制造业是国民经济发展的基础产业,高度发达的制造业和先进的制造技术是国家科技发展水平和综合竞争实力的重要标志。但是长期以来,中国制造业粗放增长、动力不强、结构不合理的特征突出。在全球制造业格局深度调整的背景下,实施创新驱动战略,以创新促进制造业结构优化,提升制造业国际竞争力,成为中国经济高质量发展的必然要求。作为创新活动的基础,创新要素的空间集聚已成为影响区域经济发展和产业结构的重要力量。在深度激发创新活力的背景下,研究创新要素的空间集聚与产业结构的关系是全面思考如何通过创新要素空间分布实现生产要素重新组合,优化制造业结构的新课题,同时也是加快创新体系建设,实现创新驱动发展的关键所在。本文以创新要素为切入点,在创新要素空间分布不均衡的现实背景下,基于地理空间集聚的视角,深层次、系统地从理论角度研究创新要素集聚影响制造业结构优化的作用机理和传导路径,并利用省级面板数据从全国层面和区域层面进行实证检验,这对于中国从全局角度规划创新要素的空间分布,优化创新资源配置,加快制造业结构优化,实现其向全球价值链中高端环节攀升并向制造业强国迈进具有重要的理论和现实意义。研究的主要内容包括:(1)基于经济高质量发展和生态文明建设的视角,拓展制造业结构优化的内涵为发展方式转变、资源节约、产业质量和效率提高,凸显制造业向高端方向发展的特征。考虑到高技术产业发展是区域竞争力的直接体现,且高技术产业具有高附加值、高技术含量和低能耗的绿色产业特性,用高技术产业发展反映制造业产业质量和效率的提高,体现制造业高质量发展的内涵。(2)对相关理论进行系统梳理,探究创新和产业集聚的理论渊源以及产业结构理论的演变,回顾了创新要素集聚和制造业结构优化的主要研究方向和进展。在前述基础上,寻找相应的理论依据,从理论层面详细分析创新要素集聚影响制造业结构优化的内在作用机理和作用路径。(3)基于数据可获取性,使用测度指标从资本和人力两个方面度量了创新要素集聚的现状,并分析了区域视角下和产业视角下创新要素集聚的特征事实。使用泰尔系数作为制造业结构合理化水平的代理变量,使用高技术产业产值在制造业总产值中的占比作为制造业结构高度化水平的代理变量,从产业结构合理化和高度化两个方面分析中国制造业结构优化的特征事实,为后续实证研究的开展奠定基础。(4)以动态面板模型、空间计量模型和中介效应模型为研究方法,实证检验创新要素集聚影响制造业结构合理化和高度化的动态效应、空间溢出效应和传导路径。(5)结合本文的研究结论,提出以创新要素合理集聚促进制造业结构优化的政策建议,并对未来研究可能拓展的方面进行展望。研究的主要结论如下:(1)创新要素集聚能够通过溢出效应和协同效应优化要素空间配置,加速创新知识和创新技能的扩散,提升创新绩效,推动生产组织结构变更,改变产业生命周期和产业地位,直接影响产业结构;同时,能够通过共享效应影响生产部门之间的技术联系,提高产业关联程度,推动产业结构优化。(2)创新要素集聚指数的区域差异显著,资本创新要素和人力创新要素在区域间呈―东高西低‖依次递减的分布特征。从创新要素集聚的空间格局来看,资本创新要素的空间集聚态势更为明显,主要以京津冀、长三角和珠三角地区为集聚中心;人力创新要素分布相对较为分散,2011年以后集聚中心开始向长三角和珠三角地区逐步转移。从地区分布来看,各地区的创新要素集聚程度差异较大,两极分化明显。北京、上海和天津的资本创新要素集聚指数和人力创新要素集聚指数分别位于全国前三位;内蒙古、新疆和海南的资本创新要素集聚指数位于全国后三位,贵州、新疆和海南的人力创新要素集聚指数位于全国后三位。从行业分布来看,创新要素主要集聚在计算机、通信和其他电子设备制造业,交通运输设备制造业,电气机械和器材制造业,通用设备制造业四大行业。(3)中国制造业的结构优化水平总体呈上升趋势,产业结构优化效果明显。从制造业结构优化水平的变动趋势来看,2005-2017年中国制造业结构的合理化水平总体为上升趋势,高度化水平大体为先降后升的―U型‖趋势,其中,2005-2011年为下降阶段;从2012年开始转为上升。地区间的制造业结构优化水平差异显著,产业结构的合理化水平和高度化水平在区域分布上呈现出从东部到中部,再到西部依次递减的分布特征。从空间格局来看,各地区的制造业结构优化水平具有显著的空间正相关性,体现了明显的高值集聚和低值集聚的空间依赖特征。(4)动态面板模型分析表明地区创新要素集聚对制造业结构的合理化和高度化具有显著的促进作用。企业、科研机构和高等院校的创新要素集聚均对制造业结构优化具有显著的正向影响。相比而言,高等院校的创新要素集聚对制造业结构优化的促进作用更大。从区域差异来看,不同区域创新要素集聚对制造业结构优化的影响存在显著区域异质性,东部地区的创新要素集聚有助于制造业结构合理化水平的提升,而对制造业结构高度化产生负向作用。中部地区的创新要素过度集聚,对制造业结构优化产生了不利影响;西部地区的创新要素集聚不利于制造业结构合理化,但对结构高度化具有明显促进作用。(5)创新要素集聚影响制造业结构优化的空间溢出效应明显。在直接效应和间接效应的共同作用下,地区创新要素集聚对制造业结构的合理化和高度化产生总的正向促进作用;各地区自身的创新要素集聚对本地区制造业结构优化的正向促进作用显著,相邻地区创新要素集聚也会产生正向空间外部效应,有助于本地区制造业结构优化水平的提升。企业、高等院校和科研机构的创新要素集聚对制造业结构优化均存在显著的空间溢出效应。2013年之后,地区创新要素集聚对制造业结构高度化的空间溢出效应明显,对结构合理化的空间溢出效应不明显。(6)创新要素集聚对制造业结构优化的作用主要是通过促进技术进步、提升消费需求和改善就业这三条中介渠道实现的,创新要素集聚产生的技术进步效应、社会需求效应和就业效应是正向影响得以发挥的重要作用机制。创新要素集聚通过影响知识空间溢出促进技术进步,提升生产过程的技术形态效率并优化研发创新,突破了产业原有的生产技术边界,在挤出效应下加速了制造业的动态变化,促进产业链的自我完善;同时,创新要素集聚引致社会需求发生改变,促进居民消费需求提质升级,从需求侧和供给侧两个方面改变消费需求结构和消费形态,在需求收入弹性作用下直接影响制造业的结构优化;此外,创新要素集聚还通过提高产业劳动效率促使劳动力在产业间发生转移和流动,改善了劳动力资源的配置和就业匹配度,通过人力资本积累效应和劳动力结构调整效应促使制造业的结构不断优化。