中国工业机器人在全球价值链的地位及变化趋势

董桂才

(安徽财经大学国际经济贸易学院，安徽　蚌埠　233030)



中国工业机器人在全球价值链的地位及变化趋势

董桂才

(安徽财经大学国际经济贸易学院，安徽蚌埠233030)

摘要：以低要素成本嵌入全球价值链，是中国许多产业快速扩张的成功经验，但同时也带来低端锁定的风险。本文采用Kaplinsky升级指数和出口技术复杂度指数等方法，对中国工业机器人产业在全球价值链当中的真实地位及其变化趋势进行研究，测算结果显示：尽管中国工业机器人出口产品在不断升级，出口技术复杂度指数也在不断上升，但与发达国家相比，仍处于全球价值链的低端位置。本文的研究结果认为，中国工业机器人产业应借鉴韩国的成功经验，在以低要素成本优势为依托成功嵌入全球价值链体系之后，及时转向以规模经济优势为依托，进行重点研发和突破，最终实现向全球价值链高端爬升的目标。

关键词：工业机器人；全球价值链；Kaplinsky升级指数；出口技术复杂度

1引言

在产业快速发展的关键时期，业内人士却对国内机器人产业能否抓住未来10年的机会窗口产生普遍质疑。这种质疑的主要理由就是：中国工业机器人产业在以劳动力成本优势成功嵌入全球价值链体系之后，在获得快速发展的同时，也面临着产品质量和关键零部件的进口制约，进而削弱了国产机器人的竞争力[1]。从全球价值链来说，整个机器人价值链主要分为上游关键零部件、中游设备制造厂和下游行业应用三大块，目前国内企业的现状是：主要集中为下游系统集成商，而价值链上游无核心零部件制造商支撑，关键零部件方面仍远远落后于外企，因此长期受制于人[2]。正由于此，在本土生产的工业机器人原材料成本构成中，进口的减速机占据40%，伺服电机占据30%，控制器占据15%，其他占据15%，大部分利润都被掌握核心技术的国外企业拿去。从技术力量来说，中国每年申请机器人技术相关专利、发表机器人技术相关学术论文居世界首位，但核心技术研究却大幅落后[3]。以RV减速器为例，中国申请人申请的专利仅26件，且有效专利仅有13件，发明专利只有2件；而国外申请人在华申请了专利47件，其中有效的26件全部是发明专利。正是由于关键零部件难以自主，内资品牌利润被挤压，加剧竞争更多只会带来价格战，尤其是在中小企业之间的火拼，目前，内资、外资企业生产能力、市场竞争力差距甚远，外资机器人品牌占中国70%的市场份额[4]。

机器人产业是制造业数字化革命的代表性产业，是第三次工业革命典型的主导产业，也是中国列入未来重点发展抢占全球价值链制高点的战略性新兴产业。因此从全球价值链的角度研究中国机器人产业在国际价值链中的地位及其变化趋势，可以揭示中国机器人产业发展面临的主要挑战，对促进中国机器人产业健康发展，力争使中国成为站在机器人肩膀上的国家，具有重要的理论和现实意义。

2研究方法与数据

2.1全球价值链中产品升级或降级的Kaplinsky指数

在全球化时代企业的竞争可以用“追、赶、跑、跳、碰”五个字来形容。有竞争力的企业不断往上追，准备随时赶上领先企业，其追赶的“有力武器”就是不断升级的新产品，业绩表现为市场份额的上升。领先企业不断往前跑，以保持领先距离，碰到障碍或技术瓶颈就要想方设法跳跃过去，其保持市场领先的“杀手锏”通常也是不断升级的新产品。当领先企业暂时无法克服产品升级道路上的技术障碍时，整个行业的最新产品升级也就随之暂时停滞，此时领先企业为了保持或体现其竞争优势，会转过身来与后进企业展开硬碰硬的价格竞争以争夺市场份额，直至有企业取得技术突破研发出新产品，然后开展新一轮的产品升级竞赛。正是从这一逻辑出发，Kaplinsky和Readman认为，要准确判断某一产品是否升级，需要从两个维度进行评价：一是产品相对价格；二是产品市场份额[5]。两个维度交叉评价的结果见表1。

表1　Kaplinsky和Readman对产品升级或降级的判断方法

(1)

(2)

(2)单一产品出口价格及其变化。判断产品是否升级的另一个维度是出口产品价格。在国际市场存在多种差异产品的情况下，准确衡量某一产品在全球价值链中所处地位的指标，首选应该是相对价格，即相对于世界该类产品的平均价格的价格，而不应该是绝对价格。本文定义i国k产品国际市场的相对价格为：

(3)

在定义i国k产品出口相对价格的基础上，很容易得出该产品相对价格的变化率：

(4)

(3)多产品情况下产品升级的Kaplinsky指数。如果某产业总共有K种相似的差异产品，那么该产业出口的Kaplinsky升级指数的表达形式为：

(5)

同理，i国K种产品从t期到t+n期的Kaplinsky降级指数的表达形式为：

(6)

式中，Kaplinsky降级指数的实质是i国某种产业K种产品中出口份额和出口价格同时下降产品的出口额占该产业出口总额的比重，其变化范围也是[0,1]。

2.2全球价值链地位指数

全球价值链地位指数(Global Value Chain,GVC)是用来衡量一国企业参与全球价值链地位高低程度的测度指标。目前测度全球价值链地位指数的方法有多种，但计算相对简单采用较多的方法主要有如下两种：一是用一国出口产品的技术复杂度来衡量[6]；二是通过考察中间品出口单价的高低来判断一国在全球价值链中的地位[7-8]。为了全面客观地分析中国工业机器人在全球价值链中的地位，本文分别用这两种方法进行测定。

(1)出口产品技术复杂度指数(ESI)。使用出口产品技术复杂度指数测定一国去全球价值链中的地位，需要首先计算单一产品的技术含量，产品技术含量的计算公式为：

(7)

在式(7)的基础上，就可以进一步测定一国某产业的出口技术复杂度指数，即：

(8)

式(8)假定一国某产业共有K种相似产品，那么以每一种产品的出口份额为权数对其技术含量进行加权平均，即为该产业出口产品技术复杂度指数。

(2)中间品出口单价指数。用中间品出口单价指数来衡量一国某产业在全球价值链中的地位，其计算公式为：

(9)

2.3产品分类与数据来源

在HS2002编码体系中，工业机器人主要分布在如下7类六位数编码的商品中：842489(喷涂机器人)，842890(搬运机器人)，847950(多功能机器人和机器人末端操纵装置)，848640(IC工厂专用自动搬运机器人)，851521(汽车生产线电阻机器人和其他电阻焊接机器人)，851531(电弧包括等离子弧焊接机器人)，851580(汽车生产线激光焊接机器人和其他焊接机器人)。

计算工业机器人Kaplinsky指数的数据与全球价值链地位指数数据都来自联合国商品贸易统计数据库。具体来说，计算过程中如果需要用到单一产品的出口额或出口数量时，采用HS2002六位数编码体系在联合国商品贸易统计数据库中查询，该查询结果既包括出口金额也包括出口数量，因此可以估计出口平均价格；计算过程中需要用到工业机器人整个产业的相关数据时，则把上述7大类六位数编码的产品数据进行汇总。

3中国工业机器人产品升级与GVC地位测算结果

3.1中国工业机器人产品升级测算结果

使用Kaplinsky指数计算的中国工业机器人升级和降级情况列于表2。为了进行国际比较，表中还列出了世界主要机器人生产强国的升级指数。考虑到本文只收集了2004—2013年共9年的数据，所以把它们平均分成三个时间段来分别进行分析，即以2004年、2007年和2010年为基期，分别分析2007年、2010年和2013年中国工业机器人出口产品升级状况。这种时间段划分的一个优点是回避了2008年国际金融危机对工业机器人生产和贸易的暂时冲击，进而导致的数据可比性问题。国际机器人联合会(IFR，2015)的统计数据显示，2007年世界工业机器人安装量达到11.9万台，而由于受金融危机的影响，2008年和2009年分别下降到11.8万台和0.6万台；2010年又恢复到12万台。如果以2008年或者以2009年为基期进行分析，有可能会高估或低估中国工业机器人在全球价值链中的地位，所以为了回避国际金融危机导致的数据可比性问题，本文作了上述时间段的划分。

从表2中可以看出，2004—2013年的三个时间段内中国工业机器人的升级比重不断上升，分别为5%、8%和13%。而其他四个国家的产品升级比重一般都高于10%，其中德国和韩国在某些年份的产品升级比重则高达20%左右。因此，从总体上看中国工业机器人产品升级形势不容乐观。但是值得欣慰的是2010—2013年期间中国工业机器人迎来了黄金时期，产品升级比重达到13%；与其他四国在产品升级比重上的差距已经不大，其原因可能是中国用工成本的上升刺激了工业机器人的推广应用和研发，进而推动产品升级。

表2　2004—2013年中国与世界主要国家工业

资料来源：根据联合国商品贸易统计数据库数据计算，升降级比重根据公式(5)和(6)计算。

进一步的分析显示，2010—2013年中国工业机器人升级产品主要是多功能机器人(HS847950)和汽车生产线电阻焊接机器人以及其他电阻焊接机器人(HS851521)，两者的出口份额分别为7%和6%。同一时期出现降级的产品是喷涂机器人(HS842489)，出口份额为3%。

中国工业机器人产品降级比重在这五个国家当中并不算高，2010—2013年工业机器人产品降级比重为3%，仅高于日本的2%，低于其他三个国家的降级比重。其原因在于中国工业机器人出口价格(代表产品价值和质量)虽然没有上升甚至还有所下降，但是出口数量和国际市场占有率上升很快。根据Kaplinsky指数对产品升级的定义，这种情况既不能确定是产品升级也不能确定为产品降级。

3.2中国工业机器人GVC地位测算结果

使用出口产品技术复杂度指数测算的中国工业机器人GVC地位结果列于表3。从中可以看出，2004—2013年中国工业机器人出口技术复杂度在不断提高，只在2008年国际金融危机期间有小幅下滑，说明中国工业机器人出口技术内涵在不断优化。当然，仅从出口技术复杂度本身的变化还不足以说明中国工业机器人在全球价值链中的地位，这是因为，一方面根据公式(7)和公式(8)的计算方法，即使出口结构没有变化，仅仅因为人均GDP的提高就会提高中国工业机器人出口技术复杂度指数；另一方面，在中国工业机器人出口技术复杂度提高的同时，其他国家的技术复杂度或许也在提高，而全球价值链的地位本质上是与对象国的比较。因此，本文同时计算了美国、德国、日本和韩国工业机器人出口技术复杂度指数，以便于在国际比较中更全面地认识中国工业机器人在全球价值链中地位，计算结果也列于表3。在国际比较中，可以清晰地看出，尽管中国工业机器人出口技术复杂度指数在不断上升，但是与其他四个主要机器人出口强国相比，中国工业机器人在国际价值链中的地位还存在相当差距，特别是与德国和日本的差距相当大，当然中国在逐渐接近韩国的地位。

使用出口中间品单价指数测算的中国工业机器人GVC地位结果列于表4。总体上，由于中国参与全球垂直专业化分工的方式是出口低价中间品，进口高价中间品，因此中国工业机器人与发达国家相比，仍处于价值链的低端位置。另外，表4的数据显示德国和日本占据工业机器人价值链的高端，其次是美国和韩国。从发展趋势上看，中国工业机器人参与全球价值链的地位在不断提高，但仍然与发达国家有巨大差距。

表3　2004—2013年中国与世界主要国家工业机器人出口技术复杂度指数

资料来源：利用联合国商品贸易统计数据库数据运用公式(7)和公式(8)进行计算的结果。

表4　2004—2013年中国与世界主要国家工业机器人中间品出口单价指数

资料来源：利用联合国商品贸易统计数据库数据使用公式(9)进行计算的结果。

联合国商品贸易统计数据库数据显示2013年日本和德国工业机器人及其零部件出口额分别为20.56和20.41亿美元，国际市场占有率分别为21.53%和21.37%。而美国工业机器人及其零部件出口额与国际市场占有率仅为6.59亿美元和6.9%。但是表4的数据表明，美国工业机器人中间品出口单价指数却高于日本和德国，说明美国在工业机器人全球价值链中占据顶端位置。

表4的工业机器人中间品出口单价指数是一种综合分析，这种综合指数可能掩盖了内部结构问题。为了进一步分析中国7大类工业机器人中间品在全球价值链上的地位，本文又计算了每一类中间品的出口相对价格(出口单价除以世界平均价格)。图1和图2分别是2004年和2013年中国、美国、德国、日本和韩国7大类工业机器人中间品出口相对价格，横轴是7大类工业机器人的HS2002六位数编码，纵轴是它们的相对价格。

图1的信息显示，2004年中国7大类工业机器人中间产品，只有847950类产品(多功能机器人和机器人末端操纵装置)的出口相对价格指数达到1.03，即勉强高于世界平均价格；另有851531类产品和851580类产品出口价格接近世界平均出口价格，即出口相对价格指数接近于1。其他4大类产品出口价格都低于世界平均出口价格；尤其以851521类产品出口相对价格指数最低，与世界平均出口价格差距最大。

图2的信息显示，2013年中国847950类产品出口单价刚刚超过世界平均出口价格，而842489类产品、842890类产品、851531类产品和851580类产品的出口价格都接近世界平均出口价格；只有848640类产品和851521类产品出口价格与世界平均出口价格还存在相当差距。也就是说，从出口相对价格指数的角度看，中国工业机器人中间产品已经接近世界平均价格，即处于全球价值链的平均水平。

综合图1和图2的信息，可以发现中国在847950类产品和851531类产品的出口价格上，已经接近某些发达国家的水平，比如2013年中国847950类产品出口价格接近韩国、日本和美国的出口价格；在851531类产品上，中国出口价格已接近美国和德国的水平。但是不管是2004年(见图1)还是2013年(见图2)，中国在851521类产品的出口上，与发达国家的差距都是最大的。

比较而言美国在851580类产品上表现突出，2004年其出口价格是世界同类产品平均价格的4倍，2013年更是达到10倍。德国的842489类产品和842890类产品处于全球价值链的顶端，在851521类产品在全球价值链中的地位也较高。整体而言，日本在848640类产品和851531类产品的生产上处于全球价值链的顶端，但领先幅度并不大，但日本另5大类工业机器人中间品在全球价值链中的地位，与美国、德国和韩国相比，都处于中上位置，说明日本工业机器人整体实力较强，无愧于其世界第二大工业机器人出口国的地位。

值得注意的是，韩国851521类产品在全球价值链中的地位独领风骚，其出口价格是世界同类产品出口平均价格的4～5倍，说明韩国凭借其国内汽车工业的发展，在汽车生产线电阻机器人和其他电阻焊接机器人生产方面，成功突破了发达国家的技术垄断，占据了全球价值链的高端位置。这一点尤其值得中国学习和借鉴。

图1　2004年各国工业机器人中间品出口相对价格

4结论与建议

本文采用Kaplinsky升级指数分析了中国工业机器人产业的升级和降级情况，并使用出口技术复杂度指数和中间品出口单价指数测算了中国工业机器人在全球价值链中的地位。研究结果显示：第一，2010—2013年中国工业机器人有13%的出口产品实现了产品升级，而只有3%的产品出现产品降级，与其他工业机器人生产强国相比，成绩比上不足比下有余。第二，出口产品技术复杂度指数的测算结果显示，中国工业机器人出口产品技术复杂度仍低于美国、德国、日本和韩国，说明中国工业机器人仍处于全球价值链的低端位置。第三，中间品出口单价指数的测算结果表明，中国工业机器人中间品出口价格低于世界平均出口价格，与发达国家相比还有很大差距。第四，中国7大类工业机器人产品在全球价值链中的地位并不完全相同，相对而言中国多功能机器人和机器人末端操纵装置、电弧包括等离子弧焊接机器人、汽车生产线激光焊接机器人和其他焊接机器人等3大类产品与世界平均价格水平差距相对较小。第

五，韩国工业机器人尤其是汽车生产线电阻机器人和其他电阻焊接机器人在全球价值链中的地位表现突出。

参与全球垂直分工体系是改革开放以来中国制造业迅速发展的成功经验，然而以低要素成优势嵌入工业机器人全球价值链之中，面临低端锁定的风险。因此，如何在成功嵌入全球价值链之后不断从低端向高端升级，是中国工业机器人产业必须解决的重要问题。这方面韩国的成功经验对中国具有重要的借鉴作用。在20世纪70年代韩国以劳动力成本优势融入国际分工体系之后，又凭借战略性贸易政策成功实现从劳动密集型产业到资本密集型产业的升级，进入21世纪之后韩国以国内资本密集型工业特别是汽车工业对工业机器人的巨大市场需求为依托，重点发展汽车生产线电阻机器人，本文的研究显示2004年和2013年韩国汽车生产线电阻机器人出口价格是世界平均价格的4～5倍，处于全球价值链的顶端位置。因此，中国工业机器人在以低要素成本优势为依托成功嵌入全球价值链体系之后，应充分利用中国刚刚成为全球最大的工业机器人市场的历史机遇，及时转向以规模经济优势为依托，选择国内市场规模较大前景较好的工业机器人，进行重点研发和突破，最终实现向全球价值链高端爬升的目标。

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(责任编辑刘传忠)

The Position and Trend of China’s Robot in Global Value Chain

Dong Guicai

(School of International Economics and Trade,Anhui University of Finance and Economics,Bengbu 233030,China)

Abstract：In this paper,Kaplinsky Upgrade Index and the Export Technical Complexity Index are calculated to demonstrate the upgrading trend and the current position of China’s robot in the global value chain.Firstly,there were 13% of China’s exported robot upgraded,and the other 3% of products degraded from 2010 to 2013.Secondly,although China’s Export Technical Complexity Index of robots is on the rise, it is still lower than the indexes of the United States and South Korea,indicating that China’s robots are still at the low-end of the global value chain.Thirdly,in terms of the export price index,the intermediate goods of China’s robots are still remained at the relative low-end compared with the developed countries.Fourthly,the positions in the global value chain of the 7 categories of China’s robots are different,and 3 categories including multifunction robots are higher than the others.Fifthly,the South Korea’s robots are outstanding in the global value chain,especially the electrical resistor robot for auto line.China’s robots industry should learn from the successful experience of South Korea,after successfully embedding the global value chain system relying on the low-cost advantages,timely shifting to advantage of scale economy,and ultimately climbing to the high end value chain.

Key words:Industrial robot;The global value chain;The Kaplinsky upgrade index;The export technical complexity index

中图分类号:F752.62

文献标识码:A

作者简介：董桂才(1972-)，男，安徽临泉人，安徽财经大学国际经济贸易学院副教授；研究方向：国际贸易理论与政策。

收稿日期：2015-07-08

基金项目：安徽省哲学社会科学规划项目“基于地区差异的扩大安徽出口贸易发展的对策研究”(AHSK11-12D14)。