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会员注册摘要：机器人是衡量一个国家科技创新水平和高端制造发展水平的重要标志。传统强国、龙头企业在全球工业机器人产业竞争格局中凭借先发优势，长期占据领导地位。近年来，在与机器人跨国巨头的角逐中，中国本土机器人产业链各环节的实力不断增强。我们在分析全球工业机器人产业竞争格局的基础上，重点探讨中国本土机器人产业崛起的机制。研究表明，中国工业机器人市场与国际市场存在异质性，产业结构、价值链位势的不同形成了国内外机器人市场需求的异质性，跨国机器人巨头的既有技术与能力难以与中国机器人市场需求形成有效匹配，而本土机器人企业从利基市场切入，通过自主研发与逆向OFDI双轮驱动不断提升技术能力和产品竞争力，数字技术、人工智能技术与机器人技术的融合创新为中国机器人产业“换道超车”提供了新的“机会窗口”。中国工业机器人产业所展现的市场需求对产业发展的支撑作用，对其他产业的升级具有重要启示。
关键词：工业机器人；异质化；国内市场；价值链；产业链
基金：研究阐释党的十九届五中全会精神国家社会科学基金重大项目“推进新型工业化与经济体系优化升级研究”（21ZDA021）；中国社会科学院创新工程项目“全球先进制造业竞争与中国制造强国建设研究”（2202GJS02）；中国社会科学院产业与区域发展智库项目“后疫情时代深化中日合作维护全球产业链安全研究”（2020P04）；中国社科院登峰战略优势学科（产业经济学）成果。
引言
机器人是集机械、电子、控制、计算机、感知、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备，是衡量一个国家科技创新水平和高端制造发展水平的重要标志，既是智能装备产业的重要组成部分，也是支撑制造业向智能制造方向升级的重要基础。从技术起源看，工业机器人与数控机床具有相同的运动结构，被看作是“易用型的数控机床”，但相比高精度的数控机床，具有更强的通用性，更易操作和维护，应用领域也更为广泛。作为数控机床技术累积性进化的产物，迄今为止工业机器人的核心技术依然是运动控制技术，这就决定了在自动化及相关领域具有深厚技术积淀的企业进入工业机器人领域具有先天优势。从全球看，几十年来一直牢牢把握着全球工业机器人产业半壁江山的四大工业机器人制造商（瑞士ABB、日本发那科、安川电机以及德国库卡，一般称为“四大家族”）都是从机器人产业链上下游相关领域发展而来的，如ABB和安川电机主要是从产业链上游的电力设备、电机业务，发那科从数控系统业务，库卡则是从产业链下游的焊接设备起家，经过几十年的研发与应用，他们通过掌握的机器人本体以及核心零部件的技术，实现了产业链上下游一体化发展，成为全球领先的综合型工业自动化企业。
机器人在我国是新兴产业，但是在美日欧其技术已经相对成熟。按照演化经济学提出的“技术机会窗口”理论，在成熟的技术上不可能存在赶超机会（1）。据此，贾根良提出机器人产业在我国与传统产业一样不存在成功赶超的可能，更不存在实现跳跃式发展的历史机遇（2）。他指出，如果没有幼稚产业保护政策，我国企业根本就无法与在核心技术、高薪吸引本土人才、研发能力和生产规模等诸多方面具有强大优势的跨国公司在中国市场上进行竞争。得不到政府强力支持的大量民族资本将因跨国公司消灭竞争对手的战略所产生的系统性风险而对自主创新望而却步，而大量的国内机器人应用企业仍将热衷于合资或者购买进口机器人，将大大压缩本土机器人企业生存的国内市场规模，并认为在华跨国公司已经成为我国机器人产业进口替代（国产化）的根本性障碍。
1 Perez C,Soete L.Catching up in Technology:Entry Barriers and Windows of Opportunity(New York:Pinter Publishers,1988),458—479.
2 贾根良:《迎接第三次工业革命的关键在于发展模式的革命》,《经济理论与经济管理》2013年第5期,第13�瘙硲22页。
然而，自2013年以来不到十年的时间里，我国成为全球工业机器人产销量最大的国家，拥有了从核心零部件到机器人本体再到系统集成完整的产业链条。本土产业不仅没有被抢滩中国市场的机器人跨国巨头所击垮、消灭，反而在与跨国机器人巨头的角逐中自主创新能力不断提高，产业链各环节的实力不断增强。目前，本土企业已掌握工业机器人的设计和集成技术，部分核心零部件和关键技术达到或接近世界水平；开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人，在中国市场中各类机器人本体的国产占比逐步提升。
与我国机器人产业快速增长、实力增强相伴的是中国机器人市场的爆发。2010年以来，受劳动力成本上涨等因素的影响，我国对包括工业机器人在内的自动化、智能化装备需求出现爆发式增长，仅2010年我国工业机器人需求量就较上年增长了1.71倍。此后，随着新一轮科技革命和产业变革的蓬勃兴起，物联网、云计算、人工智能等新一代信息通信技术与制造业深度融合，自动化、智能化发展加速推进，我国工业机器人市场规模逐年扩大。自2013年以来，我国一直保持全球最大工业机器人应用市场的地位，工业机器人保有量、生产量分别在2016年和2020年超过日本跃居世界首位。
我国工业机器人产业起步晚、技术积累薄弱，基本没有海外市场，而且面对世界机器人领军企业通过投资和出口进入中国市场的巨大竞争压力。我国国内工业机器人需求的快速扩大吸引全球顶尖的机器人巨头纷纷抢滩布局中国市场，在我国投资设厂或扩大原有产能。这可以解释我国机器人产业整体规模快速扩大的原因，但是不能解释为什么缺少积累的中国本土机器人企业会实现快速成长。本文将提出和论证，与发达国家不同，异质化的国内市场扩张是中国本土机器人产业崛起的主要推手。中国要素禀赋变化和产业结构升级产生了对细分市场的机器人需求，由于中国与发达国家之间产业结构、价值链位势的巨大差异，主要服务于发达国家市场（或原有产业结构）的国际机器人巨头的原有能力并不能很好地适应中国新的市场需求，且由于本地化程度低，很难针对新的应用场景进行适应性技术创新和产品开发，这就给了中国本土机器人企业创新和成长的空间。
一、全球工业机器人产业竞争格局变化与中国机器人产业的崛起
全球工业机器人产业长期以来一直保持着垄断竞争的产业格局，传统强国和龙头企业凭借先发优势，成为全球机器人产业的领导者。近年来，中国机器人产业规模迅速扩大，不仅形成了完整的产业链条，而且产业链各环节的实力不断增强。
（一）全球工业机器人产业竞争格局的演变
1.主要工业机器人强国仍占据先发优势
美国作为全球工业机器人产业的开拓者，在20世纪70年代中期以前，一直是全球最大生产、出口和技术转让国。尽管由于担心会导致失业率的上升，美国工业机器人产业在20世纪70年代错失了发展良机，但是在机器人软件及应用于军事、宇宙、海洋、核工程等特殊领域的高端机器人方面，仍拥有全球领先优势。80年代中期，美国Adept公司和CA公司就开发出主要应用于家电和电子行业，带有视觉、力觉等机器智能的装配机器人。尽管美国机器人产业并没有形成规模化、系列化的竞争优势，但是其机器人技术全面、先进，适应性很强。目前，美国国内基本不生产普通的工业机器人，需要的工业机器人本体一般从瑞士ABB以及日本发那科（FANUC）等欧美系企业进口，本国的系统集成商主要负责设计和外围设备的制造配套，完成交钥匙工程。2008年国际金融危机后，美国把发展机器人产业作为重振制造业的重要支撑，在已成熟的大规模制造领域继续推动传统工业机器人的应用普及和功能完善的同时，重点推动适应个性化、柔性化等新型制造模式的人机融合、高度智能的新一代机器人的研发。
日本机器人产业的竞争优势是建立在对美国工业机器人技术的引进、消化、吸收、再创新的基础上。1967年，日本川崎重工业公司从Unimation公司引入了工业机器人及其相关技术，并于第二年成功研制出了第一台川崎Unimate机器人。虽然当时技术并不成熟，但迅速在汽车、电子、机械等日本优势产业中得以推广应用。1980年被日本机器人工业会称为“机器人普及元年”（3）。到80年代中期，日本工业机器人的产量和安装量都居全球首位，超越美国成为世界“机器人王国”。凭借良好的工业基础，历经具有国际竞争力的汽车、机械、电子产业等用户严苛要求的磨练，日本机器人产业规模和技术水平不断提升，在全球工业机器人领域的领导地位一直保持至今。目前，日本已形成上游零部件供应商、下游客户间紧密联系、合作共生、分工清晰的完整产业链条，机器人产品技术先进、品种齐全。虽然生产量、安装量、保有量等均被中国超过，但是日本仍是全球工业机器人最强的生产国和唯一的净出口国，在产业链上游和中游占有明显优势。在全球工业机器人“四大家族”中，日本企业就占据了两席。此外，还有川崎、不二越、OTC、松下等国际知名企业，技术领先，质量可靠。在产业链上游核心零部件生产领域，技术门槛最高的精密减速器被纳博特斯克（Nabtesco）和哈默纳科（Harmonic）所垄断，占据全球市场份额的75%（4）。
3 [日]NEDO:《ロボット白書(2014)》,https://www.nedo.go.jp/content/100567345.pdf,2014-03.
4 [日]机器人社会变革推进会议:ロボットを取り巻く環境変化と今後の施策の方向性～ロボットによる社会変革推進計画～,https://www.meti.go.jp/shingikai/mono_info_service/robot_shakaihenkaku/pdf/20190724_report_01.pdf,2019-07-24.
德国工业机器人产业起步于上世纪70年代，前西德政府将技术竞争作为国家发展战略，并把机器人技术列为首要攻关项目，制定了专门的研究计划。在德国还规定，一些危险、有毒、有害的工作岗位必须以机器人替代人类劳动，这也极大促进了德国工业机器人技术的发展及推广应用。德国库卡（KUKA）机器人成为全球领先的工业机器人制造商。近年来，以“智能工厂”为核心的“工业4.0”战略的实施又为德国工业机器人的发展注入了新活力。德国拥有世界领先技术机器人产业和人才梯队，极高的机器人自动化应用水平。推出的新一代工业机器人的标准化、模块化、网络化、智能化的程度越来越高，功能也愈加完善和多样化，处于世界领先地位。德国还拥有世界知名的减速器公司赛威（SEW）、弗兰德（FLENDER）等，知名机器人集成企业徕斯（REIS）、杜尔（DURR）等。
韩国的机器人产业是上世纪80年代末伴随着半导体、电子行业的崛起而发展的，在政府的资助和引导下，由现代重工集团牵头，到20世纪90年代末已基本形成完整的工业机器人产业体系。目前，韩国现代重工机器人公司在韩国的市场占有率超过50%，生产液晶面板搬运机器人能满足第二代到第八代之间所有液晶面板搬运的要求，在全球市场中约占5%的份额。在产业链上游，韩国SEJIN生产的高精密行星减速机精度高、出力大、噪音低、寿命长，已广泛用于各类精度要求极高的机械设备中。但是韩国工业机器人总体技术水平与日美欧相比仍有一定差距，一些关键零部件仍主要从日本等国进口。
2.龙头企业占据着全球工业机器人产业的半壁江山
机器人产业“四大家族”自上世纪八十年代以来一直保持着较强的竞争优势，占据主导地位。瑞士ABB是全球自动化技术和运动控制系统领域的领导厂商，结合自身强大的本体制造与软件算法能力在工业自动化领域不断强化布局，2017年相继收购贝加莱与GE工业系统，进一步补足了其在软件领域的短板，使其在工业自动化方面具备的能力更加全面，目前业务遍布全球100多个国家，2018年销售额高达343亿美元；德国库卡核心零部件自给率低，工业机器人本体核心优势主要在控制端，重点推动工艺集成解决方案业务；日本发那科（FANUC）工业机器人广泛应用于装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等加工制造的各领域，产品品种系列多达240种，负载从0.5公斤到1.35吨；日本安川电机的主要产品MOTOMAN也是世界上使用最广泛的工业机器人之一，广泛应用于弧焊、点焊、涂胶、切割、装配、搬运、码垛、喷涂等各领域。2015年以来，随着协作机器人等细分领域新兴机器人厂商的崛起，如丹麦优傲机器人生产的6轴串联工业机器人和Rethink Robotics生产的机器人因轻巧灵活而广受市场青睐，使“四大家族”的市场占有率受到一定的挤压。但作为全球行业龙头，“四大家族”的主导地位目前还难以撼动。
3.中国超过日本成为全球工业机器人最大生产基地
随着中国工业机器人需求爆发式的增长，国际机器人巨头加快了在中国市场产能布局的步伐，纷纷投资建设尖端工厂（见表1），以巩固全球竞争优势。目前，ABB在中国已形成从研发、生产、销售、系统集成和售后的全产业链。发那科在上海开工建设的“超级智能工厂”项目，建成后将包括研发、销售、系统集成以及售后服务等功能，成为仅次于日本总部的全球第二大机器人生产基地。外资巨头还不断提高中国工厂的产能，安川电机江苏常州工厂的产能为1500台/月，是全球工业机器人单体工厂中生产能力最大的。世界上最大的精密减速器生产企业纳博特斯克在2020年也将产能提高到120万台。新松、埃斯顿、埃夫特、新时达等一批龙头企业迅速成长，“四大家族”中的德国库卡已被我国美的公司收购，全球机器人焊接领域的另一家领军企业德国Cloos也被我国机器人领域的后起之秀埃斯顿收归麾下。2020年尽管遭遇了新冠疫情的冲击，但中国工业机器人规模扩张的步伐并未放缓，根据国家统计局的数据显示，全年累计生产工业机器人23.7万台，同比增长19.1%，超过日本成为全球工业机器人最大生产国。
表1 国外主要工业机器人企业在中国市场布局情况
资料来源：根据公开资料整理。
（二）中国本土机器人产业的市场能力与技术能力快速成长
本世纪的前十年，外资巨头在中国市场还占据绝对优势地位，国产机器人主要是给外资做代理或者系统集成，处于价值链的最低端。如今，中国工业机器人的绝对量已跃居世界首位，成为世界机器人大国。
1.本土工业机器人企业的市场份额快速提升
目前从整体看，外资品牌在国内市场仍占据主导地位。但在产业政策和巨大市场需求的驱动下，自主品牌工业机器人产业技术能力（产品复杂性、产业链布局、自主研发与制造）与市场能力（销量与市场份额）迅速提升，自主品牌工业机器人销量由2013年的不到1万台增长至2019年的近4.5万台，约占中国市场份额的31.3%，见图1。
图1 2013—2019年我国自主品牌工业机器人销量和市场占比
数据来源：中国机器人产业联盟（CRIA）。
经过多年的沉淀与技术积累，目前在一些细分领域本土品牌正逐步打破外资品牌的垄断地位。例如，协作机器人代表着工业机器人未来的发展方向，具有环境适应性强、部署灵活、安全性高、综合成本低等优势，可以应用于各行业，目前在电子、金属制品、汽车零部件等行业应用占比较高，在医疗用品、仓储物流、食品饮料等行业销量也呈上升趋势。一批优秀本土协作机器人企业，通过加强技术及产品创新，正逐步打破外资品牌在国内市场的垄断地位。并联机器人（Delta）自主品牌的市场份额也连续三年超越外资品牌。GGII的数据显示，2017—2019年自主品牌并联机器人市场份额分别为55.0%、68.2%和75.3%。
2.产业链上游关键零部件国产化率稳步提升
控制器、伺服系统和减速器是工业机器人的三大核心零部件，占据了工业机器人成本的约70%，直接决定工业机器人的性能、可靠性和负荷能力。其中，控制器是与国外差距最小的，埃斯顿、新松、新时达、华中数控等一批本土机器人龙头企业已基本实现控制器的自制。2019年，我国机器人控制器国产化率提升至25.88%。国内伺服产品各项性能也有较大幅度提升，目前具备较大规模的伺服电机自主生产能力的本土企业已超过20家，截至2019年，伺服系统国产化率提升至22.86%，未来依然有巨大的市场替代空间。减速器是三大关键零部件中技术门槛最高的，目前国内生产企业已经攻克了减速设计原理、结构设计、材料优化、加工与装配工艺、热处理、过程检测与质量控制以及综合性能测试等关键技术，逐渐赢得了一定市场空间。如苏州绿地生产的谐波减速器的精度寿命大于2万小时，具有精度高、承载高、升温小、效率高、运行平稳、抗冲击能力强等特性，逐渐成为国产谐波齿轮的中流砥柱。截至2019年，我国机器人减速器国产化率提升至30.12%（5）。
5 哈工大机器人(合肥)国际创新研究院等:《中国机器人产业发展报告2020～2021》,北京:社会学文献出版社,2021年。
3.在下游系统集成领域已经积累起一定的竞争优势
处于产业链中游的机器人本体只是半成品，必须通过下游的系统集成商，根据终端用户的目标进行二次开发和周边自动化配套设备的集成，才能实现在具体生产系统中的应用。系统集成的市场规模要远远大于本体市场，而且技术壁垒也相对较低，国内多数工业机器人企业是从系统集成起步的，有数据显示，在中国近5000家的工业机器人厂商中系统集成商占比超过65%（6）。经过多年发展，国内企业凭借性价比和本土化服务优势，已经积累起一定的项目经验，形成了一定的竞争优势。特别是在搬运、码垛等中低端应用领域占据了较高的市场份额。在焊接、装配、铆接和检测等系统集成领域，国内系统集成商的市场份额也高于国外系统集成商。
6 数字化企业网(e-works):《中国工业机器人产业发展与应用观察》,《企业管理》2021年第4期,第19—23页。
虽然经过多年的追赶，我国本土机器人产业的市场能力、技术能力有了明显的提升，但从总体看，美日欧在工业机器人领域仍处于领先地位，具有明显的技术优势和市场优势，见表2。
表2 主要国家工业机器人产业化模式、优势与短板比较
资料来源：根据公开资料整理。
二、中国工业机器人市场的异质化发展
近年来，随着科技革命和产业变革的深入演进，全球制造业自动化、智能化水平不断提高，大数据、人工智能、5G等新兴技术与工业机器人技术的融合创新不断深化，推动全球工业机器人市场需求不断扩大，全球工业机器人销售量屡创新高。与此同时，随着中国制造业规模的扩大，劳动力成本的上升，“机器换人”推动工业机器人的需求爆发式增长，自2013年以来中国一直是全球最大的工业机器人应用市场。
（一）全球工业机器人市场结构
全球工业机器人的需求市场主要集中在制造业规模大、自动化水平相对较高的国家，目前全球70%以上的工业机器人部署在中国、日本、美国、韩国和德国全球制造大国和强国中。2019年五大市场工业机器人销量占全球的72.9%（图2）。中国2019年工业机器人的销售量为14.04万台，约占全球的38%，超过欧洲和美洲的销量总和，是第二位日本的2.8倍。销售额达57.3亿美元，约占全球工业机器人市场规模的30%（7）。
图2 2014—2019年全球五大主要市场工业机器人销量
数据来源：IFR。
7 数据来源于IFR(网址:https://ifr.org/worldrobotics)。需要说明的是,以下机器人相关数据如果没有特殊说明均来源于IFR。
从全球工业机器人的需求行业结构看，半数以上来自汽车行业和电气电子行业。其中，汽车及零部件制造业是工业机器人应用最早、最成熟的领域，现在仍为全球工业机器人应用最广泛的行业。从存量看，2019年全球汽车及零部件制造业工业机器人保有量为92.3万台，占33.9%；电气电子设备和器材制造业为第二大应用行业，工业机器人保有量为67.2万台，占24.7%。金属加工业、塑料及化工业、食品制造业分别占10.3%、6.7%和3.0%。
从增量看，汽车及零部件制造业仍然是全球工业机器人需求量最大的行业，2019年累计销售10.5万台，占全球工业机器人总销量的28.15%，电气电子设备和器材制造业以8.8万台的销售量居第二位，约占总销量的23.59%。但是近年来，随着全球工业机器人应用行业的拓展，汽车行业占比自2014年以来缓慢下降，而电气电子设备和器材制造业对工业机器人的需求量持续增加，年均增长率达24%，2017年3C行业机器人销量一度接近汽车行业，占总销量的31%，但此后受全球电子设备和元件需求下降影响，2018年、2019年销售量连续两年下降，而金属加工和机械制造业（占11.8%），成为2016—2019年年均增长（CAGR）最快的行业，为15.3%。此外，塑料和化学制品业（占5.1%）和食品制造业（占2.9%）的占比都较以往有所上升。
（二）中国市场需求结构的变化
中国不仅工业机器人市场需求规模巨大，而且需求行业的广泛性、需求层次的多样性、应用场景的复杂性也是世界其他任何国家所无法比拟的。如中国是全球最大的3C电子生产基地，世界90%的手机、80%的空调和计算机、60%的彩电都是中国制造的（8），而我国3C行业的自动化水平要远低于日、韩、德等制造强国，在行业巨大自动化需求的拉动下，电气电子设备和器材制造超过汽车成为我国工业机器人的首要应用行业，2019年销售超过4.2万台，占中国市场总销量的近30%，较2016年增长了一倍，占比相较全球市场（除中国外）高出约10个百分点；汽车制造业销售3.3万台，占中国市场总销量的24%；金属加工业（含机械制造）居第三位，销售1.7万余台，占12%，见图3。
图3 2019年中国与全球市场（除中国）机器人需求结构（按应用行业分类）
数据来源：中国机器人产业联盟（CRIA）。
8 数据来源:中国机电一体化技术应用协会(网址:http://www.cameta.org.cn/)。
伴随着中国制造业自动化、智能化水平的提高，中国市场销售的工业机器人的产品结构不断优化，见图4。技术含量高的多关节机器人，成为近年来中国市场中销量最多的机型，2019年销售近9.6万台，占国内工业机器人总销量的68%，占全球多关节机器人总销量的38%。广泛应用于3C电子行业的平面多关节机器人（SCARA）2019年销售2.7万台，占国内机器人总销量的近20%，占全球SCARA机器人销量的一半。点胶、注塑等领域应用的坐标机器人，结构简单、成本较低，近年来，在中国市场的销售量呈下降的趋势，2019年销售近1.4万台，占国内工业机器人销量的10%，占全球坐标机器人销量的27%。并联机器人有着承载能力大、精度高、占用空间小、速度快、耐磨损等优点，可以广泛应用于食品、医药、电子、化工等轻工行业的分拣、搬运和装箱等领域，是工业机器人的新生代力量，2019年中国并联机器人销售占工业机器人销量的1.4%，全球并联机器人总销量的36.3%（9）。
图4 2019年中国市场与全球市场（除中国）机器人需求结构（按产品分类）
数据来源：中国机器人产业联盟（CRIA）。
9 数据来源:中国机器人产业联盟(CRIA)(网址:http://cria.mei.net.cn)。
自主品牌工业机器人在国家产业政策支持和市场需求的牵引下应用行业不断拓展，产品广泛覆盖国民经济45个行业大类和135个行业中类，在金属加工、非金属制品以及化学及塑料制品等更加注重性价比和本土化服务优势的一般制造领域，市场份额已超过外资品牌，而在汽车、3C电子等外资机器人的传统优势领域也实现了市场份额的攀升，见图5。与此同时，自主品牌机器人的销售结构实现了由低技术、低附加值向高技术、高附加值的优化升级，自主品牌多关节机器人销量连续五年上升，2019年已占自主品牌总销量（4.5万台）的55%，连续三年成为自主品牌机器人中的销量冠军，占国内市场多关节机器人总销量的四分之一；技术含量较低的坐标机器人在自主品牌销售的占比连续五年下降（10）。
图5 2019年中国市场销售工业机器人内外资品牌占比（按应用行业分类）
数据来源：中国机器人产业联盟（CRIA）。
10 数据来源:中国机器人产业联盟(CRIA)(网址:http://cria.mei.net.cn)。
三、异质市场驱动的中国工业机器人产业成长机理
中国国内的机器人市场需求与国际市场存在巨大的差异，这一差异造成了全球领先的机器人巨头的既有能力难以与之很好地匹配，而规模大、场景多的国内市场为中国本土企业提供了能力提升和成长的空间。
（一）中国异质化市场需求为本土企业提供了成长空间
国内市场需求是建立国家竞争优势的重要支撑条件（11）。在开放经济条件下，跨国公司虽然拥有资金、技术、人才等方面的优势，但在东道国的力量部署相对有限、运营成本较高，而本土企业更加熟悉市场需求、与本土供应链联系更加紧密且具有更高的灵活性，因此具有天然的“主场优势”。本土企业常常会与本国市场规模的扩大一同成长。改革开放以来，我国许多产业的发展就得益于中国国内市场规模的快速扩张，机器人产业的崛起同样离不开我国本土市场的有力支撑。
11 [美]迈克尔·波特:《国家竞争优势》,李明轩、邱如美译,北京:中信出版社,2007年,第132—150页。
1.价值链位势的差异性形成了国内外机器人市场的异质性
20世纪80年代开始，在信息技术与运输技术发展的推动下，产品内垂直分工开始出现并快速向全球扩展。为优化价值链各环节布局、追求更高效率和更大利润，发达国家的跨国公司将价值链中的劳动密集型环节离岸外包到工资水平低的发展中国家，由此形成发达国家处于全球价值链的研发设计和核心零部件制造等高附加值环节、发展中国家处于全球价值链低技术、低附加值的加工组装环节的分工格局（12）。这就意味着，尽管发达国家与发展中国家都拥有同一产业，但是该产业的内部结构在二者国内却会截然不同。改革开放以来，中国发挥自身劳动力丰富、工资水平低的优势加入全球生产网络，很快成为世界最大的加工制造基地，在服装、电子产品等诸多加工制造环节的生产规模均居世界第一。20世纪80年代发达国家向发展中国家进行产业转移，其重要原因在于机器人在技术层面无法适用电子产品这类体积偏小产品的组装；在经济层面，机器人应用于劳动密集型环节不如使用低工资劳动力成本更低。当前，作为全球加工组装基地的中国制造业也遇到工资提高和成本上涨的问题。但是在发达国家的离岸外包实施30多年后，机器人技术更加成熟、成本不断下降，并且人工智能等新一代信息技术的渗透融合进一步提升了机器人的性能，使得在3C电子等劳动密集型的加工制造环节，“机器换人”无论在技术上还是经济上都具有了可行性。中国与发达国家价值链位势的不同形成了中国机器人应用市场与发达国家之间的显著差异。
12 李传超、杨蕙馨:《技术轨道视角下中国全球创新价值链嵌入位置研究》,《江西财经大学学报》2021年第4期,第25—40页
2.跨国公司能力与中国国内异质化的市场需求不匹配
20世纪80年代，发达国家遭遇劳动力短缺和成本上涨等问题。工业机器人由于具有极强的稳定性，良好的重复精度，实现24小时不间断工作，不仅能够替代人类执行重复、枯燥、繁重、危险的工作，而且显著提高了产品质量和工业生产效率，因此在美日欧韩等国的工业生产线上迅速得到推广应用。但传统的工业机器人一般适合完成从甲点移动到乙点等固定位置控制和预定义轨迹的有限任务，且本身体积大、自重高、价格贵，部署难度大，主要应用于汽车、电气电子等大批量规模化生产的领域，承担零部件切割、焊接、喷漆以及重型物料搬运等工作。这些产业及领域是发达国家机器人巨头的长期优势之所在。虽然应用于不同产业、不同领域的工业机器人具有相通的底层技术，但是必须进行二次开发、集成创新，配套相应的设备才能适应不同的应用场景。然而由于长期的离岸外包，发达国家的产业链、价值链已经很不完整，电子装配等劳动密集环节由于本国市场以及国际市场需求一度非常有限，发达国家的世界机器人巨头也就缺少在这些市场进行适应性开发的动力。在成本上涨压力的推动下，中国在电子装配、金属制品、塑料和化学制品等一般制造领域出现了对工业机器人需求的爆发式增长。然而由于三十多年以来的离岸外包以及这些离岸外包的价值链环节技术的持续进步，对于这些已经升级后产业专有知识的欠缺，进一步给跨国公司的适应性技术创新带来了困难。从市场分布情况可以看到在华外资品牌和国产品牌的明显差异。外资品牌在我国工业机器人市场的销售主要集中在电气电子设备和器材制造、汽车制造业及金属加工业三大行业，合计占外资机器人在华总销量的近三分之二。自主品牌工业机器人销量居前三位的分别是金属制品业、电子电气机械和器材制造业和汽车制造业，见图6。此外，还广泛应用于食品制造业、医药制造业、有色金属冶炼和压延工业、非金属矿物制品业、化学原料和化学制品制造业、专用设备制造业、橡胶和塑料制品业，以及黑色金属冶炼和压延加工业等行业。在应用场景更加多样化的一般制造领域中，本土企业由于更了解用户需求，能够提供适合用户生产工艺要求的产品和解决方案，较外资品牌更具有竞争力。
图6 2019年中国市场外资品牌和自主品牌工业机器人应用行业分布比较
资料来源：中国机器人产业联盟（CRIA）。
3.跨国公司难以全面响应中国国内丰富的应用场景
经过改革开放以来40多年的快速发展，中国形成了全球规模最大、产业门类最全、产业配套最完善的现代制造业体系。世界银行的数据显示，2018年中国制造业增加值为3.86亿美元，占全球的近28%，超过居第二、三位的美日之和。同时，中国制造业的发展具有多层次性，地区间、行业间、企业间发展并不平衡，既有少数高度智能化甚至达到工业4.0水平的“灯塔工厂”，也有大量处于自动化（工业3.0）、机械化（工业2.0）的企业。巨大的产业规模、齐全的产业门类、发展的不平衡性，带来中国制造业自动化、数字化、智能化应用场景的丰富性。正如“没有两片雪花是相同的”，也没有两家制造企业在生产设备、生产工艺等方面完全相同，这就意味着每个细分行业、甚至每个企业都需要不同的机器人解决方案。例如，工业协作机器人具有低成本、轻型化、高安全性等优势，降低了企业数字化转型的门槛，适用于广大中小企业以及一些小批量生产或需要频繁更换生产线的企业。目前我国中小企业占工业企业数量的90%以上，而且发展层次不一，应用场景复杂、多样化。也就是说，中国异质性的机器人市场是由众多的异质性利基市场构成的。尽管当发现中国出现新的机器人细分市场并快速增长后，跨国机器人巨头可以利用积累的技术优势进入某个细分市场，但是很难同时进入大多数市场，更无法为特定中小企业开发适用于特定场景的机器人应用解决方案。相比之下，本土企业既具有熟悉中国企业需求的优势，又具有小快灵、成本低的优势，可以为细分市场提供具有高性价比的、个性化的产品和解决方案。例如，搬运码垛机器人广泛应用于3C电子、金属制品、塑料及化工原材料等一般制造行业，是我国目前机器人应用需求最大的领域。但这些行业中企业的规模、资金实力相对薄弱，虽然具有较强的机器换人的需求，但是难以承受传统工业机器人造价、使用、维护、安全防护等方面的高额投入。近年来，随着技术进步中低端码垛机器人本体的价格逐年降低，在一定程度上给予了国产机器人企业拓展市场的机会，凭借响应速度快、价格相对优惠等优势，在与发达国家差异化的细分市场领域已占据了一定的市场份额，具备较强的竞争优势。在我国起步较早的移动机器人（AGV）是目前国产化程度最高的产品，本土品牌不仅占据国内市场80%的份额（13），而且，新松等一些国产龙头企业的AGV产品还远销海外，已经具有一定的国际知名度。目前，AGV机器人在汽车、家电、烟草等传统制造企业中已经有了较为成熟的应用，有望继续向电商、制药、能源等行业领域渗透。在协作以及轻负载机器人等一些新赛道，自主品牌表现更是亮眼。
13 数据来源:中国机电一体化技术应用协会(网址:http://www.cameta.org.cn/)。
（二）中国本土机器人企业技术能力的形成机制
1.跨国公司的技术溢出促进了本土企业的技术积累
大量实证研究表明，FDI对东道国会产生明显的技术溢出，其途径包括示范效应、竞争效应、前向和后向关联效应、人才流动效应等（14）。例如，Javorcik发现通过后向联系向跨国公司供应产品的行业产生积极的生产力溢出效应（15）。同样，生产力较低、距离技术前沿更远的国家也能通过参与全球价值链促进生产力的增长（16）。在中国机器人产业，跨国巨头的纷纷涌入，为本土企业带来了跟随、模仿、学习先进技术、知识、资本、管理经验等的机会，使中国企业能够深入了解国外先进的机器人技术发展趋势，更好的把握技术信息和需求。为了节约成本，进入中国市场的跨国公司大多采取了配套产品本土化战略，产业链上游一些非关键的零部件以及下游的系统集成一般由本土的供应商和系统集成商承担。跨国公司对零部件品质的要求，对合作企业提供的技术指导、员工培训，以及跨国公司与合作企业间联合技术研发、创新等，推动本土企业在“干中学”“用中学”的过程中不断提升技术创新能力，积累制造经验，实现快速成长。
14 吴瀚然、胡庆江:《中国对“一带一路”沿线国家的直接投资效率与潜力研究——兼论投资区位的选择》,《江西财经大学学报》2020年第3期,第25—37页
15 Javorcik,B.S.“Does Foreign Direct Investment Increase the Productivity of Domestic Firms In Search of Spillovers through Backward Linkages,”American Economic Review 94(2004):605—627.
16 Rodrik,D.“Unconditional Convergence in Manufacturing,”The Quarterly Journal of Economics 128(2013):165—204.
2.从利基市场切入形成对行业的理解和知识积累
工业机器人包括价值链的多个环节和不同细分市场。从价值链的角度来看，机器人研发和本体制造环节技术密集度和利润率高，具有规模效应，而系统集成工作要根据终端用户的需求进行产品的二次开发，不仅要求系统集成商对下游应用行业的生产设施和工艺特点相对熟悉，而且由于提供的往往是非标准化的设备解决方案，人力投入大、利润率相对比较低。跨国公司虽然项目经验丰富，具有产品定价权，但渠道开拓能力有限，而且出于经济性的考虑，不愿意投入大量的人力和时间去做市场开发、方案设计、现场安装调试、验收等工作，本土企业从跨国巨头产业链的薄弱环节切入，基于对本土市场的了解，能够制定适合用户生产、工艺要求的自动化解决方案，逐步培育起应对本土企业多样化需求的能力。从细分市场角度，中国拥有广阔的国土面积、庞大的人口基数，制造业门类齐全、应用场景复杂多样，其中汽车、3C电子、金属制品、机械等行业是机器人的主要应用领域，市场规模大，产品售价高，而AGV机器人、坐标机器人等技术门槛较低、利润空间较薄。受制于自身资源和成本等方面限制且为了保持较高的利润率水平，跨国公司往往不愿意进入这类低利润市场，这就给中国本土机器人企业留下了发展的空间，积累并形成自己差异化的能力。以近年来逐渐兴起的并联机器人为例，它广泛应用于食品、药品、印刷以及3C等一般制造领域自动化分拣和装箱环节，受经济下行的影响较小，但由于规模尚小，外资厂商还未深入布局，本土企业抓住机会，抢先布局。随着经验的积累和技术能力的不断提升，国产并联机器人市场份额持续攀升，并于2017年首次超越外资品牌成为市场主导者，此后本土品牌的市场占有率进一步提升，目前已成为机器人行业国产化率最高的领域之一。此外，国产机器人企业在服务于本土利基市场的同时，也与终端客户建立起良好的合作关系。当客户进行技术升级需要装配高端机器人或开辟新的机器人应用领域时，本土机器人企业能够利用长期建立的信任获得部分订单。
3.自主研发与逆向OFDI双轮驱动实现技术能力的快速跃升
中国机器人产业技术能力的构建在产业不同的成长阶段采取了不同的模式（17）。在产业化初期，由于技术资源匮缺与经验缺失、人才缺乏，企业更多的采取引进成熟技术和模仿开发的方式，如新松机器人就是上世纪九十年代中科院沈阳自动化研究所通过购买日本机器人本体，加装自主研制的控制器，采取设计和总装“两头在内、中间在外”的路线，以应用工程带动产业化而发展起来的。2010年以来，随着技术的积累和能力的提升，特别是资金实力的增强，本土龙头企业普遍采取自主研发与逆向并购双轮驱动的模式，补短板，实现核心技术、产品竞争力的快速提升。埃斯顿公司2015年上市以后，通过投资意大利机器视觉公司Euclid、并购英国知名运动控制品牌Trio，控股德国机器人集成商M.A.i.、入股美国协作及医疗机器人Barrett、收购德国百年焊接机器人Cloos等公司，迅速获取和吸收技术及应用工艺，形成“核心部件+本体+集成应用”全产业链优势。2020年，埃斯顿在我国工业机器人市场份额居第八位，成为本土企业第一个和唯一一个进入中国市场前十的企业（第九位、第十位分别为日本的那智不二越、三菱）。
17 Lee,K.and C.Lim.“Technological Regimes,Catching-up and Leapfrogging:Findings from the Korean Industries,”Research Policy 30(2001):459—483.
4.新一轮科技革命和产业变革给本土企业带来技术赶超的“机会窗口”
新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，人工智能、传感等新一代数字技术与机器人产业加快融合，加快了机器人产业技术创新的步伐，使原有应用领域的机器人性能更强、也开拓了新的应用领域。可以说，数字技术成为机器人产业发展的重要推动力和竞争优势的重要来源。目前，世界数字经济形成中美并立的竞争格局，中国无论数字经济规模还是人工智能等数字技术水平均处于世界前列。相比之下，传统的工业机器人大国如德国、日本、韩国数字经济和数字技术的发展则相对滞后。工业机器人产业数字技术推动下的变革显著缩小了我国工业机器人产业的技术差距，甚至形成我国独特的优势，成为我国机器人产业赶超的重要“机会窗口”。例如，海康机器人是海康威视在工业领域的创新业务公司，凭借海康威视在深度学习、图像识别、云计算等方面的长期技术积淀，将精益视觉感知、多维感知、大数据分析、集群调度等智能化技术与移动机器人技术相结合，赋予了移动机器人动态避障、抗干扰和防打滑等更多单体智能，进一步拓展了移动机器人的应用领域和服务复杂应用场景的能力。海康机器人开发的柔性智能移动机器人系统，既能满足3C电子行业芯片封测、SMT贴片加工，还有定位引导、电阻缺陷检测、对位贴合等各生产环节多品种、小批量、快速、透明生产需求，也可以服务于新能源行业的电池片检测、生产定位、组件管控，以及产线物料运输、成品运输等环节，大幅提升了全流程智能化以及无人化水平。
四、结论与政策建议
（一）研究结论
本文的研究发现，2013年以来中国机器人产业及本土机器人企业快速崛起，与此相伴的是中国机器人市场规模的快速扩张。产业结构、价值链环节和丰富的应用场景造成了国内外机器人应用市场的异质性，跨国机器人巨头虽然具有明显的技术优势和市场地位，但是它的既有能力难以与层次多样、场景复杂的中国机器人市场需求形成有效匹配。巨大市场所吸引的跨国公司直接投资、中国本土企业融入跨国公司全球价值链的技术效应促进了本土机器人企业的技术积累。本土企业从利基市场切入逐步形成对行业的理解和知识积累，在与跨国巨头的错位竞争中，通过“自主研发+逆向OFDI”不断提升技术能力和产品竞争力。随着新一轮科技革命和产业变革的兴起，数字技术、人工智能技术与机器人技术的融合创新为机器人产业发展注入了新动力，也为中国机器人提供了利用数字经济领先优势在深度融合细分领域实现“换道超车”的“机会窗口”。
本文对工业机器人产业崛起原因的剖析具有推广意义。工业机器人产业的崛起表明，中国大容量、多层次的市场在产业的赶超过程中发挥着重要支撑作用。无论是在产业赶超、升级，破解芯片等产业“卡脖子”困局，还是在加快战略性新兴产业和未来产业培育壮大等方面，都需要充分发挥我国超大规模市场优势，凭借规模大、层次多、需求多样的国内市场支撑我国企业的发展，在可持续的发展过程中形成技术的滚动创新、不断迭代，从而在既有缩小技术差距或在新兴产业中抢占先机。
（二）政策建议
虽然依托本土化优势、性价比优势和产业配套优势，本土机器人产业在国内市场的一些细分领域已经打破跨国巨头的垄断，但是要看到，目前我国工业机器人产业的竞争优势仍主要在产业链的中低端，外资巨头仍控制着产业链的高端环节。机器人作为技术密集型产业前期投入巨大，有自身的发展规律，技术能力的培育和市场能力的提升，都是长期积累与沉淀的结果，不可能一蹴而就。高精度、高稳定性的产品更离不开脚踏实地、精益求精的打磨。因此，国产机器人在发展中要避免一哄而上，扎堆低端，出现高端产业低端化的问题。
一是继续发挥市场对机器人产业发展的支撑作用。当前，我国制造业的自动化水平（工业机器人密度）与日美德韩国相比还有很大提升空间。随着老龄化的日益加剧，刘易斯拐点的到来叠加机器人成本的下降，我国正迈入“机器换人”新时代。我国机器人企业应继续以市场需求为导向，充分发挥我国机器人制造成本低、离市场近，善于将复杂的工业场景与机器人技术、工艺相结合的优势，与系统集成商、终端用户企业紧密合作，瞄准本土细分市场，开发适应我国产业发展阶段和产业需求的产品，从而形成和强化我国机器人产业优势。
二是继续加大研发投入力度，增强机器人产业创新能力。推动政产学研联合开发、协同攻关，解决行业共性技术瓶颈，进一步提升关键零部件的寿命、精度和质量稳定性。鼓励零部件生产企业、机器人本体企业以及系统集成商等产业链上下游企业结成紧密的战略合作伙伴关系，互融共生、分工合作、协调发展、利益共享，共同推动核心技术、新兴技术的开发和产业化应用。
三是继续推动数字技术渗透融合，形成新的竞争优势。随着新一轮科技革命和产业变革的深入演进，制造业正从大批量、单一化生产向小批量、多样化生产转型，生产的定制化、柔性化、智能化以及对生产高安全性的要求，也将进一步催生机器人需求的“爆发式增长”。应继续发挥我国在数字技术、产业数字化应用市场等方面的优势，鼓励数字技术企业与工业机器人企业加强合作、跨界发展，形成数字技术+机器人技术的综合新优势。
方晓霞,李晓华.异质化国内市场扩张与中国产业发展：以工业机器人产业为例[J].齐鲁学刊,2022(04):116-130.