先进制造：美国新创新政策

目 录

*章 引言

传统行业对制造业的挑战

使用五种创新模式

一些核心思想

未来的故事

第二章 大背景： 制造业的经济学史

格林公园漫步

可互换机制部件

经济巨兽

大规模生产

国防创新体系

第三章 国际竞争与美国制造业的衰落

日本的质量制造模式

中国制造业的兴起

衰落的美国制造业

第四章 制造业的经济学视角

引言

制造业在早期经济学中的角色

技术、生产率和经济增长

生产率与非均衡增长理论： 制造业与农业

贸易理论简介

主流经济理论的制造业政策含义

关于制造业的经济学共识会不会错了？

创新经济学

小结

第五章 先进制造业在联邦层面出现

罗恩·布卢姆与汽车工业的重组

麻省理工学院创新经济研究成果开始问世

2011白宫先进制造业报告

AMP项目开始

2012年7月的AMP1.0报告《赢得先进制造业的国内竞争优势》

麻省理工学院的“创新经济中的生产”研究

2014年10月的AMP2.0报告《加快发展美国先进制造业》

美国国家工程院的研究报告《为美国创造价值》

国会制造业法案

第六章 先进制造创新研究所模式

创新政策背景下的制造研究所

复杂的研究所和网络模型

政府部门采取行动

项目核心： 制造研究所

当前进展

制造研究所案例分析

制造研究所面临的挑战

弗劳恩霍夫研究所的经验教训

总结

第七章 初创公司规模扩张： 解决初创公司制造方面的问题

技术发展的创新裂隙

创新裂隙让高增长潜力的初创公司陷入困境

制造业初创公司规模化的创新裂隙

风险投资可获得性问题和其他融资途径

社会意义

“创新园圃”： 用空间代替资本

与“创新园圃”相关的模型： 回旋加速器之路、技术桥和引擎

将创业公司与小型制造商连接： Greentown LabMassMEP

互补模型——来自“回旋加速器之路”、“技术桥”、“引擎”、Greentown LabsMassMEP的经验

总结

第八章 劳动力教育和先进制造业

制造业劳动力供给

制造业技能培训体系的基本问题

德国模式的经验

AMP 2.0报告提出了美国学徒制模式和其他选项

国家科学基金会的先进技术教育（ATE）计划

就业和培训管理课程

未来轻金属创新研究所劳动力教育模式——针对制造研究所角色的案例研究

制造研究所也应关注劳动力需求侧

结论

第九章 制造业和工作前景

自动化和就业摧毁

长期停滞

第十章 结论： 制造业从未如此重要

来自美国制造业历史的经验

建设先进制造业的尝试

经济学和制造业

新模型： 制造研究所

作为传播模式的劳动力教育

培育制造业初创公司

工作的未来和长期经济停滞

克服传统行业壁垒

制造业依然重要

参考文献

译后记

引言

21世纪的头十年，美国的制造业经历了重大的破坏。2007—2008年的大衰退加速了这些变化，但这些结构性问题不仅仅是经济危机造成的，在就业、资本投资、产出、生产率和贸易方面，美国都遭遇了麻烦。

简要总结一下后文即将展开的实例。从2000年到2010年，美国的制造业就业人数减少了580万人。美国的制造业就业在1965年至2000年间一直相对稳定在1700万左右，到2010年降至1200万以下，到2016年仅为1230万。美国制造业的固定资本投资在2000年下降了1.8％，这是自1947年有数据记录以来的*个下降的十年。这不是个别行业下降的结果，而是普遍存在的现象： 在19个工业部门中有15个部门是下降的。2000年至2007年，制造业产出仅增长了0.5％；进而，在2007年至2009年的大衰退期间下降了10.3％。虽然这个增长率目前正在缓慢回升，但2016年的实际水平仅略超经济衰退以前的一半。制造业生产率反映了产出增长的停滞。1989年至2000年期间，制造业生产率水平每年增长4.1％，但随后在2007年至2014年间下降至1.7％的水平。并不像许多人认为的那样，生产率的提高是制造业就业下降的原因。这个行业一直在空心化。

这些破坏在制造业的贸易方式中得到了反映。2015年制造业产品的贸易赤字高达8000亿美元。重要的是，其中高科技产品的贸易逆差达到了920亿美元。美国制造业的贸易逆差不会被美国服务贸易的顺差所抵消——服务业贸易额只是货物贸易水平的四分之一。

这种经济破坏导致了社会分化的加剧。虽然大多数美国人一直认为美国正在成为一个大的中产阶层社会，但一直面临着收入下降的工人阶层群体现在显而易见心怀不满。例如，高中学历（非大专学历）的男性的全年就业率从1990年的76％下降到2013年的68％。这些人群中完全没有工作的男性比例从1990年的11％上升到2013年的18％。重要的是，这些男性的中位数收入在1990年至2013年间下降了20％；拥有大学或大专文凭的男性的中位数收入下降了13%。美国制造业在21世纪初头十年的衰退对这个群体的打击尤为严重。总体而言，1999年至2014年间，无论是以中位数还是以平均值衡量的实际家庭收入均有所下降。重要的是，数据显示，家庭收入中位数——统计学上的中产阶层——与平均值之间的差距在越拉越大，这意味着上中等阶层和上等阶层的收入变得更高。这昭示着中产阶层的衰退。

这也意味着收入不平等的加剧。正如劳动经济学家理查德·弗里曼（Richard Freeman）所说的那样，“不平等现在处于第三世界水平”。自20世纪70年代中期以来，大学毕业率停滞不前： 劳动力技能要求不断提高，但教育产出却未能跟上。获得教育的人拿到了工资溢价，那些没有它的人则相反。20世纪初普遍收入较高的制造业工作岗位减少了三分之一，这加剧了不平等分化。

制造业的巨大贸易不平衡严重影响了许多工业社区。经济学家戴维·奥特尔、戴维·多恩（David Dorn）和戈登·H.汉森（Gordon H. Hanson）在一篇题为“中国冲击”的文章中考察了700个城市的贸易影响。那些受到中国进口直接影响的地区的每个成年人平均收入减少了549美元。人均联邦调整援助的补偿仅为58美元。正如诺贝尔经济学奖得主迈克尔·斯宾塞（Michael Spence）所发现的那样，“全球化会伤害包括发达经济体在内的一些国家的一些子群体……结果是美国经济收入和就业差距日益扩大，受过高等教育的人员享有更多的就业机会，而受教育程度较低的人却面临着就业前景下降和收入的停滞不前。”

鉴于这些新的现实，在大衰退之后，各行各业、联邦政府和州政府以及大学都作了努力。这是一项将强有力地以创新重振美国制造业的努力。这些努力以“先进制造业”冠名，广为人知，正是本书所要讲述的故事。

然而，在我们能够讲述故事之前，我们需要处理关于这个任务的巨大困难的核心现实。制造业并不像信息技术这类经济的前沿领域那样，对创新具有磁铁般的吸引力。这是一个复杂的、已有的、传统的部门。传统行业的创新面临着众多的障碍，这些障碍加大了创新的挑战。这就是为什么这项任务不容易做。这也是为什么这个故事很复杂。

传统行业对制造业的挑战

信息技术和生物技术的兴起以及它们所创造的新经济部门，往往使我们对复杂的、已有的、抵抗创新的传统经济部门的问题视而不见。这个盲点致使我们忽视了一个问题： 我们正在限制经济增长，并因此限制就业。几十年来创新政策领域的焦点一直集中在“死亡之谷”的问题上——研究与后期开发之间的裂隙，这些裂隙为前沿创新设置了障碍。研究人员没有清楚地看到一个挑战： 即如何为传统行业带来创新。我们一直追随着“下一个重大事件”——下一个技术前沿——却忽视了现有经济部门的机会。这个前沿焦点忽略了传统行业，在这些行业，新技术理念被根深蒂固的范式所阻碍。

这些传统行业占美国经济的大部分。近来美国经济分析局的数据表明，传统行业（如公用事业、土木工程、建筑、农业、运输、教育、医疗服务、矿业、金融、政府、教育、制造业等）占美国GDP的三分之二以上。加上零售和商业服务等重要部门，这个比例会增加得更高。相比之下，信息部门产值仅占美国经济的4.8％，且该数据还包括有线电话及精装书等领域。传统部门仿佛是一头巨兽，我们却一直忽略这头在我们房间里的巨兽。在创新方面，美国倾向于继续前进，而不是回头看其传统产业。

因此，我们是依靠创造新的技术前沿来提高我们的增长率。信息技术革命在20世纪90年代确实如此，创造了十分显著的生产率增长和关联领域的增长。但如果我们仅将创新局限于前沿产业，那么我们其实是在削弱我们的经济增长速度。增长经济学家告诉我们，技术和相关创新是增长的主要因素。如果我们倾向于将创新，尤其是颠覆性创新，限制在前沿行业，并将其从传统行业中剥离出来，那我们是在限制我们的增长。尤其是眼下，我们都在对就业机会和收入不平等怨声载道之时，这的确是一个严重的问题。

美国现在*需要创新的是传统的经济部门，这些部门抵制可能改变它们既定的技术路线和商业模式的创新。*主要的例子有化石燃料能源、电网、医疗保健服务系统、高速公路密集型运输和投入密集型农业。也许在这些例子清单的顶部就是制造业，因为它长期充当就业倍增器，并在2000年代急剧下降。在所有这些部门，特别是制造业，创新都能够超越以前沿为基础的增长，拓宽我们的经济增长基础。推进前沿科技并不是坏事——20世纪90年代信息技术革命带来的经济收益显示了创新浪潮的强大力量。问题是我们的创新应用没有更宽泛的基础，我们通常无法将我们的创新能力扩展到现有部门。

传统行业倾向于通过维持一个技术-经济-政治-社会的范式来保护自己免遭颠覆。也就是说，它们把自己关在现有技术的笼子里，推动自己提高效率和降低成本，以阻碍新进入者的竞争。它们锁定了经济和商业模式，以保护它们的收益和系统，并限制竞争对手的进入。它们建立了政治支持体系，锁定能够保护自己技术和系统的政策、补贴。它们建立了能确保劳动力供应和公众支持的社会体系。如果新的颠覆性创新要进入传统行业，则必须解决这些障碍。传统行业背后的技术通常运行良好，而且这些技术将会采取渐进式改善，从而满足行业的既定需求。如果新的创新有助于传统行业的现有经济模式，这些行业也会采用新的创新。例如，水力压裂技术很好地适应了传统的化石燃料行业。但传统行业的组织结构并不适应与传统系统元素相悖的颠覆性新进展。

如前面所述，已有的传统部门具有一系列的共同特征。由于需要从一开始就对制造业创新的重要背景作简要阐述，因此后续两段的内容描述将非常紧凑。这些传统行业的特点包括以下方面： 有利于在位者的不正当补贴和价格结构，却忽视了可持续性和健康等外部效应；既定的体制架构为了支持现有技术从而施加监管障碍或者其他政策障碍；强大的既得利益集团在政治上和其他方面保护他们的行业，并抵制技术引进；创新融资体系不支持传统行业通常所需的更长期、更高风险的技术；支持政策和政府支出偏向现有技术的公共习惯和期望；以现有技术需求为导向的知识和人力资源结构，如医疗、法律和技术领域的教育课程、培训、职业道路和职业标准；有限的公共和私人研究和开发——这限制了能用于实施的创新技术的可获得性。

由于一系列市场缺陷影响新技术的引入，现有技术的主导地位得到进一步加强。这体现在以下几个方面： 网络经济（指传统行业的大规模技术网络只允许规模进入）；阈值（指引入新技术需要重大投资）；割裂的激励机制（指引进新技术的激励机制不能被开发商所采用）；集体行动（行业的经济参与者都具有规模小且资本不足的特点，这限制了他们吸收新技术的能力）；政府体制和监管结构（一种政府监管、活化或者激励的模式，该模式为现有技术提供支持）。

传统行业并不具备所有这些特点，但它们都有一些共同之处。制造业是一个传统行业，因此并不例外。有时传统行业中的一些甚至许多参与者都有兴趣接受变革，但它们仍然面临传统行业中抵制变革的诸多特征。制造业也是如此。

这些特征如何适用于美国制造业呢？有很多的例子都可以说明这个过程，但我们只介绍一些关键的例子。相对于那些低估本国货币价值的外国竞争对手，高价值美元区域通常倾向于高估其制造业产品的价值，因此美国制造业具有不正当的定价效应。同时，既有的创新融资体系，限制了中小企业和制造业初创公司获得创新支持。在制造业中，存在既得利益集团。例如，由于向海外市场扩张和生产的压力，跨国公司限制了它们在美国的生产投资。由于这些企业在国外已经拥有成本较低的生产设施，它们可能不愿意承受美国先进生产工艺的创新风险。或者，专注于国际回报模式的金融体系，放弃了历史上为小型制造商服务的本地银行业务。此外，还存在影响制造业的公共习惯和期望。例如，正如后面的章节所讨论的，过去公众和政治家认可的主流经济政策不再愿意关注制造业，或公众已不愿意鼓励下一代在制造业工作。现存的知识和人力资源结构支持高度分散的劳动力市场，并没有组织起来去培养未来制造业所需要的高技能劳动力。因为政府支持的研发从未专注于生产，美国制造业的研发受限。并且，由于激烈的全球竞争，美国大部分制造业的大多数中小公司根本无力承担研发的附加成本。这样的例子不胜枚举。

同时，美国制造业存在市场缺陷。制造业供应链的复杂性导致其难以渗透、重组、重建（如果它们已经败给国外竞争者），使得美国制造业市场存在网络经济问题。因为引进新的先进制造技术可能需要大量投资，中小型生产商难以承担这些资金，所以还存在阈值问题。它还存在激励机制割裂问题，因为引入新制造技术的激励机制可能不适用于鼓励美国制造业的开发；小型制造商缺乏相应的经费做这些事，大的跨国企业却致力于在国外低成本生产。例如，苹果公司现在将生产锁定在深圳，任何时候它都无法很快地将重要的生产返回到美国。美国制造业市场还存在一个集体行动的问题。大多数的中小型生产商规模比较小，且资本不足，这限制了它们吸收新的制造技术的能力——它们缺乏这样做的组织能力。*后还存在政府机构活力问题，即政府没有做好准备，应对制造业这样一个大型部门给公私组织带来的复杂创新挑战。

当然，美国制造业也存在系统失效问题。这不是该传统行业的单个甚至是一组部件的失效。一个部件的失效问题，可以通过该部件的重新再造得以解决。相反，将美国制造业升级到更强大，更具有世界竞争力的愿景，其所面临的挑战似乎太宽泛了，我们需要将现状视为整个系统的失效。由于试图对传统部门施加新需求，所以也可称其为体系失效。从广义上讲，制造业体系不仅仅是一套工程技术系统，还包括技术以及相关的经济、政治和社会系统。应用单一的创新模式并不能解决系统失效的问题，而是需要更全面的创新模式。

使用五种创新模式

正如我们早先作品所论述的那样，在不同背景下有五种基本模型是推动创新的力量： 创新管道、诱导创新、延伸管道、制造业主导创新和创新组织。

这些为解决美国制造业中的再创新和创造就业双重问题提供了一个框架。还需注意的是，创新并不是完全通过那只“看不见的手”来实现的，创新引入通常需要变革推动者的积极努力。考虑到传统行业创新所面临的重大障碍，变革推动者对于这个领域的创新尤为重要。

“管道”模式一直主导着美国的科技思维。它将发明和创新描绘成始于研究投资（主要来自以联邦为基础的研究支持）——在创新系统的“前端”——的流。因此，当这些研究被倒入了创新管道的一端，行业拾起了开发的时候，神奇的事情发生了，然后新产品出现了。万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）被认为是这种模式的发明者，因为在战后初期的管道模式创造中，他扮演了举足轻重的角色。这种模式经常是重大突破性发明的起源。它是一种“技术供应”或“技术推动”模式——政府研究支持了技术的供应，后者被放入创新“管道”。在这里，变革推动者是研究人员、发明家和企业家，他们构想出技术理念，并将其变成突破性的新产品。“管道”模式供应了重大创新。

但大多数技术来自对市场机遇作出反应的私营公司，这是第二种模式，即“诱导创新”。弗农·拉坦（Vernon Ruttan）是一位发展经济学家，详细论述了“诱导创新”模式。在这里，发起人通常是一家可以嗅出市场机遇或通过技术发展来填补市场空白的公司。这种技术进步是增量式的，而不是颠覆性的。这是一种“技术需求”或“技术拉动”模式——市场创造了需求并且拉动了科技发展。在“诱导创新”模式中，变革推动者主要包括企业，以及与之相关的企业家和发明家。政府决策者和行业标准制定者可能会影响市场信号和监管要求，进而影响到传统行业的诱导性创新。

第三种模式可以被称作为“延伸管道”。在这种模式中，一些美国研发组织，特别是国防部，推动创新在每个创新阶段的移动。这意味着研发组织不仅支持前端研发，而且支持每个接替的“后端”阶段，从先进原型到论证、实验平台，甚至经常进入初始市场创建阶段——国防部将购买*批产品。政府在管道模式中的支持作用与创新系统的其他部分没有关联，但在延伸管道模式中，它们之间有深度的联系。过去四分之三世纪的主要创新浪潮，如航空、核能、电子、航天、计算机和互联网等，大多由这个系统演化而来。延伸管道有助于弥合在先进研究和实用技术之间的“死亡之谷”。在这里，变革推动者包括寻求发展的政府实体。例如，美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency， DARPA）是计算机和互联网的关键变革推动者。

“制造业主导”创新是第四种创新动力。“制造业主导”创新是指基于制造业经验的专业知识带来的生产技术、过程和产品创新。这是通过应用研究和开发与生产过程相结合的方式产生的。制造业主导创新通常由行业主导，但具有政府的强大产业支持。德国、日本、中国、韩国等国家与地区都围绕“制造业主导”创新体系来构建自己的经济，但是在战后美国并没有这么做。这是美国创新体系中的一个重大缺口。

第五种模式“创新组织”与其他的模式都不相同。这种模式要求改进创新工作的途径、方法和组织，无论是在创新前端还是后端——它是一种组织模式。在这种模式中，创新系统支持创新全谱系，支持创新过程中的每个阶段。对比之前的模式，管道模型支持前端研发，制造业主导模型支持处于生产阶段的后端，创新组织模型则考虑了所有阶段。它超越了延伸管道模型，协调创新所需的体制和政策变化，不再仅为政府客户需求促进创新。其他模型描述了各种现有的创新方法；“创新组织”则描述了一种使能和加强创新的不同方法，即通过检查一个部门的创新环境，如内部的制度和所面临的障碍，评估其优势，评估改进方法，制定政策和步骤，以加强该体系并克服障碍。可以说，诸如制造业等主要传统行业中的复杂性和障碍需要这种全面的组织方法——它们不会因单一的创新动力而发生改变。

正如下一章将要描述的那样，当美国在战后时期构建其创新体系时，制造业主导创新只得到了很少的关注。19世纪以来，它曾经一直是美国的创新力量，它创造了在赢得第二次世界大战中发挥核心作用的规模化生产体系。生产不是问题，美国在这个领域遥遥领先。相反，当时美国把重点放在了它的研究体系上，前端创新在战争期间已经初具规模，但仍需要保留和增强。正如罗斯福当和杜鲁门的科学顾问所关注的那样，这就是万尼瓦尔·布什的体系。其他一些摆脱战时混乱的国家——德国和日本——必须集中精力重建工业基础，发展和扩大制造业主导创新体系。随着日德等国家经济复苏，中国台湾地区、韩国和中国大陆地区开始建立自己的工业基础，并遵循了制造业主导创新之路。

具有讽刺含义的情况正在显现。以强大的制造业主导创新体系的国家，如日本、韩国、中国，现在看到创新体系必须得到更强大的前端和基于研发的创新支持。这些国家正在努力扩充他们的前端总量。美国在研发方面占国内生产总值的比例为2.73％，日本的这个比例为3.47％，韩国为4.15％，中国台湾地区为3.0％。中国大陆的研发总支出正在快速增加，现在为3335亿美元，尽管相对于美国的4569亿美元，中国还是差了一个等级。22在这些国家正在角逐技术前沿阵地的时候，具有讽刺意味的是，美国在经历其制造部门生产下降的剧痛之后，开始意识到自己在制造业主导创新方面的弱点，着手努力本书的主题“先进制造”。每个地区都在弥补其在创新体系中的裂隙。

但是，如果“创新组织”模式是正确的，除了对制造业主导的新关注之外，美国还需要在制造业方面做得更多。它需要将其他模式应用于其生产系统。从历史上看，尽管美国具有强大的“管道”模式，它仍需要让其研发机构把先进制造业纳入它的研究组合。如果行业开始看到先进制造技术（如3D打印或尖端材料）的新市场机遇，可以对其进行下一步的“诱导创新”。国防部一直领导着“延伸管道”模式。这些创新与美国工业基础的实力有着重大关系，国防部需要进一步应用工具组合来满足自身的技术需求，包括采购系统。所有这些都需要变革推动者来提供领导力，因为传统行业的技术创新需要他们。“创新组织”模式要求在公私部门之间协调这些努力。