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世界经济发展的历史上，每一轮产业革命都带来了主导产业的更迭和现有产业的全面升级。毫无疑问，新一轮工业革命对当今全球产业的影响将更为深远，并将为中国的产业升级提供重要的机遇和挑战。
当前，新一轮科技革命和产业革命越来越清晰地展现在我们面前，一些重要科技领域的群体性和系统性突破，在各行业领域的深度应用和广泛渗透，正推动全球产业发展迈入新的历史阶段。与之前历次产业革命不同的是，新一轮产业革命变革速度更加迅猛，影响更为深远。在以新一代信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术等为代表的重点领域，技术创新不断取得群体性突破，带动一批新产业、新业态加速发展。
1.大数据
数据是国家基础性战略资源，近年来各国纷纷将推动大数据（bigdata）产业发展作为国家发展战略，并将大数据作为支柱产业加以扶持。大数据产业涵盖了以数据生产、采集、加工、分析和服务为主的相关经济活动，包括数据资源建设，大数据软硬件产品的开发、销售和租赁活动，以及相关信息技术服务，等等。目前大数据产业正处于创新突破期，研究机构IDC预测，全球大数据与分析市场规模将由2015年的1 220亿美元，提高到2019年年底的1 870亿美元，五年间增长超过50%。其中与服务相关的市场最大，当中又以IT（信息技术）服务为重，将是商业服务规模的3倍以上；软件次于服务，预计在2019年年底达到550亿美元的规模；大数据与分析相关的硬件市场则预计达到280亿美元的规模。
美国高度重视大数据的开发和应用，2012年3月推出“大数据研究与发展倡议”，将大数据作为国家重要的战略资源进行管理和应用，2016年5月进一步发布“联邦大数据研究与开发计划”，不断加强在大数据研发和应用方面的布局。欧盟2014年推出数据驱动的经济战略，倡导欧洲各国抢抓大数据发展机遇。此外，英国、日本、澳大利亚等国也出台类似政策，推动大数据应用，促进大数据产业发展。
2.人工智能
人工智能（artificial intelligence，AI）是研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的系统科学，包括一系列理论、方法、技术及应用系统。人工智能是一门新的科学技术，自20世纪70年代被称为与空间技术、能源技术并列的世界三大尖端技术之一，也被认为是21世纪三大尖端技术（基因工程、纳米科学、人工智能）之一。人工智能涉及机器学习、语音识别、图像识别、视觉感知等多个不同的领域。近年来，随着各领域技术进步与融合的速度加快，人工智能获得了前所未有的快速发展，苹果、谷歌、微软、脸书、亚马逊等信息科技领先企业，纷纷加大了在人工智能领域的战略布局。在可预见的未来，人工智能将以“人工智能+”的方式，越来越广泛地应用于深度学习、交互认知、无人驾驶、机器人、智能家居、智能交通和智慧城市、虚拟现实、社交网络等多领域产品和服务中，并有望成为未来重要的新兴经济增长点。英国广播公司（BBC）预测，人工智能市场将继续保持高速增长，到2020年，全球人工智能市场规模将达到183亿美元。艾瑞咨询数据显示，2017年中国人工智能市场规模约12亿元人民币，未来五年的增长率将达到50%。从影响来看，人工智能是面向智能化时代的核心技术，人工智能与大数据、物联网、移动互联网云计算等技术的结合，以及在制造与服务领域的广泛渗透、融合与应用，亦将带来诸多产业的革命性变化，衍生出一系列产品创新和服务模式升级。
麦肯锡公司预测了2025年将出现的12大颠覆性技术，主要包括移动互联网、知识工作自动化、物联网、云、先进机器人、自动汽车、下一代基因科学、储能技术、3D打印、油气勘探及开采、先进材料、可再生能源等。麦肯锡公司认为，这些技术已经取得了良好进展，在发达国家迅速普及，并在新兴国家蓬勃发展，将成为未来10年最具经济影响力的技术。美国兰德公司预测，2020年最有影响力的技术应用，分别是廉价太阳能、转基因作物、快速生物鉴定、过滤器与催化剂、靶向药物输送、绿色制造、混合动力车、普适传感器、先进诊断等。
3.智能制造
智能制造（intelligent manufacturing，IM）是通过基层知识工程，制造软件系统/机器人视觉和机器人控制来对制造技工们的技能和专家知识进行建模，以使智能机器能够在没有人干预的情况下进行小批量生产的一项系统工程（Wright and Bourne，1988）。进入21世纪以来，随着人工智能技术的快速发展，智能制造技术获得了较大的进展，也得到了政府和产业界的关注、认同与大力推动。2013年4月，在汉诺威工业博览会上，德国政府推出了“工业4.0”战略计划，“工业4.0”具有高度信息化、高度网络化和高度智能化三个基本特征，其中智能制造是“工业4.0”的核心。与传统工业化时代的制造模式有所不同，智能制造以智能产品和装备为主体，以智能化生产为主线，以新一代信息技术、信息物理系统（cyberphysical system，CPS）和工业互联网为基础，实现泛在感知条件下的信息化制造。区别于自动化制造系统和数字化制造系统，智能制造系统具备了一定自主性的感知、学习、分析决策、沟通、通信与协调能力，可以通过对原料的供应、配送的管理、机器运行的过程及市场需求之间的信息交互，实现更加精准的协同和无缝对接。通过智能制造，生产数据能够可视化，生产过程能够透明化，同一条生产线上能够生产出满足不同需求的产品，生产变得更加智能化、柔性化，从而真正实现优质、高效、灵活、低耗、清洁的生产。
德国“工业4.0”研究项目是德国政府发布的《德国2020高技术战略：创意、创新、增长》中所提出的十大未来项目之一。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成。德国“工业4.0”可以简要概括为“建设一个网络，研究两大主题，实现三大转变”。建设一个网络即建设信息物理系统，这一系统将集成软件、传感器和通信系统，连接虚拟与现实世界，实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流，这是实现“工业4.0”的基础；研究两大主题，一是“智能工厂”，二是“智能生产”，也就是我们所说的“智能制造”，这两者是实现“工业4.0”的关键；实现三大转变，一是实现生产由集中向分散的转变，规模效应不再是工业生产的关键因素，二是实现产品由趋同向个性的转变，未来产品更多的是个性化生产，三是实现由客户导向向客户全程参与的转变，客户广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。根据德国“工业4.0”的愿景，在一个智能网络化的世界里，物联网和服务网将渗透到所有领域，生产资源（包括生产设备、机器人、传送装置、仓储系统和生产设施）将形成一个循环网络并具有自主性、可自我调节和自我管理的特征。智能工厂将渗透到公司间的价值网络中，促进数字世界和现实世界的完美结合。
4.“互联网+”
随着互联网在各行各业应用的不断深化，众包、众创、众筹、个性化定制、线上到线下（O2O）等新业态和新模式层出不穷。美国学者杰里米·里夫金在《零边际成本社会》（The Zero Marginal Cost Society）中，描绘了这种新经济模式的发展远景。他认为，在未来时代每个人既是生产者，又是消费者，可以在物联网上更直接地生产并相互分享能源和实物，这种方式的边际成本接近于零，近乎免费，这与我们已经开始在互联网上进行的制造和分享信息产品的行为极为相似。
以互联网为代表的信息技术与相关产业的融合，衍生出许多跨界融合的新模式和新业态。信息技术，特别是互联网技术具有强大的通用性、渗透性功能，随着云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术的发展，推动互联网迈入“大智移云”的新阶段
，在更强大的数据挖掘技术、超强的数据存储和计算能力、无所不在的移动网络、虚拟现实、人工智能等多种信息技术融合的推动下，传统产业将加速向数字化、网络化、服务化转型，传统经济也将转型为数字驱动型经济。以电子商务为例，在大数据、云计算、虚拟现实等新技术的推动下，电子商务行业已呈现出更加移动化、平台化、虚拟化和社交化的趋势，对于很多电子商务企业，如京东、淘宝等，我们已经不能清楚地界定它们到底是商贸企业还是互联网企业，实际上它们更多是一种跨界企业。另外，互联网金融是指传统金融机构与互联网企业利用互联网技术和信息通信技术，实现资金融通、支付、投资和信息中介服务的新型金融业务模式，也是金融业与互联网跨界融合的新兴业态。
5.增材制造
增材制造（additive manufacturing，AM）是一种直接通过3D数学模型对三维对象层层打印的过程，它在高附加值、复杂和定制化产品制造上具有巨大潜力。许多公司都开始将增材制造作为一种工具来缩短产品的市场投放时间，并用以提高产品质量和降低生产成本。增材制造主要应用于汽车发动机、飞机装配、电动工具和制造工具等领域。
与传统利用模具进行减材制造的机械加工方法不同，增材制造主要靠材料逐层堆积的方法，不需要任何模具就可以直接生产制造出原型产品。这极大加快了传统制造行业的产品迭代和研发速度，也极大降低了产品研发门槛和制度成本。同时，增材制造也给制造业设计创新带来了机遇，之前无法实现的复杂设计产品，可以通过新的制造方法实现，这大大加速了个性化、小批量、定制化产品的发展。增材制造与传统制造技术各自具有比较优势，增材制造受材料及单个生产成本的限制，从长期看将与传统制造技术互为补充、融合发展，共同推动制造模式的变革。然而，增材制造对制造业竞争格局的影响不容忽视，随着材料技术的进步，以及数字技术、智能制造技术、新材料技术等多种技术的融合发展，增材制造可能对小批量零部件生产制造的分布和竞争格局产生影响，甚至与智能机器人一道，成为发达国家高端制造业回流的有力支撑。
6.其他的新能源、新材料，新一代信息技术、生物技术等多种技术都在迅速发展
当前，作为工业重要组成部分的能源动力、材料技术、电子技术、机械技术和制造技术等均在发生技术革命，新能源技术和新型动力设备的使用逐步改变了对传统能源的依赖，推动了电动汽车和高速铁路的发展，能源利用方式更加清洁，对能源工业、交通出行，以及人类居住的环境等都将产生重要影响。其中，新能源技术、新一代信息技术与汽车工业的融合，使得传统汽车更加绿色化和智能化，比如，特斯拉电动汽车就将传统汽车变身为绿色低碳的大型智能终端。在材料领域，具有复合型新功能的大量新材料有望在一些新的领域不断拓展应用，比如，石墨烯的导电和导热性能更高，不仅具有非常独特的化学光学性质，而且具有惊人的电子迁移率，机械性能比钢铁还高200倍，与天然石墨、碳纳米管、富勒烯等碳材料结合，能有效改善材料的力学性能和电子传输率，非常适合在新型光电感应设备和电池等领域应用。制造技术与新一代信息技术和新材料技术的支撑与融合发展，实现了以3D打印为代表的制造方式变革，在此基础上与生物技术相结合，进一步衍生出3D生物打印等融合型应用创新。生物计算机、人机交互、生物合成等领域的新发展则体现出3D生物、信息、化学、材料等多领域融合的进展。
2013年5月底，《新英格兰医学杂志》（ The New England Journal of Medicine ）报道了全球首例3D打印器官人体移植手术——密歇根大学公共医疗中心将3D打印机制作的人工气管植入患者喉咙，帮助其正常呼吸。该手术获得了美国食品与药品监督管理局（FDA）的许可，利用高分辨率成像技术、计算机辅助设计与生物可吸收材料（聚己内酯），依靠3D打印机打印出一百条细小管道，再与支架上的孔洞与气管进行固定。安置支架七天后，开始逐步撤除机械通气机，并在手术后21天完全停止呼吸机支持，一年后，患者一切正常。美国生物技术公司Organovo公司使用3D生物打印技术，打印出了可存活五天的肝脏组织。研究结果表明，他们制造出的肝脏薄片的功能，几乎与理论上的人体肝脏一样，业界预计大概再需要十年时间就可以做出可移植的人体器官。
新一轮科技革命已经并仍将继续对人类的生产方式和生活方式产生革命性影响。我们认为，未来一段时期，新一轮科技革命对产业发展的影响主要表现在以下六个方面。
1.数字化
随着信息技术的发展，数字化贯穿于产品需求、研发设计、生产、营销和服务的全过程，为优化产品全生命周期管理提供了重要基础。随着数字经济时代的来临，大数据成为国家基础性战略资源，其价值在企业研发设计、协同制造、服务支持、精准营销等各环节得到强化，正在成为数字驱动型经济的新引擎。
互联网为数据的广泛连接提供基础。“互联网+”孕育众创、众包、众筹、威客、移动O2O等新经济模式
，正在重塑实体经济形态。美国学者杰里米·里夫金认为，这种新经济模式的边际成本接近于零。
2.智能化
生产过程智能化成为重要趋势。区别于自动化制造系统和数字化制造系统，智能制造系统具备了一定的自主性感知、学习、分析、决策、通信与协调能力，原料的供应、配送的管理、机器运行的过程及市场需求之间，能够通过信息交互实现更加精准的协同和无缝对接，使得生产数据可视化，生产过程透明化，同一条生产线上能够生产出满足不同需求的产品，从而真正实现优质、高效、灵活、低耗、清洁的生产。
人工智能将衍生出一系列产品和服务模式创新。人工智能作为面向智能化时代的核心技术，在深度学习、交互认知、无人驾驶、机器人、智能家居、智能交通和智慧城市、社交网络等多领域的广泛渗透、融合与应用，将带来诸多产业的革命性变化。
3.柔性化
更高效率、更高精度和更高灵活度将成为制造过程的新趋势。增材制造会越来越普遍，之前无法实现的复杂设计产品可以通过新的制造方法变为现实，大大加速了个性化、小批量、定制化产品的发展。
生产者与消费者的互动关系更为紧密，按需定制、个性化、大规模定制将获得较大发展。在互联网、大数据等技术的推动下，企业能够将客户纳入产品设计的源头，可以更加精准地把握客户需求，对市场需求做出快速反应；在产品形态、功能等方面客户能够拥有更多的话语权，客户可以根据自己的喜好，对产品外观、材料及功能选项等做出选择。
4.平台化
随着“互联网+”的深入发展，平台经济将大行其道。一批互联网科技型企业，如谷歌、脸书、阿里巴巴、百度、腾讯、京东等，抓住平台经济发展的机遇，已经快速成长为平台型企业。也有一些制造企业依托平台整合和搭建制造与服务生态系统，演变为平台商，如美国的苹果、国际商业机器（IBM）、通用电气（GE），瑞士的ABB（Asea Brown Boveri），德国的博世（BOSCH），英国的罗尔斯罗伊斯（Rolls-Royce）等一大批制造企业借助互联网信息技术加速了服务化转型的步伐。
平台化也在一定程度上改变了企业内部的组织结构和企业之间的分工合作关系。互联网在企业管理和生产组织领域的广泛渗透应用，减少了管理层次、压缩了职能部门，基于互联网的异地协同制造成为新模式。得益于互联网、开源软件、开源硬件及平台经济的发展，只有运营总部而没有生产车间的网络企业或虚拟企业开始出现。全球最大的出租车公司优步（Uber），没有一辆出租车；全球市场占有率最高的零售商阿里巴巴，没有一件商品库存。
5.服务化
制造业服务化正越来越普遍。传统制造业企业内部的产品设计、技术研发、质量管理、测试认证、供应链管理、市场营销、物流服务等环节正在不断分离出去，实行专业化发展，为制造业服务化提供有力支撑。企业也大量应用传感器、物联网等技术跟踪管理产品生产流程，应用信息技术开展远程在线诊断和监测等服务创新，进行智能化的产品全流程、全生命周期管理。
服务型制造正成为制造业新趋势。制造业企业通过创新优化生产组织形式、运营管理方式和商业发展模式，不断增加服务要素在投入和产出中的比重，不断延伸和提升价值链。尤其是创新设计服务、网络化协同制造服务、信息增值服务、智能服务的发展方兴未艾。
6.分散化
数字化制造技术推动生产制造更加本地化、分散化和小型化。与以往企业更多集中在资源富余和生产成本较低的地区不同，越来越多的制造企业可能会更加强调生产靠近消费地和最终市场所在地。
全球制造业分工版图可能会相应重塑。智能工厂的普及、3D打印等数字制造的发展，将使劳动力成本在制造业产业分工中的地位和影响日渐弱化，部分制造业可能向发达国家回流，甚至有人据此断言，印度的人口红利将很难像中国过去30多年的工业化进程那样得到充分释放。
改革开放以来，中国居民消费结构大致呈现了三个阶段的升级，每次消费升级都带来了制造业发展的重要机遇。
第一阶段是改革开放后至21世纪初，城乡居民的消费结构以“吃、穿、用”为主。这一时期，中国总体上处于脱贫和解决温饱阶段，经济中的支柱产业以农业和轻工业为主，如食品加工、纺织服装、耐用消费品等。在这一时期，中国布产量从1978年的110亿米增长到1999年的250亿米，年均增长4.0%；食用油从182万吨增长到734万吨，年均增长6.9%；家用电冰箱从2.8万台增长到1 210万台，年均增长33.5%。对这些轻工产品的巨大需求是这一时期经济发展的主要动能。
第二阶段是从21世纪初到2011年左右，消费开始向以“住、行”为主升级，并带动了这一时期的经济增长。经过改革开放后20年的发展，至2000年前后，中国绝大多数城乡居民最基本的生活需求基本上得到了满足，进入了向“住、行”消费升级的阶段。所谓“住”，既包括农村地区住房的升级换代（从最初的土坯草房向砖瓦房、楼房升级），也包括城镇住房市场的发展。特别是随着城镇住房制度改革，中国商品房需求增长迅速，城镇商品房销售面积从1999年的1.46亿平方米增长到2011年的10.94亿平方米，平均每年增长18.3%。在“行”的方面，汽车产量从1999年的183万辆增长到2011年的1 927.6万辆，平均每年增长21.2%。公共交通包括公路、铁路等也增长迅速。这一时期，也是城镇化加快发展的阶段，城镇化的发展进一步促进了以“住、行”为主的消费需求，而住房、汽车、交通和城镇化的发展又衍生出了对重化工产品如钢铁、有色、建材的需求。虽然在这一时期，中国外贸出口迅速增长也促进了经济发展，但总体来看，城乡居民由“吃、穿、用”向“住、行”的消费升级是经济增长的主要动能。
第三阶段是2012年至今，传统“吃、穿、用、住、行”的消费需求得到了基本满足，中国进入了新一轮的需求升级转换阶段。2012—2018年，中国国内旅游人数从26.4亿人增加到55.4亿人，平均每年增长13.1%，远远高于GDP增长速度。同期国内旅游收入从1.9万亿元增长到6.0万亿元，平均每年增长21.1%。出境旅游增长同样快速，2012—2018年，出境游人数从7 025万人次增长到1.50亿人次，平均每年增长13.4%。从电影票房收入看，2012—2018年从171亿元增加到610亿元，年均增长23.6%。这些都显示出在经济下行背景下，服务消费强劲的增长势头。
居民消费升级一方面体现在消费结构上，另一方面体现在消费品质量的提升上，也就是消费质量越来越高的产品。例如，在食品消费方面，越来越注重绿色有机、无农药残留等高质量产品的消费。在服装方面，越来越重视服装的款式、设计和面料等。近年来，中国居民境外购物快速发展。根据商务部统计，2017年，中国居民境外购物超过2 000亿美元，2018年中国消费者全球奢侈品消费达到1 150亿美元，占全球奢侈品消费总额的1/3，每户消费奢侈品的家庭平均支出近8万美元（麦肯锡，2019）。这都说明城乡居民对于提升消费品质量有着巨大的现实需求。
另外，在互联网时代，用户需求日趋多样化、定制化，企业订单呈现出小型化、碎片化的发展趋势，引进与应用智能制造系统解决方案已经成为企业满足新时代发展需要的重要着力点。
从各国工业数据的比较看，很多行业质量升级仍然有很大的空间。例如，食品饮料业是典型的质量升级型行业，在人均食品和饮料消费量达到一定的水平后，很难有明显的数量增长，后继的发展更多要靠新品种、高质量的产品来实现，因此食品饮料业的增长可以被认为反映了质量升级的空间。2014年，美国食品饮料业的人均总产值高达46.9万美元/人，是中国的近4倍，德国是中国的2倍，英国是中国的近3倍。也就是说，这些传统行业，进一步增长的空间仍然广阔（见图1.9）。
消费升级对制造业发展的拉动作用还没有充分发挥出来。虽然近年来中国居民对高品质商品的消费增长迅速，但更多表现为对国外产品的需求。中国消费者对于衣、食、住、行等传统行业高端消费的需求规模已经十分庞大，并因此而出现了在世界各地的“爆买”现象，甚至催生了代购行业。这些产品大多中国自身能够生产，但质量和品质无法达到发达国家的产品规格，或者缺乏品牌效应，比如，服装饰品类的奢侈品、化妆品、电子设备、零食，甚至常见的锅碗瓢盆刀具等生活用品。商务部电子商务和信息化司的统计显示，2018年，我国电商跨境交易额从2015年的360亿元人民币增长到1 347亿元人民币，年均增长率达到19.8%。2018年进口额排名前三位的商品分别是化妆品（占比35.9%）、粮油食品（占比24.2%）和服装鞋帽（占比13.3%）。这说明，即使是传统产品，仍有很大的质量和品牌升级空间。
图1.9 各国食品饮料业人均产值的比较（2014年）
数据来源：UNIDO（联合国工业发展组织）。
经济规模大是有利于创新发展的重要因素。中国制造业门类全、规模大，在许多行业占据着世界的较大份额。虽然在许多行业中国企业只是从事制造环节，高附加值的研发和运营管理等仍保留在发达国家，但制造是研发的重要基础，“干中学”效应也是创新的重要动力，强大的制造环节是中国制造业研发创新的重要优势。此外，巨大的经济规模也比小国家更能为新产品提供宝贵的需求空间，有利于新产品的生存与发展。
产业配套全也是提高制造业竞争力的重要因素。近年来，随着中国制造业成本的提升，以纺织、制鞋、电器为代表的部分传统产业向东南亚国家转移，但根据我们的调研发现，主要产品并没有受到非常大的冲击，转移的多是上下游链条短的一些行业及附加值较低的环节。在技术水平或产业配套要求较高的行业，中国仍然具有较强的竞争力。可以预见，在今后相当长的时间内，中国制造业大国的地位不会根本改变，产业配套全的竞争优势仍将继续保持。