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智庫建議

評估中國在機器人行業(yè)的創(chuàng )新程度
發(fā)布日期:2024-03-21 信息來(lái)源:中咨智庫 訪(fǎng)問(wèn)次數: 字號:[ ]

摘要:3月11日,美國信息技術(shù)與創(chuàng )新基金會(huì )(ITIF)網(wǎng)站發(fā)布其創(chuàng )始人和總裁羅伯特·阿特金森(Robert D. Atkinson)撰寫(xiě)的題為《中國在機器人行業(yè)的創(chuàng )新程度》的報告,通過(guò)企業(yè)案例研究、專(zhuān)家訪(fǎng)談以及開(kāi)源文獻數據三種方法結合,評估了中國在機器人行業(yè)的創(chuàng )新程度。報告指出,中國是世界上最大的工業(yè)機器人市場(chǎng),也是最大的工業(yè)機器人進(jìn)口國,依賴(lài)外國技術(shù)。中國機器人市場(chǎng)中,外國公司占比75%,國內公司僅占25%,且核心組件由日本公司主導。中國至少在兩個(gè)方面落后,一個(gè)是軟件,另一個(gè)是集成系統開(kāi)發(fā)和機器人從事服務(wù)業(yè)方面。報告認為,產(chǎn)業(yè)方面,中國具有價(jià)格優(yōu)勢、領(lǐng)域創(chuàng )新優(yōu)勢和并購收購優(yōu)勢。技術(shù)創(chuàng )新方面,盡管中國機器人專(zhuān)利和學(xué)術(shù)出版領(lǐng)先世界,但創(chuàng )新產(chǎn)品似乎落后了。介于中國機器人創(chuàng )新生態(tài)系統充滿(mǎn)活力,且中國政府正在進(jìn)行大量投資,報告為美國加快發(fā)展機器人提出幾點(diǎn)建議,包括美商務(wù)部召集一個(gè)機器人行業(yè)咨詢(xún)小組就重建美國機器人行業(yè)的需求向政府提供建議,國會(huì )增加對國家標準與技術(shù)研究所(NIST)資金支持并制定稅法,此外,還應加大宣傳描繪機器人密集型愿景。 

隨著(zhù)硬件和軟件的進(jìn)步,包括人工智能(AI)、微機電系統(MEMS)和視覺(jué)識別,機器人變得越來(lái)越有能力和多才多藝。因此,它們可能是未來(lái)幾十年最重要的技術(shù)之一。機器人已經(jīng)廣泛用于各行各業(yè),包括制造、物流、醫療保健、建筑和許多其他領(lǐng)域,并為提升全球生產(chǎn)力帶來(lái)了巨大希望。

然而,機器人是技術(shù)領(lǐng)域的魯德尼·丹澤菲爾德(一個(gè)演員):它并沒(méi)有得到充分尊重。這是一個(gè)錯誤,因為未來(lái),機器人將越來(lái)越多地用于涉及制造或移動(dòng)物理物品的領(lǐng)域。此外,人形機器人可能會(huì )被采用,以幫助人類(lèi)完成各種任務(wù)。它們是一種重要的防御和商業(yè)兩用技術(shù)。

雖然美國發(fā)明了機器人,但它現在也與位于德國、日本和瑞士的領(lǐng)先機器人公司合作。然而,從生產(chǎn)和使用數量上來(lái)說(shuō),中國都領(lǐng)先于世界。與其他公司相比,中國公司具有顯著(zhù)的成本優(yōu)勢。但中國機器人公司能創(chuàng )新并達到與世界領(lǐng)先公司相同的質(zhì)量水平嗎?這份報告評估了這個(gè)問(wèn)題。

一、背景和方法

在機器人領(lǐng)域,流行了一個(gè)說(shuō)法:中國是“復印機”,美國是“創(chuàng )新者”。這種描述往往對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)政策持冷漠態(tài)度。畢竟,我們在創(chuàng )新方面處于領(lǐng)先地位,所以沒(méi)有什么可擔心的。首先,這一假設被誤導了,因為創(chuàng )新者可能會(huì )忽略對成本結構的考慮。正如我們在美國許多行業(yè)所看到的那樣,包括消費電子、半導體、太陽(yáng)能電池板、電信設備和機床等。其次,目前尚不清楚中國是否是一個(gè)遲鈍的“復印機”,還是注定成為追隨者。

為了評估中國工業(yè)的創(chuàng )新程度,史密斯·理查森基金會(huì )向信息技術(shù)與創(chuàng )新基金會(huì )(ITIF)提供了經(jīng)費支持,以研究這個(gè)問(wèn)題。我們專(zhuān)注于特定領(lǐng)域,包括機器人。

可以肯定的是,很難評估任何國家工業(yè)的創(chuàng )新能力,對中國工業(yè)來(lái)說(shuō)尤其困難。部分原因是,中國向世界披露的信息比以前少得多,特別是關(guān)于其工業(yè)和技術(shù)的信息。盡管如此,ITIF依靠三種方法來(lái)評估中國在機器人方面的創(chuàng )新。首先,我們對從歐盟提供的2000個(gè)名單上列出的機器人公司中隨機挑選三家中國機器人公司進(jìn)行了深入的案例研究與評估。其次,我們與中國機器人行業(yè)的全球專(zhuān)家進(jìn)行了訪(fǎng)談,并舉行了一次圓桌會(huì )議。第三,我們評估了關(guān)于機器人創(chuàng )新的全球數據,包括科學(xué)文章和專(zhuān)利。

二、機器人和美國的重要角色

美國發(fā)明了機器人,但像許多其他行業(yè)一樣,它失去了對外國競爭對手的領(lǐng)導地位,部分原因是缺乏耐心的資本;而其他國家的公司愿意長(cháng)期投資。今天,領(lǐng)先的機器人生產(chǎn)商在德國、日本和瑞士,中國正在積極努力迎頭趕上。根據一項研究,2022年,日本占全球機器人產(chǎn)量的46%,占全球出口的36%。相比之下,美國僅占全球出口的5.4%。換句話(huà)說(shuō),日本的機器人出口強度是美國的20倍。

今天,美國沒(méi)有工業(yè)機器人的鑄造廠(chǎng)。雖然一些主要機器人公司在美國有業(yè)務(wù),但他們的大部分研發(fā)(R&D)和生產(chǎn)都在本國進(jìn)行。此外,在美國很少有組件供應商。這就是為什么2022年,美國在機器人方面出現了12.6億美元的貿易逆差,出口僅占進(jìn)口價(jià)值的28%。

盡管美國在機器人生產(chǎn)方面總體滯后,但美國是此類(lèi)公司的所在地。例如,總部位于加利福尼亞州的機器人公司Productive Robotics是一家在美國生產(chǎn)95%零件的機器人公司,它創(chuàng )造了有助于加工過(guò)程自動(dòng)化的多軸協(xié)作機器人。此外,總部位于伊利諾伊州的英格索爾機床開(kāi)發(fā)了Master Print Robotic,它有效地將3D打印和計算機數控(CNC)技術(shù)結合到一臺機器中。美國還有許多創(chuàng )新的機器人初創(chuàng )公司,部分原因是美國擁有強大的軟件能力;羅克韋爾自動(dòng)化(ITIF支持者)等美國公司在這項業(yè)務(wù)的服務(wù)方面具備強大的實(shí)力。盡管如此,創(chuàng )新并不總是轉化為生產(chǎn)力,特別是如果其他國家的快速追隨者可以有效地復制與模仿,且具有溢價(jià)效應。

三、中國的機器人行業(yè)和市場(chǎng)

根據國際機器人聯(lián)合會(huì )(IFR)的數據,中國是世界上最大的工業(yè)機器人消費國。2021年,中國每個(gè)制造工人安裝的機器人比美國多18%。在中國制造業(yè)工資明顯低于美國工資的前提下,2021年中國在制造業(yè)的機器人使用率是美國的12倍。原因不是市場(chǎng)力量,而是政府政策。中國已將制造和采用機器人作為重中之重,并提供補貼作為支持。

IFR提供了各國在制造業(yè)中使用機器人的數據。韓國是世界上最大的工業(yè)機器人采用國,每1萬(wàn)名制造工人中有1000多臺機器人,而新加坡以730臺排名第二,其次是日本和德國,各近400臺。美國每1萬(wàn)名工人有285個(gè)機器人,而中國有392個(gè)。

但安裝和運行機器人的決定通常是基于機器人執行任務(wù)而節省的人工成本——這些成本節省與制造工人的薪酬水平直接相關(guān)。因此,德國機器人滲透率高于低工資的印度。

2022年,世界上安裝的所有工業(yè)機器人中有52%安裝在中國,高于十年前的14%。比較機器人采用率占各國制造業(yè)工資水平預期采用率的份額,我們可以看到中國領(lǐng)先世界,采用的機器人比預期多12.5倍,高于2017年的1.6倍。考慮到其制造工資,美國僅占預期機器人采用率的70%。

事實(shí)上,中國在機器人采用方面,國家和省政府投入了大量資金來(lái)補貼機器人采購和其他自動(dòng)化技術(shù)。據IFR稱(chēng),這就是為什么中國連續八年成為世界上最大的工業(yè)機器人市場(chǎng)的原因之一。2022年,世界上52%的工業(yè)機器人都安裝在中國,高于十年前的14%。中國汽車(chē)工業(yè)現在是世界上最大的機器人采購商,因為汽車(chē)行業(yè)是工業(yè)機器人的主要買(mǎi)家。

四、評估中國機器人創(chuàng )新

中國對機器人快速增長(cháng)的需求意味著(zhù)大多數西方主要機器人制造商都在那里建立了生產(chǎn)業(yè)務(wù),現有的中國公司已經(jīng)擴張,并創(chuàng )建了許多新的初創(chuàng )企業(yè)。

在上海,ABB和Fanuc公司建造了世界上最大的機器人生產(chǎn)工廠(chǎng),其設施甚至比日本Fanuc更先進(jìn)。日本安川電氣公司在中國建造了三家工廠(chǎng),每年可以生產(chǎn)18000臺機器人。

中國有許多國內機器人公司,如Geek Robotics、海康威視和藍劍。事實(shí)上,自2017年以來(lái),中國有3400多家機器人初創(chuàng )公司——不僅是工業(yè)機器人,還有自主移動(dòng)機器人(AMR)。這是中國“1億機器人計劃”的一部分。此外,去年,中國在機器人公司的發(fā)展方面取得了迅速進(jìn)展。例如,Tracxn列出了188家中國機器人初創(chuàng )公司,前10名中,有8家接受中國境外風(fēng)險投資者的投資,這表明了他們的創(chuàng )新潛力。

其中許多初創(chuàng )公司來(lái)自中國東莞以南的工業(yè)開(kāi)發(fā)區,那里有數百家機器人公司。一位香港教授表示,“東莞人開(kāi)發(fā)出一種新技術(shù)產(chǎn)品的速度比硅谷或歐洲快5到10倍,成本卻是硅谷或歐洲的四分之一。”

盡管?chē)鴥犬a(chǎn)量不斷增長(cháng),但中國仍然是最大的工業(yè)機器人進(jìn)口國,這表明它仍然嚴重依賴(lài)外國技術(shù)。2019年,中國71%的新機器人來(lái)自海外,包括日本、韓國、歐洲和美國。核心組件由日本和其他公司主導。事實(shí)上,中國依賴(lài)許多進(jìn)口部件。正如一位分析師所說(shuō),“在中國出口的機器人中,進(jìn)口零件的價(jià)值仍然很高。”2022年,中國出口的機器人價(jià)值僅為其進(jìn)口機器人價(jià)值的36%。另一個(gè)項目研究了工業(yè)機器人、機器人齒輪減速器、機器人控制器和機器人伺服系統的三個(gè)關(guān)鍵上游系統。這三個(gè)關(guān)鍵系統占工業(yè)機器人生產(chǎn)成本的近70%。2020年,這些主要由外國公司制造,特別是日本、德國和瑞士。研究表明,中國大多數工業(yè)機器人公司都是系統集成商,從事低附加值的工作。

中國至少在兩個(gè)方面落后。第一個(gè)是軟件。當今機器人大約80%的價(jià)值是軟件——這是區分機器人質(zhì)量和性能的一個(gè)重要因素。中國在工業(yè)軟件能力方面仍然落后。正如我們采訪(fǎng)的一位專(zhuān)家所指出的:“我們看到了很多模仿硬件,但大多數區分車(chē)輛倉庫機器人的東西,特別是在吞吐能力方面,是由軟件功能驅動(dòng)的,而中國在這方面就落后了。”第二個(gè)在集成系統開(kāi)發(fā)和機器人從事服務(wù)業(yè)方面,中國公司比西方公司落后。

雖然中國機器人通常與最好的西方公司的質(zhì)量不匹配,但它們具有價(jià)格優(yōu)勢。對于許多公司來(lái)說(shuō),特別是在高收入國家,這種成本質(zhì)量權衡是值得的。對于這些要求較低的客戶(hù)來(lái)說(shuō),低價(jià)是有吸引力的。這個(gè)價(jià)格優(yōu)勢可以有效推動(dòng)銷(xiāo)售。事實(shí)上,中國的戰略似乎是以?xún)r(jià)格優(yōu)勢來(lái)實(shí)現規模。在市場(chǎng)的低端和中端獲得銷(xiāo)售,然后在政府的幫助下再投資于高端、更具創(chuàng )新性的產(chǎn)品。

然而,中國正在某些領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng )新。例如,專(zhuān)家認為,Geek和HAI等中國公司是材料處理領(lǐng)域的創(chuàng )新者。Leader Drive在組件方面很強大。Unitree是一家機器人初創(chuàng )公司,正在快速接近差距。它們被大學(xué)和其他不需要高質(zhì)量的組織采用。中國也在機器人的新興領(lǐng)域取得進(jìn)展,特別是人形機器人。中國工業(yè)和信息技術(shù)部宣布計劃到2027年主導這一計劃,并向此類(lèi)公司提供大量國家資金。

中國還利用外國收購來(lái)提升能力。最值得注意的是,2016年,Midea集團宣布收購德國機器人制造商KUKA,同樣,EFORT收購或投資了意大利的三家機器人公司。中國工業(yè)機器人制造商Estun收購或投資了幾家外國機器人公司,包括BARRETT(美國外骨骼驅動(dòng)系統公司)和fMAi(德國),同時(shí)與歐洲領(lǐng)先的機器人生產(chǎn)商CLOOS合作。

總的來(lái)說(shuō),中國和中國機器人公司似乎認識到,他們需要從快速追隨者轉向創(chuàng )新者。他們做到這一點(diǎn)的一種方式是專(zhuān)注于許多前沿項目。雖然中國在很大程度上仍然是機器人的追隨者,但它正在努力成為一個(gè)創(chuàng )新者。

與此同時(shí),中國在其他技術(shù)上也沿著(zhù)這條道路成為創(chuàng )新領(lǐng)導者。一個(gè)案例是世界領(lǐng)先的無(wú)人機制造商大疆。大疆通過(guò)數千名工程師的制造和研發(fā)來(lái)主導無(wú)人機領(lǐng)域。同樣,正如一項關(guān)于中國機器人的研究所指出的那樣:工業(yè)機器人的升級軌跡與中國移動(dòng)電話(huà)行業(yè)的發(fā)展相似。起初,國內公司為外國生產(chǎn)的高端手機提供質(zhì)量略低但更便宜的替代品。后來(lái),當國內公司積累了足夠的資源時(shí),他們可以取得重大技術(shù)突破,并具有國際競爭力。

一位專(zhuān)家告訴ITIF,“中國在機器人方面至少與美國和歐洲相提并進(jìn),甚至可能領(lǐng)先于美國和歐洲。中國公司在機器人的硬件方面具有明顯優(yōu)勢,特別是在汽車(chē)制造。”

一位與會(huì )者表示,“中國公司是材料處理領(lǐng)域的創(chuàng )新者他們推出了我們在美國沒(méi)有的產(chǎn)品。HAI機器人將是一個(gè)很好的例子。但似乎國內中國公司在二線(xiàn)和三線(xiàn)城市的市場(chǎng)滲透率最高,至少在零售應用的AMR和機器人上是這樣。”

然而,另一位專(zhuān)家告訴我們,“在A(yíng)MR領(lǐng)域,中國正在部署快速追隨者戰略,他們正在迅速趕上。目前,他們的機器人不如我們的好,但要便宜得多,所以被教育機構或部分商業(yè)客戶(hù)采用。創(chuàng )新差距正在縮小。”另一位專(zhuān)家表示:“中國能夠縮小差距,只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題。”

中國在創(chuàng )新和質(zhì)量方面沒(méi)有領(lǐng)先的一個(gè)現象是,外國公司可能占當今中國機器人市場(chǎng)的75%,而國內公司約占25%。核心組件由日本公司主導。

五、創(chuàng )新數據

創(chuàng )新數據對評估創(chuàng )新能力很重要,但仍然有重大局限性。學(xué)術(shù)出版物不一定轉化為商業(yè)創(chuàng )新能力。同樣,專(zhuān)利不區分高價(jià)值專(zhuān)利和低價(jià)值專(zhuān)利。盡管如此,它們可以提供見(jiàn)解,特別是關(guān)于趨勢的見(jiàn)解。

中國在機器人專(zhuān)利方面領(lǐng)先世界,在2005年至2019年間占世界專(zhuān)利總額的35%。相比之下,美國約占機器人專(zhuān)利總數的13%。有趣的是,CSET的一份關(guān)于機器人專(zhuān)利的報告發(fā)現,在中國申請的機器人專(zhuān)利中有92%來(lái)自大學(xué),而美國只有8%。相比之下,中國只有4%的機器人專(zhuān)利是由公司申請的,而美國只有82%。但中國申請的機器人專(zhuān)利幾乎是美國的三倍。在2005年至2019年期間申請機器人專(zhuān)利的前20個(gè)組織中,沒(méi)有一個(gè)是美國組織,而中國組織有7個(gè)。然而,在中國申請的專(zhuān)利并不等同于美國申請的專(zhuān)利,許多專(zhuān)利質(zhì)量較低。

中國在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)出版方面也處于領(lǐng)先地位,特別是在傳感器/感應方面。澳大利亞戰略政策研究所的一項研究研究了被引用最多的機器人研究文章,發(fā)現中國占27.9%,美國占24.6%。

然而,就創(chuàng )新產(chǎn)品而言,中國似乎落后了。《機器人報告》向全球最具創(chuàng )新性的50種機器人產(chǎn)品頒發(fā)年度創(chuàng )新獎。2022年,只有3人來(lái)自中國,而35人來(lái)自美國。2023年,只有一人來(lái)自中國。其中一些差異可能是因為該出版物位于美國,但差異仍然很大。

六、中國的機器人戰略

美國的政策通常要么忽視機器人,要么貶低機器人,而中國政府將機器人開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和使用方面的全球領(lǐng)導地位作為重中之重。中國明白,它在機器人方面落后,存在貿易赤字,這就是為什么它設定了進(jìn)入高端機器人的目標,包括人形機器人、取代危險條件下工人的機器人和高精度工業(yè)機器人。《中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃(2016-2020)》為中國設定了到2025年成為全球機器人技術(shù)創(chuàng )新之源和集成應用的高端制造集群中心的目標,機器人行業(yè)的綜合優(yōu)勢是達到國際領(lǐng)先水平,機器人成為經(jīng)濟發(fā)展、人民生活和社會(huì )治理的重要組成部分。該規劃概述了提高機器人行業(yè)創(chuàng )新能力、鞏固產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎、增加稅收和財政支持、加強知識產(chǎn)權保護、加強人才培訓體系等任務(wù),并深化國際交流與合作。

政府還為機器人的使用制定了國家目標,提出了11個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域,希望有更多的機器人創(chuàng )新和被采用,包括醫療保健、教育和能源領(lǐng)域。總體而言,它設定了到2025年將機器人使用擴大十倍的目標。因此,許多省政府為公司購買(mǎi)機器人提供補貼。例如,2018年,廣東省計劃投資9430億元(約合1350億美元),幫助公司進(jìn)行機器替代。同樣,安徽省政府表示將投資6000億元(約合860億美元)來(lái)補貼該省制造商的工業(yè)升級,包括機器人技術(shù)。從這個(gè)角度來(lái)看,按GDP計算,這相當于美國投資4萬(wàn)億美元。中國還為設備投資提供稅收激勵。它已經(jīng)為機器人行業(yè)制定了第二個(gè)五年計劃。

中國正在利用其國內市場(chǎng)優(yōu)勢,特別是國有企業(yè),試圖促進(jìn)國內制造商拓展國內市場(chǎng)。事實(shí)上,中國有廣泛的動(dòng)力使機器人生產(chǎn)本地化,以抵御外部沖擊和與美國地緣政治競爭。

中國政府還建立了區域創(chuàng )新中心和專(zhuān)注于機器人的研究機構,并得到了國家和省政府支持。它還激勵制造商在研究中心附近設立機構。特別是,中國借鑒美國制造業(yè)系統,并建立了一些公私研究機構,包括機器人研究機構。例如東莞機器人產(chǎn)業(yè)園。中國還建立了沈陽(yáng)機器人和智能制造集群。

中國還有另一個(gè)優(yōu)勢:媒體、學(xué)者和政府官員不會(huì )像在美國那樣經(jīng)常抱怨機器人接受工作。在中國,機器人被視為對國家未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要。在美國,他們要么被視為無(wú)產(chǎn)階級的滅亡,要么被視為“終結者”機器。從長(cháng)遠來(lái)看,在一個(gè)歡迎機器人的社會(huì )中,創(chuàng )新比在一個(gè)妖魔化機器人的社會(huì )中更容易。

七、應對策略

如前所述,美國在機器人創(chuàng )新機器人方面似乎表現良好,但在機器人生產(chǎn)方面表現非常糟糕。這不是一個(gè)可持續的戰略,最終會(huì )降低美國的創(chuàng )新能力。

美國商務(wù)部應該召集一個(gè)機器人行業(yè)咨詢(xún)小組,就重建美國機器人行業(yè)的需求向政府提供建議。其中一些肯定會(huì )集中在重建我們電氣和機械工程大學(xué)課程的必要性上,特別是重視美國畢業(yè)生的能力。國會(huì )和政府需要擴大對機器人研究的資助,特別是ARM,它已經(jīng)完成了120多個(gè)先進(jìn)技術(shù)項目,包括新工具、傳感器和軟件。

與此同時(shí),需要美國能夠擴展機器人技術(shù)的公司。雖然一些公司,如波士頓動(dòng)力公司,正試圖這樣做,但我們仍然需要更多這樣的公司。一個(gè)關(guān)鍵步驟是使美國大公司能夠收購較小的美國機器人公司,以提供與中國公司相匹配所需的資本。因此,拒絕亞馬遜收購美國公司I-Robot的提議是歐盟反壟斷當局的一個(gè)重大錯誤。亞馬遜不在這個(gè)領(lǐng)域競爭,所以沒(méi)有競爭影響力。但亞馬遜確實(shí)有資金支持I-Robot與中國清潔機器人的競爭。此外,國會(huì )應該設立機器人工廠(chǎng)稅收抵免,類(lèi)似于2022年設立的半導體稅收抵免,以鼓勵國內外公司在美國建立機器人生產(chǎn)工廠(chǎng)。美國和盟國應該禁止中國對其國內機器人公司進(jìn)行所有投資或購買(mǎi)。

但如果對機器人的大部分需求都在美國以外,美國將不會(huì )恢復其機器人行業(yè)。因此,國會(huì )應該增加對國家標準與技術(shù)研究所(NIST)推廣伙伴關(guān)系計劃的資金,該計劃旨在幫助小型制造商采用機器人技術(shù)。它應該制定一項稅法,獎勵資本設備投資,最好是對新機械和設備采取投資稅收抵免政策。此外,更高的最低工資標準和更少的低技能移民將為公司提供更多的激勵措施來(lái)采購機器人,而不是以最低工資雇用工人。

最后,決策者需要拒絕不斷抱怨機器人的反機器人群體,而是為美國描繪一個(gè)機器人密集型愿景,大力宣傳機器人在提高生產(chǎn)力、安全性和生活質(zhì)量方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。




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