中國制造“全產業鏈崛起”高鐵樣本

周倩

中國工業崛起是整體性、創新性的，這種產業和技術的持續迭代進化是完整的系統工程。中國高鐵產業的異軍突起，為解讀中國制造的全產業鏈崛起提供了一個典型樣本。

當前，已經貫通2.5萬公里線路的中國高鐵無疑是“中國制造”的一張國家名片。中國高鐵同時在高速鐵路、高原高寒鐵路、重載鐵路等領域實現創新突破，國內縱橫交錯的高鐵網絡運營里程占世界高鐵總量的2/3，形成了一個完整的高鐵產業鏈，包括了各個細分領域的大量主導企業。與此同時，相比傳統工業強國，中國制造業的強勁競爭力已經顯現在工程機械、白色家電、電子消費品等“模塊化架構產品”，以及5G通信、北斗衛星導航、超級計算機、百萬千瓦級核電裝備、萬米深海石油鉆探設備等“大型復雜裝備”領域。中國工業崛起是整體性、創新性的，這種產業和技術的持續迭代、進化，不是一個一個的單點突破，而是一個完整的系統工程。

工業領域高價值的創新突破不會隨心所欲發生，不會因為工程師的突發靈感或者企業家的奇思妙想就輕易出現。制造業的重大創新都會面臨巨大投入和極高風險，這需要有動機、有壓力，而且需要知識、經驗和支持系統。而中國工業崛起的最大成就，正是創造了一種政策、市場、資金、技術協同共進的關聯環境，產業和科技得以在其中不斷發生創新裂變。

基礎工具決定創新高度

“中國制造”強勢崛起的最大前提是什么？技術、資金和市場，這些都是資源要素，而不是前提。正確答案是基礎工具，基礎工具決定了創新高度。

哪怕高鐵的原創技術源于德國、日本，但高鐵技術因為中國資金、中國市場才真正發揚光大。可是很少有人知道，中國能夠擁有世界上最強大的高鐵產業，最先是因為中國強大的基礎工具——諸如重型水壓機、大型風洞群等大國重器。

在中國決定建造高鐵的初期，引進了日本川崎重工的技術，機車原型是日本新干線E2-1000。中國向日本訂購的60列機車中，3列在日本完成組裝，并完整交付中國;另有6組以散件形式付運，由中方負責組裝;最后，提供中國國內制造剩余的51列機車所需要的設備和知識產權。中國公司在日本技術的基礎上，通過“逆向工程”和“重新發明”，不斷適應國內軌道交通的運行環境，才逐漸有了中國自主的高鐵技術，這是一個引進、吸收、消化、適應、二次創新的艱難過程。可是，僅靠這些就能完整掌握核心技術、實現整體創新嗎？

中國當年是通過購買日本第5代高鐵技術，加上法國和德國一部分技術，經過一定的技術集成和改進，把從日本購買的220公里時速高鐵提速到250公里以上，然后才有了“中國自主知識產權”。不過，當時日本國內正在運營的高鐵技術是第6代，而且第7代已研發成熟，都測試十幾年了，足以對中國保持絕對的技術領先。

此前，中國汽車工業也是不斷引進日本技術，幾十年來，中國并未崛起成為汽車制造強國，反而成為日本汽車零部件的最大進口國。高鐵技術的復雜、精密程度，遠非汽車制造可比。高速鐵路系統作為尖端技術的高度集成，一列高速動車組由70多萬個零部件、5萬根導線、10萬個接點組成。大到車體型材，小到一顆螺絲，每一處都需要嚴格的技術標準做指導。日本國內，向高鐵列車制造提供零部件的企業就有幾十萬家。過去一向靠廉價勞力賺錢的中國制造業，有能力供應那么多精密零部件嗎？

要深刻理解核心技術，除了要能掌握核心零部件和相關知識產權，最重要的，是要在一些特殊的工業領域有更好的基礎工具。中國公司通過“重新研發”，對日本高鐵許多關鍵的技術進行了改造，比如，日本列車的車頭是用許多塊鋼板拼起來的，中國則依靠上海郊區一臺世界上最大的水壓機直接壓出來;中國還利用秦嶺的航空風洞測試了車頭受到的空氣阻力，對其形狀進行了修改;更重要的，是中國修改后的設計比日本原型車跑得更快。這其中用于金屬鍛造的水壓機、用于空氣動力學測試的風洞，恰恰是中國領先日本的關鍵基礎工具。

而且，技術的環境適應過程本身就是十分復雜的二次創新。中國高鐵的精髓還在鐵路本身，比如全長2298公里的“京廣高鐵”（世界上運營里程最長的高速鐵路），幾乎建在一座從北京延伸到廣州的沒有彎曲的大橋上，“和諧號”“復興號”列車可以用350公里的時速跑完全程而無需減速。日本“新干線”是很難做到這一點的，不是技術原因，主要是日本國土狹小、山路多彎，列車跑得太快不安全，還噪聲擾民。此外，中國高鐵技術適應了世界上獨一無二的沙漠（西北）、凍土（東北）環境，不論基礎研究還是技術解決方案，中國高鐵技術都更加全面、更具有環境適應力。

創新動能源于本土市場和持續專注

當今世界高鐵版圖中，日本、歐洲、美國的運營線路里程總和不及中國一半。高鐵技術誕生于歐洲、日本，繁榮于中國，但是一直以科技發達著稱的美國則是明顯落后。有人會問，世界第一科技強國（美國）為什么會在高鐵技術上落后世界腳步？這要回歸到一個基本問題：科技創新的動能源于何處？答案是本土市場和持續專注。

本土市場的重要性

“本土市場效應”將會推動新興國家的工業崛起，這是2008年諾貝爾經濟學獎得主保羅·克魯格曼的主要觀點——因為技術創新一定要有持續的商業回報作為支撐，使用人口越多、市場體量越大，產品的平均成本就越低，在國際上就越具有競爭力。比如，中國輸變電設備制造商可以到馬來西亞設立合資工廠，生產高壓開關柜。馬來西亞人均GDP曾長期高于中國，卻沒有技術能力生產同類產品。這是為什么？中國電力設備市場世界最大，中國制造商根本不擔心市場回報，能夠毫無顧慮地進行技術研發。而馬來西亞因為人口體量、市場規模有限，不足以支撐一個完整的電力設備產業鏈，難以自主形成相關技術能力。

美國也是如此。在汽車、航空工業極其發達的情況下，美國3億人口規模已無余力再去支撐一個龐大的高鐵產業。美國在19世紀就開始修建鐵路，由于地廣人稀，火車的運輸成本非常高，于是，美國的長途運輸就轉向航空業，短途則是汽車出行，而處于中間狀態的高速鐵路就沒有發展起來。相比之下，中國人口體量巨大且十分密集，而且人口的遷徙頻率非常高，人口的密集流動推動高鐵運力需求的快速增長，特別是在城鎮化的進程中。所以，極其可觀的人口體量和密度，足以支撐中國長途、短途、狀態組合的多樣化出行市場。

京滬高鐵（1318公里）、哈大高鐵（921公里）和京廣高鐵（2300公里）的長度都超過世界上其他高鐵線路。相比之下，歐洲和日本加起來也就五六千公里，而美國尚未建過高鐵。中國高鐵建設的規模體量十分巨大，商業回報又是確定的，也就能在很長一段時期專注于技術開發，不必顧慮技術研發出來是否具有可持續的商業價值，能否收回研發成本。工業技術進步的主要內容，不是發明過去不存在的新產品，而是對已有產品的持續改進，而改進的方向是由應用中出現的問題所決定的。中國研發人員有“必須解決問題”的壓力，只需專注于突破技術瓶頸，完全不用擔心商業回報問題。因為專注研發、技術持續迭代，在核心技術實現突破的同時，無數周邊、關聯的細節問題也得到系統性解決，這就促使創新動能完全釋放。

中國核電產業的快速崛起也是這個道理。世界核電市場從2010年開始，逐漸將中國視作風向標，中國在建的核電機組占世界40%。哪怕在未來10年，這一局面也很難打破。核電項目的建設周期一般在5年左右，而在建設周期之前的另一個5年內，需要展開前期規劃及準備工作，這就需要10年時間。要想在2020年完成多大規模的核電裝機，就需要在2015年前后開工建設，2010年開始展開前期規劃。一個核電站各種系統共計300余個，需要各式零配件數萬套。一個超長的核電產業鏈，牽涉極其龐大的制造商群體。

因為中國本土的核電市場足夠大，法國（EPR技術）和美國（AP1000技術）都力圖攻入中國市場，主動與中國展開技術合作。在AP1000和EPR設備國產化的過程中，大到主泵、主管道，小到閥門，幾乎所有核心技術環節，國內都要組織研發人員攻關。中國公司不顧一切突破核心技術，除了后面跟著的大訂單，以及訂單所預示的未來幾十年龐大的國內核電市場之外，其實還有更深層的考慮：必須系統性提升中國制造業的品質。核電是工業界的高端，與核電相關的任何設備、零配件，都是用最高標準來做的，要確保核電設施安全可靠，必須把產品做得一點瑕疵都沒有。強勁的“本土市場”力量，嚴苛的技術標準，在民間市場需求、產業政策推動下形成強大創新合力。

創新能力——時間

核心技術非常重要、非常昂貴，但并非不能買到，真正買不到的，是自主創新能力。什么是創新能力？時間是繞不過去的壁壘。一說到誕生了新技術，人們往往會覺得明天就可以成為生意，因此，有關企業的股票便開始上漲。但事實上，一項新技術要產生出經濟成果，需要經歷相當長時間的考驗。一般認為，新技術從研究到成熟是一個階段，從成熟到應用是第二階段。第二階段的時間周期約10-15年。換句話說，如果現在想應用一項新技術，它必須在10年之前就已經成熟了，否則難以應用。

日本于2014年動工建設“超導新干線”，運行時速高達550公里。這個項目是從什么時候開始實施的？就在“東海道新干線”開業之后不久。“東海道新干線”在1960年代已成為日本的國家名片。也就是說，“超導新干線”研究開發已經經歷50多年了，日本在超導領域的研究，10年前就已經成熟了。為什么新技術一定要經歷漫長的時間考驗呢？要使未知的領域進入實用化，需要去開發無數的周邊關聯技術。研究深化下去，就會頻繁產生出許多難以想象的問題。如果不把這些問題一個一個認真地解決好，技術研發就無法向前推進。所以，這需要耐心，需要繼承和迭代，需要意志堅定、財力雄厚，經得起市場和時代的動蕩。

李國杰院士曾說過：“經濟增長的內在動力就是知識存量的增長，不論是對一個企業還是一個國家，知識的增長要靠創新實踐不斷沉淀的技術積累。中國高鐵的成功被譽為‘引進消化吸收再創新的榜樣，但不應忘記，從20世紀50年代開始中國一直在從事鐵路機車研制，通過‘中華之星等科研項目的錘煉，南車、北車集團已有堅實的技術儲備。”

中國制造業內在的發展動力其實是不斷釋放的“工程師紅利”，中國目前擁有大量相對廉價的科學家和工程師，很多人力密集型的技術和產品研發可以輕松組織起來。比如華為，一搞技術攻關就有上百名技術人員參與。科學家和工程師眾多，一個大項目就可以分解成為很多小項目，不斷試錯，不斷迭代，最后就能找到很多解決問題的實用方法。哪怕是蘋果CEO蒂姆·庫克也有了一個基本判斷：多年以前中國已經不再是最低人工成本的國家了，這不是蘋果來中國的原因。蘋果到中國的真正原因，是中國擁有很高的工程質量，技術、工具加上材料，都使中國能夠滿足蘋果的產品制造需求。

2017年中國的工業產出規模已經超過美國、日本、德國的總和，這至少說明一點——中國已經占據全球工業制造環節的很大部分。這非常有利于“知識擴散效應”的發酵。因為工業領域的新知識、創造力主要源于生產的一線現場。車間流水線是技術創新的最直接來源，而從內部流動性來講，設計師、工程師及車間生產員與熟練產業工人只有通過近距離的業務交叉，才可增強彼此的融合與了解，優化流程與產品品控，帶來創造力。對于科技進步而言，產業鏈上和制造環節中的經驗積累至關重要。

“全產業鏈崛起”

工業大國的全球競逐中，德國、日本的優勢在于質量過硬、基礎雄厚、工藝嚴謹，美國的優勢在于社會創新、高科技研發、集全球資源與精英，中國的優勢則在于產業鏈和協作體系十分完整、內需市場巨大、工程師紅利加持。

工程師、產業鏈，才是真正屬于中國制造業的關鍵詞。中國高鐵的最大成就是“全產業鏈崛起”。要真正理解這一點，就要知道一個超級產業的技術結構有多么復雜：

在鐵路時代開啟的初期（19世紀中后期），最復雜的工業設備就是蒸汽動力火車、鐵甲戰艦，一輛蒸汽機車大大小小零部件大概有幾十萬種，一個中等規模的工業國家只需要百萬產業工人，就能滿足鐵路產業發展所需要的人力，當時最小的工業國比利時只有400萬人口。

進入20世紀上半葉，電動機和大量新型化工材料進入鐵路工業，一條電氣化鐵路和一輛電力機車所需要的基本零部件種類翻了好幾倍，只有西歐、美國少數幾個工業強國（擁有數千萬的高素質人口）才支撐得起。事情還遠不止于此，隨著鐵路裝備技術的極限發展，連主要功能以外的附屬功能也已經復雜到常人難以理解的程度，或者大多數人根本就不知道這些技術環節的存在。比如各種開關包括自動的、手動的、電磁的、機械的等有好幾千個，各種儀表比如測氣溫的、測氣壓的、測車速的等有上萬個，都是用于保證線路和機車運行的穩定可靠。

鐵路工業進入20世紀中后期，IT信息化設備以及AI智能設備的大量運用，使鐵路技術系統的復雜程度又上升了幾個量級。2019年1月5日0時，17輛超長版時速350公里“復興號”自動駕駛列車首次亮相京滬高鐵。這個時速350公里自動駕駛是怎樣實現的？簡單來說，就是在既有列車運行控制系統的基礎上增加了自動駕駛（ATO）單元等設備，就可以實現列車自動發車、區間自動運行、到站自動停車、停車后自動打開車門、車門與站臺屏蔽門之間自動聯控，還可以根據列車運行區間自動調整列車運行的最高時速。這樣有幾個好處：可以保證駕駛操作的一致性，消除駕駛員水平不同帶來的差異，準確按照運行計劃行車，有效提高運輸能力。

這些技術優勢的背后是什么？以高鐵車載計算機為例，2007年開始運營的國產動車組“和諧號”，車載IT系統的底層代碼有幾百萬行，2019年啟動運營的“復興號”自動駕駛列車，底層代碼就接近2000萬行，其中使用的高級編程語言難以掌握，要湊足熟練掌握該編程語言的工程師，沒有幾個國家能做到。

任何具有科技含量的工業產品和裝備的背后，都是一個龐大的產業協作體系。那些你既熟悉又陌生的技術裝備，除了包括很多核心的、高端的設備和元器件，更多是企業需要付給工人工資若干元，支付廠房租金若干元，支付水電費若干元，交納各項稅費若干元，支付物流費用若干元，付給配件商若干元……這些成本不會平白無故消失，只代表人民幣從一些人手中轉移到另一些人手中。

配件商要供應零配件，毫無疑問又需要自己的人工、管理、廠租、水電、物流、倉儲等;供電局要供電，就需要電網建設，電站建設，乃至煤礦開采，電力裝備制造;物流公司要提供高效的物流，就需要車輛，需要司機，需要付費給高速公路;那么下一步，還需要筑路，需要鋼筋水泥，需要……表面上是一個產品、一套裝備、一個產業，骨子里則需要整個國家的原材料工業、能源工業、基礎設施、物流網絡、配套產業、市場體系的強力支持。這就像一個球撞擊另外一個球，產生了相當大的“撞擊效應”，整個產業協作體系由此“撞”活了。

中國高鐵產業崛起的真正意義是什么？是參與到這個產業的分工協作中的大量高素質人口、大量工程師，已經形成了中國工業崛起的人才基石。現代工業的發展趨勢是分工越來越細，產品越來越復雜，基本配件越來越多。20世紀中后期，全球所有工業門類所需要的基本配件數量，已增加到3000萬種以上。在工業的核心部分，平均每個基本配件至少要對應一個專職人員來儲備和改進生產工藝。而核心產業（比如高鐵產業）也不能自己獨立構成一個完整的社會，還需要第三產業和初級產業的勞動力來配合。中國高鐵系統的最關鍵技術諸如整車系統集成、車體及轉向架技術、牽引傳動系統、網絡控制系統和制動系統，全是純粹的“中國制造”。這意味著什么？中國已經形成龐大的高鐵產業，與之配套的大大小小的零部件制造商達到30多萬家。

2012年以后，中國的時速200及250公里的高鐵技術已相當成熟，并開始對外技術輸出，比如高鐵核心配件轉向架、高速動車組鋁合金車體，已開始銷往歐洲，攻取一些原被日本企業獨占的海外市場。2017年，“復興號”高速動車組已經開始全面落地中國標準。美國前總統奧巴馬曾在《國情咨文》中坦承：“美國鐵路技術比中國落后了10年。美國上百年來一直走在世界前列，我們沒有理由讓中國擁有最快的鐵路。”

前沿信息技術釋放創新潛能

過去30年，在國家力量和本土內需市場的強勁支撐之下，中國工業體系已經擁有了世界上最完整的供應鏈條。中國是世界上唯一擁有聯合國產業分類中全部工業門類（39個工業大類、191個中類、525個小類）的國家，形成了“門類齊全、獨立完整”的工業體系。小到軸承、螺絲釘等基礎零件，大至超算、航天、高鐵等大國重器，“中國制造”都可以隨時就地取材，富有效率和彈性。

未來，“中國制造”技術和產業的進化升級更多會依賴于前沿信息技術（比如AI、5G）釋放出來的創新潛能。今后10～20年，驅動經濟增長的最大引擎可能不是新發明的重大技術，而是前沿信息技術融入各個產業的新產品、個性化服務的新業態、產業鏈跨界融合的新模式。有人預言，現今前沿信息技術的滲透率、應用深度，僅僅相當于工業革命的蒸汽機時代。

比如，5G通信技術的全面成熟將會帶動中國高鐵新一輪的產業技術升級。對此，鄔賀銓院士曾表示，移動通信的發展從1G到4G都是面向個人的通信，但5G不僅帶來更寬的帶寬、更高的速率，5G更大的發展在于其所定位的應用場景、產業應用和大量未知的應用創新。5G通信帶來的低時延、高可靠，主要面向的應用目標就有高鐵，未來要保證500公里時速下流暢的通信，因為5G技術的低功耗、大連接，可以實現1平方公里支撐100萬個傳感器的目標，將碎片化的信息整合融入瞬時性、全感知的智能系統，綜合高效利用資源。“中國制造”正在進入創新攻堅時期，將在疊加的技術進步中成為這個時代的關鍵變量。