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在早期的研究中，制造业转型升级概念大多源自产业升级的相关研究，而且同时出现了很多近似概念。不同学者从不同角度阐述了产业结构升级的演进规律，李斯特于1841年提出了产业结构理论，他认为国家的经济发展大概分为五个阶段：原始未开化时期、畜牧时期、农业时期、农工业时期、农工商时期；同时，政治制度、科学技术、人员素质、民族精神都是生产力发展与工商业繁荣的重要条件和源泉。德国经济学家霍夫曼于1931年提出霍夫曼定律，其按照工业化进程中产业结构之间的比例关系和变动趋势，将产业按产品用途分为消费资料产业、资本资料产业、其他产业；霍夫曼运用这种划分方法的目的是分析消费资料工业净产值与资本工业净产值的比例（霍夫曼比例）问题。霍夫曼认为，消费品工业占主导地位、资本品工业增速快于但规模小于消费品工业、资本品与消费品的工业规模平衡、资本品工业占主导地位是工业化进程的四个阶段。随后，1940年，科林·克拉克基于威廉·配第的国民收入与劳动力流动之间关系学说提出了配第—克拉克定理，他认为在国民财富增加的过程中，劳动力会在三个产业之间流动，在这个过程中第一产业的劳动力会不断流入第二、第三产业。对此，库兹涅茨在1941年验证了配第—克拉克定理，他认为劳动力的就业结构与国内第一、第二、第三产业的产值有关，并将这一发现命名为“库兹涅茨法则”。赤松在1960年提出了一种关于产业结构在国际间尤其是在西太平洋地区国家间传递的学说，其发展基础是各国产业梯度差的存在。根据马克思的两大部类分类法，雁阵式产业结构升级模式主要呈现两种模式，一种是经历了从消费资料产业到生产资料产业的转变，从农业逐步过渡到轻工业，最后到重工业的发展过程；另一种是消费资料产业由产品的粗制化向精制化转型，生产资料产业的产品则从生产生活用的生产资料向生产用的生产资料转化，从而推动了产业结构合理化和高级化。
随着研究的不断深入，许多学者对产业升级本质和方式进行研究。从产业升级本质的视角来看，不同学者对制造业升级的内涵基本形成统一认识。Gereffi（1999）认为，制造业升级是从劳动密集型生产向资本和知识密集型生产转型的过程。学者Poon（2004）同样认为，制造业升级是制造商从生产劳动密集型低价值产品向生产资本或技术密集型高附加值产品转化的过程。林毅夫等（1999）认为，不同的国家应当根据自身比较优势选择相符的产业结构，产业升级的本质就是产业发展所依赖的劳动要素向资本和技术要素转换的过程。迈克尔·波特（2002）指出，国家要素禀赋与劳动力要素、土地要素相比，国家资本要素、技术要素等要素禀赋更为丰富，产业升级是指要素比较优势的转变推动国家产业结构向资本密集型、技术密集型升级的过程。从产业升级方式来看，制造业升级方式主要包括产业间升级和产业内升级两种升级方式。Gereffi（1999）提出了产业升级的四种层次：产品升级、经济活动升级、部门内升级和部门间升级。Ernst（2001）将产业升级分为五个类型：产业间升级、要素间升级、需求升级、功能升级和链接升级，其中要素间升级、需求升级、功能升级和链接升级属于产业内升级。Humphrey和Schmitz（2002）将制造业升级的内涵定义为工艺升级、产品升级、功能升级、跨产业升级，其中工艺升级、产品升级和功能升级是产业内升级的方式，而跨产业升级则是产业间升级的方式。
一般而言，国内外学者有关制造业转型升级含义的理论研究主要集中在产业结构升级和价值链升级两部分内容，但目前还没有形成共识。在制造业价值链升级领域，自21世纪以来，国际分工体系逐步建立，“全球价值链”理论引起热论，一些学者从价值链角度研究将制造业转型升级。他们认为，只要制造业企业通过创新提升了生产效率并在产业链和价值链中不断攀升，无论是劳动密集型生产还是资本和知识密集型生产，都是成功实现转型升级的表现（Humphrey and Schmitz，2002）。对此，部分学者认为制造业转型升级是产品的价值链地位提升和产业链优化，技术和产品附加值由低向高转变，实现产业结构高级化，提升盈利能力的过程（秦可德等，2013）；而此过程中技术创新至关重要，其本质表现是产业发展模式的转变，即从粗放型、低附加值向集约型、高附加值产业模式转变；外在表现为重点产业由依靠劳动向资本、技术等要素转移（张其仔、李蕾，2017）；制造业升级在宏观层面为国家经济发展阶段，在中观层面为产业间的关系结构，在微观层面则为企业与其竞争力的关系（周大鹏，2013）。部分学者指出，借助充足的劳动力优势，中国制造业以组装和加工为手段融入全球价值链，但随着发达国家制造业回流和发展中国家成本优势的双重挤压，如今我国制造业仍面临向上升级通道变窄、获利能力较低的被动局面（陈艺毛等，2019）。Javaid等（2022）认为，制造业升级是制造业企业从劳动密集型转向技术密集型的演变过程。从产业演变维度来说，制造业转型升级的本质是生产要素的不断升级，从而推动制造业的产业结构向高级化、合理化方向不断发展，与此同时资源配置效率也大幅提升。制造业升级的核心是制造业由低附加值向高附加值转移，是一种价值链跃升。因此，中国制造业亟须通过产业转型升级实现价值链攀升，提升中国制造业在国际分工中的参与深度和地位。
在制造业产业结构升级方面，吴崇伯（1988）认为，东盟国家普遍在调整其产业，并普遍倾向于升级其制造业。这一转变正在推动产业结构从橡胶制品、木材加工、纺织等劳动和资源密集型轻工业向资本和技术密集型重化工业转变。从本质上讲，这需要逐步淘汰劳动密集型行业，转而支持技术和知识驱动型产业。一些学者认为，改革开放后中国经济的显著增长部分归因于经济结构的有效调整和制造业向高附加值产品的成功转型（Cheong and Wu，2014）。部分学者认为，制造业结构的高级化与合理化是推动制造业升级的主要途径，高技术制造业的比例越高，制造业结构高级化指数越高（何冬梅、刘鹏，2020）。从制造和转型的角度出发，中国的工业转型升级计划强调，转型涉及将发展模式转向创新驱动、绿色、智能制造、服务导向和国内消费驱动，升级旨在促进工业、技术、产品和组织等结构的整体优化。Poon（2004）指出，转型是为了使组织适应内部和外部变化，降低内部管理成本，并优化治理和管理结构，获取和应用核心技术，以提升竞争力，并进入资本和技术密集型的经济领域。
不同国家也针对自身制造业升级的内涵做了诸多界定和规划，如中国在2015年制定的《中国制造2025》中，从战略高度阐述了制造业转型：实现中国制造向中国创造转变，中国速度向中国质量转变，中国产品向中国品牌转变，完成中国制造由大变强的转变。日本在2021年发布的《日本制造业白皮书》中，强调制造业转型是在加强供应链安全基础上，推动制造业数字化和去碳化。欧盟委员会在2022年发布的《工业5.0：迈向持续、以人为本且富有韧性的欧洲工业》中，将制造业转型描述为增强产业链条韧性，推动工业生产由系统化、批量化向人本化、个性定制化转变。可以看出，制造业转型的内涵随国家和发展阶段而变。对于当代中国制造业来说，一方面，中国正处于发展中前所未有的变革之中，发展面临的环境复杂严峻，各方面的不确定性风险也在逐渐增加；另一方面，制造业本身面临严峻挑战，存在大而不强、低端锁定、高污染高能耗、高水平专利研发能力薄弱等问题。