工業機器人發展及其對就業影響

鄧　洲（中國社會科學院，北京100836）

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工業機器人發展及其對就業影響

鄧洲
（中國社會科學院，北京100836）

內容提要：近年來，世界工業機器人產業和市場發展加速，中國也在2013年成為全球最大的工業機器人市場。機器人的普及不僅對制造業生產效率和轉型升級起到推動作用，也對制造業就業需求和結構產生影響。本研究發現，工業機器人的使用雖然替代部分人類勞動者崗位，但也填補了部分人類無法勝任的崗位空缺，同時還創造了大量新的崗位，總體上看，工業機器人及對整個人類就業崗位是促進的。我們必須積極利用工業機器人的大發展促進制造業的轉型升級，同時也要推進產業結構調整，促進勞動者向新的崗位轉移。

關鍵詞：工業機器人工業機器人產業就業

自工業革命以來，人與機器的關系就一直受到關注，新機器的出現總會伴隨著對大量失業的擔憂。但是，工業化的歷史中并沒有出現因機器造成的長期的、大規模的失業，技術進步總能創造出新的適合人類勞動者的工作崗位，“機器吃人”并沒有真正發生過。工業機器人出現之后，人機關系有了新的內容，機器和人類勞動者在崗位上再次調整分配結構，同時，人與機器的關系也由原來的操作者與操作對象向合作伙伴發生轉變。本研究在概述工業機器人發展進展的基礎上，重點研究工業機器人與人類勞動者兩者關系的變化，最后給出本研究的結論。

一、工業機器人的發展和影響

工業機器人的出現可以上溯到20世紀50年代，其發展大致經歷了三代。第一代機器人采用示教再現技術，能夠按照預裝程序完成規定動作。第二代機器人編程系統采用離線計算，適應能力得到了顯著提高。最新的第三代機器人集成了各種傳感器，實現了對外部信息的實時反饋，從而大大提高了機器人的智能化程度。日本、德國、美國等發達國家的工業部門正在由第二代機器人向第三代智能機器人的升級換代，我國制造業實際安裝的主流機型仍然是第二代機器人。目前，日本、美國、德國和韓國的工業機器人技術較為領先，中國在近年來的技術進步速度加快。從專利分布看，日本是當前工業機器人技術第一大來源國，其次是中國、美國、德國和韓國。日本、德國、韓國工業機器人技術創新都將美國作為除本國以外最重要的專利申請國，說明美國在全球工業機器人市場占有極其重要的地位。中國專利申請量近10000項，在數量上僅次于日本，遠超過德國和韓國，同時中國也是僅次于日本的第二大專利申請目標國，這說明了我國的工業機器人技術創新正在縮小與發達國家的差距，中國作為全球最重要的制造大國同樣也是工業機器人重要潛在市場，主要技術來源國為了獲得在中國的專利保護開始將核心技術向中國轉移。但是，中國專利申請有90%以上是國內申請，在其他國家申請的專利都不到100項，這說明了國內工業機器人研發機構和企業雖然已經具備通過專利布局保護自主知識產權，但是值得或能夠在國外申請專利的技術還非常少，我國在工業機器人領域核心技術缺失的問題還非常嚴重。例如，在工業機器人幾大關鍵技術領域中，除涂裝軌跡規劃外，日本均是最大的專利來源國，日本在諧波減速器、RV減速器、電焊鉗、焊縫跟蹤的專利擁有量均超過全球總量的一半，并且，所有的關鍵技術領域，擁有專利最多的企業全部來自日本。

表1　工業機器人關鍵技術領域專利來源國結構

工業機器人的出現和普及對產業結構和勞動力市場產生深遠的影響。首先，工業機器人的使用是20世紀50年代之后推動支柱產業發展升級的重要舉措。工業機器人的使用具有明顯的產業特征，不同產業中工業機器人密度差別非常大。從國際經驗看，工業機器人應用最多的是汽車產業，其次為電器電子產業。日本汽車產業的工業機器人密度是1584臺/萬工人，為全球最高；其次為意大利和美國的汽車產業，工業機器人密度分別為1215 臺/萬工人和1176臺/萬工人。工業機器人密度已經成為衡量產業發展水平的重要指標，以我國汽車產業為例，外資品牌和自主品牌的生產車間存在明顯的差異：前者大部分工序由成套的工業機器人完成，僅有少數工序有工人參與，機器人密度比較高；而后者則保有大量的生產工人，工業機器人使用較少，機器人密度非常低，這是造成我國自主品牌汽車質量和價格與外資或合資品牌存在較大差距的重要原因。產業的工業機器人密度與生產效率、產品質量和性能正相關，是產業高端化的重要指標，通過提高工業機器人的密度以提高制成品的性價比，是提升我國支柱產業發展質量和競爭力的重要路徑。其次，生產線上引入工業機器人確實替代了人力勞動，但是不能靜態地將此歸納為“機器吃人”。歷史地看，人類社會的發展過程也是更多、更具效率的機器的使用歷程，機器的使用不僅釋放了生產力，而且增加了生產的迂回性，衍生出了數目眾多的新產業，相應地創造新的就業崗位。工業機器人的應用同樣如此：在減少生產線勞動力數量的同時，也創造出了其他的用工需求。此外，使用工業機器人企業的市場競爭力得以提升，職工收入增長，還可以維持社區其他產業如一些消費性服務業的就業。就我國的情況而言，工業機器人的引入本身就是企業對勞動力不再無限供給做出的適應性反應，機器在某些崗位替代勞動力并不一定會造成失業。第三，工業機器人的使用對勞動力市場的影響還包括改變就業結構。引入工業機器人后，制造業的生產流程和管理方式也將隨之進行適應性調整，低技能、甚至是部分熟練工將被工業機器人替代，而調試、維護和控制工業機器人的技術性崗位將會相對增加。在產業層面上，隨著產業的高端化，特別是高端制造業的發展，將會增加知識型和技能型員工的需求，也會相應地帶動生產性服務業從業人員的增加。換言之，工業機器人的引入將導致就業結構的高端化。這里需要強調的是，目前我國大量使用的工業機器人以第二代機器人為主，因此對就業的影響還主要反映為替代中低端技能勞動者，對高端就業崗位的創造還不是很明顯，隨著智能工業機器人裝機數量的增多，未來將對人才提出更高的要求從而影響就業結構。

二、工業機器人市場現狀和趨勢

近年來，全球工業機器人市場保持高速增長。根據IFR（國際機器人聯合會）的統計，2014年，全球工業機器人銷售量達到22.93萬套，較2013年增長了29%。汽車、化工、橡膠和塑料、食品等產業新增工業機器人增長最明顯。2010年-2014年，全球工業機器人銷售量的復合增長率達到17%，從全球范圍看屬于高增長行業。分地區看，中國的工業機器人銷量占到全球市場的20%，中國、日本、美國、韓國和德國占到了全球市場的約70%。

中國已經成為全球最大工業機器人市場，根據IFR和中國機器人工業聯合會（CRIA）的統計，2014年，中國市場共銷售5.71萬套工業機器人，較2014年增長了56%。其中，中國的供應商共為國內客戶安裝了1.6萬套，較2013年增長了78%，國外供應商在中國市場的銷量也提高了49%，中國在2010年-2014年工業機器人銷售量的年均增長率高達40%，并在2013年成為全球最大的工業機器人市場。

汽車產業是工業機器人最大應用市場。2014年，全球汽車產業新增工業機器人9.89萬套，占到新增工業機器人的43%，是目前工業機器人最大的應用市場；電器和電子產業新增工業機器人4.84萬套，是第二大工業機器人應用市場，占全部工業機器人市場的21%。

幾乎所有的處于高增長階段的發展中國家的工業機器人都遠遠未達到世界平均水平，與發達國家的差距還非常大，這些國家汽車等產業的發展和轉型升級將創造巨大的工業機器人市場。根據IFR的預測，2016年至2018年全球機器人裝機量年增長率至少達到15%，其中，美洲和歐洲的年增速為10%，亞洲和大洋洲的增速為18%，中國等以制造業為支柱產業的國家和地區的工業機器人增長將更快。

表2　2013年主要國家工業機器人密度

三、工業機器人對就業崗位的影響

自工業革命以來，“機器替代人”的困擾就始終伴隨技術進步和生產率提高。在始于英國的第一次工業革命期間，以及以福特制為代表的第二次工業革命期間，都因為新機器的采用，出現了對勞動力大量失去就業崗位的擔憂。但事實證明，機器在替代勞動者原有崗位的同時，由于技術進步和生產力提高，勞動者總能在新的行業、新的崗位重新就業。人類工業文明進程中，出現大量失業問題的時間并不多，且大都是因為經濟周期因素造成的，由機器造成的失業總是短暫和臨時的。目前，隨著工業機器人發展加速，各國制造業工業機器人裝機數量大幅提高，又出現對工業機器人是否會大規模替代勞動者并產生失業問題的擔憂，但實際上，這種擔憂是沒有必要的。2000年到2010年，美國、日本、德國、韓國、中國、巴西六個國家中，除了日本，其余國家制造業機器人的數量都翻倍，而除美國之外失業率都有所下降，也就是說，工業機器人的采用和普及在絕大多數國家（包括發達國家和發展中國家）并沒有引起失業率的提高。相反，工業機器人的出現和普及在很多國家是和失業率下降同步的。

工業機器人在全球制造業裝機數量的快速提高的驅動力主要有三：一是人類勞動無法滿足產品制造的高精度、高硬度和低成本要求；二是人類勞動無法適應生產環境和生產條件；三是制造業無法負擔高額的勞動力工資水平。前兩個驅動因素并不會直接減少人類勞動者崗位數量，第三個驅動因素只在制造企業無法承擔人類高額工資時才起作用，如果工資上漲速度減慢或產品價格提高，工業機器人同樣不會替代人類勞動者的崗位。根據這三大驅動因素，制造業中，機器人與人類勞動者的關系有三種類型，如表4。第一是替代勞動者崗位。企業是否選擇機器人替代人類勞動者的依據是機器的購買和維護成本、人的工資水平，以及產品的附加價值高低，如果工資水平高于使用機器的成本，且產品附加價值不足以承擔高額工資水平時，企業就會選擇購買更多的機器同時辭退工人。第二是填補人類勞動者無法勝任的崗位。先進制造對加工精度和硬度有更高的要求，以至于最熟練的技術工人都無法達到要求，同時，人類在一些特殊環境中的工作受到嚴格的法律保護，這些行業和生產環節就需要機器人填補不能由人類勝任的崗位。第三是創造新的人類工作崗位。傳統產業的轉型升級、新興產業的發展都創造就業崗位，而這些產業都需要工業機器人的使用作為支撐，否則這個行業和崗位會由于成本、工藝、技術的原因不存在。同時，機器人產業本身以及上下游的設計研發、零部件生產、銷售、售后服務等也創造就業崗位。三種關系中，真正對人類勞動崗位有威脅的只有第一種，在機器人與人類勞動崗位的第二種和第三種關系上，工業機器人的使用不僅沒有威脅到人類崗位，反而是如果沒有機器人（或其他機械裝備），原本可以由人類勞動者勝任的崗位也會消失。

表3　2000年-2012年主要國家人口就業與機器人裝機情況

（一）替代人類勞動者崗位

對于機器人在哪些產業、哪些環節替代人類勞動，包括經濟學、管理學和很多自然科學學科的學者都進行了研究。一種觀點認為，如果將動作分解為操作量和操作復雜性兩種屬性，那么機器人更適合于操作較復雜，同時操作量大的領域；操作較簡單但操作量大的領域適合專用機器；操作復雜但操作量較小的領域更適合人類勞動者。當然，企業在選擇雇傭工人還是采購機器人時還要考慮投資成本，機器人的初期投資較大，但工作時的變動成本較低；而人類勞動者需要持續的工資支出，因此，資金充足，且雇傭工人工資較高的產業和企業傾向于購買安裝機器人，資金相對緊缺，且雇傭勞動者工資較低的產業和企業傾向于雇傭工人。如圖1所示，將操作量、操作復雜程度和投資大小作為坐標，構建三維的坐標系，虛線部分象限的人類勞動者崗位最容易被機器人替代的。

表4　工業機器人對就業崗位的影響

制造業中，汽車、機械裝備、金屬加工行業的勞動成本較高，而食品和電子產業的勞動力成本最低，這與不同產業需要勞動者的熟練程度、知識技能有關，也受不同產業工會組織談判能力和移民勞動者的比重影響。以美國為例，汽車產業工人的周薪能夠達到1400美元以上，而食品產業工人的周薪只有400-650美元。最有可能被機器人替代人類崗位的行業工資水平也是最低的，在發達國家，這些產業的比重較低且已經實現高度自動化，但仍然是制造業中低技術崗位的主要提供者。在發展中國家，這些產業的勞動密集程度較高，雇傭了大量非技能型工人，在流水線下進行簡單、高速和重復的勞動。總體上看，這些行業仍然屬于各個國家的勞動密集型產業，且使用的機器人較少，機器替代人類勞動者崗位并不明顯。由于機器人替代人類崗位的原因和方式復雜，目前無論是全球還是單個國家或地區都缺乏對這方面的官方統計和分析，但從全球近幾年各機器人高速增長國家和地區的就業人口變動看，工業機器人替代的人類勞動者崗位并不多。

圖1　工業機器人相對具有優勢的領域

當然，如果企業資金充足，在工資水平提高的情況下，使用機器人是可以降低成本的。例如，鴻海作為全球最大電子代工企業，正在大量采購機器人替代工資日益上漲的人類勞動者。并且，機器替代人還與勞動力的供給變化趨勢相關，勞動力并不是無限供給的，人口的年齡結構也在發生變化。根據聯合國的預測，與2000年比較，到2020年，歐洲國家和韓國的人口基本保持不變，日本出現負增長，中國的增幅約為2%，美國的增幅約8%，南美國家的增幅約15%，總體上看，全球人口增長速度將放緩。同時，大多數發達國家和部分發展中國家將在未來10-20年進入老齡化社會，勞動力短缺將成為制造業發展必須面臨的問題。同時，學校教育水平提高和職業教育的增強改變了發展中國家勞動力的技能結構，更多的工人愿意選擇技能要求更高和工資水平更高的崗位就業。隨著勞動力供給數量的下降，以及非熟練和非技能勞動者數量的減少，機器人在未來將在更多的崗位替代人類勞動者。

（二）填補人類勞動者崗位

雖然很多人將機器人看作是人類勞動者的威脅，但實際上很多例證反而證明了機器人的使用保護了人類勞動者的工作崗位，機器人只是填補了人類勞動者無法勝任和不愿意參與的工作崗位，使得整個制造過程能夠完成，產品滿足市場需求，從而使其他人類勞動者可以勝任的崗位得以存在，這是目前工業機器人對人類勞動者崗位最主要的影響方式。

機器人主要填補人類勞動者無法勝任的四類崗位：第一，一些工作對力量要求高，由人承擔此類工作效率低，且容易造成傷害和損壞部件，例如汽車、裝備、鑄造需要搬運或定位大型工件，這都需要機器人或專用機械來完成。第二，一些工作對操作精度要求高，超出了人視力和動作的極限，由人承擔此類工作無法達到最低產品質量要求，例如大型集成電路的生產，汽車、裝備的焊接、噴涂等。第三，一些工作對溫度、濕度和清潔度有極高的要求，由人承擔此類工作容易改變生產環境，影響產品質量，例如生物醫藥和光電子產業的某些車間要盡量減少工人數量。第四，一些工作的操作環境對人體具有傷害，由人承擔此類工作容易患疾病，甚至違法勞動保護法律，例如化工生產的一些有毒環節，礦山的采掘、汽車的噴漆等都需要由機器人或者由機器人輔助人類勞動者完成。同一臺機器人或機器人間的協作能夠同時滿足多個人類無法勝任的工作任務，例如，搬運機器人和焊接機器人共同完成大型部件的焊接工作，同時填補了人類力量和精度的有限性。在這些產業和生產環節，機器人是對普通機械裝備和老型號機器人的替代，并沒有減少人類勞動者的崗位，相反，正因為機器人的存在，使得一些無法手工完成的生產得以實現，才使人在其他崗位獲得工作成為可能。

如表5，在2011年，全球汽車產業勞動崗位中有10%-15%依賴于機器人的使用，這相當于110-160萬的就業崗位，僅僅在2008年-2011年的三年里，就因為采用更多更先進的機器人增加了12-24萬的就業崗位，是最依賴于機器人的產業。電子產業中也有5-10%的工作崗位依賴于工業機器人的使用，2008 年-2011年一共增加5-10萬的工作崗位。

（三）創造人類勞動者崗位

除了填補在傳統的制造業部門人類無法勝任的工作，工業機器人的發展本身也在為人類勞動者創造崗位。到2011年，全球機器人產業有約17.5萬的職員，隨著需求的增長，幾乎所有的機器人企業都在近幾年建設新的生產線和生產基地，機器人產業就業人數的年增長率超過10%，是金融危機之后就業崗位增長最快的新興產業之一。除機器人產業本身外，其上游的零部件生產，下游的銷售業也創造了大量就業。機器人在使用過程中，需要進行調試、維護、保養和升級，每10臺大型機器人就需要一名工程師，而小型機器人需要的工程師數量則更多，目前，全球有近150萬機器人在使用中，也就是需要約15萬左右的工程師隊伍。到2013年，全球機器人產業創造了32-35萬的就業崗位，機器人以及機器人相關產業至少創造了60-70萬工作崗位，且大多數為高收入崗位，非常有助于解決高技能水平勞動者就業。

表5　全球和中國制造業部分產業依靠機器人的崗位情況

綜合目前工業機器人對人類勞動者崗位的三種影響，機器人的出現和普及對整個人類就業崗位是促進的。但是，也必須認識到，機器人并不能惠及每一名人類勞動者，這是因為機器人填補創造的崗位和直接創造的崗位，與淘汰的崗位在專業、技能水平上并不等同，因此被機器人替代崗位的工人并不一定能夠勝任新出現的工作崗位。在第一次工業革命和第二次工業革命期間，制度和管理進步與技術進步是同步的，甚至領先于技術進步，因此，企業家總能夠創造新的崗位以滿足就業需求，但信息技術出現之后，技術變革不僅快而且普遍，計算機如同一臺萬能機器提高了所有行業的生產效率，相比較，制度和管理的進步相對滯后，教育更是跟不上技術的變化，從而使得某些低技術技能的勞動者面臨失業的風險，這在教育水平相對較低，低技能勞動者比重較大的發展中國家更為突出。

四、結論和政策含義

本研究的結論和政策含義包括：

第一，工業機器人產業處于高速發展階段，已經越過“奇點”，未來幾年，全球機器人裝機量保持10%以上的增長速度，中國等制造大國的增長將更快。從產業看，汽車產業使用工業機器人最多，是機器人密度最大的產業，這與汽車的生產工藝和汽車企業的資金技術能力有關；從地區看，中國已經成為全球最大工業機器人市場，并將繼續保持這一地位。目前，日本、德國、美國掌握核心技術，中國雖然已經成為第二大專利申請國，但集中于非核心領域且大多為國內申請。

第二，工業機器人的出現、發展和普及與人類勞動者崗位的關系包括替代、填補和創造。替代是成本的問題，填補是精度、強度、潔凈度和勞動環境問題，創造是產生新崗位的問題，只有第一種關系是減少工作崗位。目前，從全球范圍看，工業機器人的普及沒有減少人類勞動者的崗位數量。但是，工業機器人的出現確實擠壓了中低技能水平工人的就業，而新創造的崗位又是這些工人不能勝任的，工業機器人并不能提高每個人的福祉，如何解決這部分工人的就業是發展工業機器人國家和地區必須面臨的問題。

第三，技術進步將使機器在更多的具有優勢的崗位替代人類勞動者，人類勞動者將轉移到新的更具有創造性的崗位上，機器與機器（包括普通機械和機器人）、機器與人類之間是協作而非替代和競爭的關系。友好的界面、外形和可運動將使得人與機器之間的隔閡減弱，機器人周圍的圍欄將取消，由人機協同操作的平臺替代。

第四，工業機器人普及對我國就業崗位數量和結構產生影響。目前，創造就業崗位最多的紡織服裝、采掘、電子信息等產業出現了機器人替代就業崗位的趨勢，但至少從現階段看，我國制造業中工業機器人和人的手工操作間的替代關系并不顯著，工業機器人具有競爭優勢的行業和領域，與我國勞動力比較優勢最顯著的行業和領域并非完全重疊，換句話說，國內制造企業大量采用工業機器人只會在個別產業和環節上替代手工操作，短期內主要還是對生產效率和產品質量提高產生積極影響，不會改變我國制造業勞動力密集程度較高的特征，也不會造成嚴重的失業問題。當然，工業機器人的普及也存在一定的擠壓就業崗位風險。根據世界勞工組織的估計，我國到2020年將新增加約700萬的就業人口，同時，農業就業人口、農村就業人口逐年下降并趨于穩定，非農就業、城鎮就業和第三產業就業的比重將進一步提高。從歐美資本主義國家的工業化歷史看，勞動力從農場轉向工廠直至就業結構的穩定用了近200年的時間，中國農村剩余勞動力轉移自改革開放以來也經歷了三十多年，勞動力轉移需要漫長的調整期，因為工作崗位的變動需要掌握新的知識和技能。一些技能可以通過短期培訓實現，但有些卻必須經過系統的、長期的學校教育，如果工業機器人在很短時間在其具有優勢的產業和環節替代工人崗位，而工人無法獲得參與其他工作的所必須具備的知識和技能，失業就會產生。

參考文獻：

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〔7〕日本機器人學會.機器人科技：技術變革與未來圖景.人民郵電出版社，2015年.

【責任編輯寇明風】

中圖分類號：F40

文獻標識碼：A

文章編號：1672- 9544（2016）06- 0025- 07

〔收稿日期〕2016-05-04

〔作者簡介〕鄧洲，工業經濟研究所副研究員，博士，研究方向為工業發展、結構調整和技術創新等。