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當今，全球正面臨著以能源生態化、制造數字化為核心，以互聯網和新材料、新能源相結合為特征的第三次工業革命。第三次工業革命的到來有其必然性，它是以化石能源的大量使用、大規模生產為特征的第二次工業革命后形成的產業發展模式不可持續的結果。2008年全球金融危機深刻地體現了這一點：危機的本質，不僅僅是虛擬經濟與實體經濟的關系出現了問題，更是需求拉動下，化石能源價格上漲，產品生產效率提升相對遲緩，消費和生產在不完善的金融推動下過度發展的結果。
第三次工業革命下，發達國家和地區“再工業化”對中國制造業發展將產生重大影響。目前，中國制造業總體上是一種外資企業充當主體的“加工貿易型”的國際代工模式。第三次工業革命引發的發達國家和地區的“再工業化”，將對中國現有產業發展模式帶來一系列變化，給中國制造業帶來嚴峻挑戰。
第三次工業革命的發展，可能導致中國在國際產業分工中的地位更加低端化。現有研究表明，基于全球價值鏈的產品內分工的實質是以生產非一體化為形式的垂直分工，體現著國際產業分工的不平等性，而中國正處于全球價值鏈中低技術、低盈利、非主導的低端環節。發達國家和地區的“再工業化”，其實質是對制造業價值鏈和產業鏈的重組，重點是強化自身的高附加值環節，這必將導致中國產業分工地位更加低端化。
第三次工業革命的發展，可能導致中國企業技術創新動力更加不足。雖然競爭效應理論和國內研究都證實了FDI對中國企業創新動力的抑制作用，但是，發達國家和地區高端制造業FDI的回流，只會進一步增強而不是降低高端制造業市場的競爭效應，因而，中國企業創新動力并不會因此獲得提升。已有研究表明，即使FDI促進了中國企業的技術能力，也并不一定提高其技術創新能力。其主要原因在于，跨國公司更快的技術進步會加大技術差距，追隨發達國家技術的發展路徑，會限制中國企業技術創新的空間，或者導致核心技術被跨國公司控制。在這種情況下，高端領域FDI的進一步減少必將減少中國企業技術進步和創新的機會。
第三次工業革命的發展，可能導致中國制造業升級的難度加大。現有研究表明，以低端模式參與俘獲型全球價值鏈的中國企業，在縱向壓榨下難以獲得升級的主動性。同時，外資主導的分工網絡的封閉性避免了關鍵知識的溢出，使得在主導企業升級的同時，中國企業并不能同時獲得升級。這一切將隨著發達國家和地區“再工業化”進一步得以強化，中國企業在價值鏈低端的鎖定效應將進一步強化。因此，“再工業化”的實質是發達國家和地區應對第三次工業革命和制造業數字化趨勢，以價值鏈和產業鏈動態重組為途徑，提升自身產業競爭優勢，這對于中國制造業將帶來分工低端化，技術低級化，低端鎖定化等嚴峻挑戰。
面對發達國家和地區“再工業化”的一系列嚴峻挑戰，實現第三次工業革命下的產業升級是中國制造業的必然選擇。在第二次工業革命發展模式下，產業升級的涵義被波特總結為產品升級、效率提升與活動轉換，在全球價值鏈理論中則具體化為工藝流程升級、產品升級、功能升級和鏈條升級。然而在第三次工業革命中，中國制造業的產業升級有著更加全新的內涵和更高要求。
一般認為，在第二次工業革命發展模式下，發達國家產業競爭優勢在于技術創新，但在第三次工業革命中，發達國家的產業競爭優勢則是建立在持續技術創新、管理創新基礎上，以價值鏈、產業鏈動態重組與治理能力為核心的一體化競爭優勢。這一競爭優勢的本質仍是壟斷優勢，但其涵義發生了根本性變化，由對市場的壟斷轉化為對價值鏈、產業鏈的壟斷，由產量、成本方面的優勢轉化為創新優勢和價值鏈、產業鏈治理優勢。總體來看，中國制造業與發達國家差距的本質，不僅僅是技術、管理、市場、標準等方面的單一差距，而是上述差距有機合成的組合差距。因此，第三次工業革命中，中國制造業產業升級的新內涵體現在：以持續技術創新、管理創新為基礎，構建以價值鏈、產業鏈動態重組與治理的核心能力為內容的競爭優勢。為此，中國必須實施全新的產業升級對策。在企業層面，應當在培養持續創新能力的基礎上，進一步構建價值鏈、產業鏈治理能力，具體包括在國際代工中提升本土企業技術實力、創新水平、交貨能力和生產規模；采取合資、收購兼并、資產重組等措施，構建存量FDI的低端退出渠道和本土企業高端嵌入渠道；嵌入全球R&D體系等。在產業層面，應當實現生產者服務業與制造業協調、融合發展，重點建設知識管理與創新管理、市場分析與產品創新、信息科技與電子商務、品牌經營與客戶服務、營銷渠道開發與現代物流管理等領域。在政府層面，應當實現產業政策根本轉型，政策目標由創新推動向持續創新能力構建轉變，由“選擇贏家”向“匹配贏家”轉變，具體包括加大研發投入，改進教育，推動信息基礎設施建設，推動高級生產要素相匹配等。
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