機(jī)器人產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)與創(chuàng)新路徑研究

◎梁琴琴 劉琦巖 鄭彥寧

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)與創(chuàng)新路徑研究

◎梁琴琴 劉琦巖 鄭彥寧

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)變革的新方向，目前在全球范圍受到高度重視，各國(guó)紛紛部署相關(guān)行動(dòng)規(guī)劃予以推進(jìn)。在政策同步的情況下，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)環(huán)境、技術(shù)態(tài)勢(shì)和企業(yè)創(chuàng)新等因素進(jìn)行考察，可以發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)環(huán)境優(yōu)于發(fā)達(dá)國(guó)家，但技術(shù)研發(fā)和企業(yè)創(chuàng)新能力較弱，存在上游技術(shù)難以突破、企業(yè)創(chuàng)新能力不足以及現(xiàn)有創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化率低等問(wèn)題，本文據(jù)此提出了相應(yīng)的發(fā)展建議。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)；競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)；創(chuàng)新路徑

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新水平和高端制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。美日德等發(fā)達(dá)國(guó)家于2010年左右相繼宣布回歸制造業(yè)，并不約而同地選擇機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為切入點(diǎn)，制定了一系列政策規(guī)劃予以推進(jìn)。典型的有美國(guó)《機(jī)器人發(fā)展路線圖——從互聯(lián)網(wǎng)到機(jī)器人》和日本《機(jī)器人新戰(zhàn)略》。我國(guó)同樣高度重視機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，《中國(guó)制造2025》和《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中均將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)發(fā)展方向。在政策環(huán)境基本同步的情況下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更多受市場(chǎng)環(huán)境、技術(shù)態(tài)勢(shì)和機(jī)構(gòu)創(chuàng)新等因素的影響，本文就此進(jìn)行了梳理和剖析。

產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大

當(dāng)前，在全球勞動(dòng)力成本持續(xù)上升、自動(dòng)化技術(shù)水平不斷提高的共同作用下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、市場(chǎng)空間巨大。未來(lái)在新一輪工業(yè)革命體系中，機(jī)器人作為代表性的產(chǎn)業(yè)方向，應(yīng)用領(lǐng)域不斷延伸，市場(chǎng)規(guī)模會(huì)持續(xù)擴(kuò)大。

1.以機(jī)器人為切入點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)力高端制造業(yè)

為解決本國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)體“空心化”的問(wèn)題，美日德等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼宣布回歸制造業(yè)，但并不是回歸傳統(tǒng)制造業(yè)，而是使制造業(yè)結(jié)構(gòu)向知識(shí)密集型和高附加值的方向發(fā)展。由于生產(chǎn)過(guò)程的智能化是關(guān)鍵條件之一，機(jī)器人成為最為契合的切入點(diǎn)，需求量將不斷增加。從2014年的數(shù)據(jù)來(lái)看，日本的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和安裝總量達(dá)到12.7萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)30.5%；美國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模為2.6萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)11%；德國(guó)市場(chǎng)規(guī)模為2萬(wàn)臺(tái)，同比增加10%[1]。基于各國(guó)未來(lái)的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，市場(chǎng)規(guī)模還會(huì)延續(xù)這一增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。如日本在《機(jī)器人新戰(zhàn)略》中，把成為“世界第一的機(jī)器人應(yīng)用國(guó)家”作為三大核心目標(biāo)之一確定下來(lái)，未來(lái)將在制造、服務(wù)、自然災(zāi)害應(yīng)對(duì)、工程建設(shè)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域廣泛使用新型機(jī)器人。

2.以機(jī)器人作為支撐，新興經(jīng)濟(jì)體著力制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

以中國(guó)、印度和巴西為代表的新興經(jīng)濟(jì)體正經(jīng)歷制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的歷史時(shí)期，生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和生產(chǎn)主體的智能化是重要的轉(zhuǎn)型方向，因此對(duì)機(jī)器人的需求極為旺盛。尤其是對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，逐漸消失的人口紅利，使得“機(jī)器換人”成為必然。2013年，我國(guó)成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)，銷量達(dá)3.7萬(wàn)臺(tái)；2014年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5.7萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)56%；2015 年，銷量約6.6萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)了16%，市場(chǎng)價(jià)值達(dá)13 億美元，占全球 13%[2]。預(yù)計(jì)到 2020年市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到 33 億美元。

技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈

機(jī)器人技術(shù)的研究整體呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，研究成果不斷涌現(xiàn)。但從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，上中下游技術(shù)之間存在一定的差異。其中，附加值高的上游和中游技術(shù)對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有決定性作用，而下游部分主要是系統(tǒng)集成和應(yīng)用，產(chǎn)品附加值較低。因此，本文重點(diǎn)分析了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上、中游技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1.機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上游技術(shù)壁壘較高，長(zhǎng)期為美日德等國(guó)企業(yè)壟斷

處于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游的核心零部件（如控制器、伺服電機(jī)和減速機(jī)）是價(jià)值鏈中的利潤(rùn)關(guān)鍵點(diǎn)，占機(jī)器人整體生產(chǎn)成本的70%以上。上游技術(shù)研究壁壘高，技術(shù)創(chuàng)新主體主要來(lái)自日本、美國(guó)和德國(guó)。我國(guó)的專利數(shù)量雖然位列第二，但包含大量的實(shí)用新型專利，技術(shù)方案創(chuàng)新程度較低（見(jiàn)圖1）。日本在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，擁有大量?jī)?yōu)勢(shì)企業(yè)，如安川電機(jī)和發(fā)那科公司，技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)擴(kuò)張均十分活躍，創(chuàng)新成果豐富。德國(guó)、瑞士與韓國(guó)等由于在該領(lǐng)域擁有面向全球的領(lǐng)軍企業(yè)庫(kù)卡、ABB公司與三星重工而躋身機(jī)器人強(qiáng)國(guó)之列。我國(guó)目前在機(jī)器人核心部件領(lǐng)域的研究較弱，大部分集中在中低端區(qū)域，難以突破高端技術(shù)瓶頸。此外，創(chuàng)新多來(lái)自于科研院所，還未出現(xiàn)面向全球的機(jī)器人領(lǐng)軍企業(yè)。

2.機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中游技術(shù)兼具門檻低和附加值高的特點(diǎn)，為競(jìng)爭(zhēng)性研發(fā)的焦點(diǎn)

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中游的技術(shù)包括本體設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，相對(duì)于核心零部件的高技術(shù)壁壘，中游技術(shù)的進(jìn)入門檻有所降低，同時(shí)其產(chǎn)業(yè)附加值又較系統(tǒng)集成應(yīng)用高，因此其成為全球各國(guó)研究的熱點(diǎn)。日本由于具有完善的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式，在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中游技術(shù)方面依然處于領(lǐng)先地位，但未形成壟斷局面；美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)與中國(guó)均有相關(guān)研究和成果。其中，我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域的專利儲(chǔ)備數(shù)量已與日本非常接近，遠(yuǎn)大于韓美德三國(guó)（見(jiàn)圖2）。

圖1 1986-2016年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上游技術(shù)專利申請(qǐng)來(lái)源國(guó)

圖2 1986-2016年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中游技術(shù)專利申請(qǐng)來(lái)源國(guó)

技術(shù)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)群體日益壯大

1.發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力持續(xù)走強(qiáng)

機(jī)器人作為一種應(yīng)用型技術(shù)產(chǎn)品，機(jī)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新行為很大程度上體現(xiàn)為一個(gè)國(guó)家在該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度。研究發(fā)現(xiàn)，全球機(jī)器人主要機(jī)構(gòu)的存在形態(tài)屬于典型的智能裝備產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)形態(tài)，即少數(shù)巨頭企業(yè)掌握大量的核心技術(shù)，且這些企業(yè)的跨國(guó)戰(zhàn)略布局態(tài)勢(shì)明顯，從而形成全球壟斷的局面（見(jiàn)表1）。基于機(jī)器人領(lǐng)域的成熟性與壟斷性，差異化、系統(tǒng)化和垂直并購(gòu)是這些企業(yè)追求技術(shù)優(yōu)勢(shì)增長(zhǎng)及市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張最為常見(jiàn)的模式。

在這些巨頭企業(yè)中，目前日本企業(yè)最多，且處于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的不同位置，共同構(gòu)建起較為完善的日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈。其中，除了有位列機(jī)器人“四大家族”的發(fā)那科公司和安川電機(jī)外，精工愛(ài)普生、松下和日立等綜合型企業(yè)，以及本田、豐田和日產(chǎn)等機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的主要企業(yè)，均開(kāi)始涉足機(jī)器人技術(shù)的研究。此外，韓國(guó)、德國(guó)與瑞士的企業(yè)數(shù)量雖不能與日本媲美，但均擁有典型的智能裝備領(lǐng)域巨頭企業(yè)，即韓國(guó)三星、德國(guó)庫(kù)卡和瑞士ABB。與這些國(guó)家相比，我國(guó)還未出現(xiàn)機(jī)器人領(lǐng)域的巨頭企業(yè)，表中僅有兩家機(jī)構(gòu)來(lái)自中國(guó)，分別為鴻海精密工業(yè)股份有限公司和哈爾濱工業(yè)大學(xué)，而前者相對(duì)于典型的中國(guó)企業(yè)不具代表性。

表1 1986-2016年全球機(jī)器人上、中游核心技術(shù)專利申請(qǐng)人排名

2.我國(guó)的技術(shù)創(chuàng)新集中在科研院所，市場(chǎng)能力正在孕育

我國(guó)對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域的研究主要來(lái)自高校和科研院所（見(jiàn)表2），這一情況也與我國(guó)智能裝備領(lǐng)域機(jī)構(gòu)整體的存在形態(tài)一致，即技術(shù)創(chuàng)新的主體并非企業(yè)而是科研機(jī)構(gòu)。與豐富的技術(shù)創(chuàng)新成果對(duì)應(yīng)的卻是匱乏的成果轉(zhuǎn)化，技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化的步伐緩慢。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的技術(shù)轉(zhuǎn)化模式較為典型，實(shí)行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究并行，創(chuàng)立哈工大機(jī)器人集團(tuán)進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品分布在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所也采取同樣的模式進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化，成立新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司。然而多數(shù)高校并未建立長(zhǎng)期有效的協(xié)同創(chuàng)新或技術(shù)轉(zhuǎn)化體系，阻礙了技術(shù)創(chuàng)新成果的產(chǎn)品化、市場(chǎng)化進(jìn)程。

表2 1986-2016年我國(guó)機(jī)器人上、中游核心技術(shù)專利申請(qǐng)人排名

我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)期待整體突破

我國(guó)高度重視機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在頂層設(shè)計(jì)和政策規(guī)劃上與發(fā)達(dá)國(guó)家基本同步。同時(shí)我國(guó)是全球第一大機(jī)器人市場(chǎng)，未來(lái)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)依然存在大量的機(jī)器人需求，市場(chǎng)環(huán)境優(yōu)于發(fā)達(dá)國(guó)家。然而，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在除政策和市場(chǎng)外的其他諸多問(wèn)題，而這些問(wèn)題從根本上阻礙了當(dāng)前我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

1.技術(shù)和產(chǎn)品集中在產(chǎn)業(yè)鏈的中下游，上游技術(shù)瓶頸影響全產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)力

盡管我國(guó)基本掌握了本體設(shè)計(jì)制造、控制系統(tǒng)軟硬件與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)，但與國(guó)外相比，總體技術(shù)水平仍存在較大差距。目前，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人以中低端產(chǎn)品為主，主要是搬運(yùn)和上下料機(jī)器人，大多為三軸和四軸機(jī)器人；應(yīng)用于汽車制造、焊接等高端行業(yè)領(lǐng)域的六軸或以上高端工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)主要被日本和歐美企業(yè)占據(jù)。國(guó)產(chǎn)六軸工業(yè)機(jī)器人占全國(guó)工業(yè)機(jī)器人新裝機(jī)量不足 10%，2014年國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)銷量為1.6萬(wàn)臺(tái)，在市場(chǎng)總額中占比不到 30%。此外，我國(guó)缺乏核心及關(guān)鍵技術(shù)的原創(chuàng)性成果和創(chuàng)新理念，精密減速器、伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器和控制器等高可靠性基礎(chǔ)功能部件方面的技術(shù)差距尤為突出，長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。

2.創(chuàng)新主體以科研院所為主，企業(yè)規(guī)模小和創(chuàng)新水平低為產(chǎn)業(yè)短板

機(jī)器人作為應(yīng)用型技術(shù)產(chǎn)品，研究的主體應(yīng)為以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為主的企業(yè)，只有這樣才能快速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新成果的商品化。機(jī)器人傳統(tǒng)強(qiáng)國(guó)都擁有技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)均處于世界前列的巨頭企業(yè)，從而帶動(dòng)本國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)提升本國(guó)在全球機(jī)器人領(lǐng)域的地位。而目前來(lái)看，我國(guó)還未出現(xiàn)能與機(jī)器人“四大家族”抗衡的巨頭企業(yè)，技術(shù)創(chuàng)新主要由科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行，形成了技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)“兩張皮”的局面，嚴(yán)重阻礙我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化較弱，產(chǎn)業(yè)化步伐緩慢

由于我國(guó)機(jī)器人技術(shù)研究主要集中于科研院所，因此研發(fā)成果的轉(zhuǎn)化成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。從實(shí)踐來(lái)看，除哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所外，我國(guó)多數(shù)高等院校還未形成長(zhǎng)期高效的技術(shù)轉(zhuǎn)化模式。最為普遍的方式是就某個(gè)技術(shù)領(lǐng)域或產(chǎn)品與企業(yè)合作展開(kāi)研發(fā)，但機(jī)器人技術(shù)是系統(tǒng)性、平臺(tái)級(jí)的技術(shù)體系，尤其是上游技術(shù)的突破極為困難，研發(fā)周期長(zhǎng)，且結(jié)果還有較大的不確定性，因此企業(yè)往往因?yàn)闊o(wú)法承擔(dān)時(shí)間成本而中途放棄，導(dǎo)致我國(guó)研發(fā)成果的轉(zhuǎn)化率低。

加快我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議

大力發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對(duì)推動(dòng)供給側(cè)改革、培育新的科技發(fā)展動(dòng)能和新產(chǎn)業(yè)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。目前，我國(guó)在機(jī)器人的關(guān)鍵部件、產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)化以及基礎(chǔ)研究方面與發(fā)達(dá)國(guó)家依然存在較大差距，需要加強(qiáng)以下三個(gè)方面工作，加快我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1.加大研發(fā)力度，突破機(jī)器人產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)瓶頸

目前，我國(guó)在機(jī)器人領(lǐng)域的研究主要集中在中下游，上游核心技術(shù)瓶頸始終難以突破。這不僅增加了國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的制造成本，同時(shí)還存在隨時(shí)遭遇發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)封鎖的風(fēng)險(xiǎn)。因此須加快機(jī)器人產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的研發(fā)步伐，突破技術(shù)瓶頸。建議從國(guó)家層面加大技術(shù)研發(fā)的投入力度，針對(duì)應(yīng)用需求，開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人全生命周期可靠性和制造工藝技術(shù)研究，同時(shí)充分利用和整合現(xiàn)有資源，繼續(xù)推進(jìn)研發(fā)平臺(tái)、應(yīng)用驗(yàn)證平臺(tái)和整機(jī)及關(guān)鍵部件檢測(cè)中心的建設(shè)工作。

2.提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，培育機(jī)器人領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)具有集聚度高的特點(diǎn)，領(lǐng)軍企業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動(dòng)作用明顯。日本、德國(guó)和韓國(guó)目前都有面向全球的領(lǐng)軍企業(yè)，如日本的發(fā)那科和安川電機(jī)、德國(guó)的庫(kù)卡以及韓國(guó)的現(xiàn)代重工等，從而帶動(dòng)本國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。就我國(guó)市場(chǎng)而言，東北集聚區(qū)擁有哈工大集團(tuán)和沈陽(yáng)新松兩家國(guó)內(nèi)機(jī)器人領(lǐng)軍企業(yè)，但在技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)占有率上，都未達(dá)到與國(guó)際巨頭抗衡的規(guī)模，培育領(lǐng)軍企業(yè)依然是我們目前的戰(zhàn)略目標(biāo)。其中技術(shù)實(shí)力的提升是關(guān)鍵因素，因此須進(jìn)一步提升企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力。

3.探索新型科技成果轉(zhuǎn)化模式，加快產(chǎn)業(yè)化步伐

我國(guó)科研機(jī)構(gòu)擁有大量的機(jī)器人領(lǐng)域研究成果，但局限于現(xiàn)有的技術(shù)轉(zhuǎn)化路徑和模式，多數(shù)未進(jìn)行及時(shí)轉(zhuǎn)化，有的已錯(cuò)失技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)的窗口期。建議繼續(xù)鼓勵(lì)有創(chuàng)新成果的科研機(jī)構(gòu)做強(qiáng)做大所屬企業(yè)，加大技術(shù)和產(chǎn)品的推廣力度，突破市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化和國(guó)際化瓶頸限制。積極引導(dǎo)高校與國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)合資成立公司或推進(jìn)技術(shù)合作，既可幫助高校克服在市場(chǎng)、資金方面的諸多限制，又可以降低企業(yè)技術(shù)研發(fā)方面的風(fēng)險(xiǎn)。此外，政府還要加快建立應(yīng)用示范基地、產(chǎn)業(yè)集群基地、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟和專業(yè)化眾創(chuàng)空間等載體，統(tǒng)籌各方力量，共同營(yíng)造良好的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

[1]工業(yè)和信息化部賽迪研究院. 中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2016版），2016.

[2]International Federation of Robotics. Industrial robots post a new sales record in 2015. https://ifr.org/news/industrial-robots-posta-new-sales-record-in-2015.

（作者單位：中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所）

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10.13561/j.cnki.zggqgl.2017.08.004 編輯：云霞