第1章 緒論

1.1 研究背景、目的和意義

1.1.1 研究背景

高科技產(chǎn)業(yè)是美國國家科學(xué)院在1971年出版的《技術(shù)與國家貿(mào)易》一書中正式提出的概念，此后英國女首相撒切爾夫人執(zhí)政期間（1979—1990年）將高科技產(chǎn)業(yè)（High-Tech Industries）正式列入英國的國家發(fā)展綱要中，在世界范圍內(nèi)第一次將高科技正式作為一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)列入國家發(fā)展計(jì)劃。與此同時(shí)，1982年日本的新聞周刊發(fā)表了《日本的高技術(shù)》、商業(yè)周刊發(fā)表了《高技術(shù)專集》兩篇文章，兩文的刊出標(biāo)志著高科技產(chǎn)業(yè)的概念正式在亞洲得到推廣。世界范圍內(nèi)對(duì)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的普遍認(rèn)識(shí)是：高科技產(chǎn)業(yè)是研究和開發(fā)高技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)。根據(jù)我國的國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)分類代碼，我國的高科技產(chǎn)業(yè)包括醫(yī)藥制造業(yè)，航空、航天器及設(shè)備制造業(yè)，計(jì)算機(jī)及辦公設(shè)備制造業(yè)，醫(yī)療儀器設(shè)備及儀器儀表制造業(yè)，信息化學(xué)品制造業(yè)六大產(chǎn)業(yè)。

1．高科技產(chǎn)業(yè)先進(jìn)國家和地區(qū)

因?yàn)槭澜缃?jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡性，高科技產(chǎn)業(yè)在不同國家的出現(xiàn)和蓬勃發(fā)展具有不同的時(shí)代背景和特征，但都快速帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈條的發(fā)展和整個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，如美國、日本、歐洲等。

1）美國的高科技發(fā)展

“二戰(zhàn)”以后日本經(jīng)濟(jì)逐漸恢復(fù)元?dú)獠⒃趪H市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中越來越強(qiáng)勁，到20世紀(jì)70年代末，美國的鋼鐵、汽車制造、紡織品等傳統(tǒng)制造領(lǐng)域開始全面落后于日本，正是在這種背景下美國開始以高科技為中心進(jìn)行大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，形成了大批的高科技產(chǎn)業(yè)。在此過程中，信息基礎(chǔ)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)中發(fā)揮了巨大的作用，美國傳統(tǒng)的工業(yè)隨之被現(xiàn)代電子信息技術(shù)所代替。美國高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展體現(xiàn)了很多鮮明的特征，如高效益、高投入、高競(jìng)爭(zhēng)、高潛能和高風(fēng)險(xiǎn)。在整個(gè)高科技產(chǎn)業(yè)浪潮中，常規(guī)的工業(yè)部門之間的界限變得更加模糊，體現(xiàn)出了不同產(chǎn)業(yè)、部門之間的交叉融合性。摩爾定律不斷得以應(yīng)驗(yàn)，高新技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品以及產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期逐年縮短。在短短十余年間，傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展觀念和決策方式得到顛覆性的改進(jìn)，推動(dòng)了系統(tǒng)化的方法和智能化產(chǎn)品的產(chǎn)生。由于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)附加值較高，比制造業(yè)平均水平高出7個(gè)百分點(diǎn)以上，因此美國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)占美國GDP的比重不斷提升，在較短時(shí)間內(nèi)迅速突破了40%。在高科技產(chǎn)業(yè)中的微電子技術(shù)、能源、生物工程及納米技術(shù)等方面，美國公司掌握了核心技術(shù)、極具全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，從而帶動(dòng)了美國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2）日本的高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展

日本在20世紀(jì)80年代推行“自主研究和創(chuàng)造型”科技戰(zhàn)略，例如在原創(chuàng)性的尖端科技研發(fā)和應(yīng)用方面取得較大的突破。短短十余年間，日本高科技產(chǎn)業(yè)企業(yè)在生命學(xué)、納米工程、通信系統(tǒng)、環(huán)境工程等高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域取得革命性進(jìn)展，在規(guī)模、水平和覆蓋工業(yè)領(lǐng)域方面已經(jīng)全面地超過了西歐。

日本高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是與日本政府的規(guī)劃與調(diào)控政策密不可分的，其很多高科技產(chǎn)業(yè)是在政府主導(dǎo)下引進(jìn)國外成果基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展的。當(dāng)1970年IBM進(jìn)入日本市場(chǎng)后，日本計(jì)算機(jī)市場(chǎng)60%的份額為外國公司所有，其中IBM占有40%的市場(chǎng)份額。日本通產(chǎn)省認(rèn)為集成電路對(duì)微電子技術(shù)的發(fā)展十分關(guān)鍵，是制約日本電子信息等高科技產(chǎn)業(yè)的核心要素之一。因此，在其主導(dǎo)下成立了以富士通、日立、東芝、三菱和日本電氣等五大高科技公司，以及日本工業(yè)技術(shù)研究院等研發(fā)機(jī)構(gòu)為班底的超大規(guī)模集成電路研發(fā)聯(lián)合體（VLSI）。在日本通產(chǎn)省主導(dǎo)下，該項(xiàng)目運(yùn)行了10年，取得了超過1000項(xiàng)技術(shù)專利并形成了一系列具有世界競(jìng)爭(zhēng)力的實(shí)體產(chǎn)品。例如，1986年日本半導(dǎo)體產(chǎn)品超過美國，在世界市場(chǎng)的占有率高達(dá)45.5%，而存儲(chǔ)芯片在1989年占據(jù)世界市場(chǎng)的53%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國37%的市場(chǎng)份額。除了VLSI計(jì)劃外，日本政府也主導(dǎo)了其他多項(xiàng)高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃，如半導(dǎo)體“飛鳥計(jì)劃”“SOC基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)計(jì)劃”以及“未來計(jì)劃”等產(chǎn)業(yè)計(jì)劃，電腦、工作站、主機(jī)、機(jī)器人、靈活制造系統(tǒng)、通信設(shè)備、納米材料等高科技產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)澜珙I(lǐng)先。

3）歐洲的高科技產(chǎn)業(yè)

歐洲具有高度市場(chǎng)化的產(chǎn)品市場(chǎng)，企業(yè)經(jīng)營管理和技術(shù)手段世界領(lǐng)先，同時(shí)具有全球化運(yùn)營管理的信息網(wǎng)絡(luò)和渠道，因此歐盟孕育了大批高科技跨國公司。例如，德國是世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家之一，在激光技術(shù)、電子技術(shù)、納米材料、生物科技以及信息通訊等科技領(lǐng)域均處于世界一流水平，是僅次于美國的全球第二大技術(shù)出口國。很多歐洲小國也憑借高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展彌補(bǔ)了在資源稟賦和工業(yè)基礎(chǔ)上面的劣勢(shì)，以科技導(dǎo)向性產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的高端化，提升經(jīng)濟(jì)效益。例如，芬蘭在政府主導(dǎo)下，集中優(yōu)勢(shì)將資源集中在推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)快速增長的關(guān)鍵領(lǐng)域，將全國研發(fā)經(jīng)費(fèi)的一半應(yīng)用于信息產(chǎn)業(yè)。在20世紀(jì)90年代，芬蘭經(jīng)濟(jì)萎靡不振，失業(yè)率從3%迅速增加到17%，短短3年內(nèi)GDP下滑了將近10%。在這種背景下，芬蘭調(diào)整產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，加大了對(duì)電子通信產(chǎn)業(yè)的扶植和傾斜力度，10年之后芬蘭一躍成為世界信息科技產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的國家之一。其中，諾基亞公司一家高科技產(chǎn)品企業(yè)占國民生產(chǎn)總值的比重將近4%，貢獻(xiàn)芬蘭全國產(chǎn)品出口總量的20%以上。芬蘭政府將高科技產(chǎn)業(yè)作為最優(yōu)先發(fā)展的地位，在信息科學(xué)、能源科學(xué)、新材料、環(huán)境工程與海洋工程、空間科學(xué)以及生命科學(xué)等領(lǐng)域都在世界占有一席之地。

從這些高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)和發(fā)展迅速的國家來看，各級(jí)政府在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過程中對(duì)高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展期于眾望，從規(guī)劃、扶植和引導(dǎo)等方面傾注了大量資源，隨之帶來的是高科技產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展并帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。在技術(shù)更新?lián)Q代日益增快的今天，具有高技術(shù)、高附加值特征的高科技產(chǎn)業(yè)是各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首選產(chǎn)業(yè)。

2．高科技產(chǎn)業(yè)的典型特征

“二戰(zhàn)”以來產(chǎn)生了以電子信息、新能源、航空航天、新材料、生物科技以及電子信息等為代表的高科技產(chǎn)業(yè)，與傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展不同，高科技產(chǎn)業(yè)年增長率是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)年增長率的3～5倍，具有高智力性、能耗小和產(chǎn)品附加值高等特征，這些特征決定了各級(jí)政府在高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中的政策與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的宏觀規(guī)劃和調(diào)控政策將有所不同。從總體上來說，高科技產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相比具有如下鮮明特征。

1）成本較高

高科技產(chǎn)業(yè)具有知識(shí)和技術(shù)密集的特征，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的價(jià)值。例如，歐美發(fā)達(dá)國家中信息產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)占到其總GDP的40%～60%。由于高科技產(chǎn)業(yè)是探索型產(chǎn)業(yè)，在研發(fā)階段就投入大量的高科技研發(fā)人才和試驗(yàn)資源，與此同時(shí)，高科技產(chǎn)品的試驗(yàn)失敗率也較高，市場(chǎng)反應(yīng)難以估計(jì)，因此，高科技產(chǎn)業(yè)的研發(fā)成本較高且失敗風(fēng)險(xiǎn)較大。從成本分類上，高科技產(chǎn)業(yè)的主要成本結(jié)構(gòu)包括固定成本（前期產(chǎn)品開發(fā)導(dǎo)致的研發(fā)費(fèi)用）和生產(chǎn)成本（每生產(chǎn)一單位產(chǎn)品所投入的資源量）。這兩部分成本中，固定成本投入主要以人力資源形式支出，一旦研發(fā)失敗，則這部分固定成本就無法收回。當(dāng)產(chǎn)品研發(fā)后，產(chǎn)品研發(fā)成本會(huì)分擔(dān)到每一份產(chǎn)品上，所以每單位產(chǎn)品的邊際成本會(huì)隨著產(chǎn)能的增加而逐漸降低。基于這樣的成本結(jié)構(gòu)和成本特征，很多企業(yè)在涉足高科技產(chǎn)業(yè)或地區(qū)探索依靠高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型時(shí)需要慎之又慎，找對(duì)高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向和契機(jī)。

2）競(jìng)爭(zhēng)異常激烈

在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中，生產(chǎn)材料、資本和渠道是企業(yè)獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的有效途徑。然而，高科技產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)在于技術(shù)和人才，以及隨之帶來的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度。高科技產(chǎn)業(yè)具有鮮明的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化特征，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度與企業(yè)在市場(chǎng)中的壟斷性、利潤呈正相關(guān)。高科技企業(yè)新產(chǎn)品推出后會(huì)有兩種情形：企業(yè)的技術(shù)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)準(zhǔn)則并且難以被其他企業(yè)所模仿，在這種情況下該企業(yè)就可以利用技術(shù)壁壘獲取壟斷利潤；當(dāng)企業(yè)研發(fā)的新產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先程度不足于形成長時(shí)間的壟斷地位時(shí)，高科技企業(yè)往往選擇申請(qǐng)專利等技術(shù)保護(hù)措施短時(shí)間內(nèi)設(shè)置其他企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)壁壘。因此，高科技產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，微小的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)帶來巨大的潛在收益。

3）風(fēng)險(xiǎn)無處不在

高科技產(chǎn)業(yè)是高投入和高回報(bào)的行業(yè)，很多高科技公司如蘋果、谷歌、臉書等都在不同的行業(yè)創(chuàng)造出了高額的利潤。然而，與高額附加值相對(duì)應(yīng)的是高科技產(chǎn)業(yè)在技術(shù)開發(fā)和市場(chǎng)推廣方面的巨大風(fēng)險(xiǎn)：一方面，高科技產(chǎn)業(yè)面臨巨大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。高科技產(chǎn)業(yè)是主要依靠自身的研發(fā)來獲得核心發(fā)展優(yōu)勢(shì)的，由于技術(shù)研發(fā)本身就具有成功與失敗的不確定性，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論模型到實(shí)體產(chǎn)品之間也有一個(gè)精密加工制造的過程，生產(chǎn)過程也面臨一定的加工風(fēng)險(xiǎn)。總之，高科技產(chǎn)業(yè)在技術(shù)研發(fā)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面具有較大的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，與傳統(tǒng)的產(chǎn)品一樣高科技產(chǎn)品也面臨市場(chǎng)推廣的風(fēng)險(xiǎn)。由于消費(fèi)者需求變化非常快，看高科技產(chǎn)品的研發(fā)過程又有一定的時(shí)延，實(shí)體產(chǎn)品成型后能否緊跟市場(chǎng)需求變化具有很大的不確定性。因此，高科技產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)推廣方面均面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)。

4）產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)

產(chǎn)業(yè)聚集是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)發(fā)展到一定程度后的必然產(chǎn)物，通過產(chǎn)業(yè)溢出的外部經(jīng)濟(jì)效應(yīng)為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條發(fā)展提供良好的互補(bǔ)和互利環(huán)境。產(chǎn)業(yè)集群理論是20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)理論，并于90年代被哈佛商學(xué)院競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略領(lǐng)域?qū)W者邁爾克·波特正式提出。與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)聚集不同，高科技產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)聚集多以創(chuàng)新和知識(shí)為依托，企業(yè)之間依靠信息為紐帶相互聯(lián)系，從而自發(fā)或不自發(fā)地形成了覆蓋一定地理區(qū)域范圍的高科技技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)。例如，美國硅谷的微電子高科技產(chǎn)業(yè)集群，匯集了類型多樣、發(fā)展重點(diǎn)不一的大中小科技創(chuàng)新企業(yè)，孕育了全球電子與軟件百強(qiáng)企業(yè)中近五分之一的成員。正是良好的產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)，美國大型客機(jī)公司中有將近三分之一都在硅谷設(shè)立全球總部。高科技產(chǎn)業(yè)的聚集模式可以分為基于供應(yīng)鏈整合的主導(dǎo)集群模式、基于價(jià)值鏈分化的高科技產(chǎn)業(yè)集群模式，以及基于技術(shù)模仿與擴(kuò)散的高科技產(chǎn)業(yè)集群模式，不同的產(chǎn)業(yè)集群模式與該產(chǎn)業(yè)對(duì)技術(shù)、知識(shí)、市場(chǎng)等產(chǎn)業(yè)特征密切相關(guān)。

高科技產(chǎn)業(yè)具有高智力、高收益的獨(dú)特特征，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速轉(zhuǎn)型升級(jí)的潛在利器。也正是因?yàn)楦呖萍籍a(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中投入巨大且面臨沉沒風(fēng)險(xiǎn)，因此，在城市政策中對(duì)高科技產(chǎn)業(yè)的引導(dǎo)和合理規(guī)劃與扶植是當(dāng)?shù)馗呖萍籍a(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的有力保障。

3．高科技產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩問題

全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)入智慧型知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，高科技產(chǎn)業(yè)是世界主要工業(yè)國家實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要依托產(chǎn)業(yè)。因此，從宏觀上看，高科技產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃是政府產(chǎn)業(yè)政策中的重要工作內(nèi)容。然而，高科技產(chǎn)業(yè)的高風(fēng)險(xiǎn)和高投入特征使政府產(chǎn)業(yè)政策在制定過程中必須保持非常高的精準(zhǔn)度。信息產(chǎn)業(yè)是高科技產(chǎn)業(yè)最主要的組成部分，目前發(fā)達(dá)國家信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的40%～60%，經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值增長部分的65%與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有關(guān)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球信息化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)（見圖1-1）。以下從高科技信息半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)出發(fā)，分析高科技產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)規(guī)劃的必要性。

2011年，世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到了3068億美元，而隨著世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的進(jìn)行，我國已成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的主要增長地區(qū)。根據(jù)iSuppli公司的預(yù)測(cè)，我國半導(dǎo)體市場(chǎng)的巨大需求將在未來5年內(nèi)推動(dòng)全球半導(dǎo)體行業(yè)保持6%或7%的年均增速。因此，本書是以高科技半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為行業(yè)背景進(jìn)行研究的。

高科技產(chǎn)業(yè)主要涵蓋高技術(shù)水平、高資本投入、高市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)、高技術(shù)變革的行業(yè)領(lǐng)域，以下以半導(dǎo)體制造為例概述其典型的產(chǎn)業(yè)特征。

（1）設(shè)備昂貴。半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中的機(jī)臺(tái)是非常昂貴的。以一座產(chǎn)能為3.5萬片/月的8英寸（200mm）半導(dǎo)體晶圓廠為例，該系統(tǒng)包含了300～400個(gè)加工機(jī)臺(tái)，以及若干條大型物料傳送系統(tǒng)和大量輔助生產(chǎn)設(shè)備，總造價(jià)約為100億元人民幣。而建設(shè)一座自動(dòng)化的12英寸（300mm）晶圓廠，則需要高達(dá)150億元人民幣的巨額投資。與此同時(shí)，半導(dǎo)體加工設(shè)備折舊極高，一個(gè)8英寸晶圓產(chǎn)線五六年都難以實(shí)現(xiàn)盈利。因此，精準(zhǔn)的半導(dǎo)體工廠產(chǎn)能預(yù)測(cè)與管理能夠減少設(shè)備閑置和巨額資金的浪費(fèi)。這是半導(dǎo)體企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

（2）制造工藝復(fù)雜。半導(dǎo)體制造是要在以半導(dǎo)體材料硅或砷化鎵為襯底的單晶圓薄片上制造出幾十個(gè)甚至幾百個(gè)特定的集成電路芯片，加工流程往往包括200～600個(gè)加工工序，使用設(shè)備的種類有60～80種，設(shè)備臺(tái)數(shù)多達(dá)上百臺(tái)。由于技術(shù)和資金問題，每個(gè)工廠可能只做一個(gè)或幾個(gè)工序，因此，半導(dǎo)體制造鏈?zhǔn)且粋€(gè)異常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（3）不確定性顯著。由于半導(dǎo)體制造過程對(duì)制造環(huán)境和工藝參數(shù)非常敏感，半導(dǎo)體行業(yè)的成品率往往是不確定的。成品率的變化勢(shì)必影響投料計(jì)劃和產(chǎn)品的銷售策略，因此，產(chǎn)出率的隨機(jī)性給半導(dǎo)體產(chǎn)品企業(yè)生產(chǎn)控制和銷售管理帶來了巨大困擾。

（4）需求替代性。產(chǎn)出的不確定性導(dǎo)致了產(chǎn)出品具有不同性能。按照性能高低將產(chǎn)品分為不同等級(jí)進(jìn)行銷售。當(dāng)?shù)偷燃?jí)的產(chǎn)品缺貨時(shí)，高等級(jí)的產(chǎn)品可以用來滿足低等級(jí)的產(chǎn)品需求。

（5）較短的產(chǎn)品生命周期。半導(dǎo)體產(chǎn)品的產(chǎn)品生命周期一般比較短（一年或兩年），甚至有些半導(dǎo)體產(chǎn)品（如太陽能光伏、微電子、納米等產(chǎn)業(yè)）在第一個(gè)半年內(nèi)將損失它整個(gè)生命周期的60%以上的價(jià)值（Mallik,2007）。

動(dòng)態(tài)變化的市場(chǎng)需求、較長的制造提前期、昂貴的生產(chǎn)準(zhǔn)備成本、技術(shù)的不斷革新，這將意味著半導(dǎo)體等高科技產(chǎn)品制造行業(yè)需要更多的資金投入，承擔(dān)更大的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。Gurnani（2005）提到，IBM在紐約的一家芯片加工廠不當(dāng)?shù)纳a(chǎn)決策導(dǎo)致其1.5億美元的損失。因此，精準(zhǔn)的生產(chǎn)和銷售控制策略有助于緩解產(chǎn)銷決策面臨的困境，減少資金浪費(fèi)，降低失敗風(fēng)險(xiǎn)。因此，通過合理的生產(chǎn)決策方法可以提高生產(chǎn)的精準(zhǔn)度，從而有利于提升半導(dǎo)體制造行業(yè)的利潤，具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。一個(gè)城市高科技產(chǎn)業(yè)企業(yè)的產(chǎn)能總和即是當(dāng)?shù)卦撔袠I(yè)的產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)能，關(guān)系到地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是城市政府經(jīng)濟(jì)管理和規(guī)劃的對(duì)象。從產(chǎn)業(yè)的角度上看，美國、德國、日本和韓國等很多工業(yè)發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)業(yè)聚集城市都出現(xiàn)了不同產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能過剩現(xiàn)象，給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了不少負(fù)面影響。21世紀(jì)初，我國告別了短缺經(jīng)濟(jì)時(shí)代，產(chǎn)能過剩問題逐漸成為影響我國經(jīng)濟(jì)的巨大隱患，短短十幾年的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了三次比較嚴(yán)重且具有普遍性的城市產(chǎn)能過剩現(xiàn)象。

（1）20世紀(jì)80年代聚焦輕工業(yè)的重復(fù)建設(shè)。改革開放前，我國著力發(fā)展重工業(yè)，導(dǎo)致輕重工業(yè)之間存在嚴(yán)重的失衡。改革開放后，各級(jí)政府激勵(lì)輕工業(yè)發(fā)展來滿足人民多樣化的需求。因此，在以利改稅等刺激性政策下，輕工業(yè)投資比重從1978年的9.3%迅速提高到了1980年的14.9%，得到了前所未有的快速發(fā)展。然而由于缺乏全國性的系統(tǒng)規(guī)劃，各主要工業(yè)城市都跟風(fēng)籌建輕工業(yè)，大量重復(fù)建設(shè)項(xiàng)目上馬，從而導(dǎo)致了我國第一次普遍性的城市輕工業(yè)產(chǎn)能冗余。

（2）20世紀(jì)90年代基礎(chǔ)工業(yè)的重復(fù)建設(shè)。20世紀(jì)90年代初，國家制訂了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“十年規(guī)劃”和“八五計(jì)劃”，明確地提出了國民經(jīng)濟(jì)的具體發(fā)展目標(biāo)，即在20世紀(jì)末我國的GDP總量要比80年代GDP總量翻兩番。此后，各個(gè)城市制定和落實(shí)了相應(yīng)的改革開放與經(jīng)濟(jì)開發(fā)的相應(yīng)激勵(lì)政策。隨著相應(yīng)各個(gè)城市投資規(guī)模的急劇增長，新一輪的基礎(chǔ)工業(yè)重復(fù)建設(shè)變得比較嚴(yán)重。

（3）21世紀(jì)后的重復(fù)建設(shè)。在經(jīng)歷了20世紀(jì)末期的亞洲金融危機(jī)后，從2002年開始我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速通道。其間，各地城市興建了各類、各種開發(fā)區(qū)，大力發(fā)展汽車、水泥、鋼鐵、有色金屬等基礎(chǔ)重工業(yè)，與此同時(shí)帶動(dòng)了煤炭、電力、石油、運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的快速增長。從2010年開始，我國就超越了美國成為世界第一工業(yè)大國，在500余種主要工業(yè)產(chǎn)品中220多種的產(chǎn)能我國高居世界第一。然而，我國工業(yè)總體產(chǎn)能利用率逐年降低，截至2015年，主要城市的工業(yè)總產(chǎn)能利用率已經(jīng)低于80%，部分工業(yè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能利用率低于70%。根據(jù)國際通用的標(biāo)準(zhǔn)，即產(chǎn)能利用率超過90%為產(chǎn)能不足，產(chǎn)能處于79%～90%視為正常水平，而若產(chǎn)能低于79%則被視為產(chǎn)能過剩，當(dāng)產(chǎn)能低于75%時(shí)產(chǎn)能處于嚴(yán)重過剩的狀態(tài)。基于此可以判斷，各大城市工業(yè)總體處于產(chǎn)能過剩的階段，甚至個(gè)別行業(yè)處于嚴(yán)重產(chǎn)能過剩的狀況。截至目前，這些產(chǎn)業(yè)的重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展困境仍沒有完全解除，而成為下一步深化改革的重點(diǎn)。

近些年來，主要城市的高科技等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，客觀上帶動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。根據(jù)2016年公布上一年度年報(bào)的2214家我國高科技產(chǎn)業(yè)企業(yè)可以發(fā)現(xiàn)，生物醫(yī)藥、通信計(jì)算機(jī)、精密加工與裝備制造等新興高科技產(chǎn)業(yè)業(yè)績比較好，其中80%以上主營業(yè)務(wù)同比增長，70%以上凈利潤同比增長，在國民經(jīng)濟(jì)“換擋運(yùn)行”的經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下體現(xiàn)了高科技產(chǎn)業(yè)支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潛力。同時(shí)應(yīng)該看到，2016年前半年高科技產(chǎn)業(yè)在所在城市的投資增長了14.2%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也急劇膨脹。然而，在新興的風(fēng)電、硅鋼、光伏太陽能等高科技產(chǎn)業(yè)短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)“產(chǎn)能過剩”的經(jīng)歷上看，此輪的高科技產(chǎn)業(yè)投資也具有很大的產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)。與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不同，高科技產(chǎn)業(yè)具有非常強(qiáng)的技術(shù)特征和資本密集特征，一旦產(chǎn)能過剩則會(huì)帶來不可逆轉(zhuǎn)的損失。例如，在600多個(gè)大中城市中，有300多個(gè)將光伏產(chǎn)業(yè)作為優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，其中100多個(gè)建立了光伏產(chǎn)業(yè)基地。目前，光伏產(chǎn)業(yè)裝機(jī)總?cè)萘拷咏?500萬千瓦，甚至比世界其他所有國家的總裝機(jī)容量還要多。而從光伏產(chǎn)業(yè)裝機(jī)利用率上看，各城市的裝機(jī)產(chǎn)能利用率普遍在70%上下，而低于200兆瓦/年的光伏發(fā)電企業(yè)產(chǎn)能利用低至50%左右。在目前密集的高科技產(chǎn)業(yè)投資情況下，使產(chǎn)業(yè)投資總量可控、未來運(yùn)行有效、產(chǎn)業(yè)效益較高，是各城市在進(jìn)行高科技產(chǎn)業(yè)有效產(chǎn)能管理上面臨的緊迫問題。

總之，在很多城市中無論傳統(tǒng)行業(yè)還是新興高科技產(chǎn)業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象，可將其歸因于兩點(diǎn)：首先，城市政府在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中沒能適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮相應(yīng)的政策引導(dǎo)和運(yùn)行監(jiān)管的作用，特別是在地方性行業(yè)產(chǎn)能評(píng)估和產(chǎn)業(yè)政策制定與執(zhí)行方面過度追求短期效應(yīng)，弱化了社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的可控性并加劇了產(chǎn)能過剩。其次，市場(chǎng)本身也具有一定的缺陷，市場(chǎng)信息在傳遞過程中具有一定的滯后性和放大效應(yīng)，市場(chǎng)波動(dòng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)比較大。從現(xiàn)有文獻(xiàn)看，對(duì)高科技產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能過剩的研究存在兩點(diǎn)不足：一是多數(shù)研究從宏觀和傳統(tǒng)行業(yè)視角入手研究城市產(chǎn)能過剩問題，而從微觀視角展開研究的文獻(xiàn)較少；二是從市場(chǎng)、體制等維度分析城市產(chǎn)能過剩形成機(jī)制的研究較多，而更近一步對(duì)最佳產(chǎn)能本身做出判斷與分析的研究文獻(xiàn)較少。因此，本書從微觀角度出發(fā)，按照供給側(cè)和需求側(cè)相匹配的角度展開研究，判斷城市最優(yōu)的產(chǎn)能并在此基礎(chǔ)上提出城市進(jìn)行行業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃的技術(shù)工具，為政府制定和執(zhí)行措施與策略提供理論支持。

在具體內(nèi)容構(gòu)架上，本書以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為背景，研究多產(chǎn)品產(chǎn)出、多銷售周期、需求向下替代、生產(chǎn)和需求具有隨機(jī)性的高科技產(chǎn)業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)和銷售決策問題，最后提出這些決策方法對(duì)城市制訂行業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃的啟示。技術(shù)性研究內(nèi)容包括：運(yùn)用隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論研究不同生產(chǎn)方式時(shí)的高科技產(chǎn)業(yè)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)能決策理論；基于客戶生命周期價(jià)值理論的高科技企業(yè)產(chǎn)能決策理論。本書進(jìn)行的產(chǎn)能決策理論研究，研究成果將有效地對(duì)不確定性條件下產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)和分銷提供了一套決策技術(shù)，同時(shí)對(duì)于政府分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)撃芎妥顑?yōu)差能提出相應(yīng)的宏觀規(guī)劃措施，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1.1.2 研究目的和意義

產(chǎn)能過剩是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中常見的現(xiàn)象，高科技產(chǎn)業(yè)在發(fā)達(dá)國家也逐漸出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩。例如，在21世紀(jì)初期美國高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好的主要城市累積了非常嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩，企業(yè)的生產(chǎn)能力產(chǎn)能利用率從1995—2000年的81.5%迅速下降，至2003年降低到了73.6%。從城市治理的角度，政府一方面鼓勵(lì)企業(yè)兼并重組和破產(chǎn)等企業(yè)改革；另一方面推行科技自由貿(mào)易，加速科學(xué)技術(shù)商品化和科技產(chǎn)品出口，從而有效地分解了過剩產(chǎn)能。現(xiàn)階段我國主要城市的高科技產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩現(xiàn)象與21世紀(jì)初美國主要城市的高科技產(chǎn)能過剩有幾個(gè)共同的特征，例如：高科技產(chǎn)業(yè)的進(jìn)入壁壘和投資難度都較低；高科技產(chǎn)業(yè)受惠于產(chǎn)業(yè)政策，在快速發(fā)展過程中漸漸失衡；市場(chǎng)需求在很短的時(shí)間內(nèi)驟降、供需錯(cuò)配問題突出。

高科技產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃難以制訂是由其生產(chǎn)過程復(fù)雜、需求多變等行業(yè)特點(diǎn)決定的，以下以半導(dǎo)體制造為例介紹其復(fù)雜程度。半導(dǎo)體制造是要在以半導(dǎo)體材料硅或砷化鎵為襯底的單晶圓薄片上制造出幾十個(gè)甚至幾百個(gè)特定的集成電路芯片，加工流程往往包括200～600個(gè)加工工序（見圖1-2），使用設(shè)備的種類有60～80種，設(shè)備臺(tái)數(shù)多達(dá)上百臺(tái)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品的技術(shù)含量越來越高，其生產(chǎn)工序也日趨復(fù)雜，其加工條件（溫度、濕度與含塵量等）越來越苛刻。

正是由于高度復(fù)雜的生產(chǎn)制造工藝以及對(duì)工藝參數(shù)、制造環(huán)境的高度敏感性，產(chǎn)品成品后，不同批次，甚至同一批次的產(chǎn)品性能不盡相同，有些產(chǎn)品具有較大缺陷。因此，這些產(chǎn)品被貼以“殘次品”“一級(jí)品”“二級(jí)品”或“高性能”“低性能”等標(biāo)簽進(jìn)行銷售。如上文所述，不同等級(jí)的產(chǎn)品具有替代性（Bassok and Akella, 1999）。由于越來越短的產(chǎn)品生命周期、昂貴的設(shè)備成本和運(yùn)行成本，以及高度的需求不確定性，企業(yè)進(jìn)行采用精準(zhǔn)的產(chǎn)能策略和分銷計(jì)劃顯得尤為重要。本書關(guān)注具有如上特征的高科技產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行建模和優(yōu)化，從生產(chǎn)理論、隨機(jī)優(yōu)化理論、運(yùn)籌學(xué)和隨機(jī)仿真等多學(xué)科交叉的角度展開研究，重點(diǎn)分析高科技產(chǎn)業(yè)企業(yè)的兩階段決策問題，即確定產(chǎn)能計(jì)劃和需求滿足策略，旨在為城市在進(jìn)行高科技產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能決策中提供定量化的產(chǎn)業(yè)分析工具。在微觀研究中，技術(shù)研究目標(biāo)包括以下兩方面。

（1）將產(chǎn)能決策和考慮需求替代銷售決策進(jìn)行集成研究，來提升高科技產(chǎn)品企業(yè)的利潤。由于銷售策略影響生產(chǎn)策略，因此，通過尋求不同條件下的最優(yōu)銷售策略，進(jìn)而決策最優(yōu)的產(chǎn)能決策。通過在不同系統(tǒng)條件的建模和求解，得到能夠最大化企業(yè)利潤時(shí)的生產(chǎn)和銷售策略。

（2）本書構(gòu)建的核心模型是隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題，求解面臨巨大的計(jì)算負(fù)荷。本書研究的目的之二在于在建模和求解的關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破，通過發(fā)掘新的求解方法，有效地對(duì)大規(guī)模復(fù)雜問題進(jìn)行快速求解。

總之，研究鑒于產(chǎn)品貶值性、需求連續(xù)性和利潤的長期性等，研究目標(biāo)在于能夠解決半導(dǎo)體等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)銷策略決策難題，并在建模和求解方法上具有創(chuàng)新意義。

本書以高科技半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為行業(yè)背景進(jìn)行研究，力圖實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)能決策上的技術(shù)突破，為高科技產(chǎn)業(yè)（如光電子、液晶顯示、芯片等）產(chǎn)能規(guī)劃提供理論支持。同時(shí)，由于其他行業(yè)也具有替代、不確定性等特征（例如，農(nóng)產(chǎn)品瓜果企業(yè)的原料受氣候、溫度、蟲害、儲(chǔ)存條件等影響，其產(chǎn)出品具有不同品質(zhì)等級(jí)）。因此，也力求研究成果能夠在其他產(chǎn)業(yè)（如農(nóng)蔬、餐飲業(yè)、醫(yī)療、租賃、服裝等）得以推廣應(yīng)用。