华夏崛起:中国机器人创新力研究

玩转机器人是我 2024-03-22 21:42:17

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很难说中国在机器人创新方面已经处于国际领先水平,但机器人在中国国内的生产与应用一直在迅速增长,而且中国已将机器人行业列为优先发展的领域之一。中国的机器人公司成为全球领军者可能只是时间问题。但真要做到这一点,离不开对创新力的持续追逐。那么,应该如何看待中国机器人的创新力水平?和美国相比,又如何呢?

根据国际机器人联合会(IFR)的数据,中国是世界上最大的工业机器人消费国。2021 年,中国每名制造业工人安装的机器人数量比美国多 18%。如果考虑到中国制造业的工资水平明显低于美国,那么截止到 2021 年,中国制造业的机器人使用率是美国的 12 倍。

IFR 还提供了各国制造业使用机器人的数据。韩国是世界上采用工业机器人最多的国家,每 10,000 名制造业工人中就有超过 1,000 台机器人,新加坡以 730 台位居第二,日本和德国紧随其后,各有近 400 台。美国每万名工人拥有 285 台机器人,而中国则有 392 台。(当然这些数据还在不断变化)

每万名制造业工人拥有的工业机器人数量

一家企业是否要采用机器人?要做出这一决策得考虑很多因素,企业往往深刻受到机器人技术替代人力所能带来的潜在成本节省的影响,即安装和运行机器人的决定,常基于机器人代替人类工人执行任务时可以节约的成本是多少。而这些成本的节约与制造业工人的薪酬水平又直接相关。因此,当比较不同国家的机器人普及程度时,通常会观察到这样的现象:在那些劳动力成本较高的经济体中,如德国,由于雇佣人工的成本较高,企业更倾向于投资自动化技术和工业机器人,以减少长期的人力成本支出,从而提升生产效率和经济效益。相较于劳动力成本较低的国家如印度,这种成本节省的潜力更大,所以高工资经济体的机器人普及率可能会更高。

然而,即使在一定程度上控制或假设相似的工资水平,不同国家和不同企业在引进和部署机器人技术方面的决策,也会因多种其他因素而异(如我们前面所说的那样)。这些因素可能包括但不限于初始投资成本、技术水平、政府支持力度、产业链成熟度、市场规模、技术创新环境、对短期投资回报和长期战略规划的考量等等。具体来说,即便劳动力成本不成为主导因素,随着机器人技术的进步和投资回收周期的缩短(这意味着企业可以在更短的时间内通过机器人取代人工而实现成本平衡并开始盈利),许多国家也可能加快引入和使用机器人,特别是在预期未来劳动力成本上升,或者为了获取更高生产效率、质量稳定性及应对竞争压力的背景下(即机器人的投资回报期,常随着制造业劳动力成本的增加而缩短)。

对比各国实际的机器人采用率,与其基于制造业工资水平预测的采用率之间的关系,可以看到中国的机器人普及程度显著超出预期。数据显示,中国当前的机器人采用率达到了基于工资水平预测值的12.5倍,这一比例相较于2017年的1.6倍有了大幅提升,不仅在全球范围内名列前茅,更是彰显出中国在机器人技术应用上的独特性和强劲增长势头。与此同时,美国制造业工人的工资水平仅相当于预期推动机器人采用所需工资水平的70%。毫无疑问的是,中国在政策层面采取了更为积极的举措来促进机器人和自动化技术的应用。

实际机器人采用率占预期机器人采用率的比例

事实上,到2022年为止,全球52%的新增工业机器人都被安装在中国,而在十年前,这一比例仅仅为14%,突显出中国在这十年间的巨大飞跃。其中,中国汽车工业扮演了至关重要的角色,作为全球最大的汽车产业基地,中国汽车制造业对工业机器人的需求庞大,其中一个原因是其高度依赖自动化技术以提升生产效率和产品质量。

评估中国机器人创新力

大多数主要的西方机器人制造商都在中国设立了生产基地,中国本土公司也在不断扩大规模,每年还有许多新的初创公司诞生。

在上海,ABB 和 Fanuc 建立了世界上最大的机器人生产工厂,其设施甚至比 Fanuc 在日本的工厂还要先进。安川电机在中国建立了三家工厂,每年可生产 18,000 台机器人。借助引入外资和自身的努力,中国迅速提升着自己在机器人领域的技术和经验。自 2017 年以来,中国已有 3400 多家机器人初创企业,而Tracxn 列出的 188 家中国机器人初创企业中,排名前 10 的有 8 家背后的风险投资者来自中国境外,这又从一个侧面证明了中国机器人的国际化属性。

这些初创企业中,有许多来自松山湖,松山湖是中国东莞南部的一个工业开发区,那里有数百家机器人公司,既有初创企业,也有成熟企业。虽然这其中有些可能是炒作,但一位匿名的香港教授表示,"这里(东莞)的人开发新科技产品的速度比硅谷或欧洲快 5 到 10 倍,成本却只有硅谷或欧洲的五分之一或四分之一。

配备自动机器人焊接能力的智能配送仓库

然而,尽管国内的产量不断增长,中国仍然是最大的工业机器人进口国,这可能意味着总体而言中国仍严重依赖外国技术。2019 年,中国 71% 的新机器人来自海外,包括日本、韩国、欧洲和美国,核心部件由日本等国主导。例如,中国企业仅占据谐波齿轮减速器市场的 25%。事实上,中国依赖许多进口部件。正如一位中国分析师所说,"在中国出口的机器人中,进口零部件的价值仍然很高"。工业机器人的三个关键上游系统——减速器、控制器、伺服系统占工业机器人生产成本的近 70%。2020 年,这些产品主要由外国公司生产,尤其是日本、德国和瑞士。研究表明,中国大多数工业机器人企业都是系统集成商,从事附加值较低的工作——尽管这听上去已经是老生常谈。

此外,中国还至少在两个领域相对落后。首先是软件。影响机器人质量和功能性差异的因素之一就是软件,而中国在工业软件方面仍有些落后。一位专家称,山寨一些硬件或许不难,但以仓储机器人为例,其大部分差异化尤其是吞吐能力方面,是由软件能力驱动的,而中国在这方面落后了。其次是集成系统开发和机器人即服务的商业模式,中国在这方面的能力也弱于西方公司。

同时,还有另一个老生常谈的话题存在,那就是不少西方人一直认为,很多中国机器人公司都是抄袭者。譬如据一份报告称,日本 Fanuc 在中国竞争对手的机器人上发现了其铸造标记。

虽然中国机器人产品整体上不如西方最好的那些公司的产品,但它们通常具有价格优势。许多中国机器人的性能相当于最好的外国机器人的 80%,但价格却便宜得多,这推动了销售。对许多客户来说,这种成本与质量之间的取舍是值得的。机器人专家安瓦尔-马吉德博士认为:"值得注意的是,中国的产品估计比欧洲和日本的同类产品便宜 30%,因此对崛起中的经济体更具吸引力。这是一种策略——以质量换价格,以实现规模化,从中低端市场获得销售额,然后再投资(加上政府的帮助)于更高端、更具创新性的产品。而且,中国创新的步伐非常快,无论是材料领域、零部件还是整机,这些加上价格策略,似乎很奏效。中国机器人似乎找到了自己的模式。

另外,中国企业这些年也一直在利用对外收购来获得能力。最值得注意的是,2016 年,美的集团宣布收购德国机器人制造商库卡,而埃夫特在意大利收购或投资了三家机器人公司,包括 CMA、Evolut、Robox 和 WFC Group。埃斯顿也掌握了几家外国机器人公司,并与欧洲领先的机器人生产商 CLOOS 合作。(相关内容,可参阅拙作《机器人资本风云录 | 埃斯顿》)

总的来说,中国机器人正一步步从追随者和复制者转变为创新者。极智嘉、宇树、海柔、科沃斯等企业已经具有国际知名度,而如果把机器人的范畴扩大一些,世界领先的无人机制造商大疆创新(DJI)也可以被纳入其中。大疆通过使用成千上万的工程师以及远超其他公司的制造和研发规模,在无人机领域占据了主导地位。

因此,人们对中国的创新能力究竟如何,渐渐有了不同的看法,就像在芯片等领域一样。例如有专家认为,中国在机器人技术方面至少与美国和欧洲持平,甚至可能领先。中国已经推出了美国没有的产品。

与创新有关的数据

与创新相关的数据有助于评估创新能力,但仍有很大的局限性——学术论文并不一定能转化为商业创新能力,专利数量多也不意味着创造力强。尽管如此,它们仍能提供一些信息,尤其是在趋势方面。

中国的机器人专利居世界首位,在2005年至2019年期间占世界总数的 35%。相比之下,美国约占机器人专利总数的 13%。有趣的是,CSET 的一份机器人专利报告发现,在中国申请的机器人专利中,92% 来自大学,而美国的这一比例仅为 8%。

中国在该领域的学术出版方面也处于领先地位,尤其是在传感器领域。澳大利亚战略政策研究所(Australian Strategic Policy Institute)的一项研究调查了被引用次数最多的机器人研究文章,发现中国占 27.9%,美国占 24.6% 。

中国的机器人战略

和美国的政策普遍忽视机器人不同,中国已明确提出了首先实现机器人产业自给自足、进而争取全球领先地位的目标。中国政府把在机器人开发、生产和使用方面保持全球领先地位作为重中之重。到 2025 年,中国要成为全球机器人技术创新策源地和高端制造业集聚中心,机器人产业综合实力要达到国际领先水平,机器人将成为经济发展、人民生活和社会治理的重要组成部分。要做到这些,需要提升机器人产业创新能力、夯实产业发展基础、加大财税金融支持、加强知识产权保护、强化人才培养体系、深化国际交流合作等。

中国还希望在医疗、教育和能源等 11 个关键领域进行更多的机器人创新和应用。因此,政府为企业购买机器人提供了丰厚的补贴,还为设备投资提供税收优惠。无论从绝对值还是从每台机器人来看,中国似乎都比其他任何国家为机器人的采用提供了更多补贴。

此外,就像在许多其他行业和技术领域一样,中国正利用其国内市场优势,特别是国有企业的优势,广泛推动机器人生产的本地化,以确保其经济免受外部冲击和美国的影响。中国还建立了以机器人技术为重点的地区创新中心和研究机构,鼓励制造商在研究中心附近选址,以帮助采用新技术。这其中有许多公私合作的研究机构,东莞机器人城就是其中之一,它以政府支持的机器人研究所为核心,周边有许多中国机器人公司。

没有人能预测未来,但目前来看,中国机器人正走在前进和创新的路上。

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