國內(nèi)外機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力比較研究
——基于創(chuàng)新投入產(chǎn)出的DEA模型分析

徐爽，宋亮，何穎，王文平

（中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，北京，100846）

國內(nèi)外機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力比較研究
——基于創(chuàng)新投入產(chǎn)出的DEA模型分析

徐爽，宋亮，何穎，王文平

（中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，北京，100846）

新一輪科技革命和工業(yè)變革下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)成為各國爭搶的高點(diǎn)，我國陸續(xù)發(fā)布《中國制造2025》和“互聯(lián)網(wǎng)+”等制造業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略，并將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型發(fā)展中的重點(diǎn)。為此，對(duì)國內(nèi)外機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力的研究、對(duì)比和分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合機(jī)器人企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)部特征，選用了DEA方法中的C2R模型，并選取了創(chuàng)新相關(guān)的3個(gè)投入指標(biāo)和2個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)，計(jì)算得出15家國內(nèi)企業(yè)和4家國外企業(yè)的創(chuàng)新能力指數(shù)，并分析了機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力與規(guī)模特征、年齡特征和區(qū)域特征之間的關(guān)系，為機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)提供了具有普遍性的理論方法，同時(shí)為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供理論借鑒。

機(jī)器人企業(yè)；數(shù)據(jù)包絡(luò)分析；創(chuàng)新投入；創(chuàng)新產(chǎn)出；創(chuàng)新能力

一、引言

隨著新一輪科技革命和工業(yè)變革的興起，全球迎來了機(jī)器人時(shí)代，以機(jī)器人技術(shù)為代表的信息、制造、能源、材料等科技創(chuàng)新成為新的競爭方向，工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展、智能制造等對(duì)機(jī)器人的需求洶涌而至，如面向工業(yè)領(lǐng)域的焊接機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、切割機(jī)器人等，面向服務(wù)業(yè)領(lǐng)域的娛樂休閑機(jī)器人、監(jiān)視機(jī)器人等；面向特殊環(huán)境的醫(yī)用機(jī)器人、專業(yè)清潔機(jī)器人等［1］。眾所周知，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)興起于歐美日韓等發(fā)達(dá)國家，并形成一批巨頭企業(yè)，如德國的力士樂、西門子、庫卡、杜爾、德馬泰克等，美國的直覺外科、Aesop、Computer Motion、愛德普等，日本的松下、川崎重工、安川、雅馬哈等。這些企業(yè)具有起步早、技術(shù)基礎(chǔ)雄厚、市場占有率高等諸多先天優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又能緊緊把握當(dāng)前的發(fā)展機(jī)遇，不斷開發(fā)新產(chǎn)品、創(chuàng)造需求，搶占了全球70%以上的市場，這為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來巨大挑戰(zhàn)。

但是，據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）統(tǒng)計(jì)，2014年全球共賣出約22.5萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，同比增長27%。其中，超過一半的增長來自亞洲，而中國就是亞洲的最大的需求市場。面對(duì)這樣龐大的市場需求，國外企業(yè)紛紛在中國布局，搶占這塊大蛋糕。那么中國企業(yè)在如此嚴(yán)峻的競爭條件下，如何實(shí)現(xiàn)彎道超車是一個(gè)非常嚴(yán)峻的問題，其中，提升創(chuàng)新力是重要舉措之一。本文選取了19家國內(nèi)外機(jī)器人企業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新能力分析，運(yùn)用DEA方法探討機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力，分析創(chuàng)新能力的規(guī)模特征、區(qū)域特征和年齡特征。

二、基于創(chuàng)新投入產(chǎn)出的DEA模型

1. 模型的選取

DEA（Data Envelopment Analysis），即數(shù)據(jù)包絡(luò)分析［2-5］，是評(píng)價(jià)決策單元（Decision Making Unit，DMU，本文為企業(yè)）投入與產(chǎn)出效率的純定量數(shù)學(xué)模型。它通過設(shè)立投入和產(chǎn)出指標(biāo)，利用線性規(guī)劃和面板數(shù)據(jù)，確定最有效的生產(chǎn)前沿面，將各個(gè)DMU投影到DEA的生產(chǎn)前沿面上，最后以DMU偏離前沿面的程度，來評(píng)價(jià)DMU的投入與產(chǎn)出效率。這樣，我們就能運(yùn)用DEA來比較一組機(jī)器人企業(yè)的效率，識(shí)別他們某種能力的強(qiáng)弱，并分析其中的原因。

隨著D E A方法的研究發(fā)展，衍生出C2R、BC2、C2GS2、FG、ST、WY和GDEA等眾多模型，他們表達(dá)的前沿面可能為技術(shù)生產(chǎn)前沿面、規(guī)模生產(chǎn)前沿面、或者同時(shí)為兩個(gè)前沿面，其中C2R模型反映了DMU的技術(shù)有效性和規(guī)模有效性，BC2、C2GS2僅反映DMU的技術(shù)有效性，F(xiàn)G、ST、WY則在評(píng)價(jià)DMU技術(shù)有效性和規(guī)模收益狀況，GDEA則是以上模型的總結(jié)。由于創(chuàng)新投入產(chǎn)出屬于綜合績效的指數(shù)，應(yīng)綜合技術(shù)有效性和規(guī)模有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此，本研究選用DEA中的對(duì)技術(shù)有效性和規(guī)模有效性同時(shí)評(píng)價(jià)的C2R，構(gòu)建創(chuàng)新能力指數(shù)模型。

2. 模型的建立

本文選取DEA方法中的C2R模型，在構(gòu)建C2R模型時(shí)，首先假設(shè)一個(gè)具有n個(gè)同質(zhì)的企業(yè)（DMUj（j=1，2，…，n））的系統(tǒng)，包括m個(gè)投入指標(biāo)Xj=（x1j，x2j，，…，xmj，）T 和s個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)Yj=（Y1j，Y2j，，…，Ysj，）T。

每個(gè)企業(yè)DMUj都有相應(yīng)的效率指數(shù)：我們總可以適當(dāng)?shù)娜?quán)系數(shù)vi和uk，使得hi≤1。

我們對(duì)第j0個(gè)企業(yè)進(jìn)行效率評(píng)價(jià)。一般來說，相對(duì)有效性hj0的大小，代表了企業(yè)DMUj0的投入與產(chǎn)出之間的關(guān)系。這時(shí)，選擇不斷的變化權(quán)重vi和uk，使得盡量多的企業(yè)的hj0達(dá)到最大值1，并以此為最優(yōu)化配置，構(gòu)建了如下C2R模型：

至此，C2R模型（DEA最典型的模型）構(gòu)建完成。

下面將DEA中的C2R模型引入機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)估中，構(gòu)建基于DEA的創(chuàng)新能力評(píng)估模型。模型中的DMU為被評(píng)估的企業(yè)，創(chuàng)新投入指標(biāo)為R&D人員、R&D經(jīng)費(fèi)支出及政府資金的支持，創(chuàng)新產(chǎn)出為主營業(yè)務(wù)收入及發(fā)明專利數(shù)量。通過DEA運(yùn)算得到的機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新投入產(chǎn)出效率，是指企業(yè)在假設(shè)其他指標(biāo)相同的情況下產(chǎn)生創(chuàng)新效益的能力，即企業(yè)創(chuàng)新能力。

3. 指標(biāo)體系的選擇

目前，國內(nèi)外關(guān)于企業(yè)創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)已經(jīng)有很多研究，有的是基于創(chuàng)新型企業(yè)的內(nèi)涵進(jìn)行分析，有的是基于投入產(chǎn)出的角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，有的是基于企業(yè)的發(fā)展階段進(jìn)行評(píng)價(jià)，有的是基于系統(tǒng)的角度進(jìn)行分析。Guan和Ma［6］認(rèn)為技術(shù)創(chuàng)新能力是一種特殊的資產(chǎn)或資源，涉及技術(shù)、產(chǎn)品、工藝、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和組織等多個(gè)維度；Burgelman［7］等將技術(shù)創(chuàng)新能力定義為促進(jìn)和支持企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略的一系列綜合特征，它包括可利用資源及分配能力、對(duì)行業(yè)發(fā)展的理解能力、對(duì)技術(shù)發(fā)展的理解能力等。國內(nèi)學(xué)者陳云、譚卓方、俞麗［8］認(rèn)為企業(yè)創(chuàng)新能力指標(biāo)需要從研究開發(fā)能力、生產(chǎn)制造能力、新產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)考慮，并認(rèn)為研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入的比例直接體現(xiàn)了企業(yè)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力；程正中、吳永林、謝朝陽［9］從技術(shù)創(chuàng)新資源整合能力、技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力和技術(shù)創(chuàng)新資源投入能力三個(gè)方面入手， 構(gòu)建了企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；劉刊、王宏宇［10］認(rèn)為要從企業(yè)的成長態(tài)勢(shì)、投入能力及產(chǎn)出能力三個(gè)維度分析企業(yè)的創(chuàng)新能力；劉俊杰、傅毓維［11］認(rèn)為創(chuàng)新投入指標(biāo)要從物力，人力，財(cái)力三方面考慮，而創(chuàng)新產(chǎn)出指標(biāo)需要從新產(chǎn)品銷售收入和專利申請(qǐng)數(shù)方面考慮。對(duì)于機(jī)器人行業(yè)來講，創(chuàng)新是其發(fā)展起來的必要前提，王迎春、沈應(yīng)龍［12］指出著名機(jī)器人企業(yè)iRobot的成長具有很多條件，如良好的創(chuàng)業(yè)氛圍、成果轉(zhuǎn)化機(jī)制和堅(jiān)實(shí)的技術(shù)積累、超強(qiáng)的資源整合能力及政府的大力支持。

綜合眾多專家學(xué)者的研究和機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)，本文構(gòu)建機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新投入產(chǎn)出指標(biāo)如下：

3.1創(chuàng)新投入指標(biāo)

機(jī)器人企業(yè)屬于高新技術(shù)企業(yè)，對(duì)資金的投入、人才的投入需求較大，所以采用R&D經(jīng)費(fèi)投入和從事R&D人才的數(shù)量兩個(gè)指標(biāo)。此外，機(jī)器人行業(yè)也屬于國家重點(diǎn)支持戰(zhàn)略，國家資金的支持對(duì)機(jī)器人企業(yè)的發(fā)展非常重要，所以將政府資金作為一項(xiàng)創(chuàng)新投入指標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)創(chuàng)新投入指標(biāo)包括：R&D經(jīng)費(fèi)支出X1（萬元）、R&D人員數(shù)量X2（人）、政府補(bǔ)助資金年末存量X3（萬元）。

3.2創(chuàng)新產(chǎn)出指標(biāo)

創(chuàng)新產(chǎn)出方面多是從收入和專利方面進(jìn)行衡量，很多研究結(jié)果表明R&D與專利之間存在顯著的相關(guān)性，很多研究都把專利作為創(chuàng)新產(chǎn)出的一項(xiàng)重要衡量指標(biāo)。本文將最能反映產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)明專利作為一項(xiàng)衡量指標(biāo)，此外，從綜合角度出發(fā)，選取營業(yè)收入作為一項(xiàng)衡量指標(biāo)，反映創(chuàng)新投入和政府支持的成果。因此，創(chuàng)新產(chǎn)出指標(biāo)包括：營業(yè)收入Y1（萬元）、專利發(fā)明數(shù)Y2（項(xiàng)）。

表1　基于投入-產(chǎn)出的企業(yè)創(chuàng)新能力指標(biāo)體系

三、實(shí)證分析

3.1原始數(shù)據(jù)

在工業(yè)4.0的戰(zhàn)略背景下，2014年是全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要一年，受到國家政策、市場需求、企業(yè)轉(zhuǎn)型等眾多因素的影響，很多企業(yè)積極投身于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)浪潮中，企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新投入產(chǎn)出效果明顯。本文以19家國內(nèi)外機(jī)器人企業(yè)的2014年年報(bào)為原始數(shù)據(jù)來源，通過對(duì)創(chuàng)新投入產(chǎn)出相關(guān)數(shù)據(jù)的研究，分析國內(nèi)外機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力。

依據(jù)第二部分的理論分析，本文首先選取在機(jī)器人行業(yè)具有代表性的4家國際大公司：iRobot、庫卡、安川和ABB，然后選取國內(nèi)各地的具有代表性的機(jī)器人企業(yè)，將這19家企業(yè)作為DMU，對(duì)其2014年的財(cái)務(wù)年報(bào)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析。具體如表2所示，本文所選取的19家機(jī)器人企業(yè)的研發(fā)投入、研發(fā)人員、政府補(bǔ)助數(shù)據(jù)、營業(yè)收入及發(fā)明專利均來自各個(gè)企業(yè)公開發(fā)布的2014年度財(cái)務(wù)年報(bào)。

表2　機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力指標(biāo)輸入輸出值

3.2DEA計(jì)算結(jié)果

3.2.1總體情況

根據(jù)C2R模型的運(yùn)算，得出結(jié)果如表3所示，國外的4家企業(yè)iRobot、安川、ABB、庫卡及國內(nèi)的4家企業(yè)巨星科技、GQY視訊、江蘇亞威、秦川機(jī)床的創(chuàng)新能力指數(shù)h=1，為DEA相對(duì)有效決策單元，即說明這8家企業(yè)的創(chuàng)新投入產(chǎn)出能力最高。其余11家企業(yè)都為非DEA有效。其中，勃朗特和匯川技術(shù)的h值接近于1，其創(chuàng)新投入產(chǎn)出能力接近于有效。而華中數(shù)控、中穎電子、南京埃斯頓等企業(yè)的h值很小，其創(chuàng)新投入產(chǎn)出效率較低，創(chuàng)新能力較弱。

總體上講，國外機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新投入產(chǎn)出效率較高，創(chuàng)新能力很強(qiáng)，國內(nèi)部分機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新投入產(chǎn)出效率也很高，但總體上差距很大。具體分析如下：

表3　機(jī)器人企業(yè)DEA分析結(jié)果

3.2.2企業(yè)規(guī)模與創(chuàng)新能力

從這19家機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力與企業(yè)規(guī)模的關(guān)系（如圖1所示）看，機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力與企業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。總體上看，機(jī)器人企業(yè)的規(guī)模越大，其創(chuàng)新投入產(chǎn)出的能力越強(qiáng)。如國外的4家企業(yè)ABB、安川、庫卡及iRobot都是大企業(yè)，其創(chuàng)新能力在全球都位居前列，而國內(nèi)4家創(chuàng)新能力較強(qiáng)的企業(yè)也屬于規(guī)模較大的企業(yè)。這說明規(guī)模較大的企業(yè)在組織創(chuàng)新資源、進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。

圖1　機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力與企業(yè)規(guī)模的關(guān)系圖

3.2.3企業(yè)年齡與創(chuàng)新能力

從這19家機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力與企業(yè)年齡的關(guān)系看，機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力與企業(yè)年齡呈現(xiàn)離散分布現(xiàn)象，但并不是無規(guī)律可循。如圖2所示，企業(yè)創(chuàng)新能力隨著年齡的增長會(huì)逐漸拉大差距，部分企業(yè)會(huì)保持較強(qiáng)的創(chuàng)新能力，如勃朗特、江蘇亞威、秦川機(jī)床、Irobot、庫卡、安川等，尤其是成為百年老企后，其創(chuàng)新能力會(huì)維持一個(gè)較高的穩(wěn)定水平；

另一部分企業(yè)則逐漸失去創(chuàng)新活力，如匯川技術(shù)、京山輕機(jī)、華東數(shù)控、沈陽機(jī)床等，這些企業(yè)隨著年齡的增長，或是遇到發(fā)展瓶頸，或者正處于轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，其創(chuàng)新能力無法體現(xiàn)。

圖2　機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力與企業(yè)年齡的關(guān)系圖

3.2.4區(qū)域分布特征與我國機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力

從15家國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力與企業(yè)分布的關(guān)系看，第一，國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力較強(qiáng)的4家企業(yè)中有3家（江蘇亞威、巨星科技、GQY視訊）集中分布于江浙一帶，出現(xiàn)了長三角經(jīng)濟(jì)帶機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的集聚趨勢(shì)；第二，廣東省的2家機(jī)器人企業(yè)（勃朗特、匯川技術(shù)）的創(chuàng)新力都弱于江浙地帶的企業(yè)，反映了長三角經(jīng)濟(jì)帶呈現(xiàn)超越珠三角經(jīng)濟(jì)帶的趨勢(shì) ；第三，東北地區(qū)的2家機(jī)器人企業(yè)（沈陽機(jī)床、沈陽新松）的值都小于0.7，其創(chuàng)新能力較弱，反映了東北老工業(yè)基地整體經(jīng)濟(jì)緩慢的基本特征。

四、結(jié)論與建議

通過上述對(duì)國內(nèi)外19家機(jī)器人的DEA分析，得出如下結(jié)論：一是國外4家機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新投入產(chǎn)出效率均為1，說明他們的創(chuàng)新能力較強(qiáng)；二是國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力差距較大，有秦川機(jī)床、江蘇亞威、巨星科技和GQY視訊4家企業(yè)的創(chuàng)新能力指數(shù)為1，說明他們的創(chuàng)新能力較強(qiáng)。但其他中穎電子、華中數(shù)控等7家國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力指數(shù)均低于0.7，創(chuàng)新能力較弱；三是機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力與企業(yè)的規(guī)模、年齡和區(qū)域位置都有很大的聯(lián)系，如安川、ABB、庫卡這樣的企業(yè)年齡過百、營業(yè)規(guī)模龐大的企業(yè)，其創(chuàng)新能力較為突出。

由上述研究可以驗(yàn)證國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新能力弱于國外企業(yè)，但是并不是不可以追趕和超越的，分析結(jié)果中顯示的4家國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力很強(qiáng)，這說明我國機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)新能力具有很大的提升空間。因此，需要在全球智能制造發(fā)展的大背景下，加大我國的政策支持力度，引導(dǎo)機(jī)器人企業(yè)的發(fā)展壯大；鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)投入，提高創(chuàng)新能力；支持企業(yè)引進(jìn)、培育高端科技人才，并實(shí)施激勵(lì)措施留住人才；建立機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，組織企業(yè)攻克關(guān)鍵共性技術(shù)；提升企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)用和保護(hù)能力，為企業(yè)走出去奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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徐爽，女，管理學(xué)博士，就職于中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院工科所。研究方向：科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、質(zhì)量品牌戰(zhàn)略發(fā)展等。

宋亮，男，環(huán)境科學(xué)碩士，就職于中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院工科所。研究方向：從事科技創(chuàng)新、政策研究、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等。

何穎，女，管理學(xué)博士，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院工科所所長。研究方向：科技創(chuàng)新、政策研究、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等。

王文平，女，管理學(xué)博士，就職于中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院工科所。研究方向：科技創(chuàng)新、政策研究等。

Comparative studies on Innovation Capacity of Domestic and Foreign Robot Enterprises——Based on DEA Method of Innovation Input - output

Shuang Xu， Liang Song， Ying He， Wenping Wang
（The Development Center of Information Industry of China， Beijing， 100846， China）

The robot industry become the commanding height of each country under a new round of technological revolution and industrial revolution， our country gradually introduced a series of manufacturing power strategies ， such as China Manufacture 2025 and Internet+， and focus in the robot industry as a strategic transformation. Therefore， it's important to study robot domestic and foreignenterprise.This articlecombined with technological innovation within the robot enterprisecharacteristics uses C2R of DEA and select three input and twooutput indicators， calculated innovation capability index of fifteen domestic and four foreign enterprises. It base on this， analyze the relationship between the size， age and regional with innovation capability of robot enterprise. It provideuniversal theoretical method for robot enterprise to appraise innovation capability， meanwhile， it also provide theoretical experiences for innovation and development of therobotics industry.

Robot enterprise； DEA； Innovation input； Innovation output； Innovation capability

F453.23

A

2095-7866 （2016） 04-397-07

工業(yè)經(jīng)濟(jì)論壇 URL： http//www.iereview.com.cn 10.11970/j.issn.2095-7866.2016.04.005