基于機器人產業發展階段的政策—技術路線圖構建

胡 峰，劉 媛，陸麗娜

(江蘇省科學技術情報研究所，江蘇 南京 210042)

0 引言

在機器人產業的國際角逐中，美國、日本、歐盟及中國都制定了機器人技術路線圖，以搶占未來新一輪科技和經濟發展的戰略制高點。然而，這些技術路線圖都是著眼于未來的規劃，大多缺乏一種 “歷史回顧”的視角，且只是涉及市場、產品、技術、目標等維度，未將政策納入其中。林毅夫指出，產業政策是推動經濟發展的技術創新和產業升級的有效措施[1]。每個成功的經濟體都有相應的產業政策去推動經濟增長，實現轉型升級，某些新興產業的產生和發展非常依賴于公共政策的制定[2,3]。但是，在產業發展的不同階段政策對技術、產品、市場的作用機制到底如何發揮作用，仍然缺乏深入探討。

作為一種集成性的戰略規劃和管理工具，技術路線圖經過約40年的發展，其應用范圍已經從最初的企業經營領域拓展到科學技術研究、產業發展規劃、區域創新發展、國家核心競爭力提升等層面[4]。其作為一種展示產業演變發展的圖譜化工具，也受到學者的關注與認可，國內外學者對技術路線圖的研究主要集中于技術路線圖框架制定和方法運用研究這兩個方面。Luiz等提出一種改進的德爾斐法，即德爾斐法與其他技術(形態分析、決策矩陣、訪談和優先級分析)相結合，作為技術路線圖設計的重要一環[5]。為了克服技術路線圖過于依賴專家經驗的不足，李欣等將文獻計量和專利分析引入到技術路線圖中，從而構建了基于客觀數據分析的新興產業發展分析框架[6]。李劍敏等基于情境分析的產業技術路線圖方法，對動態環境下的產業關鍵技術進行識別，并運用貝葉斯網絡概率推理算法，提出了產業關鍵技術選擇的分析及計算模型[7]。

總體來看，目前大多數關于技術路線圖的研究或應用的文獻大多存在 “政策缺位”的情況。盡管有一些學者意識到政策對于產業演進的重要影響，而將其納入傳統技術路線圖的分析框架中，但仍存在很多有待改進的地方。例如，Phaal等以鉆石加工業為例，按照產業生命周期的演進規律繪制了路線圖[8]。雖然在繪制過程中考慮了政策因素，但并未就政策的干預機理進行具體剖析。智強等在繪制中國風電設備制造業技術路線圖時增加了政策維度[9]，但并未對政策工具進行具體分類，分析結論顯得較為籠統。因此，本文嘗試將政策維度引入技術路線圖分析中，構建基于政策工具的政策—技術路線圖分析框架，選取機器人產業發展過程中關鍵性的政策工具，通過政策—技術—產品—市場間互動機制的具體分析及圖譜化展示，打開政策工具對產業發展影響的 “黑箱”，一方面可以為推進政策與產業、技術交互機制進一步深入研究提供理論參考，另一方面也可以借助對機器人產業發展歷程的回顧和經驗總結，為政府制定機器人產業發展規劃、提升政府宏觀決策水平提供有借鑒意義的戰略情報工具。

1 機器人產業的政策—技術路線圖基本框架設計

1.1 政策—技術路線圖設計方法

本文繪制機器人產業的政策—技術路線圖的方法主要是專家會談法和政策樣本內容分析法，在確定機器人產業的政策-技術路線圖基本框架時主要基于專家會談法。本文共進行3輪專家會談，其目的分別是：①確定技術路線圖框架的關鍵維度及具體的政策工具；②分析政策—技術—產品—市場互動機制；③結合機器人產業發展實際，繪制機器人產業的政策—技術路線圖基本框架。在每一輪會談中均邀請相關領域的專家對路線圖繪制的每個步驟進行判斷和討論，以保證路線圖制定的科學性和有效性(見表1)。在繪制具體的機器人產業的政策-技術路線圖時，則主要在前述基本框架的基礎上，運用內容分析法闡述不同的政策工具對機器人技術—產品—市場的影響機制并進行圖譜化展示。而在具體的數據分析過程中，則綜合運用定標比超、專利分析、逆向工程、PIMS數據庫等各種情報分析技術。

表1 政策-技術路線圖研討會流程

本文需要搜集的情報主要有3類：政策文本、學術文獻、行業數據。對于政策文本的搜集主要通過以政府門戶網站為主，各類行業門戶網站、北大法律信息網、新聞報道等渠道為輔的方式進行；學術文獻則主要通過谷歌學術、Web of Science、知網等方式搜集；行業數據則通過德溫特、WIND等數據庫以及國際機器人協會(IFR)、中國機器人產業聯盟等行業協會發布的官方數據獲得。

1.2 基于理論支撐的政策-技術路線圖框架關鍵維度及政策工具選擇

傳統的產業技術路線圖主要包括4個維度：市場、產品、技術及資源。通過勾勒產業發展過程的技術路徑，幫助識別市場需求、領先產品、關鍵技術及其互動關系，從而為產業尤其是新興產業的發展在技術選擇、時間和路徑設計等方面提供重要情報。但大部分產業技術路線圖在時間選擇上是面向未來的，以對產業發展需求、目標及產品和技術選擇有較為整體的把握。政策—技術路線圖則將時間線延伸至過去(包括現在)，從而將產業發展演化過程中政策與產業要素的復雜交互機制 “歷史”地展示出來，以為未來戰略路徑的選擇和技術預測奠定基礎。

在確定本文政策-技術路線圖框架的關鍵維度時，主要基于波特的鉆石模型理論[10]以及Rothwell等的政策工具分類理論[11]。鉆石模型指出，政策通過創造良好的產業發展環境和基礎設施，支持相關產業擴張，通過科研和高等教育創造和提升生產力要素，并通過采購、設立規范等改善市場需求。董桂才等也基于鉆石模型框架，通過跨國面板數據證明了產業政策對機器人出口技術復雜度具有顯著的正向影響[12]，進而對機器人產品內涵的提升和市場發展發揮促進作用。因此，本文在政策-技術路線圖框架縱向的戰略要素上確立了政策、技術、市場、產品4個維度。Rothwell等根據政策對技術影響層面的不同，將產業政策工具分為供給側、環境側、需求側3類，并指出產業創新和發展取決于技術供給、創新環境和市場需求的有效組合。經過文獻梳理及專家討論，一致認為Rothwell等提出的這一政策工具分類框架并不是針對某個特殊產業設計的，且其所提供的產業政策分析視角更具整體性和系統性，因此確定其作為本文政策-技術路線圖中的政策工具。

1.3 政策工具模式匹配結構

本文主要參考Yin的政策工具模式匹配結構[13]，并對每種政策工具的具體例證進行補充和完善，在征求專家意見的基礎上，形成產業政策工具的模式匹配結構(見表2)。

表2 產業政策工具的模式匹配結構

1.4 政策工具對產業演進的影響機制

為了能更有效地設計出機器人產業的政策-技術路線圖基本框架，本文召集第2輪專家會談，就政策工具影響產業演進的機制進行分析。通過討論，明確了各類具體的政策工具對于技術、產品和市場的作用機制。

供給側工具主要通過政府直接提供人才、技術、資金和信息等促進企業的R&D投入，推動企業開展技術路徑選擇。供給側政策對技術的影響主要體現在政府通過政策手段直接支持平臺或共性技術的發展[14]。與此同時，政府還能通過分配稀缺的科技資源實現供給側工具對技術演進的推動作用。例如，政府通過建設科技資源數據庫，減少和避免企業在研發活動中因信息不對稱而導致的 “創新失敗”。

環境側工具通過設置市場規則、改變市場環境等影響產業和技術發展[15]。環境側工具可以通過財政金融、稅收優惠、法規管制、政治策略等不同方式影響產業發展和技術演進。如非關稅壁壘和技術標準等政策工具直接影響產品的功能設計和技術選擇，進而導致市場偏好的變化。環境側工具還可以通過目標規劃、稅收優惠和法律法規等直接影響用戶市場。

需求側工具直接作用于市場維度，可以促進新市場的擴張，進而推動技術創新和產品開發。這些政策可能提供一定的市場預期，減少新市場進入的不確定性，激發創新者的信心和決心，通過政府采購、服務外包、建立海外機構等手段推進研發。

當然，每一類政策工具對產業演進過程中技術、產品和市場維度的影響并非涇渭分明，而是具有很強的關聯性和連續性，其作用機制見圖1。

圖1 政策-技術-產品-市場作用機制

1.5 機器人產業的政策—技術路線圖基本框架構建

經過以上分析，初步勾勒出政策對技術、產品、市場的影響機制，在此基礎上，組織最后一輪專家會談，并結合機器人產業發展實際和相關文獻，構建了機器人產業的政策-技術路線圖基本框架(見圖2)。該框架將不同的政策工具對機器人技術、產品和市場中的關鍵要素的交互作用均納入進去，有利于對機器人產業演進和技術發展做出更精準的描述或預測。

圖2 機器人產業政策—技術路線圖基本框架

2 基于機器人產業發展階段的政策—技術路線圖構建

2.1 機器人產業發展階段劃分依據

盡管將政策納入技術路線圖的研究范式為供給側、環境側和需求側這3類不同的政策工具與傳統技術路線圖中技術、產品、市場的互動機制提供了一個分析框架，但是不同的政策工具在什么時機發揮效用卻無法很好地體現。因此，本文將機器人產業發展的不同階段納入研究框架，主要通過內容分析法對關鍵性政策工具進行分析，并結合專利情報、逆向工程、定標比超、PIMS數據庫等各類情報分析技術對產業發展過程中政策工具與產業技術創新之間的互動機制進行深入剖析。由于直到2017年10月1日，機器人制造才首次作為獨立的行業被列入 《國民經濟行業分類》中，導致機器人產業收入、利潤等一些歷史數據較難獲得，因此，本文主要參考Kong等的劃分標準[16]，從機器人技術研發歷程及機器人銷量在全球所占份額兩個角度，將機器人產業發展分為先導期、摸索期、起步期、發展期和爆發期5個階段。

2.2 基于機器人產業發展階段的政策—技術—產品—市場互動機制

(1)先導期 (1985年以前)：機器人政策缺位，各科研單位獨立進行自主研發。相比于美國、日本、德國等經濟發達體，中國是機器人行業的后起國家。20世紀70年代初期，中國學者從國外雜志上首次了解到機器人技術并開展了機器人研究。然而，由于信息獲取途徑的匱乏和國際學術交流的滯后，中國機器人技術研發工作基本處于一種近乎封閉的自發、零星的混沌狀態。20世紀80年代開始，國內的一些高校和科研院所展開了機器人項目研發的起步工作。此后，逐漸形成了各類機器人技術研究中心或學術機構。作為引領機器人技術研發的頂尖科研機構，中科院沈陽自動化研究所于1984年正式啟動國家機器人示范工程，主要從事人工智能和水下機器人的技術研發。但從宏觀層面來看，國家還并未正式出臺支持機器人研發的政策，此時的機器人技術研發主要是各單位根據各自選定的主題和技術方向開展獨立性的自主研究，只有一些簡單的原型機，真正的機器人產品還未出現，更談不上機器人產業市場。

(2)摸索期(1986—2000年)：863等計劃推動機器人技術研發，存在重研發輕市場傾向。1986年，政府將 “工業機器人發展研究項目”作為 “七五”計劃重大國家科研項目進行部署，為機器人技術的可持續發展奠定了堅實的基礎。1986年底，中央政府發布了 “高技術研究與發展計劃”(863計劃)，將機器人技術列入其中。通過七五、八五、九五、863計劃中的各類供給側政策工具的運用，中國在機器人技術與自動化工藝裝備等方面取得了很大進展，縮短了同發達國家之間的差距，但在原始技術創新方面與發達國家差距較大。1986—2000年，中國機器人專利年申請量約為6件，僅為日本同期的2.1%[17]。由于政府的施政重心依然偏向于研發類供給側工具的使用，存在重研發輕市場的傾向，加之國內對機器人的需求量很小，所以此時機器人市場依然是日、美、德三分天下的格局，以2000年工業機器人銷量為例，日本當年工業機器人銷量為4.7萬臺、美國1.3萬臺、德國1.2萬臺，三者合計約占全球機器人72.3%的市場份額，而中國當年的工業機器人銷量僅為550臺，相關企業也十分邊緣化。

(3)起步期(2001—2009年)：研發供給側工具出現 “市場”轉向，環境和需求側工具助力市場發展。863計劃專家組從2001年開始對機器人技術發展戰略進行了調整，從單純的機器人技術研發向機器人技術與自動化工藝裝備擴展。2006年國務院發布的 《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》將智能服務機器人列為前沿技術，并同時出臺了相關配套措施，從稅收、金融、政府采購、人才培養、科技創新基地與平臺建設等各個方面推動機器人等前沿技術的發展。盡管該階段國家政策重點依然是基于技術研發的供給側工具，但供給側工具的政策效能已開始向機器人市場和企業培育傾斜，通過資金支持、信息服務、人才培養、示范工程等供給側政策條款，強有力地拉動了國內機器人市場需求，促進機器人產業發展和技術進步。此外，這一階段出現了環境側和需求側政策工具，直接和間接地促進機器人產業研發、產品創新和市場發展。從2001年開始，中國的機器人產業初步實現市場化發展，工業機器人銷量從2001年的700臺發展到2009年的5500臺，全球市場份額從0.8%提升到9.2%。此外，機器人研發實力也不斷增強，專利申請量穩步提升，2001年工業機器人專利申請量為31件，到2009年已達到455件，年復合增長率約為39.9%，和日本的差距不斷縮小。

(4)發展期(2010—2012年)：供給側、環境側、需求側3類工具全面開花，促進機器人產業高端化發展。2010年，國務院發布 《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》政策，首次將機器人列入戰略性新興產業之一，有關機器人產業的政策陸續密集出臺。2011年，國家發改委、科技部、工信部、商務部、知識產權局聯合發布 《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南(2011年度)》，將新型工業機器人、服務機器人和特種機器人列為國家優先發展的重點領域，直接推動了機器人產品的發展和產業化、市場化。2012年，科技部出臺了國內第一部機器人專項政策—— 《服務機器人科技發展 “十二五”專項規劃》。該政策綜合運用供給側、環境側和需求側3類政策工具，涉及服務機器人創新鏈的各類環節。與此同時，中國的制造業正從勞動密集型向高端化、智能化、綠色化轉型，機器人市場需求不斷提升，在產業政策和市場需求的雙重驅動下，機器人市場呈現出蓬勃發展的狀態，工業機器人銷量從2010年的1.5萬臺上升到2012年的2.26萬臺。工業機器人專利申請量也逐年大幅提升，至2012年底，中國以1493件的工業機器人專利申請量一舉超越日本。總體而言，在 863計劃、973計劃及各類專項規劃的支持下，中國已成為名副其實的機器人產業大國。

(5)爆發期(2013年至今)：環境側工具占據主導，為打造機器人產業全球競爭力營造市場氛圍。從2013年開始，政府對機器人產業的扶持力度不斷加大，陸續發布一系列支持機器人發展的重要政策，如 《工業和信息化部關于推進工業機器人產業發展的指導意見》 《中國制造2025》 《機器人產業發展規劃(2016—2020年)》 《關于促進機器人產業健康發展的通知》等。尤其是 《中國制造2025》和 《機器人產業發展規劃(2016—2020年)》這兩項政策，對于促進 “十三五”時期機器人產業的發展壯大、使中國由制造大國向制造強國邁進具有重大的戰略意義。這一階段，環境側政策工具開始發揮主導作用，政府通過目標規劃、標準體系建設、貸款貼息、知識產權保護、生產準入、設備進口稅費優惠、首臺 (套)重大技術裝備保險補償機制、支持符合條件的機器人企業在海內外資本市場直接融資和海外并購等不同類別的環境側工具，為機器人產業、產品和技術發展、打造機器人產業的全球競爭力營造了良好的市場氛圍。總體而言，政府通過綜合利用環境側、供給側和需求側政策工具，從戰略方向、研發補貼支持、示范工程、應用推廣等各個維度全面推動機器人產業的技術進步和產量上升，帶來機器人產業的爆發式發展。自2013年起，中國超越日本，成為全球第一大機器人市場。2016年，中國工業機器人市場銷量已達到8.7萬臺，在全球機器人市場中的份額比重為30%，超過整個歐洲市場的總和。

綜合以上闡述和分析可以看出，中國機器人產業的發展、壯大與政策的激勵作用密不可分。尤其是產業發展的中后期，各類政策的密集出臺對機器人產業的技術、產品和市場產生了重要影響，使得機器人產業能夠在激烈的全球角逐中脫穎而出，成為世界第一大機器人市場。

同時，伴隨著機器人產業的發展演化，政策工具也體現了不同的功能導向。在產業發展初期，政府主要通過各類研發計劃或研發補助對機器人產業共性關鍵技術進行支持，提升機器人的技術水平，并減少信息的不對稱性，體現出較強的 “技術導向”。到了發展中后期，環境側工具逐漸占據主導，并伴隨著需求側工具的配合使用，通過刺激市場需求和 “利益誘導”壯大機器人市場規模[18]，體現了明顯的 “市場導向”(見圖3)。

圖3 機器人產業發展不同階段政策工具功能導向

2.3 機器人產業的政策—技術路線圖構建

基于以上描述和分析，本文繪制了中國機器人產業的政策—技術路線圖(見圖4)。由于機器人相關數據的缺失，所以在指標選取方面，結合了定性和定量兩個角度。市場方面，選取國內機器人市場需求和工業機器人占全球市場份額兩個指標來描述機器人產業的市場前景 (其中，N/A表示無/很少)。產品方面，選取國產品牌工業機器人銷量代表機器人產業的發展狀況。技術方面，則通過工業機器人的專利申請量數據(德溫特創新索引數據庫)以及兩家龍頭企業(沈陽新松和南京埃斯頓)的研發強度 (WIND數據庫)來表現機器人產業的技術進步和企業的研發實力。

3 結論及啟示

通過機器人產業的政策-技術路線圖的圖譜化展示，本文主要得出兩點結論：一是機器人產業的發展與政策之間有一種 “強關聯性”，伴隨著機器人產業的演進發展，政策的作用機制也越發明顯。二是伴隨著機器人產業的發展演化，政策工具出現了從技術導向到市場導向的功能轉移。在產業發展初期，供給側工具影響顯著；到了發展中后期，環境側工具逐漸占據主導，并伴隨著需求側工具的配合使用，使得機器人市場逐漸發展壯大，并進一步推動機器人技術的研發和產品的迭代更新。

圖4 機器人產業的政策—技術路線圖

許多政策制定者將產業發展過程及演變機制視為一個黑匣子，導致很難確定在產業發展的不同階段應該使用何種政策工具來引導或推動產業的發展。本文在已有研究的基礎上，構建了機器人產業的政策-技術路線圖，從而為深入分析機器人產業發展過程中政策與技術、產品、市場之間的作用機制提供了較為整體、全面的視角。當然，本文仍然存在一些局限：一是對政策工具與技術、產品、市場交互機制的分析缺乏量化考察；二是對該框架沒有進行進一步的修正和調整，這也將是下一步繼續深入研究的方向。