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智能制造與國家創新體系—美國發展先進制造業的舉措及啟示
2016-01-25    來源:人民論壇?學術前沿    發布者:
[摘要] 當前,全球正出現以信息網絡、智能制造、新能源和新材料為代表的新一輪產業革命。美國政府重視先進制造業發展和建立全國制造創新網絡,是為了保證新一輪產業革命首先發端于美國;德國提出工業4.0戰略,也是為了在新一輪產業革命中占領高端制造業的制高點。我國宜通過實施“中國制造2025”推進信息化和工業化深度融合,在新一輪產業革命中實現制造業的跨越式發展。對中國而言,實現制造業向高端轉型升級至關重要,但不能以放棄廣大傳統產業的優勢為代價,而應在培育發展新興產業的同時,以智能制造和綠色制造對傳統產業改造升級,提升傳統制造業的競爭力。

以金融危機為契機,奧巴馬政府提出了“再工業化”和“重振美國制造業”戰略,采取促進先進制造業發展的重大政策舉措,特別是整合政府、企業、高校及其他社會資源,構建全國制造業創新研究網絡等,不僅有利于促進美國制造業的復興,也有助于鞏固和加強美國制造業強國的地位。充分吸收借鑒美國發展先進制造業的做法,對我國實現“中國制造業2025”戰略目標也將有一定裨益。

美國政府促進先進制造業發展的重大舉措

奧巴馬政府為實施“重振美國工業”戰略,并非簡單地恢復美國傳統制造業增長勢頭,而是重點培育發展高端先進制造業新增長點,以搶占新一輪科技發展的制高點。為此出臺了一系列舉措,特別是整合政府、學術界和企業界的資源,構建全國先進制造業創新網絡,以“確保新一輪產業革命發生在美國”。

創建全國制造業創新研究網絡(NNMI)。2012年2月美國總統行政辦公室和國家科技委員會公布《先進制造業國家戰略計劃》,正式將先進制造業提升為國家戰略。這一戰略計劃提出了五個目標:一是通過培育更有效率的聯邦能力和設施的使用,加速對先進制造業技術的投資;二是增加正在發展的先進制造業部門需要的有技能的工人數量,使教育和培訓系統對技能需求做出積極反應;三是建立和支持全國和地區的公私、政府—企業—高校之間的合作,以促進對先進制造技術的投資和資源配置;四是通過采取跨部門的投資組合優化聯邦政府先進制造業投資并適時調整;五是增加美國公共部門和私人部門對先進制造業研發的總投資。

同年3月,奧巴馬政府出臺了與企業、大學、社區共同建立全國制造業創新研究網絡的倡議,提出由聯邦政府出資10億美元,在10年內創建15個制造業創新研究所(IMI)。IMI是以德國弗勞恩霍夫研究所為藍本,美國將建立15個獨特的研究所作為區域制造業創新中心。每個創新制造研究所將由一個非盈利性組織獨立運行,組成公私伙伴關系,旨在充分利用現有資源,促進產業界、大學和政府機構之間的合作投資。該網絡旨在解決美國經濟和創新政策的矛盾——聯邦研發投資和稅收優惠政策與相應的鼓勵源自該研發的技術和產品的國內制造的不匹配。創新制造研究所的目標是開發、展示和商業化國內生產的新產品和新工藝,以及為提升國內制造能力培訓各種技能水平的制造業工人。其活動包括應用研究和示范項目,以減少商業化新技術的成本和風險。2013年根據形勢發展,奧巴馬政府又提出了10年內創建45個制造業創新研究所的倡議。

制造業創新研究所的合作伙伴包括企業、大學、科技實驗室、非營利組織、聯邦政府、州及地方政府等。原則上,每個制造業創新研究所得到聯邦政府資助7000萬美元以上,非聯邦政府及其他機構以大于1:1的比率提供配套資金。在初期,以聯邦政府資金投入為主,兩三年后逐漸減少,研究所的私人部門資金增多;5至7年創新研究所通過會員費、收費服務、合同研究、產品試制等方式獲得收入,逐步實現自負盈虧。創新研究所的產生是通過公開競標方式進行的,其遴選過程由美國商務部、國防部、能源部、航空航天署、國家科學基金會等政府機構及制造企業、大學等代表組成的先進制造業計劃辦公室統籌管理。具體做法是,由跨部門技術專家組成的評審小組對擬議中的創新研究所進行競爭力評估,中標團隊一般在年內公布。每個制造業創新研究所成立一個獨立的董事會,核心企業、高校等領導人擔任董事會成員,董事長往往由關鍵企業領導人擔任,負責研究所的運營,是一個區域制造業創新中心,研發推廣活動集中于某一種前沿性技術或流程,注重技術優勢與產業優勢的無縫對接,建立一個產業集群,共享關鍵設備和基礎設施,并進行職業培訓和提高員工技能。設立制造業創新研究所有助于高校、企業和各級政府形成合力,開發尖端技術,加速技術及產品創新,降低新技術商業化的成本和風險。

截至2015年1月,奧巴馬政府在敦促美國國會通過資助這一倡議的法案的同時,已經通過行政命令啟動了五個制造業創新研究所。

第一個是2012年8月宣布在俄亥俄州揚斯頓設立增材制造業創新研究所(The National Additive Manufacturing Innovation Institute),著重研發和推廣3D打印技術等。其中,美國國防部、能源部、商務部、國家科學基金和國家航空航天署等5家政府部門承諾共同出資4500萬美元,首筆資金為3000萬美元;由俄亥俄州、賓夕法尼亞州和西弗吉尼亞州的企業、學校和非營利性組織組成的聯合團體出資4000萬美元。目前該研究所由大約85家企業、13所研究性大學、9個社區學院和18個非營利組織共同參與運營。據不完全統計,該制造研究所迄今進行的研究項目已超過了20個。
第二個是2014年1月宣布在北卡羅來納州羅利建立新一代電力電子制造業創新研究所(The Next Generation Power Electronic Manufacturing Innovation Institute),旨在打造更加智能化、可靠安全、低成本且節能環保的21世紀電力網絡。由美能源部牽頭并承諾5年出資700萬美元,參與者包括近30家企業和大學及其他非政府組織等,這些參與者將提供700萬美元的配套資金。
第三個是2014年2月宣布在伊利諾伊州芝加哥建立數字制造和設計技術創新研究所(The Digital Manufacturing and Design Innovation Institute),旨在進行數字化設計、工程和制造等過程的技術和流程研發與應用。商務部等將提供700萬美元基金,該研究所將通過融資等方式獲得2.5億美元,使整個研究所資金規模達到3.2億美元。參與單位包括70多家全美頂尖制造商和軟件設計商、23家大學或社區學院及9個非營利組織。
第四個是同年2月宣布在密歇根州底特律建立輕型現代金屬制造業創新研究所(The Lightweight and Modern Metals Manufacturing Innovation Institute),這一金屬將主要用于軍民兩用汽車、機器設備、船舶、飛機制造。國防部主導并承諾出資700萬美元基金,非聯邦的配套資金將為780萬美元,研究所資金規模將達1.48億美元,參與研發并出資的非聯邦政府單位包括34家大公司、9家大學和17個非營利組織。
第五個是2015年1月宣布在田納西州諾克斯維爾建立先進復合材料制造創新研究所(The Advanced Composite Manufacturing Innovation Manufacturing Institute),由能源部主導。該研究所將研發和生產比鋼更輕更強的材料,用于制造飛機、軍用車輛、衛星及豪華轎車等,達到低成本、高速和節能制造目標。該研究所投資總額將達2.5億美元,其中能源部出資7000萬美元,由企業、大學、實驗室和非盈利組織組成的聯合團體將提供至少1.8億美元的配套基金。該研究所的參與單位包括57家企業、15所大學及其實驗室、14家其他實體和36個聯合團體成員。
此外,2015年內奧巴馬政府還將建立四個制造業創新研究所。一是將成立集成光電子制造創新研究所(The Integrated Photonics Manufacturing Institute),由國防部主導。國防部將出資1億美元,通過競標選擇的參與者也將承諾提供1億美元的配套基金。該研究所將專門開發一個所謂“從終端到終端”的美國光電子“生態系統”,包括國內鑄造接駁、集成設計工具、自動包裝、組裝和測試,以及人力資源開發等項目。集成電光子制造是新一代重要的技術,有可能徹底改變互聯網網絡的承載能力,以比目前更大的密度和更低的成本傳輸信息。除了互聯網和電信,集成光電子技術還能對醫療技術產生革命性影響。
二是國防部將出資7500萬美元作為啟動基金,組建“靈活的混合型電子制造創新研究所”(Flexible Hybrid Electronics Manufacturing Innovation Institute)。以主要企業、大學及其他非營利機構組成的研究所將投資7500萬美元作為配套基金。該研究所將設計、制造最先進的集成電子設備和傳感器,以及組裝和測試自動化設施。
三是美國能源部宣布將組建“智能制造的清潔能源制造創新研究所”(Clean Energy Manufacturing Innovation Institute on Smart Manufacturing),該部將出資約7000萬美元,由企業、大學等組成的研究所也將投資7000萬美元。該研究所將制造先進的傳感器、控制裝置、平臺和建模等。它是一個網絡數據驅動的過程,結合創新的自動化和先進的傳感和控制技術。智能制造可以將制造智能實時融入整個生產操作過程,同時最大限度地降低能源、材料的使用成本。在白宮先進制造合作伙伴2.0報告中,智能制造被私營部門和高校領導人定義為需要聯邦政府投資的最高優先級的制造技術領域之一。
四是國防部承諾出資7500萬美元建立“革命性纖維和紡織品創新制造研究所”(Revolutionary Fibers and Textiles Institute for Manufacturing Innovation)。主要廠商、大學和非營利機構組成的實體將形成革命性的纖維和紡織品的技術新制造中心,以至少1∶1的成本份額從企業、公共和私人投資基金帶來了超過1.5億美元。革命性纖維和紡織品創新制造研究所將確保美國在光纖科技、商業化的纖維和紡織品等新產品的前沿創新技術制造鏈中具有非凡的性能。被稱為技術紡織品的這些現代面料和纖維具有輕、防火及堅韌等新穎特性,應用廣泛,特別是用于制作消防衣、軍用品等。
促進先進制造業發展的配套政策舉措。首先,完善技術創新政策。2009年12月奧巴馬政府公布的《重振美國制造業框架》中提出,要通過制定國家創新戰略、法律框架等舉措,促進制造業創新、研發和勞動力技術提升。在2012年2月提出的《先進制造業國家戰略計劃》中,又將完善創新政策作為發展先進制造業的首要目標。奧巴馬政府加大對先進制造業研發及其基礎設施的投入,通過稅收優惠,特別是加快設備折舊和研發活動永久性稅收減免等,支持制造業科技研發和應用。奧巴馬政府在近幾年聯邦財政緊縮情況下仍增加對先進制造業研發計劃撥款,支持創新性制造流程,加強對納米制造、生物制造、工業機器人、3D打印、先進設計、新一代信息網絡、物聯網、先進材料及國防科技工業等領域的投資。
其次,改善美國投資經營環境,鼓勵和促進制造業“內包”。2012年1月,奧巴馬在白宮舉行的美國企業高層論壇上,提出要給在國內投資的美國企業提供新稅收優惠政策,鼓勵美國企業在國內投資,以扭轉就業崗位“外包”趨勢,將就業崗位的“外包”轉變為“內包”。奧巴馬政府采取如下鼓勵制造業“內包”的政策舉措:通過改革美國公司稅制,將制造業公司稅率從35%降至25%,并終結企業外包海外的稅收優惠,以鼓勵和支持制造商投資美國;通過改革投資美國的審批制度,簡化審批手續并加快審批程序,以吸引外國企業投資美國及美國海外企業回流本土;通過政府與社區建立新的伙伴關系,吸引制造商及其供應鏈;通過實施“選擇美國計劃”,與州長和市長建立伙伴關系,以吸引全球跨國企業對美國投資。
再次,為美國制造業創造公平競爭和開拓海外市場的條件。2010年初,奧巴馬政府出臺五年內“出口倍增計劃”,提出2014年美國出口額比2009年增長一倍。奧巴馬政府還改革美國“出口控制體系”,旨在控制美國核心技術出口、使美國更加安全的同時,加強美國關鍵行業的出口競爭力。此外,奧巴馬總統還宣布任命由美國大企業首席執行官等組成的總統出口顧問委員會,負責就如何促進美國出口向總統建言獻策。近年來,奧巴馬政府還著力推進跨太平洋伙伴協定(TPP)和跨大西洋貿易與投資伙伴協定(TTIP)的談判,通過商簽新的自由貿易協定,不僅為美國企業進一步拓展亞歐市場提供更加便利的條件,更是為了打造“下一代高標準的自由貿易協定”,以占領全球經貿新規則制定的制高點。這些自貿協定不僅降低關稅和非關稅壁壘,還涵蓋勞工標準、環保標準、國有企業等問題。美國政府著力構建與新制造業發展相協調的新的貿易規則,將為美國制成品出口創造新的國際競爭優勢,拉動制造業快速增長;同時也將提高美國制成品進口的門檻,如美國政府和消費者會要求進口產品符合國內節能環保、降低排放等標準,并對來自外國國有企業的產品設置新限制標準。此外,美國政府還將通過商簽TTP和TTIP等新協定,以新規則規范新興經濟體經貿行為,抵制并削弱后者的產業競爭力,從而重塑美國自身制造業競爭優勢。
最后,改革教育、簽證制度,確保美國制造業獲得所需人才通道暢通。奧政府通過改革教育特別是中小學教育制度,增加對中小學、社區學院和高校教育投資,以及加強職業教育和培訓等措施,為美先進制造業培養適用對路的科技人員和熟練勞動力。推廣非學位制培訓計劃,頒發相應資質證書,相較于二至四年的學位學習,短期培訓所需時間更短,效果卻更明顯,可直接提供職位所需技能。提升二至四年學位的教育成果,增強勞動力市場透明度,幫助學生了解市場現狀、職位空缺、薪資標準及發展前景,選擇合適專業;側重技能培養,增加實踐教學,完善專業設置,避免與市場需求脫節;開發網絡,激發學生興趣,關注學生成績,提高學業完成率。教育改革聚焦于開發科學、技術、工程和數學(STEM)技能等課程,開發靈活的教育渠道,通過社區學院、職業貿易學院和工作培訓項目等培養STEM能力。為美國中、大學生開發聯邦基金項目,使制造業成為具有長期高回報的重要產業。向州立大學提供資助,以在STEM方面吸引高水平學生和增加畢業生人數。此外,通過改革簽證和綠卡程序等,吸引高技能人才移民。增加H-1B簽證(由美國移民局簽發的短期非移民工作簽證,針對受美國公司雇傭從事專業性工作的外籍人士),調整永久居留簽證發放對象,簡化技術工人及企業家簽證過程。借鑒外國的簽證經驗,成功吸引和留住一流的STEM人才,并為企業雇用海外優秀人才創造有利條件。
先進制造業正成為美國經濟新增長點
先進制造業發展將對美國經濟和就業增長產生直接或間接影響。技術密集型產業占美國制造業附加值的50%和就業的40%,隨著先進制造業創新研究所的相繼建立,美國中西部傳統制造業“鐵銹帶”地區將轉變為“科技帶”,直接擴大生產和就業,提高出口競爭力并擴大制成品出口,也有助于美國經濟和就業增長。據麥肯錫全球研究所估計,如果知識型制成品貿易逆差占GDP比例從2012年的2%降至2020年的1.3%,則美國GDP每年將增加2000億美元,創造60萬個就業崗位;如制成品貿易逆差降至1990年的水平,則到2020年美國GDP每年將增加5900億美元,創造180萬個就業崗位。
美國制造業回流本土將持續并對美國經濟產生積極影響。近年來,除卡特彼勒、通用電氣、福特汽車等傳統企業外,谷歌、蘋果、摩托羅拉等高新技術產業公司已經或計劃將其部分業務遷回其母國。據美國波士頓咨詢集團(BCG)預測,制造業回流趨勢還將持續較長時期,美國企業將不僅從新興市場經濟體回流,也從歐洲等發達經濟體回遷。究其原因:第一,中國等新興市場勞動力成本優勢削弱,而美國制造業生產綜合成本下降。據美國安永會計公司的數據,自2001年以來中國的薪資水平上升了400%,而美國的單位勞動力成本自1995年以來下降了12%。第二,美國企業海外經營面臨供應鏈因自然災害或政治動蕩而中斷、交貨不及時、知識產權保護不力、運輸成本提高等隱性風險。第三,非常規能源革命導致美國能源供應增大和價格降低,降低了美國國內制造業生產經營成本,從而將吸引能源產業及其他相關產業的美國跨國公司將部分業務回遷美國本土。BCG發表的研究報告聲稱:美國制造業成本優勢已經顯現,“美國制造”時代即將來臨,電腦和電子產品、家電和電氣設備、機械設備、家具、金屬制品、塑料和橡膠、運輸工具等七大產業面臨重要拐點。制造業回流將使美國經濟獲益匪淺,帶動了美國制造業的就業和生產增長,增強了美國制造業的復興勢頭。據波士頓咨詢集團估計,由于美國制造業從中國等新興市場、歐洲和日本等回流及其競爭力提高,2016~2020年美國每年出口將增加700億至1150億美元,其中三分之二是從歐洲和日本等發達經濟體回流的結果;制造業回流將使美每年的GDP增加1000億美元,并創造60萬至100萬個制造業工作崗位和超過100萬個服務業就業機會。
美國制造業競爭力提高。前國際金融公司總裁范阿格塔米爾認為,在根本層面上,美國制造業比人們所預期的更具競爭力,“創意回應”比預期來得更早,機器人、3D打印等技術的到來,已經使美國從普通制造業轉向“頭腦制造業”。美國“腦帶”的增長已替代陳舊的“銹帶”,他指出,創新中心正在美國各地涌現出來,包括明尼阿波利斯、亞克朗市或博爾德以及知名大學周圍地區。展望未來10年,他預計美國的信心會增強(就像20世紀70年代之后的日本那樣),制造業將會迸發更多創新,并且會“為了爭取數十億的新興市場消費者爆發一場重大戰斗”。
先進制造技術將有助于美國引領第三次產業革命。第三次產業革命已初露端倪,其最大特點是制造數字化改變產品生產方式,減少能源和原材料消耗,降低制造業碳排放。第三次產業革命是數十年來信息通信、人工智能、納米和新材料等先進技術開發創新應用,以及大數據和物聯網等啟用的結果。著眼于第三次產業革命,美國科技和產業界聯袂進行科技創新、開發和推廣,科技創新的突破正催生一大批新興產業。可再生能源技術取得新進展,生命科學、先進材料、先進制造、新一代信息通信等領域也蘊含著不少有重大潛力的新技術。新技術的問世和應用及產業融合,正催生許多新興產業,并深刻改革美國制造業格局。可預見,目前與未來美國新興先進制造業將集中在與其最近技術研發應用密切相關的領域。根據美國政府2011年和2012年發表的有關先進制造業《總統報告》所提及的著力推進發展的先進制造業和技術領域,新興產業應主要包括如下方面:可再生能源產業,新能源汽車,先進傳感、測量和過程控制技術,先進材料的設計、合成與加工,可視化、信息學和數字制造技術,納米制造,可持續制造,柔性電子制造,生物制造和生物信息學,增材(即3D打印)制造,先進制造和測試設備,工業機器人,先進成型相和合成制造等。
隨著數字、網絡、激光、納米、機器人、先進材料等新技術及其分科技術的應用加快,新的產業革命正引發美國乃至全球制造業重大變化,制造業具有與過去不同的面貌和特點:數字化制造、網絡化制造、個性化制造、可持續制造、服務化制造、小型化制造、“本地化制造”和“利基”式制造。
美國做法對我國制造業發展的啟示
發展高端新興制造業的使命是迎接新一輪產業革命。全球正出現以信息網絡、智能制造、新能源和新材料為代表的新一輪產業革命。美國奧巴馬政府重視先進制造業發展和建立全國制造創新網絡,是為了保證新一輪產業革命首先發端于美國;德國提出工業4.0戰略,也是為了在新一輪產業革命中占領高端制造業的制高點。我國宜通過實施“中國制造2025”推進信息化和工業化深度融合,在新一輪產業革命中實現制造業的跨越式發展。對中國而言,實現制造業向高端轉型升級至關重要,但這不能以放棄廣大傳統產業的優勢為代價,而是在培育發展新興產業的同時,還要以智能制造和綠色制造對傳統產業改造升級,提升傳統制造業的競爭力。
任何時候都應該重視制造業的發展。盡管美國制造業整體走下坡路,但美國政府、企業及學術等各界均十分重視制造業發展、轉型和升級,特別是當下美國把發展先進制造業當作首要任務,不僅是為了在新一輪產業革命的競爭中要“贏得未來”,更重要的是維護美國制造業強國的地位,繼續發揮制造業在美國經濟發展、擴大出口、科技創新、節能環保和國家安全等方面的關鍵作用。我國雖然已成為第一制造業大國,但要成為制造業強國依然任重道遠。在勞動力成本上升和人民幣升值等因素的影響下,我國一些傳統優勢制造業開始出現制造環節向國外轉移的情況。應吸取美歐“去工業化”的教訓,避免走美國國內制造業空心化后“再工業化”的老路。
實現制造業高端化和智能化需要進一步開放,特別是進一步改進引資的環境。我國制造業一直離不開對外開放和吸引外資,未來推進“中國制造2025”戰略目標也要在深化改革開放,而不是在封閉條件下進行,需要繼續吸引美歐先進制造業企業的新技術及經營管理經驗。美國政府通過出臺“選擇美國”計劃、改革稅制、簡化引資審批手續、改革簽證制度等重要舉措,大量吸引美國先進制造業“回流”和其他國家的高新技術企業赴美投資。我國宜繼續保持吸引外資特別是高端產業引進與對外產業轉移的雙向開放,在開放中進一步優化、提升和做強我國制造業。
借鑒美國建立全國制造創新網絡的經驗,推進我國區域創新系統建設和新興產業的合理區域布局。美國計劃建立45個制造業創新研究所(中心),基本上是分別設在45個不同的州,根據各州的資源稟賦和產業技術優勢來安排的,領域不會重復。從目前9個創新中心來看,各州的產業技術領域不同且針對性很強。近年來,全國多個地方都在謀劃智能制造發展,許多省市都在摩拳擦掌,或成立機器人、工業4.0或工業互聯網等與智能制造相關的聯盟,或出臺具體產業規劃。我國推進“中國制造2025”宜借鑒美國經驗,加強政府對制造業發展和全國區域布局的引領作用,強化全國一盤棋意識,合理安排創新系統建設和新興產業布局,防止一哄而上的無序發展。
加強企業、高校與地方政府之間的協調合作,最終讓后者在開發和應用高端制造技術方面發揮主角作用。美國崇尚自由市場經濟,但還是由聯邦政府主導建立了制造業創新網絡,政府提供初始資金,在競爭環境下由企業、高校、科研機構等合作,建立創新制造研究所。我國應借鑒美國有關經驗,加強官產學研的協調合作,通過政府初始基金撬動更多社會資金,使其投入到制造業新技術研發和產業化這一中間環節。完善我國政府和社會資本合作模式(PPP),并通過稅收、投融資等扶持政策,培育良好的創新創業環境,使產學研在技術創新和應用等重要環節唱主角。
(來源:《人民論壇•學術前沿》,2015年6月上)
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最后更新:2016-01-25

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