第一章　导论

第一节　研究背景、问题与意义

一、研究的现实背景

1.装备制造产业的发展现状与演进趋势

（1）装备制造产业的概念

装备制造产业简称“装备制造业”，是我国经济体制下特有的概念，在1998年中央经济工作会议上首次明确提出。自此，装备制造业的创新发展受到广泛关注和重视。装备制造业是为国民经济进行简单再生产和扩大再生产提供生产技术装备的工业的总称，即“生产机器的机器制造业”。装备制造业又称“装备工业”，是为满足国民经济各部门发展和国家安全需要而制造各种技术装备的产业总称。按照国民经济行业分类，其产品范围包括机械、电子以及兵器工业中的投资类制成品，分属于金属制品业、通用装备制造业、专用设备制造业、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业、通信计算机及其他电子设备制造业、仪器仪表及文化办公用装备制造业7个大类185个小类。

（2）装备制造产业的特征

资本密集、技术密集和劳动密集是装备制造产业的三大特征。装备制造企业的生产过程对技术和智力要素的依赖远超其他行业，需要大量的财力投入及大量人力参与产品的制造过程。尤其值得注意的是，装备制造产业是技术密集与劳动密集共存的行业。一般来说，技术程度与劳动力需求成反比，即技术程度较高时，所需要的劳动力会更少。这不难理解，当技术程度提高时，生产产品的工具就会使生产变得更加便捷和高效，一定程度上减少了对操作人员的需求，也就是降低了对劳动力的需求。装备制造产业技术密集与劳动密集同时存在的原因在于，其生产组织模式与最终消费品制造业相比极为不同。装备制造产业一般会通过按单制造、非标制造、项目制造等模式生产产品，在较为漫长的生产过程中，生产计划的调整及技术变更等都需要大量人力参与，极少存在“傻瓜式”的生产方式。

（3）装备制造产业的发展现状

装备制造产业是制造业的核心和支柱，是社会经济发展的基础性产业，其发展是各行业产业升级、技术进步的基础条件。经过几十年的发展，我国装备制造产业已形成门类齐全、规模庞大的产业群，少数产品已达到世界领先水平。

①产业结构现状

第一，经过几十年的发展，我国装备制造产业的产业规模增加值增速趋缓，资产规模较快增长，固定资产投资平稳向好，但过半数主要产品产量出现下降。根据《中国装备制造业发展报告（2019）》可知，我国装备制造产业总体资产规模实现稳步提升。近年来，机器人与智能制造行业、计算机、通信和其他电子设备行业、工程机械行业、仪器仪表行业和食品包装机械行业，资产规模增速均在10%以上。

第二，行业间收入分化特征明显、利润水平差异明显。工程机械、重型矿山等行业增速最快，而铁路、船舶、航空航天和其他运输设备行业出现负增长，导致行业间收入差距明显。

②创新现状

第一，强化创新的核心地位，多种创新模式齐头并进。在装备制造产业的发展中，创新无论何时都是一项基本的发展战略，并且被不断强化。同时，积极探索协同创新、服务创新等新的创新模式，为装备制造产业的创新发展赋予了新动能。为创造发展机会，装备制造企业积极进行跨界合作与联合创新。比如，埃夫特智能装备股份有限公司与上海飞机制造有限公司签署战略合作协议，以中国大飞机C929、C919和ARJ21的产业化生产为目标，共同成立“民用飞机机器人应用技术联合实验室”。另外，制造企业不仅提供装备制造产品，还将终端产品的服务延伸到安装、维修、互补品供应、智能化改造等领域，扩大了终端产品的内涵，打造了以“产品+服务”为主要内容的解决方案，拓展了新的市场。

第二，继续加大研发投入、加快研发机构建设。主要体现为：内部研发经费支出整体趋增、外部研发经费支出加速增加、项目经费支出加速增加、新产品开发数量有所增加、研发人员硕博占比进一步提升。以铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业为例，2017年，该产业研发强度达到2.53。又如，2017年，装备制造企业研发机构人员为192.91万人，其中拥有硕博学位的人员为29.17万人，占比为15.12%。

第三，创新产出量质齐生。主要表现为：企业专利质量有所提升、技术获取和改造支出增速有所放缓、开发课题数量快速增长。只有在追求专利数量的同时保证专利的质量，才能有效提高专利的价值。虽然技术获取和改造支出增速有所放缓，但企业技术改造支出却呈现出占比高的态势，说明装备制造产业仍然重视对技术进行改革和创新。

（4）装备制造产业发展中存在的问题

市场疲软、需求不足是一段时间以来阻碍装备制造产业发展的主要因素之一。企业资金周转压力大、运行效率下降、税费负担被放大、贷款利息压力增加等，都给装备制造企业的生产经营带来了巨大的压力。

①产业结构存在的问题

第一，企业性质不同，面临的问题差异化较大。主要表现为：私营装备制造企业盈利能力亟待提高，国有装备自造企业“大而不强”问题凸显。

第二，不同行业在国际上的发展水平差距还较大，技术追赶仍旧是部分领域的重要方向。比如，虽然我国的高铁、工程机械等行业的技术水平已经领先世界，但是高端光刻机、芯片、触觉传感器、重型燃气轮机、大型数控机床等行业还面临被国外先进技术“卡脖子”的不利局面，难以实现国产替代。因此，在这些行业，技术追赶仍旧是重中之重。

②创新存在的问题

第一，从企业自身来看，基础应用研究能力薄弱导致企业原始创新较少，产业共性技术存在短板，关键核心技术受制于人；产品工艺性实验验证能力缺乏，导致产品可靠性受到质疑；来自国外垄断企业的打压等使得企业进入国际市场受限。比如，国内市场在制造光刻机方面技术水平较低，这项关键技术被欧美科技巨头长期垄断。2019年，美国电子商务部将华为公司列入“实体问题清单”，这意味着在未获得美国国家商务部许可的情况下，美国相关企业无法向华为供应芯片产品，这直接导致了华为的芯片危机。又如，中国西电集团有限公司研发的接线端子产品，因西门子公司对同类型产品的大幅降价而失去市场。

第二，从产业范围来看，创新链和资金链、产业链未能有效融合，出现创新资源分散、基础应用研究与产业化割裂的现象，从而造成实验室创新成果利用率低、产业端研发跟不上等问题。

第三，从宏观环境来看，知识产权保护体系不健全，在一定程度上制约了装备制造产业的创新研发。比如，在一些新兴的装备制造产业中，相关的技术标准还未正式确立，知识产权法律法规也还未有成文的规定，这导致企业不能有效保护自己的研发创新成果。同时，企业自身的知识产权保护手段落后、有限，很难有效降低企业在创新中的技术研发风险，很难高效获取在与其他企业合作中的创新收益。

（5）装备制造产业的演进趋势

在制造业向数字化、智能化融合转型的趋势下，对跨知识领域、多学科交叉研究的需求推动装备制造产业不断嵌入复杂情境，即复杂的产品结构、复杂的研发组织、复杂的技术系统、复杂的创新知识体系等。因此，针对装备制造产业，尤其是高端装备制造产业，基于复杂性理论的探索成为必需与必然。装备制造不断向复杂装备制造演变。

复杂装备（如工业机器人、高档数控机床、高档装备仪器、运载火箭、大飞机等）是技术和产品结构复杂、生产周期长、开发成本高的一类装备制造产品，对于国民经济具有强大的基础性和带动作用，其制造水平是一个国家科技实力、综合国力和国际竞争力的集中体现（Zhang et al.，2020）。复杂产品系统理论是研究复杂装备产业的重要理论基础（魏江 等，2007）。李慧（2012）对装备制造产品和复杂产品系统的关系进行了梳理，指出那些处于产业前沿的，高端且系统集成化、智能化水平较高的成套装备制造产品属于复杂产品及系统；而其他如高新技术装备中涉及技术领域不够广泛的装备、基础装备中的大部分，以及一般机械装备中的绝大部分仅属于元器件、配件或组建，不属于复杂产品及系统；进一步，取复杂产品系统和装备制造产品的交集，就能够将为国民经济发展和国防建设提供装备服务的复杂产品及系统定义为复杂装备制造产品，简称复杂装备。复杂装备有时也被置于高端装备情境而被研究。复杂装备与高端装备两个概念既有联系也存在区别。从技术含量高低来讲，复杂装备往往技术含量较高，多属于高端装备范畴。区别在于，二者侧重点不同。复杂装备更强调技术体系、产品结构、研发组织等多层面的复杂性，高端装备则更强调该产业的高技术、高附加值特性。相关研究多认为，产业合作创新网络与制造企业关键能力是影响复杂装备创新的两个重要因素，对此进行的探讨较为广泛（Naghizadeh et al.，2017；黄群慧 等，2015）。

总的来看，近年来，我国装备制造产业综合实力得到大幅提升，突破了一批关键核心技术，涌现了一批具有国际竞争力的企业和集群，形成了较为完善的产业配套。但我国装备制造产业距离高质量发展还存在一定差距，主要表现为：部分装备产品遭遇“卡脖子”；基础配套能力不足，装备主机面临“空壳化”；产品附加值比较低，多为中低端产品，如德、日、韩的新能源汽车电机出口价格几乎是我国的2倍。从组织方式、技术含量和产品结构来看，装备制造产业不断向复杂装备演变。要全面提升我国装备制造产业水平，创新是最迫切和最根本的解决之道。

2.产业合作创新在复杂装备产业发展中的核心作用

由于复杂装备的技术复杂性，单个企业开展创新活动不仅存在知识的局限性，还存在创新的高风险性。也就是说，复杂装备的创新不能仅依靠某个企业自身的内在创新努力，企业单打独斗无法完成整个创新过程。因此，开展与外部企业或科研机构等的创新合作，成为复杂装备制造企业的重要战略。同时，复杂装备产业自身的高技术含量和高附加值特点使该产业具有较强的开放性；而产业链长、生产要素丰富、市场需求多样等特性，使该产业在开展创新合作时具有天然优势。

从现实来看，我国装备制造产业不断集群化发展，集群内部成员间相互进行技术学习和知识溢出。然而，随着经济全球化、技术创新的复杂化、竞争的白热化，集群内部合作，尤其是局限于某个地域的集群企业内部合作已无法顺应上述趋势和克服上述困难。因此，超越地域集群的产业范围的合作创新，成为复杂装备产业创新发展的重要驱动。

3.实施技术标准化战略在复杂装备产业发展中的重要意义

在现实的经济活动中，技术标准化战略已渗透到国家、产业、企业等各个层面。比如，国家制造强国建设战略咨询委员会于2015年10月发布了《中国制造2025》重点领域的技术路线图。该文件强调了技术标准在先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、新一代信息技术产业、数控机床等领域的战略意义与实践价值。标准化是促进科技成果市场化、产业化的桥梁和纽带。随着中国市场化改革的推进及高新技术在经济中发挥越来越重要的作用，技术标准也被视为产品竞争、品牌竞争之外的一种层次更深、水平更高的企业间竞争战略（林洲钰 等，2014）。例如，根据报道，标准化助力中车株洲电力机车有限公司（简称“株机公司”）打造技术“高精尖”名片并成为行业龙头领跑世界。截至2016年年初，株机公司共参与制定修订国际标准19项、国家标准25项、行业标准77项。标准化的基本原理是简化、统一、协调和优化，最终目标是简单、易行、可操作（刘杰 等，2017），这也与研究者所在团队前往株机公司调研访谈时，公司管理层所提到的公司的简统化战略不谋而合。

当前，发展高端装备制造是中国制造业转型升级的重要抓手。在制造业服务化、全球价值网络重组的驱动下，信息通信设备、数控机床、电力机车、大飞机等复杂装备，逐渐成为国民经济的支柱（Acha et al.，2004；Appio et al.，2019；Crespin-mazet et al.，2019；Hobday et al.，2000；Hobday，2000；Kiamehr et al.，2015；Lee，et al.，2015；Majidpour et al.，2015），也成为当今世界各国普遍关注的战略重点（李春田，2015）。复杂装备具有巨大的技术经济意义，可促进产业链整体技术升级、带动零部件等相关配套产业的发展，提升国家竞争力，也可为简单产品和现代服务业提供支撑平台等。

标准化有助于促进制造过程的规范化，促进系统内部组件的重复使用，减少资源的浪费，提升制造效率（Karandikar et al.，2007；Mor et al.，2018）。因此，在当前制造业广泛追求精益制造的情境下，标准化逐渐成为重要的企业战略，这对于复杂装备制造企业也同样适用。复杂装备产业属于具有高度复杂性的制造业，是由许多相互依赖的互补组件所构成的技术密集型产品。标准化是促进复杂装备高效开发的重要战略武器，可通过确保兼容性、增加复杂装备组件间的互操作性和协调性（Toh et al.，2017；Xie et al.，2016），降低开发的复杂性。