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深化体制改革中的产业创新体系演进——以中国高铁技术赶超为例
摘要:立足于中国经济体制改革和高铁产业创新发展的实践,利用对业内18家核心机构、300余人次的调研资料,采用产业创新体系的分析框架,对高铁行业技术赶超现象进行历史与逻辑相统一的解释。研究发现:铁路制度的调整塑造了微观主体的技术创新激励,是解释中国高铁技术赶超的关键;市场需求的升级在高铁技术赶超中发挥了基础性乃至决定性作用,同时也是产业政策有效发挥作用的必要条件;产品开发平台对高铁装备制造业技术能力的提升至关重要,而引进创新与自主创新都是完善产品开发平台的手段,二者是互补的关系。高铁技术赶超经验的一般性与特殊性,为建设制造强国提供了有针对性的理论和经验启示。
关键词:高铁 产业创新体系 产业分权 技术赶超 工业强国
作者黄阳华,中国社会科学院办公厅副研究员(北京100732);吕铁,中国社会科学院工业经济研究所研究员(北京100836)。
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来源:《中国社会科学》2020年第5期P65—P85
责任编辑:梁华
然而,铁路行业科研院所及科研人员的激励结构与科研项目直接挂钩,成为这一时期高铁技术知识生产的主要场所。但科研院所只能进行零件级和部件级产品的开发和小试,系统级和总装级技术则依赖于装备企业。高铁技术进步的重心在科研院所、而非企业的情况下,我国高铁系统级和总装级制造技术发育不足而出现或然情况:当高铁装备出现故障时,即便专业技术人员或第三方机构也难以快速、准确甄别故障的原因,是整车厂的集成技术不过关,还是各级供应商提供的零部件存在质量缺陷。这加剧了供应链上下游企业之间契约的不完全性,降低了企业进行专用性技术投资的激励,造成了高铁装备质量控制难的恶性循环。譬如,汇集了国内铁路行业“官产学研用”核心力量研制的“中华之星”,曾于2002年11月的冲刺试验中创造了时速321.5公里的记录,但在2002—2003年的一系列试验中,曾出现过数十起严重威胁运营安全的A级故障,充分暴露了制造技术短板所造成的质量控制重大缺陷,难以满足铁路运输部门大规模安全运用的需求。归纳起来,在“双分权”体制下,高铁装备市场需求碎片化造成企业专用性技术投资激励不足,导致了高铁技术“双向失联”:纵向上集成企业与各级供应商联合技术攻关失联,国产高铁装备因质量缺陷尚不具备产业化和商业化运用的能力;横向上由于中游高铁制造技术不成熟,导致上游勘察设计技术、工程建设技术以及下游信号控制技术都缺乏技术接口,四大技术失联而难以形成高效能的技术体系。上述高铁产业创新体系失灵的问题具有典型性。在原计划体制下,技改是计划管理的内容之一。改革开放后,各行业在“搞活微观”的目标之下进行分权改革,原本由计划协作的行为人变成了分散的技术“孤岛”。从此意义上讲,体制改革面临着强化短期经济激励与重构创新体系的“两难”。我们不妨将其称为产业技术创新的“体制悖论”。如何在不断深化的体制改革中重构产业创新体系,成为决定高端装备制造业技术创新的关键。这引导我们继续从体制改革入手,探寻高铁打破“体制悖论”的经验及其理论含义。(二)引进消化吸收阶段:供给分权、需求集权与强化激励进入21世纪后,铁路运输愈发难以满足经济社会发展和人民出行需求快速增长的需要。同时,铁路运输面临替代性运输方式(高速公路、民航)快速发展的激烈竞争。原铁道部作为全国铁路事业主管部门(“官”),编制的《中长期铁路网规划》于2004年经国务院常务会议讨论通过,确立了客运专线里程1.2万公里以上的发展目标。该目标相当于上一阶段具有标志性意义的秦沈客运专线里程的30倍,数以千计的高速动车组需求比之前全国总计仅20余列的市场规模增长了数十倍。该里程目标还是已有40年高铁运营历史的日本的4.28倍,是法国的5.71倍,德国的6.67倍,将使中国成为全球最大的高铁潜在市场。回到当时的情境,作为“商”的原铁道部所面临的经济决策问题可表述如下:在目标方面,原铁道部实现高铁大规模运营需要大批量质量稳定、经济可行的高铁装备;在约束条件方面,本土高铁装备难以满足原铁道部大规模运营所需。原铁道部的理性决策,是以最低的时间和经济成本实现高铁装备制造的技术赶超。原铁道部有三种策略选择:(1)沿用独立研发模式,逐步解决本土技术缺陷,但时间成本高;(2)采用“市场换技术”,直接进口国外成熟高铁装备,时间成本低,但不掌握核心技术和关键零部件,本土技术和产业链难以发展起来,不仅初始成本和运维成本高,而且维修服务响应慢,铁路运营安全与效率缺乏自主性;(3)采取介于两种策略之间的自主创新导向的引进消化吸收策略,即利用引进技术发展本土高铁技术和供应链,同时达到快速提高供给质量和长期控制成本的双重目标,但面临着如何在当时的铁路体制下重构产业创新体系和创新行为人的激励结构的挑战。针对前一阶段高铁市场需求碎片化造成企业技术投资激励不足的问题,原铁道部以高铁装备需求方(“商”)的身份,对铁路需求体制进行了深度调整:将传统的“铁道部—铁路局—铁路分局—站段”四级管理模式缩减为“铁道部—铁路局—站段”三级管理模式,一次性取消了全部41个铁路分局的法人资格,大幅减少了市场需求主体的数量;上收了前一阶段下放至铁路局的铁路物资采购权,改为实行全路“集中规划、集中采购”,再按照全路运力资源配置的需要分配至铁路局。据此,原铁道部成为高铁市场的唯一需求方,将前一阶段需求分权体制转变为需求集权体制。需要指出的是,这些举措是一体化铁路运输服务商内部类似于母公司与子公司的关系调整,不妨将其称为“软集权”。归纳起来,本阶段铁路体制是由国家强制性供给体制分权和行业诱致性需求体制“软集权”所形成的体制组合(供给分权体制、需求集权体制)。需求集权体制的建立为铁路供给体制的调整提供了条件。原铁道部利用需求集权后增强的谈判能力,促成了三大国有整车厂(原南车四方、原北车长客和唐车)分别与三家国外高铁厂商(日本川崎联合体、法国阿尔斯通和德国西门子)开展高铁技术引进合作,共同构成这一阶段国内高铁装备制造的关键行为人。国内其他厂商则为三大整车厂配套,或退出国内高铁市场。可见,这一时期中国高铁装备制造业关键行为人形成了“双重契约”。针对不同契约特定信息与激励的机制设计,决定了这一时期高铁技术进步的绩效。第一重契约是原铁道部与三大国有整车厂之间“一对多”的高速动车组供货契约,核心问题是如何解决前一阶段整车厂专用性技术投资激励不足导致的装备质量控制难题。总结调研情况发现,如下机制发挥了关键作用。(1)原铁道部进行了投资规模远高于装备制造企业的巨额高铁建设专用性投资。当交易各方都进行专用性投资时,交易契约便是关系型契约,比前一阶段的古典契约具有更强的自我履约能力。(2)在更多高铁线路陆续开工建设的情况下,原铁道部向装备企业释放出未来订单的可置信信号,使得交易变成了动态博弈,引导企业追求专用性技术投资的长期收益。(3)国内装备制造企业能否在新兴的高铁市场形成技术优势,决定了企业的中长期绩效和员工福利。(4)相互竞争的国外企业向中方企业转让技术,降低中方企业进行技术投资的风险,相应提高了技术投资的期望收益。但三大整车厂拥有各自的技术和动车组质量的私人信息而存在道德风险。对此,原铁道部建立了相应的防范机制:“择优而买”,引导三大整车厂开展技术赶超“锦标赛”,降低信息验证成本;主导建立起甄别高铁装备质量的试验体系和评审机制,用科学客观的证据降低信息的不对称和或然事情的概率;通过高铁装备多轮采购,在动态博弈中引导企业建立起声誉机制,减少机会主义行为。第二重契约是国内装备企业与外国企业之间“一对一”的技术转让契约,核心问题是如何防范外国企业利用其技术私人信息的道德风险,确保真正用市场换到技术。调研发现,如下机制发挥了关键作用。(1)“前期是厚积,引进是薄发”。受访技术人员普遍强调,独立研发时期所积累的人才和本土技术能力是中方企业能够快速消化吸收外方技术的基础。中方企业能够针对前一阶段遗留的技术问题,向外国技术转让方提出技术需求,经技术转让谈判后固化在技术转让合同中,有效地在事前降低了双方信息的不对称性。中方企业根据外方转让的技术文件,通过和外方技术人员交流、联合国内科研院所有组织地对转让技术“解谜”,快速积累了高速动车组的设计理念、制造工艺、零部件选用的技术能力。(2)“先固化、后优化”。原铁道部为确保高铁运营的安全和稳定,作为招标方要求中方企业必须严格按照技术转让合同学习外国高铁制造工艺,并由外方进行产品质量验收,确保中方企业的技术、工艺和产品质量“与外国产品同一档次、同一水平”,在此基础上再做必要的优化。(3)“技术转让实施评估”。原铁道部作为招标方,对外方企业的技术转让、中方企业的技术学习、国产化替代的进度进行动态评估,以此作为中方向外方支付技术转让费的条件,促使中外企业激励相容,从而提高中外技术合作的意愿。外国企业还是中方企业的供应商,关系型契约的声誉机制再次促进双方履约。(4)“竞争仍然是重要的”。在供给分权和需求集权体制下,中国高铁市场是典型的买方市场,三大整车厂的占优策略是联合供应商开展合作创新,竞相提高动车组的供给质量。三大整车厂分属于原中国南车和原中国北车两大寡头,企业的技术竞争还传递至集团层面,加速了集团内部企业间的技术合作与知识扩散。“双重契约”促使我国高铁技术投资的重心从科研院所转向了装备制造企业,引导企业“改路线”“补短板”和“建平台”:(1)采用国际上成熟的动力分散技术路线,显著降低了技术路线的风险;(2)弥补了我国高铁装备工艺和产品质量控制水平的短板,实现了一批质量稳定的高速动车组(“和谐号”CHR1、CHR2、CHR3和CHR5)的大批量供应,满足当时高铁运营所需;(3)本土装备企业分别以原型车为基础,着手建立起了支撑自主技术创新的产品开发平台。该平台以成熟产品为原型,可通过参数调整设计出满足用户新需求的新产品,无须每次都重新设计和验证,显著提高研发效率。总结起来,中国高铁的技术引进既是以弥补国内制造技术短板为目的,同时又是完善本土产业创新体系的手段。这种以自主创新为导向的技术引进,是中国高铁跳出“引进—落后—再引进”追随者陷阱的关键。那么,相比于其他行业,本土高铁装备企业为什么要投资产品开发平台?调研发现,用户需求的持续升级发挥了至关重要的牵引作用。(1)中国高铁运营的自然环境、铁路工况标准、隧道限界、信号控制和标准等都具有地域特性,导致原型车在中国环境下运营存在大量适用性问题,必须加以优化才能与工程技术、控制技术兼容。(2)引进技术后仅两年,2006年京沪高速铁路项目上马,确定了按照最高时速350公里、运行时速300公里的设计,明确发出对更高速度等级动车组的市场需求信号。本土整车厂必须尽快掌握更高时速的动车组制造技术,才能在未来的市场中保持先发优势。而高速动车组大幅提速已远超外方转让技术的边界,且外方并不会转让其核心技术,中方企业必须自建产品开发平台。(3)为了培育本土技术和产业链,降低经营成本和提高服务响应效率,原铁道部将国产化率作为评估本土企业技术能力的指标之一。中方企业必须确保国产零部件能够在技术上和经济上有效替代进口零部件,需要建立起验证零部件质量的技术体系。总之,企业为满足用户的运营需求、提速需求和本土化需求,逐步建立部件级(子系统)仿真验证平台和整车级设计平台。产品开发平台的建立过程,可比喻成“看图纸—改图纸—画图纸”三个递进的阶段(见表2)。在“看图纸”阶段,本土企业是在给定引进产品设计的前提下获取生产能力,看似简单但却是最为基础的,为后续将引进技术融入本土自主创新过程搭建了一个可供改进和迭代的产品原型。进入“改图纸”阶段后,本土企业开始对产品设计原理开展局部“解谜”活动,获得了一种超出生产能力的技术能力,类似于后发国家技术赶超中常见的逆向工程能力。在“画图纸”阶段,本土企业能够根据需求的重大变化,提出、验证和优选与最初获得的设计方案显著不同的设计方案。这种技术能力已经超越了初级的逆向工程能力,进入了高级正向设计能力阶段,标志着本土制造技术从“知其然”向“知其所以然”跃升。为适应产品研发平台建设的需要,企业对其内部研发组织进行了大刀阔斧的改造,实现了从生产制造型企业向研发创新型企业转型。上述三个阶段的变化表明:本土创新不仅需要创意,还需要以物理产品为创新载体;装备制造业本土技术能力提升是一个持续的、累积的过程;技术能力的升级要同步升级产品开发平台给予支撑。
回到前文关于原铁道部是以“官”还是“商”的身份参与高铁技术赶超的问题。如果说上述制定全国高铁发展规划主要是原铁道部发挥“官”的职能,那么基于如下两点理由,本文认为在高铁技术赶超实践当中,原铁道部主要是以“商”的身份发挥作用。第一,随着全国产业分权改革不断深入,原铁道部部属的工程建设、装备制造、通信信号领域的龙头企业被划归至国务院国资委管理,部属高等院校全部转隶至教育部门或地方,铁路行业“大一统”管理体制走向终结。此后,原铁道部不再具备使用行政指令(“官”)干预脱钩企事业单位的权限。如果原铁道部发挥了作用,也只能是“商”的主导作用。第二,从经济学意义上讲,我国确立高铁大规模运营目标后,标志着高铁技术发展要向后延伸至商业化环节,作为“商”的原铁道部在后续高铁技术创新中可以发挥持久的作用。(三)自主再创新阶段:产业创新体系的扩展与创新的惯例化2008年后,随着中国产业体制基本成型,铁路体制也相对稳定了下来。有所变化的是,更多路外行为人参与到高铁创新体系之中。追溯这一变化的体制起源,不可避免地要对以科技部和原铁道部于2008年制定的《中国高速列车自主创新联合行动计划》为代表的产业政策加以评估。虽然现有研究对此已有所涉及,但要得出准确的结论仍须采用产业创新体系演进的视角。具体而言,政策评估内容包括体制、行为人和技术三个紧密关联的问题。第一,政策的介入给铁路体制带来了什么影响?科技部门从项目支撑、理论支持、成果认定等诸多方面参与到高铁技术赶超当中,高铁创新体系由长期保持的行业内“市场—产业”二元制,拓展为开放的“市场—产业—科技”,有效解决了我国相当一部分行业存在的产业与市场脱节、科技与产业“两张皮”的问题。这种跨部门的政策协同,意味着高铁创新超出了部门之阀而上升为国家战略,此后的高铁创新体制常被称作“举国体制”。第二,三元制给铁路行为人带来哪些变化?在政策和科研项目的激励下,我国形成了覆盖面更广的行为人网络。例如,在新一代高速列车(即“和谐号”CRH380系列高速动车组)的设计、制造、试验过程中,包括中科院、清华大学、北京大学在内的国内50余家一流科研院所与高等院校,以及50余家国家级实验室和工程技术研究中心开展了广泛的技术合作。广泛的产学研协同创新保证了我国高铁产业得以便捷、有组织地配置全国的科技资源,形成了高铁基础研究、应用基础研究、应用研究相互促进的体系。此处需要强调的是,随着高铁技术创新对基础研究的需求不断增强,即使没有政策支持,用户需求的持续升级也会引导企业深入开展基础研究领域的产学研合作。第三,行为人网络的扩张对高铁技术赶超带来了什么影响?调研发现,一是随着高铁网络在全国范围内延伸,高铁运用环境更加多样化,用户对谱系化高铁装备产品的需求不断增长,要求全产业围绕整车厂建立起紧密的产学研合作,促进了产品开发平台走向完善,并进一步带动了本地产业链的升级。高铁装备企业以京沪高铁对时速350公里高速动车组的需求为导向,正向设计了CRH380系列动车组,标志着我国全面掌握了高速列车的九大关键技术和十大主要配套技术,形成了具有国际先进水平的关键部件、系统及整车试验能力。二是随着全国科技资源加速向高铁产业汇聚,一批国家级科技创新平台被建成了起来,形成了固定设备和移动设备相结合、试验基地和正线试验相结合、实车试验和试验仿真相结合的试验检验平台,能够对高铁技术持续创新提供全生命周期的科研支持。相比于中国高铁技术创新的“举国体制”,“老牌”高铁强国主要依托装备制造企业自建试验检验平台,试验能力的发展面临较大约束。企业产品开发平台和行业科研试验体系的建立,不仅将中国高铁装备技术进步带入了“快车道”,而且将高铁四大技术集成于统一的科研试验体系当中,有效提升了各技术的协同创新效率,缩短了新产品的研发周期,标志着我国高铁技术真正实现了技术赶超,并开始在某些领域引领全球技术进步,为我国高铁技术自主知识产权和标准体系建设奠定了坚实的基础。典型案例便是时速350公里中国标准动车组(上线运营后定名为“复兴号”)的研制。在铁总自主化和统型等需求的主导下,中国标准动车组仅用四年便完成了立项、样车生产、运营考核试验和上线运行的全部研制流程。与之相比,德国西门子最新的高速动车组(ICE 4)速度等级更低,立项更早,但研制周期超过中国两倍,商业运营晚于中国标准动车组。两种车型研制效率之差,反映的正是两国高铁产业创新体系的效率差异。全面总结中国高铁产业创新体系演进的三个阶段(见表3),可以发现中国高铁成功实现技术赶超离不开三方面的因素:在全国强制性产业供给体制分权改革中,铁路需求体制的调整重塑有利于技术创新的微观激励结构,对在市场经济条件下重构高铁创新体系至关重要;在全国统一的产业分权改革中,铁路产业的自然垄断性、报酬递增性及技术互补性,是铁路行业能够调整需求体制以促进创新的技术经济基础;我国政府顺应经济社会发展和人民群众不断增长的需要,及时甚至超前地制定铁路发展规划,为发挥市场需求的拉动作用创造了必要的外部环境。这三方面的因素相辅相成,缺一不可。因此,虽然代表性研究倾向于将高铁技术赶超经验上升为一种“具有普遍性的中国特色创新模式”,但本文认为更需要重视其特殊性。