王飞跃

【关键词】机器人 机器人红利 人口红利 制造业

【中圖分类号】F416.67 【文献标识码】A

我国的老龄人口比率已经达到7%，预计在2030年达到18.2%。人口老龄化伴随着人口红利的丧失，也给中国经济进一步持续稳定增长带来了严峻的考验。在我国人口红利逐渐消失的现在，如何开创一个以机器人红利为经济腾飞主驱动力的新时代，是当前国民经济布局十分迫切的重大课题。

目前，对于机器人红利并没有一个公认的完整定义。笔者认为，机器人红利指的是在制造业（以及未来的农业、服务业、智能产业）总体的机器人使用率、自动化和智能化程度达到较高水准时为国家经济增长带来的有利局面。与传统的自动化设备不同，机器人的自由度、集成度及灵活性更高，可以完成更加复杂的作业，也可以通过编程与更换末端执行器完成不同领域的工作。传统的观点认为，机器人可以代替人去完成无需创造性、重复度高、易危害工人人身安全的工作，从而解放人类作为万物之灵的真正生产力；而从专业的角度来讲，并不能简单地将机器人红利理解为“机器人替代人”，因为机器人在当前以及未来很长一段时间都不能脱离人而独自工作。从某种意义上说，机器人是人的延展，可以直接提高单一劳动人口的生产效率，在替代低级传统岗位之后，可以衍生出更多前所未有的新型工作岗位，如机器人编程师、调试师、保养师等，与人工智能应用相结合，最终达到人机合作甚至人机合一，成为工业生产与社会服务中真正的“机器人”。

机器人代替人类工作的主要意义在以下几个方面：首先，直接替代重复机械劳动，解放生产力；其次，避免工人人身安全受到伤害，改善工作环境；最后，提升生产规模、精密度和可靠性。尽管价格不菲，仍然有很多企业引进了全自动化机器人生产线，因为这确实能给他们带来成本上的节约以及产量上的增长。在引入机器人生产线之后，生产活动中人的工作性质从直接生产转为间接生产，工作内容也转为对机器人进行编程、监控以及维护等。在这一过程中，最为显著的变化在于用人的减少。例如，亚太股份生产装配一个高档ABS防抱死制动系统阀体，总共要经历13道工序，应用机械手之后，其中11道工序实现自动化，无须人工操作。这条高档ABS防抱死制动系统生产线去年投入运行，工人数量从此前的每班7人降到每班2人。

在未来，经济增长依靠机器人红利是一个必然趋势。从长远的角度来看，机器人的普及应用可以大幅增加单一劳动力的生产效率，改善工人工作环境，有利于国家对经济进行调控；而从当下的角度看，如何进行布局使机器人红利时代能够快速且平稳地到来，也是当今一项非常紧迫的任务。当前国内就业市场，人力成本增加以及“用工荒”问题同时存在。在社会层面，生育率逐年下降伴随着人口老龄化时代的到来，20—40岁的青壮年所负担的养老、育儿、教育、住房等压力巨大，心理疾病、慢性病发病率逐年升高。国民经济方面，金融、互联网及房地产领域过热、泡沫化对制造业产生了严重的挤压，导致其效益低迷和人才流失。这些都是危险的信号，并且在短时间内难以看到逆转的可能。所以，在人口红利逐渐消失的同时，如果无法及时依靠机器人红利带来新的经济增长优势，在未来必将出现更加严重的社会问题。

所以，我们首先要有忧患意识，机器人红利并非锦上添花，而是雪中送炭，是国家应对将来可能发生的经济、社会危机的必要手段。机器人红利的时代不是到来与否的问题，是必须尽快让它到来的问题。这个问题非常紧迫，对此进行的布局耽误不得。

总体来说，人才、应用、市场都是产生机器人红利的必要条件。我国拥有世界第一的制造业消费品市场和完善的工业体系，这些对于布局机器人红利而言都是优势。然而，机器人本身和应用过程的设计、实施、操作、运用、维护等任务，是长期需要高端的专业人才的。可以说，机器人红利的本质是人才红利的延展。然而，我国人口总量减少，高端劳动力紧缺，中低端劳动力过剩是不争的事实。这就引起一个矛盾：用机器人替代过剩的中低端劳动力，而所需的专业人才要从紧缺的高端劳动力当中补足，这显然是不符合逻辑的。国内机器人外企目前多已产能过剩，主因就是人才制约了机器人的市场发展。所以，人才的培养，尤其是面向应用的高端人才培养，应该是机器人红利布局当中的重中之重。

一个很值得注意的问题是，目前国内的企业，包括一些中到大型企业，已经出现了盲目的“机器人换人”“智能化改造”等现象。这些企业对机器人在生产中扮演的角色与特征的认识缺乏系统性与深刻性，更多是攀比及“跟风”式的心理。盲目引进先进的机器人设备，打造自动化生产线，而忽视了匹配的软件和人才，其结果就是不仅没有提高生产效率和质量，反而给企业带来严重的损失。

机器人相关人才的培养并不是一件容易的事情。正如一个完整的机器人系统涵盖了机械部件、电力部件、驱动部件、传感部件、软件以及更高层次的算法和人工智能等组成部分，机器人学也是典型的多学科交叉融合学科。在此基础上，机器人的应用是需要机器人专业知识、一般学科知识与特定领域知识的深度融合的，一个行业的机器人应用很难直接推广到另一个行业。例如，之前富士康试图把机器人汽车行业的经验移用到3C行业，从而导致其“百万机器人”计划受挫。因此，机器人相关人才培养，对于教与学人才的综合素质要求都是比较高的。

机器人学应该是一门强调实践的学科，目前的当务之急，是大量培养掌握机器人系统知识并能与专门领域要求相结合的应用工程人才，帮助用户做实机器人的应用，取得实效，以此开拓机器人市场。从形态和应用上来看，机器人可分为工业机器人（机械臂）、协作机器人（机械臂）、AGV平台机器人、足式机器人、医疗机器人、特种机器人等，应想方设法尽快、扎实地补足主流工业机械臂这一课。首先，作为发展时间最长的机器人种类，工业机械臂的各项技术都比较成熟，其基本操作、编程及调试技术可与其他种类机器人互通；其次，工业机械臂直接参与生产，是最能直接与机器人红利挂钩的机器人种类；最后，工业机械臂平台较容易搭建和管理，很适合作为机器人教育平台。

在世界范围内，美国和日本的机器人相关教育开展得是比较早的，而且不仅是高等和职业教育，在初、中等教育当中，也有以机器人为主题的技术课程、课外活动以及夏令营等。在我国，一些公立和私立教育机构也开展了机器人课程，然而由于课程体系不够完善，机器人平台及配套设施所需购置、维护费用很高，通常的教育机构难以负担，再加上教材质量参差不齐、缺少专业人员指导等原因，使得其教学成果停留在浅尝辄止的层面，难以达到预期效果。因此，根据我国当前实际情况来看，机器人教育还是应当先以高等和职业教育为主，在关键技术和系统集成上聚焦，通过实战熟中生巧，从而增加专业人才储备。从现实层面考虑，发展机器人教育还应节约成本，与其以政府机构为单位直接购置机器人建立平台，不如建立发展基金或融资平台，帮助小微公司去推动机器人的实际应用，开拓机器人市场的同时，使得机器人教育能够结合实际应用，一举两得。此外，虚拟空间的开发在机器人教育方面也有很大的潜力，在虚拟环境构建的机器人运行空间中，增加基于现实物理层面的不定性、多样性和复杂性，可以使用户在虚拟空间操作机器人，在一定程度上替代机器人的实机教育，使得机器人教育更加安全、高效、成本低且易于推广。

从整个机器人行业层面来看，我国目前最大的短板在于机器人核心零部件。政府过去对于机器人、人工智能、自动化领域的扶持政策已经持续了将近40年，也取得了一定的成果。从学术和专利方面来看：中国发表全球机器人技术论文数量仅次于美国，中国受理机器人相关专利总量为162485件（截至2019年底），占全球已公开的机器人相关专利申请总量的44%。从市场化规模来看，2019年中国工业机器人市场规模为57.3亿美元，增长率维持在5%以上，服务机器人市场规模达22亿美元，比上一年增长33.1%。然而在机器人核心零部件，尤其是机器人减速器方面，核心竞争力仍然不能与国外先进水平相比。机器人核心零部件包括机器人减速器、伺服电机和控制器。一台机器人整机，核心零部件的成本占70%，其中减速器36%，伺服电机22%，控制器12%。近年来，机器人核心零部件的国产化替代一直在进行当中，就技术壁垒而言，伺服电机和控制器较低，而减速器最高。

在机器人伺服电机方面，国产永磁同步电机的核心技术已获突破，国内外差距已明显缩小。目前，国产品牌伺服电机在国内市场占有率约为15%，领先厂商包括埃斯顿、英威腾、汇川、华中数控等。在控制器方面，国内与国际先进水平在硬件上差距很小，主要差距在算法和兼容性方面，由于门槛较低，成熟的机器人整机厂商往往会自行研发控制器，以保证匹配性和稳定性，国内领先厂商包括固高科技、埃斯顿、广州数控、迪巨智能等。在机器人减速器方面，在国外企业的垄断下，国产化进程当中所遇到的困难很大。主流的机器人减速器有谐波减速器与RV减速器两种。目前，国内的机器人减速器市场由生产谐波减速器的哈默纳科与生产RV减速器的纳博特斯克两家日本企业所垄断，分别占据15%与60%的市场份额。相比之下，国产品牌的机器人减速器市场占有率不足10%，领先厂商包括苏州绿的、中技克美、南通振康、中大力德等公司。总体来看，国产机器人减速器经过数十年的仿制研发，已取得一定成果，在精度上已经可以达到国际先进水平，然而在产品系列完整性、一致性、寿命等参数和性能上与国外产品相比仍有较大差距。

从技术上来说，机器人减速器的技术壁垒难以突破的问题无法在较短时间内靠现有的仿制手段解决，其内在原因是深刻的。新中国成立以来，我国工业现代化进展速度是世界上任何其他国家都难以望其项背的，但由于缺少必要的时间、经验积累和技术研发迭代过程，我国与发达工业国家相比在高端制造业领域仍然存在着很大的差距。机器人减速器作为纯机械部件，其内部零件对于材料和加工工艺的要求非常高，尤其是谐波减速器和RV减速器采用了与通常齿轮减速器截然不同的结构和传动原理，这使得我们几乎无法依赖以往经验，只能通过逆向工程对制作技术进行反推。因此，在减速器这一领域，我们陷入了“不得不与发达国家比拼材料和加工工艺”的困境，即便是已经经过数十年技术积累的国内减速器企业，在面对国外企业的技术壁垒和垄断时，也只能以压低价格为主要竞争手段，夹缝中求生，发展非常艰难，对后续产品的研发和技术突破也造成了很大的影响。

在对机器人红利进行布局的过程中，如果想要早日摆脱机器人核心部件被国外企业垄断的局面，还是要坚定不移地走自主创新这条路。近年来，国际形势不确定性增强，新冠肺炎疫情影响下的世界经济出现“逆全球化”迹象，尤其在高端制造领域，一直以来发达国家对我国更是严防死守，关键设备、尖端技术均不予转让，技术、科研交流也相对减少。之前美国企业对于华为、中兴的制裁风波，暴露了我国在高端制造领域的薄弱环节，同时也给我们敲响了警钟。如果类似事件在机器人领域再次发生，尤其是如果国外企业对我国实行机器人减速器的禁运，而我们无法找到与之相抗衡的产品或技术进行替代的话，无疑会让我们对于机器人红利的所有布局前功尽弃。面对如此挑战，我们唯一能够依靠的就是人民群众的智慧和创造力，为此我们应该加强专业教育，重视人才，大力支持并保护自主创新。

当前我国经济增长的重点在于房地产、金融以及互联网行业，而机器人红利时代的到来，毫无疑问会将我国经济增长的重点重新转移到制造业尤其是高端制造领域。需要注意的是，机器人产业本身也属于制造业，这就成了一个类似于“先有蛋还是先有鸡”的问题。为此，对于制造业，尤其是高端制造领域进行持续有效的投入和政策支持，其指导方向应该是以机器人技术为核心，形成滚雪球式的技术迭代与产业升级。

正如前文所言，机器人产业，包括制造业振兴的关键仍然在于人才的培养和运用。《制造业人才发展规划指南》提出，到2020年制造业从业人员中受过高等教育的比例达到22%，高技能人才占技能劳动者的比例达到28%左右。为了适应产业升级和经济结构调整对技术技能人才越来越紧迫的需求，2019年政府采取了“高职扩招百万”的措施，重点布局在优质高职院校，区域经济建设急需、社会民生领域紧缺和就业率高的专业，把发展高等职业教育作为缓解当前就业压力、解决高技能人才短缺的战略之举。然而，在实际操作中，无论是产业工人的升级意愿，还是大专院校毕业生的就职意愿都不甚强烈。这其中有多方面的原因，最主要的三个原因在于：一是文化知识的局限性使得大部分工人缺少接受高级技能教育的基础；二是大专院校和本科院校的学生因社会观念的原因对工人身份接受度不高；三是当前的制造业从业人员收入相对不高且工作繁重，南方一些电子行业工厂甚至一周七天无休，尤其相对于待遇较好、工作环境优越的互联网、地产及金融行业，是较难留住人才尤其是高水平人才的。

为此，首先应出台政策，提高制造业从业人员的收入水平，改善工作环境，留住人才；其次，应采取措施防止电商、中间商对于制造业利益的过度掠夺，支持并鼓励厂家自行开展“B2C”的商业模式，并与区块链技术相结合，打造非垄断式的、良好的制造业市场环境；最后，应倡导社会重视职业技术教育，尊重职业技术人员的社会地位，破除企事业单位以及社会对于大学本科教育的迷信，实事求是、不拘一格地培养、运用人才。

机器人红利時代是必然要到来的，而率先进入机器人红利时代对于我国今后的发展来说也势在必行，然而，我们也需要注意到社会各界对于机器人红利时代的一些担忧。其中，最受人关注的，是在机器人取代一些岗位之后，劳动者失业所将带来的社会和经济问题，这不仅意味着社会的不稳定因素增加，还会削弱社会的总购买力，使得消费需求增长乏力，最终导致经济增长无法持续。关于这个问题，首先，我们要清楚地意识到它必然会发生，因为机器人红利布局实施是社会层面的变革，而历史上，所有社会层面的变革都伴随着阵痛；其次，对于这些问题的提前解决和预防措施也需要划归到机器人红利布局范围之中，即将布局机器人红利这一国家大计深化为宏观层面多领域的深度调控；再次，要对开创机器人红利时代这一历史使命有绝对的信心和决心，团结社会各阶层群众，使无论是领域内专家还是一般人民群众都能理解并支持这一政策；最后，对于机器人红利的布局，应当设立详细、明确而充分的时间线和客观、科学的政策措施，进行坚决执行的同时，避免盲目冒进，以免给国民经济带来不必要的损失。

（作者为中国科学院自动化研究所研究员、博导，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任；中国科学院自动化研究所博士后李诗濛对本文亦有贡献）

责编/韩拓 美编/宋扬

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