化产业生态，鼓励大型企业加强与中小企业的合作，通过建设供应商标准体系，吸纳中小型供应商，促进产业链良性发展；四是在国家层面开展提升国民数字素养的社会工程，大力培养数字技能复合型人才，为制造业数字化转型注入持续动力。