一 新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”的问题中，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，存在严重的政策误导。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。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。

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；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，第二层次的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；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”所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。

（1）科技政策的目标应当是促进形成独特的系统性优势，而不是简单地占领个别技术“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，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；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。

（2）产业政策应当鼓励创新主体开放地、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）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。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作用，但动力部门本身的规模是非常有限的，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、汽车和化工等创造的。与前两次工业革命不同，“第三次工业革命”所呈现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，通过创业型地进入为上游的创新提供更加多样化的技术来源。