工业机器人发展及其对就业影响

邓　洲（中国社会科学院，北京100836）



工业机器人发展及其对就业影响

邓洲
（中国社会科学院，北京100836）

内容提要：近年来，世界工业机器人产业和市场发展加速，中国也在2013年成为全球最大的工业机器人市场。机器人的普及不仅对制造业生产效率和转型升级起到推动作用，也对制造业就业需求和结构产生影响。本研究发现，工业机器人的使用虽然替代部分人类劳动者岗位，但也填补了部分人类无法胜任的岗位空缺，同时还创造了大量新的岗位，总体上看，工业机器人及对整个人类就业岗位是促进的。我们必须积极利用工业机器人的大发展促进制造业的转型升级，同时也要推进产业结构调整，促进劳动者向新的岗位转移。

关键词：工业机器人工业机器人产业就业

自工业革命以来，人与机器的关系就一直受到关注，新机器的出现总会伴随着对大量失业的担忧。但是，工业化的历史中并没有出现因机器造成的长期的、大规模的失业，技术进步总能创造出新的适合人类劳动者的工作岗位，“机器吃人”并没有真正发生过。工业机器人出现之后，人机关系有了新的内容，机器和人类劳动者在岗位上再次调整分配结构，同时，人与机器的关系也由原来的操作者与操作对象向合作伙伴发生转变。本研究在概述工业机器人发展进展的基础上，重点研究工业机器人与人类劳动者两者关系的变化，最后给出本研究的结论。

一、工业机器人的发展和影响

工业机器人的出现可以上溯到20世纪50年代，其发展大致经历了三代。第一代机器人采用示教再现技术，能够按照预装程序完成规定动作。第二代机器人编程系统采用离线计算，适应能力得到了显著提高。最新的第三代机器人集成了各种传感器，实现了对外部信息的实时反馈，从而大大提高了机器人的智能化程度。日本、德国、美国等发达国家的工业部门正在由第二代机器人向第三代智能机器人的升级换代，我国制造业实际安装的主流机型仍然是第二代机器人。目前，日本、美国、德国和韩国的工业机器人技术较为领先，中国在近年来的技术进步速度加快。从专利分布看，日本是当前工业机器人技术第一大来源国，其次是中国、美国、德国和韩国。日本、德国、韩国工业机器人技术创新都将美国作为除本国以外最重要的专利申请国，说明美国在全球工业机器人市场占有极其重要的地位。中国专利申请量近10000项，在数量上仅次于日本，远超过德国和韩国，同时中国也是仅次于日本的第二大专利申请目标国，这说明了我国的工业机器人技术创新正在缩小与发达国家的差距，中国作为全球最重要的制造大国同样也是工业机器人重要潜在市场，主要技术来源国为了获得在中国的专利保护开始将核心技术向中国转移。但是，中国专利申请有90%以上是国内申请，在其他国家申请的专利都不到100项，这说明了国内工业机器人研发机构和企业虽然已经具备通过专利布局保护自主知识产权，但是值得或能够在国外申请专利的技术还非常少，我国在工业机器人领域核心技术缺失的问题还非常严重。例如，在工业机器人几大关键技术领域中，除涂装轨迹规划外，日本均是最大的专利来源国，日本在谐波减速器、RV减速器、电焊钳、焊缝跟踪的专利拥有量均超过全球总量的一半，并且，所有的关键技术领域，拥有专利最多的企业全部来自日本。

表1　工业机器人关键技术领域专利来源国结构

工业机器人的出现和普及对产业结构和劳动力市场产生深远的影响。首先，工业机器人的使用是20世纪50年代之后推动支柱产业发展升级的重要举措。工业机器人的使用具有明显的产业特征，不同产业中工业机器人密度差别非常大。从国际经验看，工业机器人应用最多的是汽车产业，其次为电器电子产业。日本汽车产业的工业机器人密度是1584台/万工人，为全球最高；其次为意大利和美国的汽车产业，工业机器人密度分别为1215 台/万工人和1176台/万工人。工业机器人密度已经成为衡量产业发展水平的重要指标，以我国汽车产业为例，外资品牌和自主品牌的生产车间存在明显的差异：前者大部分工序由成套的工业机器人完成，仅有少数工序有工人参与，机器人密度比较高；而后者则保有大量的生产工人，工业机器人使用较少，机器人密度非常低，这是造成我国自主品牌汽车质量和价格与外资或合资品牌存在较大差距的重要原因。产业的工业机器人密度与生产效率、产品质量和性能正相关，是产业高端化的重要指标，通过提高工业机器人的密度以提高制成品的性价比，是提升我国支柱产业发展质量和竞争力的重要路径。其次，生产线上引入工业机器人确实替代了人力劳动，但是不能静态地将此归纳为“机器吃人”。历史地看，人类社会的发展过程也是更多、更具效率的机器的使用历程，机器的使用不仅释放了生产力，而且增加了生产的迂回性，衍生出了数目众多的新产业，相应地创造新的就业岗位。工业机器人的应用同样如此：在减少生产线劳动力数量的同时，也创造出了其他的用工需求。此外，使用工业机器人企业的市场竞争力得以提升，职工收入增长，还可以维持社区其他产业如一些消费性服务业的就业。就我国的情况而言，工业机器人的引入本身就是企业对劳动力不再无限供给做出的适应性反应，机器在某些岗位替代劳动力并不一定会造成失业。第三，工业机器人的使用对劳动力市场的影响还包括改变就业结构。引入工业机器人后，制造业的生产流程和管理方式也将随之进行适应性调整，低技能、甚至是部分熟练工将被工业机器人替代，而调试、维护和控制工业机器人的技术性岗位将会相对增加。在产业层面上，随着产业的高端化，特别是高端制造业的发展，将会增加知识型和技能型员工的需求，也会相应地带动生产性服务业从业人员的增加。换言之，工业机器人的引入将导致就业结构的高端化。这里需要强调的是，目前我国大量使用的工业机器人以第二代机器人为主，因此对就业的影响还主要反映为替代中低端技能劳动者，对高端就业岗位的创造还不是很明显，随着智能工业机器人装机数量的增多，未来将对人才提出更高的要求从而影响就业结构。

二、工业机器人市场现状和趋势

近年来，全球工业机器人市场保持高速增长。根据IFR（国际机器人联合会）的统计，2014年，全球工业机器人销售量达到22.93万套，较2013年增长了29%。汽车、化工、橡胶和塑料、食品等产业新增工业机器人增长最明显。2010年-2014年，全球工业机器人销售量的复合增长率达到17%，从全球范围看属于高增长行业。分地区看，中国的工业机器人销量占到全球市场的20%，中国、日本、美国、韩国和德国占到了全球市场的约70%。

中国已经成为全球最大工业机器人市场，根据IFR和中国机器人工业联合会（CRIA）的统计，2014年，中国市场共销售5.71万套工业机器人，较2014年增长了56%。其中，中国的供应商共为国内客户安装了1.6万套，较2013年增长了78%，国外供应商在中国市场的销量也提高了49%，中国在2010年-2014年工业机器人销售量的年均增长率高达40%，并在2013年成为全球最大的工业机器人市场。

汽车产业是工业机器人最大应用市场。2014年，全球汽车产业新增工业机器人9.89万套，占到新增工业机器人的43%，是目前工业机器人最大的应用市场；电器和电子产业新增工业机器人4.84万套，是第二大工业机器人应用市场，占全部工业机器人市场的21%。

几乎所有的处于高增长阶段的发展中国家的工业机器人都远远未达到世界平均水平，与发达国家的差距还非常大，这些国家汽车等产业的发展和转型升级将创造巨大的工业机器人市场。根据IFR的预测，2016年至2018年全球机器人装机量年增长率至少达到15%，其中，美洲和欧洲的年增速为10%，亚洲和大洋洲的增速为18%，中国等以制造业为支柱产业的国家和地区的工业机器人增长将更快。

表2　2013年主要国家工业机器人密度

三、工业机器人对就业岗位的影响

自工业革命以来，“机器替代人”的困扰就始终伴随技术进步和生产率提高。在始于英国的第一次工业革命期间，以及以福特制为代表的第二次工业革命期间，都因为新机器的采用，出现了对劳动力大量失去就业岗位的担忧。但事实证明，机器在替代劳动者原有岗位的同时，由于技术进步和生产力提高，劳动者总能在新的行业、新的岗位重新就业。人类工业文明进程中，出现大量失业问题的时间并不多，且大都是因为经济周期因素造成的，由机器造成的失业总是短暂和临时的。目前，随着工业机器人发展加速，各国制造业工业机器人装机数量大幅提高，又出现对工业机器人是否会大规模替代劳动者并产生失业问题的担忧，但实际上，这种担忧是没有必要的。2000年到2010年，美国、日本、德国、韩国、中国、巴西六个国家中，除了日本，其余国家制造业机器人的数量都翻倍，而除美国之外失业率都有所下降，也就是说，工业机器人的采用和普及在绝大多数国家（包括发达国家和发展中国家）并没有引起失业率的提高。相反，工业机器人的出现和普及在很多国家是和失业率下降同步的。

工业机器人在全球制造业装机数量的快速提高的驱动力主要有三：一是人类劳动无法满足产品制造的高精度、高硬度和低成本要求；二是人类劳动无法适应生产环境和生产条件；三是制造业无法负担高额的劳动力工资水平。前两个驱动因素并不会直接减少人类劳动者岗位数量，第三个驱动因素只在制造企业无法承担人类高额工资时才起作用，如果工资上涨速度减慢或产品价格提高，工业机器人同样不会替代人类劳动者的岗位。根据这三大驱动因素，制造业中，机器人与人类劳动者的关系有三种类型，如表4。第一是替代劳动者岗位。企业是否选择机器人替代人类劳动者的依据是机器的购买和维护成本、人的工资水平，以及产品的附加价值高低，如果工资水平高于使用机器的成本，且产品附加价值不足以承担高额工资水平时，企业就会选择购买更多的机器同时辞退工人。第二是填补人类劳动者无法胜任的岗位。先进制造对加工精度和硬度有更高的要求，以至于最熟练的技术工人都无法达到要求，同时，人类在一些特殊环境中的工作受到严格的法律保护，这些行业和生产环节就需要机器人填补不能由人类胜任的岗位。第三是创造新的人类工作岗位。传统产业的转型升级、新兴产业的发展都创造就业岗位，而这些产业都需要工业机器人的使用作为支撑，否则这个行业和岗位会由于成本、工艺、技术的原因不存在。同时，机器人产业本身以及上下游的设计研发、零部件生产、销售、售后服务等也创造就业岗位。三种关系中，真正对人类劳动岗位有威胁的只有第一种，在机器人与人类劳动岗位的第二种和第三种关系上，工业机器人的使用不仅没有威胁到人类岗位，反而是如果没有机器人（或其他机械装备），原本可以由人类劳动者胜任的岗位也会消失。

表3　2000年-2012年主要国家人口就业与机器人装机情况

（一）替代人类劳动者岗位

对于机器人在哪些产业、哪些环节替代人类劳动，包括经济学、管理学和很多自然科学学科的学者都进行了研究。一种观点认为，如果将动作分解为操作量和操作复杂性两种属性，那么机器人更适合于操作较复杂，同时操作量大的领域；操作较简单但操作量大的领域适合专用机器；操作复杂但操作量较小的领域更适合人类劳动者。当然，企业在选择雇佣工人还是采购机器人时还要考虑投资成本，机器人的初期投资较大，但工作时的变动成本较低；而人类劳动者需要持续的工资支出，因此，资金充足，且雇佣工人工资较高的产业和企业倾向于购买安装机器人，资金相对紧缺，且雇佣劳动者工资较低的产业和企业倾向于雇佣工人。如图1所示，将操作量、操作复杂程度和投资大小作为坐标，构建三维的坐标系，虚线部分象限的人类劳动者岗位最容易被机器人替代的。

表4　工业机器人对就业岗位的影响

制造业中，汽车、机械装备、金属加工行业的劳动成本较高，而食品和电子产业的劳动力成本最低，这与不同产业需要劳动者的熟练程度、知识技能有关，也受不同产业工会组织谈判能力和移民劳动者的比重影响。以美国为例，汽车产业工人的周薪能够达到1400美元以上，而食品产业工人的周薪只有400-650美元。最有可能被机器人替代人类岗位的行业工资水平也是最低的，在发达国家，这些产业的比重较低且已经实现高度自动化，但仍然是制造业中低技术岗位的主要提供者。在发展中国家，这些产业的劳动密集程度较高，雇佣了大量非技能型工人，在流水线下进行简单、高速和重复的劳动。总体上看，这些行业仍然属于各个国家的劳动密集型产业，且使用的机器人较少，机器替代人类劳动者岗位并不明显。由于机器人替代人类岗位的原因和方式复杂，目前无论是全球还是单个国家或地区都缺乏对这方面的官方统计和分析，但从全球近几年各机器人高速增长国家和地区的就业人口变动看，工业机器人替代的人类劳动者岗位并不多。

图1　工业机器人相对具有优势的领域

当然，如果企业资金充足，在工资水平提高的情况下，使用机器人是可以降低成本的。例如，鸿海作为全球最大电子代工企业，正在大量采购机器人替代工资日益上涨的人类劳动者。并且，机器替代人还与劳动力的供给变化趋势相关，劳动力并不是无限供给的，人口的年龄结构也在发生变化。根据联合国的预测，与2000年比较，到2020年，欧洲国家和韩国的人口基本保持不变，日本出现负增长，中国的增幅约为2%，美国的增幅约8%，南美国家的增幅约15%，总体上看，全球人口增长速度将放缓。同时，大多数发达国家和部分发展中国家将在未来10-20年进入老龄化社会，劳动力短缺将成为制造业发展必须面临的问题。同时，学校教育水平提高和职业教育的增强改变了发展中国家劳动力的技能结构，更多的工人愿意选择技能要求更高和工资水平更高的岗位就业。随着劳动力供给数量的下降，以及非熟练和非技能劳动者数量的减少，机器人在未来将在更多的岗位替代人类劳动者。

（二）填补人类劳动者岗位

虽然很多人将机器人看作是人类劳动者的威胁，但实际上很多例证反而证明了机器人的使用保护了人类劳动者的工作岗位，机器人只是填补了人类劳动者无法胜任和不愿意参与的工作岗位，使得整个制造过程能够完成，产品满足市场需求，从而使其他人类劳动者可以胜任的岗位得以存在，这是目前工业机器人对人类劳动者岗位最主要的影响方式。

机器人主要填补人类劳动者无法胜任的四类岗位：第一，一些工作对力量要求高，由人承担此类工作效率低，且容易造成伤害和损坏部件，例如汽车、装备、铸造需要搬运或定位大型工件，这都需要机器人或专用机械来完成。第二，一些工作对操作精度要求高，超出了人视力和动作的极限，由人承担此类工作无法达到最低产品质量要求，例如大型集成电路的生产，汽车、装备的焊接、喷涂等。第三，一些工作对温度、湿度和清洁度有极高的要求，由人承担此类工作容易改变生产环境，影响产品质量，例如生物医药和光电子产业的某些车间要尽量减少工人数量。第四，一些工作的操作环境对人体具有伤害，由人承担此类工作容易患疾病，甚至违法劳动保护法律，例如化工生产的一些有毒环节，矿山的采掘、汽车的喷漆等都需要由机器人或者由机器人辅助人类劳动者完成。同一台机器人或机器人间的协作能够同时满足多个人类无法胜任的工作任务，例如，搬运机器人和焊接机器人共同完成大型部件的焊接工作，同时填补了人类力量和精度的有限性。在这些产业和生产环节，机器人是对普通机械装备和老型号机器人的替代，并没有减少人类劳动者的岗位，相反，正因为机器人的存在，使得一些无法手工完成的生产得以实现，才使人在其他岗位获得工作成为可能。

如表5，在2011年，全球汽车产业劳动岗位中有10%-15%依赖于机器人的使用，这相当于110-160万的就业岗位，仅仅在2008年-2011年的三年里，就因为采用更多更先进的机器人增加了12-24万的就业岗位，是最依赖于机器人的产业。电子产业中也有5-10%的工作岗位依赖于工业机器人的使用，2008 年-2011年一共增加5-10万的工作岗位。

（三）创造人类劳动者岗位

除了填补在传统的制造业部门人类无法胜任的工作，工业机器人的发展本身也在为人类劳动者创造岗位。到2011年，全球机器人产业有约17.5万的职员，随着需求的增长，几乎所有的机器人企业都在近几年建设新的生产线和生产基地，机器人产业就业人数的年增长率超过10%，是金融危机之后就业岗位增长最快的新兴产业之一。除机器人产业本身外，其上游的零部件生产，下游的销售业也创造了大量就业。机器人在使用过程中，需要进行调试、维护、保养和升级，每10台大型机器人就需要一名工程师，而小型机器人需要的工程师数量则更多，目前，全球有近150万机器人在使用中，也就是需要约15万左右的工程师队伍。到2013年，全球机器人产业创造了32-35万的就业岗位，机器人以及机器人相关产业至少创造了60-70万工作岗位，且大多数为高收入岗位，非常有助于解决高技能水平劳动者就业。

表5　全球和中国制造业部分产业依靠机器人的岗位情况

综合目前工业机器人对人类劳动者岗位的三种影响，机器人的出现和普及对整个人类就业岗位是促进的。但是，也必须认识到，机器人并不能惠及每一名人类劳动者，这是因为机器人填补创造的岗位和直接创造的岗位，与淘汰的岗位在专业、技能水平上并不等同，因此被机器人替代岗位的工人并不一定能够胜任新出现的工作岗位。在第一次工业革命和第二次工业革命期间，制度和管理进步与技术进步是同步的，甚至领先于技术进步，因此，企业家总能够创造新的岗位以满足就业需求，但信息技术出现之后，技术变革不仅快而且普遍，计算机如同一台万能机器提高了所有行业的生产效率，相比较，制度和管理的进步相对滞后，教育更是跟不上技术的变化，从而使得某些低技术技能的劳动者面临失业的风险，这在教育水平相对较低，低技能劳动者比重较大的发展中国家更为突出。

四、结论和政策含义

本研究的结论和政策含义包括：

第一，工业机器人产业处于高速发展阶段，已经越过“奇点”，未来几年，全球机器人装机量保持10%以上的增长速度，中国等制造大国的增长将更快。从产业看，汽车产业使用工业机器人最多，是机器人密度最大的产业，这与汽车的生产工艺和汽车企业的资金技术能力有关；从地区看，中国已经成为全球最大工业机器人市场，并将继续保持这一地位。目前，日本、德国、美国掌握核心技术，中国虽然已经成为第二大专利申请国，但集中于非核心领域且大多为国内申请。

第二，工业机器人的出现、发展和普及与人类劳动者岗位的关系包括替代、填补和创造。替代是成本的问题，填补是精度、强度、洁净度和劳动环境问题，创造是产生新岗位的问题，只有第一种关系是减少工作岗位。目前，从全球范围看，工业机器人的普及没有减少人类劳动者的岗位数量。但是，工业机器人的出现确实挤压了中低技能水平工人的就业，而新创造的岗位又是这些工人不能胜任的，工业机器人并不能提高每个人的福祉，如何解决这部分工人的就业是发展工业机器人国家和地区必须面临的问题。

第三，技术进步将使机器在更多的具有优势的岗位替代人类劳动者，人类劳动者将转移到新的更具有创造性的岗位上，机器与机器（包括普通机械和机器人）、机器与人类之间是协作而非替代和竞争的关系。友好的界面、外形和可运动将使得人与机器之间的隔阂减弱，机器人周围的围栏将取消，由人机协同操作的平台替代。

第四，工业机器人普及对我国就业岗位数量和结构产生影响。目前，创造就业岗位最多的纺织服装、采掘、电子信息等产业出现了机器人替代就业岗位的趋势，但至少从现阶段看，我国制造业中工业机器人和人的手工操作间的替代关系并不显著，工业机器人具有竞争优势的行业和领域，与我国劳动力比较优势最显著的行业和领域并非完全重叠，换句话说，国内制造企业大量采用工业机器人只会在个别产业和环节上替代手工操作，短期内主要还是对生产效率和产品质量提高产生积极影响，不会改变我国制造业劳动力密集程度较高的特征，也不会造成严重的失业问题。当然，工业机器人的普及也存在一定的挤压就业岗位风险。根据世界劳工组织的估计，我国到2020年将新增加约700万的就业人口，同时，农业就业人口、农村就业人口逐年下降并趋于稳定，非农就业、城镇就业和第三产业就业的比重将进一步提高。从欧美资本主义国家的工业化历史看，劳动力从农场转向工厂直至就业结构的稳定用了近200年的时间，中国农村剩余劳动力转移自改革开放以来也经历了三十多年，劳动力转移需要漫长的调整期，因为工作岗位的变动需要掌握新的知识和技能。一些技能可以通过短期培训实现，但有些却必须经过系统的、长期的学校教育，如果工业机器人在很短时间在其具有优势的产业和环节替代工人岗位，而工人无法获得参与其他工作的所必须具备的知识和技能，失业就会产生。

参考文献：

〔1〕Positive impact of industrial robots on employment，IFR Report，2013.

〔2〕杨铁军.产业专利分析报告——工业机器人.知识产权出版社，2014年.

〔3〕［美］埃里克·布林约尔松，安德路·麦卡菲.与机器赛跑.电子工业出版社，2014年.

〔4〕［美］杰夫·霍金斯，桑德拉·布拉克斯莉.人工智能的未来.山西科学技术出版社，2006年.

〔5〕［美］Ray Kurzweil.奇点临近.机械工业出版社，2011年.

〔6〕［美］约瑟夫·巴-科恩，大卫·汉森.机器人革命——即将到来的机器人时代.机械工业出版社，2015年.

〔7〕日本机器人学会.机器人科技：技术变革与未来图景.人民邮电出版社，2015年.

【责任编辑寇明风】

中图分类号：F40

文献标识码：A

文章编号：1672- 9544（2016）06- 0025- 07

〔收稿日期〕2016-05-04

〔作者简介〕邓洲，工业经济研究所副研究员，博士，研究方向为工业发展、结构调整和技术创新等。