機械工業(yè)信息研究院戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所副所長 鞠恩民

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美國再工業(yè)化對全球及我國裝備制造業(yè)的影響

機械工業(yè)信息研究院戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所副所長 鞠恩民

今天，我想談?wù)劽绹俟I(yè)化對全球及我國裝備制造業(yè)的影響，包括四個部分。第一部分，全球制造業(yè)發(fā)展及美國制造業(yè)的復(fù)蘇，第二部分，美國制造業(yè)回歸的戰(zhàn)略因素，第三部分，美國制造業(yè)回歸發(fā)展的特征，最后和大家分享機工智庫的一些措施建議。

一、全球制造業(yè)發(fā)展及美國制造業(yè)的復(fù)蘇

從全球范圍看，工業(yè)格局進入了連續(xù)調(diào)整期。圖1展現(xiàn)了全球制造業(yè)規(guī)規(guī)模水平的格局變化。2000年，我國已經(jīng)排在第四位，2014年，我國已經(jīng)躍居全球第一位，制造業(yè)的體量已經(jīng)超過美國，成為全球第一制造大國，正努力向制造強國邁進，當然這條路比較漫長和艱辛。近期制造業(yè)發(fā)達國家紛紛出臺了一些振興裝備制造業(yè)的計劃、規(guī)劃和措施建議，美國就發(fā)布了美國制造業(yè)促進法案和先進制造業(yè)伙伴計劃等一系列的規(guī)劃和措施。英國發(fā)布了英國制造2050，德國則是大家非常熟悉的工業(yè)4.0，法國發(fā)布了新的工業(yè)法國計劃，日本去年發(fā)布了機器人等高端制造業(yè)規(guī)劃，韓國也陸續(xù)出臺了振興制造業(yè)的一些計劃。

另一方面，高端裝備領(lǐng)域的增速加快，成為全球制造業(yè)的亮點。美國制造業(yè)生產(chǎn)力與創(chuàng)新聯(lián)盟在2015年發(fā)布報告提出，未來3年，美國信息裝備和工業(yè)裝備增長速度將會達到國內(nèi)GDP增速的4倍以上。從主要產(chǎn)品看，2020年全球工業(yè)機器人市場規(guī)模將達到400億美元，復(fù)合增速達到7%，中國工業(yè)機器人市場復(fù)合增速有望連續(xù)超過20%。 2018年全球3D打印市場規(guī)模將達到127億美元，2020年全球市場規(guī)模預(yù)計將達到212億美元，其增速將達到29%。2020年，全球PLC市場規(guī)模將達285億美元,復(fù)合增速達到8.7%，DCS市場將達到816億美元，復(fù)合增速達到6.64%，PLM市場將達427億美元，復(fù)合增速達到9.16%。在我國具有優(yōu)勢的軌道交通裝備領(lǐng)域，2020年，全球市場規(guī)模將突破2000億美元。

圖1 全球制造業(yè)規(guī)模水平的格局變化

在新一輪的工業(yè)革命中，智能制造已經(jīng)成為了主導(dǎo)。2015年12月，我國已經(jīng)發(fā)布了智能制造標準體系建設(shè)指南，機工智庫預(yù)計，整個智能制造在未來會產(chǎn)生3710億美元的紅利。在一些發(fā)達國家，如韓國，他們規(guī)劃在2020年前打造10000個智能工廠，20人以上規(guī)模的工廠中，三分之一都升級為智能工廠。日本發(fā)布的機器人戰(zhàn)略提出了三大核心目標：世界機器人創(chuàng)新基地，世界第一的機器人應(yīng)用國家，以及邁向世界領(lǐng)先的機器人新時代。美國則力推信息技術(shù)與智能制造技術(shù)的融合，建設(shè)智能制造平臺，推進智能制造產(chǎn)業(yè)化和工程化。德國實施工業(yè)4.0計劃。那從全球范圍看，金融危機給發(fā)達國家?guī)砹藝乐氐貨_擊，美國和德國都出現(xiàn)了20%左右的下滑。金融危機后，美國和德國迅速恢復(fù)到金融危機前的水平。人們普遍認為，德國強大的裝備制造業(yè)使得其能在金融危機后快速反彈，但數(shù)據(jù)顯示，美國的裝備制造業(yè)反彈的速度和幅度均超過德國。日本也有所恢復(fù)，但尚未達到金融危機前的制造水平。以裝備制造業(yè)最重要的機床產(chǎn)品為例，美國機床行業(yè)的PCT專利申請現(xiàn)在已經(jīng)升至全球的第二位。在機床領(lǐng)域，原始創(chuàng)新和核心專利技術(shù)，基本還是被美國、德國等國家所占據(jù)，日本主要是在應(yīng)用部分進行了一些專利布局。

圖2 美德日三國裝備制造業(yè)生產(chǎn)指數(shù)

機工智庫長期跟蹤研究發(fā)達國家新興領(lǐng)域和高端環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)布局情況。美國為高端產(chǎn)業(yè)界定了明確的標準，一是每個產(chǎn)業(yè)工人的研發(fā)支出應(yīng)超過450美元，或者位于產(chǎn)業(yè)的前20%；二是產(chǎn)業(yè)隊伍中獲得STEM(科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué))學(xué)位的人數(shù)必須高于全國平均水平，或在本產(chǎn)業(yè)中所占比重達到21%。同時符合這兩個標準的產(chǎn)業(yè)就是所謂的高端產(chǎn)業(yè)。根據(jù)這一標準，美國的高端產(chǎn)業(yè)共包括50個行業(yè)，涉及先進制造業(yè)35個、先進能源行業(yè)3個和先進服務(wù)業(yè)12個。這些高端產(chǎn)業(yè)是維持美國當前發(fā)展和持久繁榮的關(guān)鍵，也最能支持和包容創(chuàng)新，并保持長期可持續(xù)增長。圖3是一些發(fā)達國家在新興領(lǐng)域和高端環(huán)節(jié)的布局情況。

石勇院長的報告中提到了先進制造國家制造業(yè)的回流。根據(jù)埃森哲的一份報告，受訪的制造業(yè)經(jīng)理人中，61%有意向考慮將制造產(chǎn)能遷回美國，以便更好地匹配供應(yīng)地和需求地。以部分跨國企業(yè)為例，蘋果公司把部分蘋果電腦的制造，從中國轉(zhuǎn)回美國，工程機械領(lǐng)域的卡特彼勒，把倫敦的工廠撤回本地，并把設(shè)立在日本的部分設(shè)施也遷回美國，由此給美國帶來了4200個就業(yè)崗位，美國的福特汽車已陸續(xù)從中國、日本和墨西哥撤回了部分產(chǎn)能。英特爾公司不斷向美國本土的生產(chǎn)研發(fā)環(huán)節(jié)投入重金，2002年到2011年間，投入達到6800億美元，75%的產(chǎn)品在美國國內(nèi)生產(chǎn)，帶動本土高薪崗位達到4.4萬個。甚至星巴克都把陶瓷杯的制造從中國撤到了美國中西部地區(qū)。

圖3 各發(fā)達國家布局新興領(lǐng)域和高端環(huán)節(jié)的情況

二、美國制造業(yè)回歸的戰(zhàn)略因素

首先分析制造業(yè)成本的變化，完全可以用“三十年河?xùn)|、三十年河西”來概括。目前我國制造業(yè)的成本不僅高于東南亞和東歐，甚至已經(jīng)達到了美國制造成本的90%以上，在珠三角和長三角這些相對發(fā)達的地區(qū)，已經(jīng)相當于美國制造業(yè)成本的95%。2004年到2014年，中國的年均工資增長率一直處于10%～20%這個區(qū)間。再來看看電價和生產(chǎn)率的分析，我國的電價要高于發(fā)達國家的平均水平。2014年OECD成員國工業(yè)平均電價為123.88美元/mW·h，而中國工商業(yè)平均電價折合139.43美元/mW·h，中國工商業(yè)電價高于經(jīng)合組織國家的平均水平，更是美國平均電價的兩倍。從生產(chǎn)率來看，雖然美國裝備制造業(yè)的工資是中國的6～7倍，但美國裝備制造業(yè)的勞動生產(chǎn)率是中國的6倍以上，兩者相抵，中國裝備制造業(yè)在綜合成本上并不具備太大優(yōu)勢。隨著智能制造的發(fā)展和布局，美國的汽車、高端精密儀器等產(chǎn)業(yè)，效率會提高40%，將給中國制造業(yè)帶來嚴峻挑戰(zhàn)。

第二，分析自動化和機器人的應(yīng)用水平。到2025年，制造業(yè)25%的工作將會實現(xiàn)自動化，全球各國家和地區(qū)制造業(yè)節(jié)省人力成本比重的均值是16%，韓國、日本、加拿大和美國節(jié)省得最多，制造業(yè)的機器人密度，韓國在全球排第一，第二名是日本。機器人系統(tǒng)的價格將持續(xù)下降，2025年將降至10萬美元左右，與此同時，機器人系統(tǒng)的性能將以每年5%的速度提升。有調(diào)查表明，年銷售額在1億美元以上的美國制造商中，72%已經(jīng)開始投資額外的自動化技術(shù)和先進制造技術(shù)。

圖4 機器人系統(tǒng)的價格呈持續(xù)下降趨勢

從價值鏈角度分析，制造業(yè)對于美國經(jīng)濟的重要性，遠比單純數(shù)據(jù)反映的要重要得多。美國官方的研究表明：1美元的產(chǎn)值會帶動其他領(lǐng)域1.4美元的產(chǎn)出，據(jù)MAPI的測算，這一乘數(shù)效應(yīng)達到3.6，在工作崗位上的乘數(shù)效應(yīng)，制造業(yè)則達到了3.4。美國制造業(yè)規(guī)模占GDP總量僅為11%，但如果從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，由制造業(yè)所支撐的價值鏈的價值占到了美國GDP的三分之一，甚至連美國政府也只看到了“冰山一角”。正如石勇院長在報告中提到的，制造業(yè)是國家繁榮富強的基礎(chǔ)，制造業(yè)每年對經(jīng)濟的貢獻值達到2萬億美元，占美國出口比重的60%，在一些私營領(lǐng)域的研發(fā)中占比高達3/4。通常一名美國制造工人每年能掙取7.8萬美元的薪資福利，而非制造行業(yè)平均待遇只有6.3萬美元。也就是說，制造業(yè)的工資水平要比其他產(chǎn)業(yè)高，像普惠這樣的航空航天公司是最成功的出口商之一，約90%在美國制造，超過80%銷往海外，實現(xiàn)了貿(mào)易順差。在美國制造業(yè)所創(chuàng)造的增加值中，勞動者的報酬占到60%，資本報酬占38%，美國機械工業(yè)從業(yè)者小時薪酬約為20美元，大約高于制造業(yè)10個百分點。

哈佛大學(xué)豪斯曼（Hausmann）的研究結(jié)果表明，經(jīng)濟的復(fù)雜性與制造業(yè)知識、能力呈正相關(guān)，也就是說，這個國家制造的商品越復(fù)雜，技術(shù)含量越高，制造工藝越先進，就越容易進入一些新興領(lǐng)域，發(fā)展更先進的產(chǎn)業(yè)，這個國家的競爭力也會更強，經(jīng)濟就越發(fā)繁榮。從組裝玩具發(fā)展到組裝電視機，比從紡織工業(yè)躍升至航空航天工業(yè)更為容易。

圖5 制造業(yè)對上下游價值鏈的影響

三、美國制造業(yè)回歸發(fā)展的特征

圖6 美國制造業(yè)創(chuàng)新的生態(tài)系統(tǒng)

圖6是美國制造業(yè)創(chuàng)新的生態(tài)系統(tǒng)。現(xiàn)在美國已經(jīng)形成以政府、高校及科研機構(gòu)、應(yīng)用研究機構(gòu)、企業(yè)和服務(wù)機構(gòu)為主體的完整的先進制造業(yè)創(chuàng)新生態(tài)體系。政府是創(chuàng)新環(huán)境的提供者，通過資金投入、財稅政策和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等工作，營造整體的發(fā)展環(huán)境。高校及科研機構(gòu)是創(chuàng)新技術(shù)引擎，通過多學(xué)科、跨領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)研究，為創(chuàng)新提供源頭。應(yīng)用研究機構(gòu)對接科研機構(gòu)與企業(yè)，是創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化加速器。企業(yè)是創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的主力軍。服務(wù)機構(gòu)為創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用研究及商業(yè)化提供咨詢、協(xié)調(diào)和評估等服務(wù)，是供應(yīng)鏈創(chuàng)新的重要力量。2015年9月，美國也推出了國家創(chuàng)新戰(zhàn)略，提出利用國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)來恢復(fù)美國在高精尖制造業(yè)創(chuàng)新中的領(lǐng)先地位，重新投資供應(yīng)鏈創(chuàng)新，并支持擴大技術(shù)密集型制造業(yè)相關(guān)的一些企業(yè)。

從美國的發(fā)展看，制造業(yè)投資呈現(xiàn)兩化的態(tài)勢，即數(shù)字化和無形化。美國近年來投資的IT化走勢明顯，在上世紀80年代，美國在信息技術(shù)領(lǐng)域投資，購買軟件、計算機硬件和通訊設(shè)備等占總投資的比重為30%左右，在2010后這一比重則增長至50%以上。另外一個趨勢是無形化，美國制造業(yè)發(fā)展重心的轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級，導(dǎo)致了美國制造業(yè)經(jīng)濟投資結(jié)構(gòu)的變化，從1979年開始，美國開始降低在有形資產(chǎn)上的投入，越來越多的投資側(cè)重于軟件、研究、開發(fā)、宣傳、管理和培訓(xùn)等方面，無形資產(chǎn)的投資比重持續(xù)加大。

圖7 美國制造業(yè)有形資產(chǎn)和無形資產(chǎn)投資變化

另外，美國和德國都是制造強國，但做法略有區(qū)別。德國擅長從工業(yè)技術(shù)這一端發(fā)力，美國依靠強有力的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)從信息端發(fā)力，像智能機器人技術(shù)、3D打印技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)字化設(shè)計技術(shù)等等。在3D打印方面，美國占據(jù)了全球3D打印30%以上的市場，處于領(lǐng)導(dǎo)者地位。美國政府也積極搭建數(shù)字化制造平臺為企業(yè)服務(wù)，實施數(shù)字化制造計劃，構(gòu)建合力,實現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)的群體突破。

2014年2月， “數(shù)字制造與設(shè)計創(chuàng)新機構(gòu)”（DMDII）由美國國防部牽頭組建成立。該機構(gòu)主要研究數(shù)字化數(shù)據(jù)在產(chǎn)品全生命周期中的交換和在供應(yīng)鏈間的流動，推進數(shù)字化和智能化制造。該機構(gòu)目前擁有80多家成員，包括波音、洛克希德·馬丁、通用電氣、羅爾斯·羅伊斯、西門子和微軟等企業(yè)，還包括政府機構(gòu)、院校、研究所和商業(yè)組織。同時，構(gòu)筑數(shù)字化制造生態(tài)圈。以開源技術(shù)牽引上下游垂直式生態(tài)圈，圍繞系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)、軟件平臺源代碼等關(guān)鍵技術(shù)開放開源，形成了產(chǎn)業(yè)上下游不同領(lǐng)域、不同主體間的技術(shù)標準，并促成產(chǎn)品開發(fā)合作。如NASA發(fā)起的開源云計算管理平臺項目OpenStack，擁有來自176個國家的3萬名成員，獲得500多家企業(yè)的支持，云計算上下游軟硬件企業(yè)和非龍頭公云廠商圍繞相同的技術(shù)標準和產(chǎn)品架構(gòu)，形成了完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈體系。

另外一個特點是“由軟到硬、由硬到軟”。谷歌公司是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，現(xiàn)在開始進行智能機器人、無人駕駛、無人機和智能家居等領(lǐng)域的布局，這是從硬到軟。GE公司則開始編造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，加快從制造端走向信息端，GE在全球雇傭了一萬名軟件工程師，以工業(yè)企業(yè)的基礎(chǔ)發(fā)展軟件和數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)。機工智庫預(yù)計，美國將會涌現(xiàn)出一批兩棲型企業(yè)，硬件的系統(tǒng)集成企業(yè)大力發(fā)展軟件，而軟件的系統(tǒng)集成企業(yè)大力進軍硬件。類似的例子還有很多，農(nóng)業(yè)機械巨頭約翰迪爾（John Deere）推廣精智農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)（FarmSightTM），通過安裝在農(nóng)業(yè)機械設(shè)備上的傳感器采集土壤條件、氮磷鉀含量和作物生長等數(shù)據(jù)，預(yù)測化肥和農(nóng)藥的需求，從而搭建起農(nóng)民和化肥、農(nóng)藥供應(yīng)商的溝通、供應(yīng)平臺，完成從農(nóng)機制造商到農(nóng)作物生長管理服務(wù)商的轉(zhuǎn)型。

四、機工智庫：發(fā)展我國制造業(yè)的一些措施建議

（1）加快實施科技重大專項。繼續(xù)實施高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備科技重大專項，調(diào)整專項概算，加大資金支持，服務(wù)領(lǐng)域由航空航天、汽車、發(fā)電設(shè)備和船舶等擴大到《中國制造2025》的十大重點領(lǐng)域。盡快啟動實施發(fā)動機與燃氣輪機重大專項。

（2）啟動實施專用設(shè)備短板攻關(guān)工程。設(shè)立短板設(shè)備攻關(guān)專項資金，支持對通用裝備進行二次開發(fā)，鼓勵研發(fā)適合細分領(lǐng)域用戶工藝特點的專用短板設(shè)備。

（3）加快建設(shè)一批制造業(yè)創(chuàng)新中心。啟動機器人、智能制造、增材制造和高檔數(shù)控機床等國家制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)，向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者、中小企業(yè)開放科研機構(gòu)、大型企業(yè)創(chuàng)新試驗設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，鼓勵大企業(yè)、研究院所向中小企業(yè)提供技術(shù)支持。

（4）啟動實施工業(yè)強基工程。加強應(yīng)用牽引，平臺支撐，主配牽手，聯(lián)合攻關(guān)，重點突破一批標志性核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和先進基礎(chǔ)工藝。

（5）培育發(fā)展服務(wù)型制造。鼓勵企業(yè)加快發(fā)展個性化定制服務(wù)和全生命周期管理等在線支持服務(wù)。支持企業(yè)由提供機械設(shè)備向提供系統(tǒng)集成總包服務(wù)轉(zhuǎn)變，由提供產(chǎn)品向提供整體解決方案轉(zhuǎn)變，由預(yù)防性服務(wù)向預(yù)測性服務(wù)轉(zhuǎn)變。