中國報告大廳網訊,在全球製造業向高端化、智能化轉型的浪潮中,工業機器人作為關鍵技術裝備,其應用深度與廣度直接影響著產業升級的進程。我國製造業規模連續多年位居全球首位,2015-2023 年期間,製造業機器人密度從每萬人 49 台快速提升至 470 台,展現出工業機器人應用的加速態勢。然而,與國際一流水平相比,我國工業機器人密度仍有差距,且不同行業、不同區域間的應用不平衡問題突出,傳統製造業大規模應用工業機器人的動力不足。在此背景下,釐清工業機器人應用與製造業智能化發展的內在關聯,挖掘其賦能機制與影響因素,對於推動製造業高質量發展具有重要現實意義。
工業機器人應用與製造業智能化發展是兩個密切相關卻內涵各異的概念,二者在目標、範圍和作用機制上形成局部與整體的協同關係。工業機器人應用聚焦於生產環節的自動化升級,通過部署機械臂、自動導引車、協作機器人等設備,替代或輔助人工完成特定生產任務,核心是物理層面的自動化執行,旨在提升生產效率。而製造業智能化發展是全局性、戰略性的系統變革,通過集成人工智慧、大數據、物聯網等技術,重構業務流程與管理模式,實現生產、管理、服務全鏈條的自主決策、動態優化和柔性響應,核心是數據驅動的系統性變革。工業機器人應用作為局部的智能化生產工具突破,為製造業智能化發展提供基礎支撐,但不能替代整體性的系統升級,二者的協同推進是製造業轉型的關鍵。
工業機器人應用對製造業智能化發展具有顯著的直接促進作用。通過對 2011-2023 年中國滬深 A 股製造業上市公司 11076 個觀測樣本的實證分析,在控制企業規模、上市年齡、盈利能力等一系列變量,並納入企業固定效應和年份固定效應後,工業機器人使用水平每增加 1%,製造業企業智能化發展水平會相應增加 0.1132%,且該結果在 1% 的水平上顯著。這一數據充分表明,工業機器人應用通過實時連接設備、實現數據交互,推動了傳統製造過程中體力與腦力勞動的替代,優化了企業內部決策流程,促進了工業互聯與產品服務領域拓展。同時,工業機器人憑藉開放共享性、空間泛在性和資源擴展性等優勢,加速了創新資源與知識資產的流通,緩解了信息不對稱,推動研發、設計、管理、營銷等環節與生產過程的無縫銜接,為智能製造模式構建奠定了基礎。
(一)人才賦能:工業機器人應用提升高技能勞動力占比
工業機器人應用對製造業企業勞動力結構產生革命性影響,一方面通過替代效應減少低技能勞動力需求,另一方面通過 「人才 - 技術」 互補效應增加對高技能勞動力的需求。工業機器人作為數位化、智能化生產設備,具有顯著的技能偏向特徵,其普及應用催生了對算法工程師、機器學習工程師、軟體工程師等具備 STEM 素養的專業人才的需求。數據顯示,工業機器人應用水平對高技能勞動力占比的回歸係數顯著為正,而高技能勞動力占比的提升進一步促進了企業智能化發展,形成 「工業機器人應用→高技能勞動力占比提升→技術效率優化→智能化發展」 的正向循環。高技能勞動力憑藉較強的知識儲備與學習能力,在生產過程中積累經驗、突破技術瓶頸,通過數字孿生技術優化流程、機器學習算法挖掘數據價值,為智能化發展提供核心動力。
(二)資產賦能:工業機器人應用推動智能化資產投資增長
工業機器人應用與智能化資產投資具有顯著互補性,其普及必然帶動智能硬體設施與智能軟體服務的投資增加。缺乏智能軟體的統一管理與調度,工業機器人難以實現各設備與生產階段的高效協同;而智能硬體設施則為數據存儲、清洗、挖掘提供基礎支撐,二者共同構成工業機器人發揮效能的技術基座。實證數據表明,工業機器人應用水平與智能化資產投資占比的回歸係數顯著為正,且智能化資產投資的中介效應成立。智能硬體設施通過提升數據獲取密度(如數控工具機振動頻譜實時監測將採樣頻率壓縮至毫秒級),智能軟體服務通過構建工業網際網路平台、數字孿生系統實現產業鏈協同,共同推動製造業從傳統生產模式向柔性化、服務型製造轉型。
(三)技術賦能:工業機器人應用加速智能化技術創新疊代
工業機器人集成機械、電子、人工智慧等多學科技術,其應用直接推動企業智能化技術升級。一方面,工業機器人通過傳感器、物聯網和人工智慧算法實現自主決策與協同作業,倒逼企業引入智能控制系統、數據中台等配套技術,形成數據驅動的研發範式;另一方面,為適配應用場景,企業需增加智能化技術研發投入,更新 5G 網絡、邊緣計算等技術基礎設施,推動技術團隊掌握 AI 建模、數字孿生等核心技術。數據驗證顯示,工業機器人應用通過提升智能化技術創新水平,顯著促進了製造業企業智能化發展,工業機器人應用水平與智能化技術專利申請數量的回歸係數顯著為正。智能化技術創新不僅實現單點突破,更構建了 「感知 - 分析 - 決策 - 執行」 的智能系統決策體系,通過與 ERP、MES 等信息化系統深度融合,產生技術溢出效應,推動企業從局部自動化向全局智能化躍遷。
(一)政府干預異質性:政府補貼強化工業機器人賦能效果
政府干預通過財政補貼、政策支持等方式影響工業機器人應用的賦能效應。數據顯示,工業機器人應用水平與政府補貼的交互項回歸係數顯著為正,表明政府補貼通過增加企業資金持有量、提升內源融資能力,助力企業加大智能化設備投資,強化資產效應。而工業機器人應用水平與企業性質的交互項雖顯著,但係數差異不大,說明在統一市場背景下,國有企業與非國有企業在通過工業機器人促進智能化發展方面不存在實質性差別,均重視通過技術轉型提升發展質量。
(二)地區發展異質性:數字稟賦提升工業機器人賦能效率
地區數字人力資本與數字基礎設施水平對工業機器人賦能效應具有顯著調節作用。以信息傳輸、計算機服務和軟體業從業人數占總就業人數的比例衡量數字人力資本,以寬帶中國試點城市作為數字基礎設施啞變量,數據顯示二者與工業機器人應用水平的交互項回歸係數均顯著為正。數字人才的空間集聚產生知識溢出效應,形成數智融合生態;數字基礎設施則推動傳統製造模式與產業形態變革,為工業機器人應用提供基礎動力支撐,二者共同提升了工業機器人的賦能效率。
(三)技術特徵異質性:技術密集與快速疊代行業賦能效應更強
製造業企業技術特徵對工業機器人賦能效果影響顯著。將計算機、通信和其他電子設備製造業等列為技術變化速度快的行業,數據顯示工業機器人應用水平與技術變化速度的交互項回歸係數顯著為正;以研發資金占營業收入比重和研發人員占員工總數比重衡量技術密集度,結果顯示工業機器人應用水平與技術密集度的交互項回歸係數同樣顯著為正。這表明,技術變化速度快的行業受外部競爭與內部革新需求驅動,更能發揮工業機器人的智能化效應;而技術密集度高的企業憑藉充足的研發資金與人員儲備,更易抓住工業機器人帶來的技術變革機會,加速智能化轉型。
中國報告大廳《2025-2030年中國工業機器人行業運營態勢與投資前景調查研究報告》指出,2015-2023 年我國製造業機器人密度從每萬人 49 台提升至 470 台,工業機器人應用規模持續擴大,但與國際一流水平仍有差距,且應用不平衡問題突出。實證研究基於 2011-2023 年滬深 A 股製造業上市公司數據,證實工業機器人應用顯著促進位造業企業智能化發展,每增加 1% 的應用水平可帶動 0.1132% 的智能化發展提升。這一賦能效應通過人才、資產、技術三大路徑實現:工業機器人應用提升高技能勞動力占比、推動智能化資產投資增長、加速智能化技術創新疊代,三者共同構成賦能製造業智能化發展的核心機制。同時,政府補貼、地區數字稟賦、企業技術特徵等因素對賦能效應產生異質性影響,政府補貼可強化賦能效果,數字人力資本與基礎設施發達的地區、技術密集且變化速度快的行業,工業機器人的賦能作用更為顯著。未來,通過擴大工業機器人應用場景、提升勞動力技能素質、加大智能化資產投資、強化智能化技術創新等措施,可進一步釋放工業機器人的賦能潛力,推動製造業向高端化、智能化高質量發展。
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