一、引言
长期以来，美国、日本、德国等发达国家把装备制造业作为其经济的主要支柱和强大国力的后盾[1]。从20世纪50年代起，美国的机电工业占其工业总产值的比重达1/3以上，1957年德国的机电工业占其工业总产值的47%，1989年日本的机电工业占其工业总产值的44.8%①。中国工业经过半个多世纪的发展壮大，2012年的装备销售额达到6780亿欧元，居世界第一位。但当前世界高端装备制造业的基本格局没有发生根本变化，美国、日本、德国和英国等主要发达国家仍然牢牢控制着装备制造业的高端产品和关键核心技术，在短时期内依旧难以被超越。而为摆脱国际金融危机的影响，发达国家提出了“再工业化”，相继将高技术、高附加值的装备产品的生产和加工制造产业由海外收回至本土，这不仅对中国高端装备的未来发展构成激烈竞争，而且还将对已经形成优势的产品造成市场空间挤压。与发达国家相比，中国装备制造的技术创新能力薄弱。由于中国芯片的技术创新水平有限，多数处于芯片制造和封装测试阶段，数控机床的精确度、稳定性、可靠性、复合性能等与国外存在较大差距，中高档机床的数控系统基本依赖进口；关键零部件的研发能力有限，产品核心部件的可靠性与发达国家相比差距较大，控制器、伺服电机和精密减速器等关键零部件依赖进口。这导致中国装备制造业产品多属于中低端产品，利润率和附加值不高。例如，国内同行业规模第一的北方重工，产品价格仅为国外同行业的20%-50%；销售规模世界第一的沈阳机床集团的净利润率仅为2%左右，而德国西门子的利润率保持在10%-16%之间。所以，中国要想实现打造全球装备智造基地的目标，关键在于加强技术创新能力。2015年中国政府将“中国制造2025”上升为国家战略，其中尤其突出了“以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化制造”这一主线。只有紧紧抓住“两化融合”的有力契机，中国装备制造业技术创新能力才能真正快速地与世界接轨。两化融合可以被看作中国版“德国4.0”，是顺应第三次工业革命的时代潮流、以打破中国制造业“大而不强”的现实短板为目的、由中国政府主导的国家级战略。它由信息技术、新型生产经营方式和可持续发展模式共同支撑，通过将信息技术广泛应用到工业企业的产品研发、技术突破、工艺创新、流程管理等各环节，使信息技术成为企业运转的常规手段，以制造业数字化、网络化、智能化为核心，建立物联网和务（服务）联网，进而催生出工业电子、工业软件、工业信息服务业等新兴产业，是工业和信息技术发展到一定阶段的必然产物，是提高中国技术创新能力的重要手段。本文的主要创新点为：第一，由于两化融合数据难以获取，国内外有关两化融合的相关研究大多基于企业经验和行业经验，实证研究很少，本文通过功效系数法将工业化指数和信息化指数无量纲化处理后的乘积衡量两化融合发展水平；第二，将两化融合和技术创新能力均视为内生变量，从实证角度分析中国两化融合和技术创新能力之间的动态关系；第三，国内外关于ICT的已有研究大多针对发达国家，针对发展中国家的研究很少。本文通过分析两化融合和技术创新能力之间相互作用的内在机理，考虑到中国各省发展的高度异质性，建立面板向量自回归模型，采用系统广义矩估计、脉冲响应和方差分解等计量方法，从实证角度探索了中国两化融合发展水平和技术创新能力之间的动态关系。
二、已有文献与理论基础
1．文献综述已有的大多数研究信息技术和创新或生产率的实证研究集中在企业和行业层面的检验，由于信息技术相关数据不易获取，从宏观层面对信息技术水平和创新的关系的研究较少。国内外学者们普遍认为信息技术对创新能力有显著影响，但在信息技术对技术创新能力的关注上普遍不足，而技术创新如何影响信息技术的发展也尚未得到国内外学者的关注。LichtG.和MochD.（1999）从服务业创新的视角进行研究，研究结果表明信息技术投资对服务业创新的重要影响主要体现在质量的提升上，服务分工更细，服务形态更新，深度和广度都有所加深[2]。Milan和Zelli（2002）从新知识、新服务、交易方式、生产方式和市场营销方式的角度上，得出结论：信息技术对新知识产生、传播和应用有显著的正向影响；信息技术为创新提供了良好的社会和商务环境；信息技术投资可以被视为创新过程的独立投入，产生新服务、生产方式、市场营销方式和交易方式[3]。Becchetti等（2003）从新产品产出和生产过程创新的角度，认为软件投资增加了企业技术人员需求量，提高了平均劳动生产率，通信技术投资对公司新产品产出和生产过程创新有显著正相关关系[4]。VanLeeuwenG.和L.Klomp（2006）从创新产出的角度上，提出互联网和电子商务通过影响公司创新产出对公司生产率产生了显著影响的结论[5]。Polder等（2009）则从产品创新、生产过程创新和组织创新三方面，认为服务业信息技术对产品创新、生产过程创新和组织创新都有显著作用，而制造业信息技术仅对企业组织创新有显著影响[6]。Ollo-López和AramendíaMuneta（2012）从行业创新能力和企业竞争力的角度，认为玻璃、陶瓷、水泥和混凝土行业信息技术投入对行业创新能力和企业竞争力都产生显著影响[7]。薛剑虹（2012）则从价值链的视角，得到信息技术在产品和服务创新、技术创新、市场开拓创新和管理创新等方面具有重要作用的结论[8]。目前国内关于两化融合的研究大多集中于两化融合模式研究和两化融合与企业管理创新的关系上，将两化融合与技术创新联系起来，探讨二者相互作用的机理和实证研究较少。陈建萍和杨勇（2002）从企业管理创新的视角，研究了信息化建设中企业管理创新的要素和模式。[9]鞠志萍（2006）以同样的视角，得出信息化促进企业管理创新的机制和要素的结论[10]。肖旭和孙建华（2010）从体制机制分析了两化融合的影响程度[11]。王晰巍、靖继鹏和刘铎（2010）从动力、政策和支撑三方面分析两化融合的关键要素[12]。史炜、马聪卉和王建梅（2010）以融合类业务发展及业务模式探索两化融合对策[13]。周鹏（2011）总结了两化融合的产品融合、技术融合等7种融合模式[14]。肖彬和郭颖（2015）从企业管理创新角度，剖析两化融合背景下，管理理念创新、组织机构创新、业务流程创新和战略管理创新；构建两化融合视角下企业管理创新的基本理论框架模型[15]。2．两化融合与技术创新能力的关系（1）两化融合提升技术创新能力。科技中心国家的比较优势在于工业产品的研发、设计、创新，而在生产制造阶段并不一定具有比较优势，制造中心与科技创新中心相对分离成为普遍现象，世界制造业中心“三位一体”的分离是比较优势原理在工业制造业应用的必然结果[16]。而德国工业4.0和第三次工业革命的浪潮促进了信息技术的飞速发展，贸易网络由传统的现实走向虚拟，采购销售网络替代了现实的贸易中心。信息装备技术、机器人技术等当代高信息含量的技术成果，开始广泛应用于工业，产品研发设计上的创新成为市场竞争取胜的关键。研发的新技术的作用愈发突出，一项新技术可以催生或毁灭一个价值千亿元乃至万亿元的产业，目前已经有国外公司使用3D打印技术在本国生产了原来需要到中国来设计生产的部分轻工业、纺织工业、日用品及零配件，以3D打印技术为典型代表的新型制造技术成为引领未来制造业变革的重要技术之一。而从市场需求上看，第三次工业革命后的需求市场趋向于“个性化需求、大规模定制”，进而引起制造业生产方式的变化，产品研发设计任务更重，创造的价值更多，比重越来越高，地位大幅提升。国际上的发达国家是在工业化的基础上发展信息化的，这些发达国家正是利用其在传统制造业已有的优势，在高新技术产业和电子信息制造领域形成新的优势（新技术的突破，新的管理方法等），并利用新优势继续占领高端制造业全球市场。所以说，没有信息技术的应用和发展，不掌握电子和信息装备核心关键制造技术，制造业就难以实现技术上的飞跃。制造业从生产型制造向服务型制造转变，不仅仅是单纯的服务的延长，更应该从研发设计前端开始规划。如果不了解客户的需求，不能把握市场的动态，就不能够设计出市场需要的、有高附加值的产品。只有信息化才可以准确把握市场需求，设计出客户真正需要的产品，提高市场占有率和产品利润率。如图1所示，“个性化需求、大规模定制”的需求市场，引发制造业生产方式发生变化，产品研发设计的工作量呈现几何级数式暴涨，任务更加繁重。只有两化融合才可以解决这个问题：信息化提高了产品并行化研发设计的程度；基于网络和产品数据管理与共享，实现了分布式异地开发，甚至实现了全球24小时不间断开发，大大缩短了产品研发周期。另外，产品研发设计的两化融合为产品制造的两化融合创造了基础。（2）技术创新能力有助于两化融合发展。装备制造业在提升产品价值链曲线和向服务型制造业转变过程中，产品研发设计是重要的一步。通过产品研发设计，充分了解客户需求，从概念开发开始，直到生产设计，满足制造业个性化定制复杂产品研发设计的需求，在此过程中，依托大数据、产品研发设计信息化平台，以孵化器和加速器为支撑，吸纳全球技术创新的资源，加强人才队伍建设和管理能力的提升，对装备制造产品中研发设计难点进行攻关，多方参股，通过市场化运作，提升产品研发设计能力[17]。中国在制造业产品的研发设计的两化融合方面具备一定的基础，将产品研发设计作为两化融合的着力点和发力点是可行的[18]。表1梳理了沈阳市部分企业研发设计两化融合的已有基础。如：新松机器人、远大集团等高端装备制造企业都建设了研发设计的信息化平台；北方重工等在国内外都建有研发制造基地和技术中心；以沈阳市为首的东北老工业基地已建成研发设计平台包括IC装备精密零部件集成研发制造与测试公共服务平台、装备零部件及特种机床公共研发服务平台、工业创新设计公共服务平台；还有超云平台、科技研发创新能力公共服务平台、传感器研发设计公共服务平台等研发设计公共服务平台在建。另外，沈阳铁西区依托铁西制造业聚集区和国家级开发区产业发展基础优势，建设专门的铁西装备制造研发设计中心，现已具备一定规模，示范作用逐步显现。3．装备制造业提升技术创新能力的路线图本文设计的中国装备制造业提升技术创新能力的路线如图2所示。在大数据、研发信息化平台等信息技术产品的基础上，通过充分了解客户需求，从概念开发开始，经过初步开发和合同设计，直到生产设计，满足装备制造业个性化定制复杂产品研发设计的需求，完成装备制造业个性化定制复杂产品研发设计的流程[19]。装备制造（1）大数据。大数据在装备制造业研发设计的运行原理如图3所示，以市场为主导，基于大数据（数据平台）的选择导向，通过客户需求引导装备制造业产品研发设计、制造工艺和质量标准，以期达到以下目的：一是产品研发设计体现客户需求；二是基于产品全生命周期，找到真正合适的生产制造工艺，最终实现产品创新、工艺创新和产品标准化。（2）研发设计模式。综合Steensma和Fairbank（1999）[20]、Lucena（2005）[21]等对研发模式的研究，研发模式被归为三种：内制研发模式、合作研发模式和外包研发模式[22]。结合安世亚太公司总工程师梅林涛对研发模式创新的观点[23]，本文将企业研发模式总结为如表2所示。
三、两化融合和技术创新能力关系的计量模型
1．基本模型面板向量自回归（PVAR）模型在向量自回归模型的基础上增加了截面数据，使用个体效应控制无法观察到的个体差异，将单变量自回归模型推广到由多元截面多元时间序列变量组成的向量自回归模型。PVAR模型不必以复杂的经济理论为基础，目的在于研究变量之间的关系。2．数据来源关于技术创新能力，国内外大多数学者通常采用专利申请受理数量或专利申请授权量来衡量[26]，但中国外观设计和实用新型专利占专利总量的比重较大，因此，本文采用发明专利申请授权量作为技术创新能力的替代指标。数据来源于2002-2013年《中国统计年鉴》。为消除数据可能存在的异方差，对原序列取对数后记做INN。关于两化融合，王立平和杨洋（2014）通过功效系数法将工业化指数和信息化指数无量纲化处理后的乘积作为2001-2012年中国各地区两化融合指数，用以表征两化融合发展水平[27]。两化融合指数同时体现了工业化水平和信息化水平，所以本文借鉴该指数作为两化融合变量的替代指标。如表3所示。
四、实证结果
相关分析是将变量之间线性相关程度的强弱通过计算相关系数表示出来。对两化融合和技术创新能力变量之间的相关性做统计分析（结果参见表4），发现二者的相关系数达到0.7961，说明二者存在显著的正相关关系。由于两化融合和技术创新能力均存在明显的时间趋势，所以本文进行（I，T）形式的单位根检验，结果如表5所示。LLC、IPS、ADF、PP检验结果均拒绝“两化融合变量在时间序列上不平稳”原假设，所以我们认为两化融合在时间序列上是平稳的。PP检验结果接受技术创新能力在时间序列上不平稳的原假设，LLC、IPS、ADF拒绝技术创新能力在时间序列上不平稳的原假设，所以，我们可以认为技术创新能力在时间序列上是平稳的。考虑到两化融合对技术创新能力的影响可能具有滞后效应，所以需要根据信息准则标准来确定滞后阶数，再预测随机扰动对变量系统的动态影响。AIC、BIC和HQIC三种信息准则的结果均表明，PVAR模型应该选择2阶滞后，如表6所示。（1）1期滞后的技术创新能力水平对当期技术创新能力的影响显著为正，影响程度的大小为0.806，这点与大多数学者的研究结论一致；技术创新能力滞后2期对当期技术创新能力有正相关关系，这点与现实情况也十分相符。从经济学角度上可以解释为：某地区当期的创新能力与其创新基础有明显的关系。两化融合滞后1期对当期技术创新能力的影响为负，两化融合滞后2期对当期技术创新能力的影响为正，这是因为：第1年两化融合对创新的促进作用小于两化融合消耗的资源给技术创新能力带来的阻碍作用，或投资两化融合对提高技术创新能力的其他因素（如：研发投入、人才投资等）产生了“挤出效应”，但随着时间的积累，两化融合投资的收益在第2年显现出来，两化融合为生产、研发等提供了便利条件，促进了技术创新能力的提升。（2）技术创新能力1期滞后对当期两化融合的影响为负，滞后2期对当期两化融合的影响显著为正，影响程度的大小为0.038，说明两化融合发展需要依靠技术创新能力的提升，但这需要1年时间的积累。滞后1期的两化融合水平对当期两化融合的影响显著为正，滞后2期对当期影响有很强的正相关关系，这说明某地区当期两化融合水平与其两化融合的基础有明显关系，但由于信息技术更新换代速度快，导致滞后2期的技术对当期两化融合水平的影响并不显著。在本期给技术创新能力的一个标准差冲击后，对未来6期的影响都为正，但呈现下降趋势，具体影响数值在第一期有一个明显下降，达到11%，随后下降趋势稍微缓和。两化融合的一个标准差冲击对技术创新能力的影响一直为负，在第1期的时候有一个明显的下降，但反应不强烈，且最终趋于影响值很小的负向影响。究其原因可能是因为：本文采用发明专利申请授权量作为创新能力的替代指标，不能将除技术创新能力在外的其他形式的创新包含在内，而信息技术对创新的影响主要体现在生产过程、组织结构和经营方式上，加上各地区信息化应用程度低，对两化融合的投资对创新活动的其他生产要素（如研发经费、研发人才）产生了“挤出效应”，导致脉冲响应函数的结果体现为两化融合阻碍技术创新能力。在本期给定技术创新能力一个标准差扰动冲击后，两化融合在第1期出现了显著下降，随后第2期出现明显上升，并最终稳定在1.5%的水平，说明技术创新能力促进两化融合发展，但该作用存在2期滞后。在本期给两化融合一个标准差冲击后，对未来6期的影响都为正，但呈现稳定下降趋势，具体影响数值在第6期基本为零，说明两化融合对自身的影响呈持续促进作用，基本可维持6年时间。如图4所示。基于PVAR模型和渐进解析法进行方差分解，从分解结果（参见表8）可知：10期方差贡献率和20期方差贡献率结果差别不大。两化融合和技术创新能力的波动贡献主要来自于自身波动，两个变量本身滞后值对未来值影响很大，贡献率分别在98.5%和85.3%左右。两者之间的波动贡献率很低，两化融合对技术创新能力的影响相对于技术创新能力对两化融合水平的影响，都比较微弱，两化融合对技术创新能力的波动贡献率为1.5%，技术创新能力对两化融合的波动贡献率为14.7%。这说明两化融合和技术创新能力大部分波动变化都来自于其自身波动的影响。
五、结论和建议
1．主要结论本文基于两化融合和技术创新能力的关系分析，建立的PVAR模型，运用System-GMM、广义脉冲响应和方差分解等计量方法，从实证角度检验2001-2012年中国除西藏外的30个省市的两化融合和技术创新能力之间的动态关系，认为：尽管两化融合和技术创新能力之间存在较强的正向相关关系，但两化融合对技术创新能力的推动作用不显著，技术创新能力对两化融合的影响存在2阶滞后。本期技术创新能力和两化融合的标准差冲击对未来6期的影响呈现收敛趋势。技术创新能力和两化融合水平的变动中，大部分来自于自身因素的影响。这说明，当前中国两化融合整体发展水平尚处于低级阶段，对技术创新能力尚不能起到显著的促进作用，以两化融合带动、提升技术创新能力尚有一大段路要走。2．政策建议借助两化融合，从体制机制和重点工作两方面构建中国装备制造业提升技术创新能力的总架构，有利于促进中国装备制造业向产业链的高端转移。将研发设计部门市场化，即将研发设计部门独立进行经济核算，将其从公司的事业部变成利润中心，实现成本中心变成利润中心。如果条件成熟，可以进一步将研发设计部门分离为子公司。结合中国装备制造业研发设计部门的现状，目前该模式尚不可能实现，但可以通过政府引导向该模式发展，如政府出资设立孵化器，主要提供如下服务：第一，研发设计平台的建设和维护服务；第二，研发设计体系建设；第三，工业研发设计软件和系统开发；第四，大数据的服务和建设。在中国装备制造业提升技术创新能力的总架构的设计过程中，重点依托大数据资源、产品研发设计信息化平台，以孵化器、加速器为支撑，吸纳全球技术创新的资源，加强人才队伍建设和管理能力等软实力的提升，对装备制造产品中研发设计难点进行攻关，创新管理模式，鼓励多方参股和研发部门的市场化运作，最终实现提升装备制造业产品的技术创新能力。
作者：王冬 韩伯棠 高丽娜 单位：北京理工大学管理与经济学院 北京理工大学两化融合发展研究院
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