美國制造業(yè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的變化及對我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的啟示

程 都

近年來，美國眾多學(xué)者的研究指出，美國制造業(yè)的創(chuàng)新能力已經(jīng)嚴(yán)重衰落，導(dǎo)致國家競爭力受到后發(fā)國家的威脅。實際上，自二戰(zhàn)結(jié)束以來，以1980年前后為分割點，美國的制造業(yè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的階段性變化，主要體現(xiàn)在創(chuàng)新主體構(gòu)成、創(chuàng)新投入比例、創(chuàng)新資源的產(chǎn)業(yè)分布以及創(chuàng)新活動集中的環(huán)節(jié)四個方面。分析其變化原因以及對美國制造業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)生的影響很有必要。在我國制造業(yè)面臨雙重擠壓，謀求創(chuàng)新發(fā)展的新階段，充分吸取美國制造業(yè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)變化的經(jīng)驗教訓(xùn)，合理制定政策舉措，有利于推動我國制造業(yè)創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展。

一、二戰(zhàn)結(jié)束以來美國制造業(yè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的四個變化

(一)創(chuàng)新主體結(jié)構(gòu)由“雙塔”模式向“多元”模式轉(zhuǎn)變

從二戰(zhàn)后到20世紀(jì)70年代末，美國的研究型大學(xué)和大型制造企業(yè)形成了制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的核心支柱，個體科學(xué)家在創(chuàng)新活動中的影響逐步暗淡，中小企業(yè)在創(chuàng)新中的作用尚不突出。研究型大學(xué)從原有的人力資源生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r擔(dān)負(fù)起科學(xué)知識生產(chǎn)者的角色。原有的依賴產(chǎn)業(yè)部門資金并主要為產(chǎn)業(yè)部門進行研發(fā)服務(wù)的模式逐步弱化，從政府部門獲得主要資金并開展自由研究的模式逐漸盛行。1953年，由大學(xué)執(zhí)行的研發(fā)經(jīng)費中，聯(lián)邦政府的資金占比為54.7%；在20世紀(jì)60年代，該比例基本維持在70%以上；到1980年，該比例為67.2%。在研究方向上，大學(xué)的研究更多轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)性研究。

圖1 1953—1979年美國高校使用的研究和開發(fā)經(jīng)費來源占比數(shù)據(jù)來源：美國國家科學(xué)基金會(NSF)網(wǎng)站。

小型專業(yè)研究組織涌現(xiàn)。由高校的研究人員和企業(yè)技術(shù)人員創(chuàng)業(yè)形成的小型企業(yè)開始在技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)揮重要作用。這些組織進行研究開發(fā)、技術(shù)咨詢項目和專利許可、芯片設(shè)計等知識產(chǎn)品的交易，或者通過向市場推出新產(chǎn)品來直接商業(yè)化他們的想法，或者通過將它們出售給具有下游組織能力的大型企業(yè)來間接商業(yè)化。

(二)創(chuàng)新投入結(jié)構(gòu)由政府部門主導(dǎo)向產(chǎn)業(yè)部門主導(dǎo)轉(zhuǎn)變

從二戰(zhàn)后到20世紀(jì)70年代，美國政府部門(包括聯(lián)邦政府和非聯(lián)邦政府部門)成為研究開發(fā)的主要投資者，全社會研發(fā)投入中來源于政府部門的資金占比高于產(chǎn)業(yè)部門。1953年，政府部門投入的研發(fā)經(jīng)費在全社會研發(fā)投入中的占比為54.7%，高出產(chǎn)業(yè)部門11.2個百分點；到1964年，政府部門投入的研發(fā)經(jīng)費占比達到67.5%，比產(chǎn)業(yè)部門高出36.7個百分點。此后，政府部門研發(fā)投入占比有所下降，但仍然高于產(chǎn)業(yè)部門。非盈利機構(gòu)和高校在全社會研發(fā)投入中的占比都長期低于2%。風(fēng)險投資機構(gòu)在1946年就起步發(fā)展，但是發(fā)展緩慢。雖然在1973年就成立了納斯達克證券市場，但到1980年全美風(fēng)險投資總額僅10億美元。

進入20世紀(jì)80年代后，政府投入的研發(fā)經(jīng)費已經(jīng)下降到略低于產(chǎn)業(yè)部門的水平，90年代兩個部門投入比例差距進一步拉大。2001年政府部門研發(fā)投入占社會研發(fā)總經(jīng)費的比重僅為26.1%，而產(chǎn)業(yè)部門占比達到69.2%。21世紀(jì)以來，這一態(tài)勢也沒有改變。

圖2 1953—1979年美國不同部門投入的研發(fā)經(jīng)費占比數(shù)據(jù)來源：NSF網(wǎng)站。

圖3 1981—2013年美國不同部門投入的研發(fā)經(jīng)費占比數(shù)據(jù)來源：NSF網(wǎng)站。

表1 1985—2008年美國產(chǎn)業(yè)界執(zhí)行的研發(fā)經(jīng)費與風(fēng)險投資金額 單位：百萬美元(當(dāng)年價)

(三)創(chuàng)新資源的分布由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向新興產(chǎn)業(yè)集中

從二戰(zhàn)后到1980年，美國制造業(yè)部門的研發(fā)投入集中在飛行器和火箭、電子電氣設(shè)備、交通運輸設(shè)備、機械設(shè)備、化學(xué)工業(yè)五大部門。其中，飛行器和火箭、電子電氣設(shè)備兩個行業(yè)的研發(fā)費用就占到了40%以上。在化學(xué)工業(yè)中，研發(fā)工作主要集中在制藥和生物技術(shù)、特殊化學(xué)制品、復(fù)合材料、電子工業(yè)材料等先進材料研發(fā)等領(lǐng)域；電子電氣設(shè)備行業(yè)中，主要的研發(fā)投入集中于電子信息領(lǐng)域；交通運輸設(shè)備行業(yè)的研發(fā)集中于汽車制造領(lǐng)域。

表2 1956—1980年美國制造業(yè)各行業(yè)研發(fā)經(jīng)費占比情況 單位：%

20世紀(jì)80年代以來，美國制造業(yè)主要研發(fā)活動進一步向化學(xué)工業(yè)(主要是制藥行業(yè))、計算機和電子光學(xué)儀器兩大行業(yè)集中，機械設(shè)備、飛行器和火箭行業(yè)的研發(fā)活動的比重逐步下降。在1993年制造業(yè)研發(fā)經(jīng)費中，計算機和電子光學(xué)設(shè)備行業(yè)所占比重為33.6%；到2017年，這一比重達到了60%左右的水平。而化學(xué)工業(yè)研發(fā)經(jīng)費占制造業(yè)研發(fā)經(jīng)費的比重，也從1987年的11.4%上升到2017年的29.1%。交通運輸工具行業(yè)研發(fā)經(jīng)費占比保持了穩(wěn)定，飛行器和火箭行業(yè)的研發(fā)投入占比則由1987年的29%下滑到2017年的10.3%，機械設(shè)備行業(yè)研發(fā)投入占比也由70年代10%左右的水平下滑到5%左右。從風(fēng)險投資項目在制造業(yè)各行業(yè)的占比看，越來越集中在醫(yī)療器械、電信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和半導(dǎo)體行業(yè)中。

表3 1987—2017年美國制造業(yè)分行業(yè)研發(fā)投入占比 單位：%

(四)創(chuàng)新活動更加集中于產(chǎn)品研發(fā)和前沿技術(shù)

從二戰(zhàn)后到20世紀(jì)70年代，美國制造業(yè)在生產(chǎn)裝備、新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計環(huán)節(jié)開展的研發(fā)活動偏多，在工程技術(shù)研發(fā)和工藝創(chuàng)新方面的活動偏少。根據(jù)麻省理工學(xué)院(MIT)競爭力委員會開展的回顧式調(diào)查，在20世紀(jì)70年代，美國企業(yè)會投入2/3的研發(fā)經(jīng)費進行產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)，僅投入1/3的研發(fā)經(jīng)費用于工藝研發(fā)，這與日本企業(yè)的研發(fā)經(jīng)費分配恰恰相反。在“大規(guī)模生產(chǎn)”特征明顯的鋼鐵、汽車、基礎(chǔ)化學(xué)品行業(yè)，美國企業(yè)熱衷于研發(fā)先進的自動化設(shè)備，希望以頂層設(shè)計的自動化技術(shù)控制后續(xù)的制造過程。美國企業(yè)研發(fā)人員注重前沿技術(shù)探索，但是漠視較為成熟的技術(shù)領(lǐng)域。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，美國企業(yè)工程師愿意將大部分精力用于全新的技術(shù)創(chuàng)新上，而日本企業(yè)工程師更加注重改進現(xiàn)存的技術(shù)。

進入80年代后，美國制造業(yè)創(chuàng)新集中布局在推動電子信息技術(shù)深度運用、先進的生產(chǎn)裝備、綠色化生產(chǎn)技術(shù)上。例如，開發(fā)計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)(CAD)、計算機輔助制造系統(tǒng)(CIMS)、3D打印技術(shù)，以及研究開發(fā)低油耗汽車產(chǎn)品等。美國從2011年開始布局國家創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)并成立了數(shù)十家制造業(yè)創(chuàng)新中心，主要研究領(lǐng)域分布在納米材料、增材制造、精密儀器制造、智能機器人、柔性電子材料等方面?？傮w來看，美國制造業(yè)創(chuàng)新活動的趨勢是，一方面通過前沿技術(shù)的研發(fā)推動產(chǎn)品創(chuàng)新，另一方面通過前沿技術(shù)向生產(chǎn)制造過程滲透，推動制造方式創(chuàng)新。

二、美國制造業(yè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)變化的原因分析

(一)垂直一體化經(jīng)營模式的瓦解

在20世紀(jì)80年代之前，美國制造業(yè)依托全球市場形成了一大批巨型企業(yè)，杜邦、福特汽車、辛格縫紉機、美國電話電報公司、德州儀器等企業(yè)在市場競爭中成為行業(yè)龍頭，他們無一例外地采用一體化的經(jīng)營模式，一個產(chǎn)品從發(fā)明到設(shè)計到生產(chǎn)再到測試、包裝、運輸乃至營銷，整個流程都在公司內(nèi)部進行。一體化企業(yè)掌握了產(chǎn)業(yè)上下游各環(huán)節(jié)的功能，可以減少市場風(fēng)險。但是20世紀(jì)80年代之后，在金融市場追求短期業(yè)績的壓力下，這些垂直一體化的企業(yè)開始分散重組，高估值的“核心”資產(chǎn)和項目被保留，非核心資產(chǎn)被拋售，一體化企業(yè)走向輕資產(chǎn)模式。偏于基礎(chǔ)性的研發(fā)活動耗費時間長，成果不確定性大，直接效益難以測定，在大型制造企業(yè)中廣泛萎縮。電子、紡織、汽車等“大規(guī)模生產(chǎn)”模式行業(yè)的制造過程具有重資產(chǎn)特性，也被轉(zhuǎn)包到勞動力偏低的國家。

(二)創(chuàng)新活動的專業(yè)化和市場化

在政府加大投入以及風(fēng)險投資體系不斷成熟的環(huán)境下，大學(xué)和小企業(yè)的研發(fā)活動越來越豐富，成為可靠的技術(shù)創(chuàng)新來源。通過對從1971年到2006年間在“研發(fā)100”競賽中獲獎的新產(chǎn)品、新流程來源進行分析發(fā)現(xiàn)，在20世紀(jì)70年代，500強企業(yè)參賽項目占據(jù)了絕大多數(shù)，而到了90年代，獲獎的成果大多出自小公司或者是大學(xué)和美國的政府實驗室。在這種情況下，大型企業(yè)通過并購的方式獲得創(chuàng)新成果比通過開展內(nèi)部研發(fā)更具有效率和成本優(yōu)勢。80年代之后，美國更為寬松的反壟斷環(huán)境、對知識產(chǎn)權(quán)保護的強化、技術(shù)市場的成熟也為大企業(yè)以收購替代內(nèi)部研發(fā)創(chuàng)造了條件。

(三)經(jīng)濟全球化帶來的市場競爭加劇

在二戰(zhàn)后的幾十年內(nèi)，美國制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)大量來源于戰(zhàn)時體制下的研發(fā)成果和本土企業(yè)長周期的研發(fā)積累。隨著日本、德國、韓國、中國等后發(fā)國家經(jīng)濟逐步恢復(fù)和經(jīng)濟全球化的深入發(fā)展，這些國家的研發(fā)能力提升，對美國先進技術(shù)的追趕速度加快。在一些成熟度較高的行業(yè)，美國難以保持技術(shù)壟斷地位，大企業(yè)越來越難以從內(nèi)部研究中獲利。在汽車、機械等行業(yè)，日本和德國企業(yè)甚至通過精益生產(chǎn)模式超越了美國企業(yè)。因而，面向未來需求，發(fā)揮基礎(chǔ)研究的相對優(yōu)勢，追求前沿科技，探索顛覆性技術(shù)和進入新興產(chǎn)業(yè)成為美國制造業(yè)的優(yōu)先選擇。

(四)“勞資對立”導(dǎo)致對制造環(huán)節(jié)的放棄

美國在與歐洲制造業(yè)競爭過程中最早取得市場優(yōu)勢的行業(yè)是汽車、鋼鐵等采用大規(guī)模生產(chǎn)方式的企業(yè)。在這種生產(chǎn)方式下，制造業(yè)企業(yè)需要大量的初級勞動者作為工人。在管理模式上，技術(shù)人員和工人是界限明顯的兩個層級。工人從事的崗位經(jīng)過細致的分工對技術(shù)要求低，僅僅被看作勞動力市場上的一種“生產(chǎn)要素”，長期被排斥在研究開發(fā)活動之外。大量的工人形成了工會組織，對企業(yè)主的經(jīng)營決策形成了制約。二戰(zhàn)后，電子學(xué)、計算機和自動控制系統(tǒng)技術(shù)進步推動形成的以資本替代勞動，管理層集中控制生產(chǎn)的總體控制思想在美國工業(yè)界占據(jù)了主導(dǎo)地位，工人群體和制造環(huán)節(jié)成為被擺脫的對象，制造環(huán)節(jié)的創(chuàng)新活動也難以受到重視。

三、美國制造業(yè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)變化對創(chuàng)新活動的影響

(一)多元化創(chuàng)新模式萎縮，更加依賴“管道延伸模式”

(二)技術(shù)機會不斷縮減，創(chuàng)新空間受到限制

政府部門對研發(fā)投入的比重降低，工業(yè)企業(yè)對基礎(chǔ)研究和長期研發(fā)項目投入的減少，弱化了整個制造業(yè)體系對前沿技術(shù)的探索能力，也使得重大創(chuàng)新的概率降低。創(chuàng)新資源集中在少部分行業(yè)，導(dǎo)致了其他行業(yè)創(chuàng)新的衰落以及行業(yè)間技術(shù)關(guān)聯(lián)緊密度下降，制造業(yè)中跨行業(yè)的“嫁接”式創(chuàng)新缺乏生長的土壤。產(chǎn)業(yè)體系和企業(yè)群體的豐富度下降也會使產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)類型減少、延展性減弱、復(fù)雜度降低，創(chuàng)新的邊際效應(yīng)遞增特性難以體現(xiàn)，創(chuàng)新產(chǎn)出也隨之下降。制造環(huán)節(jié)的離岸分布造成了大量的創(chuàng)新場景缺失，制造過程中大量的潛在創(chuàng)新點難以得到充分發(fā)掘。制造業(yè)中工程能力和生產(chǎn)組織能力的弱化使研發(fā)人員的創(chuàng)新成果在工程化階段頻頻受阻，新的產(chǎn)品設(shè)計不能進入市場，難以形成新的市場引力，限制了后續(xù)創(chuàng)新和配套產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。

(三)創(chuàng)新的累積條件減弱，持續(xù)創(chuàng)新能力受侵蝕

(四)創(chuàng)新單向擴散加強，創(chuàng)新收益流失嚴(yán)重

美國創(chuàng)新資源逐步向生物醫(yī)藥、電子信息等基于科學(xué)的產(chǎn)業(yè)部門集中，這些部門都是專利密集型部門，技術(shù)知識的可編碼性強，以專利、科學(xué)文獻、數(shù)據(jù)庫等為重要載體，相對于隱形知識和技能，保護難度大，擴散更加容易，更易被后發(fā)國家學(xué)習(xí)。在研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)保留于本土、制造部門遷移到后發(fā)國家的產(chǎn)業(yè)鏈分布態(tài)勢下，新產(chǎn)品進行大批量生產(chǎn)時，設(shè)計部門必須對制造部門進行詳細指導(dǎo)，其知識和能力自然向后發(fā)國家擴散，有利于后發(fā)國家培育技術(shù)吸收能力。后發(fā)國家的企業(yè)在學(xué)習(xí)美國研發(fā)的新技術(shù)、新設(shè)計后，可以充分利用產(chǎn)業(yè)豐富度高、貼近市場的優(yōu)勢，針對細分市場進行二次創(chuàng)新，獲得知識產(chǎn)權(quán)，甚至可以通過專利布局阻止美國相關(guān)企業(yè)進入市場，從而獲得主要的創(chuàng)新收益。

四、對我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的啟示

近年來，我國制造業(yè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)也在發(fā)生一些變化，企業(yè)作為創(chuàng)新主體的地位越來越明顯，科技型中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)也越來越多。在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的浪潮中，“低端”產(chǎn)業(yè)向東南亞、非洲等次發(fā)達地區(qū)轉(zhuǎn)移成為趨勢，創(chuàng)新活動也越來越向電子信息、電氣機械、生物醫(yī)藥等行業(yè)集中。為促進制造業(yè)創(chuàng)新的可持續(xù)發(fā)展，吸取美國經(jīng)驗教訓(xùn)，提出以下建議。

(一)充分保障本土制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)豐富度

技術(shù)創(chuàng)新的空間廣泛分布在各個產(chǎn)業(yè)門類和各個環(huán)節(jié)中，不同行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新也存在周期性和集中性，即使是一些目前還具有勞動密集、環(huán)境資源消耗大特征的“低端產(chǎn)業(yè)”，也具有產(chǎn)生顛覆性創(chuàng)新的可能，對其他產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新也具有支撐配套作用，是制造業(yè)創(chuàng)新資產(chǎn)的組成部分。要避免一刀切劃定所謂“低端產(chǎn)業(yè)”，避免這些企業(yè)完全遷移到東南亞國家，要鼓勵和支持這些產(chǎn)業(yè)進行技術(shù)改造和創(chuàng)新，以應(yīng)對資源環(huán)境及成本壓力，盡量將其保留在國內(nèi)，以免陷入產(chǎn)業(yè)空心化陷阱。

(二)保持若干貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈的大型一體化企業(yè)

貫穿產(chǎn)業(yè)鏈的一體化大型企業(yè)比一般企業(yè)更有能力推動產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈的融合發(fā)展，更加便于組織研發(fā)周期長、投入資金多、配套條件復(fù)雜的研究項目，有利于積累創(chuàng)新資產(chǎn)、拓展科技前沿、提升創(chuàng)新潛力。應(yīng)當(dāng)在鋼鐵、石化、化工、機械制造等技術(shù)迭代慢、漸進式創(chuàng)新多、隱形知識比重大的行業(yè)，保持一定數(shù)量貫穿產(chǎn)業(yè)鏈的國有一體化大型企業(yè)，在企業(yè)業(yè)績考核評價體系中，適當(dāng)降低經(jīng)營利潤績效要求，提升創(chuàng)新考核績效要求，增強這些大型企業(yè)的創(chuàng)新活力。

(三)持續(xù)支持基礎(chǔ)性研究并鼓勵大企業(yè)投身其中

隨著全球科技文明程度的提升，制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新對科技水平的要求也越來越高，基礎(chǔ)研究的發(fā)達程度直接影響到制造業(yè)的創(chuàng)新譜寬和重大技術(shù)突破的概率?？紤]到基礎(chǔ)性研究的周期長、風(fēng)險高、公共性強等特征，應(yīng)當(dāng)以政府部門作為主要投入部門，對基礎(chǔ)研究給予長周期的支持。大型企業(yè)是引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的龍頭，需要探索前沿技術(shù)，投入一定的人員和資金到基礎(chǔ)研究中去，有利于培育基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)兼?zhèn)涞膹?fù)合型人才，推動產(chǎn)、學(xué)、研部門融通發(fā)展，加速先進理論和前沿技術(shù)的擴散。應(yīng)當(dāng)鼓勵行業(yè)龍頭企業(yè)積極投身基礎(chǔ)研究，積淀可持續(xù)的創(chuàng)新能力。

(四)引導(dǎo)創(chuàng)新資源在新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中合理分布

前沿技術(shù)對傳統(tǒng)技術(shù)的替代是一個漫長的過程。美國從20世紀(jì)40年代開始就追求通過數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)實模擬，追求自動化技術(shù)對人工生產(chǎn)過程的替代。但一直到目前，在制造業(yè)的很多領(lǐng)域中，數(shù)字技術(shù)還難以完全模擬現(xiàn)實，人工生產(chǎn)環(huán)節(jié)也依然大量存在。因此，在依托前沿技術(shù)的新興產(chǎn)業(yè)完全興盛之前，仍然要多渠道引導(dǎo)創(chuàng)新資源的理性分配，積極推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，避免制造業(yè)支柱性產(chǎn)業(yè)的缺失和創(chuàng)新資源的浪費。