日美两国工业机器人发展有何差异？

日本工业机器人拥有雄厚的技术实力和完善的产业链。

1.美国：工业机器人诞生地，成本过高+政府引导不足

世界上第一台工业机器人在美诞生。1956 年美国发明家乔治·德沃尔（George Devol） 和物理学家约瑟·英格柏格（Joe Engelberger）成立了一家名为 Unimation 的公司，并于 1959 年推出了世界上第一台工业机器人，命名为 Unimate。1961 年，Unimation 公司生 产的世界上第一台工业机器人 Unimate 在美国通用汽车公司安装运行。这台工业机器人 用于生产汽车的门、车窗把柄、换档旋钮、灯具固定架，以及汽车内部的其他硬件等。 遵照磁鼓上的程序指令，Unimate 机器人 4000 磅重的手臂可以按次序堆叠热压铸金属件。 Unimate 机器人成本耗资 65000 美元，但售价仅为 18000 美元。

1960 年代工业机器人每小时成本高达 5.5 美元左右。我们参考当时 Unimate 的制造成本 做出如下假设： 1）安装调试费用约为工业机器人本体价格的 5%，每年检测维修和升级改造费用约占工 业机器人本体价格的 15%； 2）当时每台工业机器人使用寿命约为三年，除去节假日每年 50 周；检测维修和升级改 造时间占使用时间 30%； 3）工业机器人每小时成本费用=（本体价格+其他所有费用）/工作时间。 经过测算可以得出 1960 年代工业机器人每小时成本费用约为 5.53 美元。

相比于当时美国制造业平均时薪，工业机器人使用成本过高。工业机器人的初始投资成 本较大，包括购买机器人本体、安装调试费用以及维护和修理费用，尤其是在技术还不 够成熟、维修服务不够普及的情况下。1960 年，美国制造业人员平均时薪仅为 2.1 美元 左右，直到 1977 年前后才达到工业机器人的使用成本，极大限制了企业尤其是制造业 公司采用工业机器人技术的能力，巨大的成本差异使得企业需要权衡投资回报率和长期 效益之间的关系。

1960 年代美国制造业劳动力充足，失业率维持高位，无需工业机器人大批量应用。第 二次世界大战后，美国迎来生育高峰，导致 60 至 70 年代劳动力充沛。根据美国劳工部 统计，60至 70年代美国制造业就业人数达到历史高位，介于 1200万至 1500万人之间， 充足的劳动力资源使得“机器替人”的迫切性较低。同时，从 60 年代末开始，美国失 业率攀升，从 4%上升至约 10%。当时，美国政府的主要任务是提供更多就业岗位以降 低失业率，而不是发展工业机器人以避免更多人失业。因此，政府既未将工业机器人列 为重点发展项目，也未给予财政支持或组织科研力量加强研发。

工业机器人的成长与当时美国就业政策存在冲突。美国政府的政策指引方向是积极创造 就业机会，提供职业培训和教育项目，以增强工人的技能和就业竞争力。此外，政府高 度重视工人权益，实施了多项促进就业的措施，如失业救济、就业援助和工会支持。这 些政策在很大程度上缓解了失业问题，但也间接阻碍了机器人技术的普及。工业机器人 作为劳动力的替代品，其推广会减少工业企业对于劳动力的需求，进一步加剧失业状况的发生。这种政策环境使得美国工业机器人的发展步伐相对缓慢，形成了技术进步与就 业保护之间的矛盾和冲突。

美国制造业企业盈利能力持续处于低位，整体对工业机器人等设备资本开支意愿较弱。 企业的盈利能力和对新技术、新设备的资本开支呈强正相关。由于利润不足，许多美国 制造业企业难以承担工业机器人高昂的初期投资和维护成本，进一步限制了工业机器人 的广泛应用。据美国经济分析局，1960 到 1970 年代，美国制造业企业利润维持在 300 亿美元以下，设备投资额在 200 亿美元以下，处于相对较低水平；受制于经济压力和盈 利能力下降，制造业企业更倾向于控制成本而非大规模投资于自动化设备，延缓了工业 机器人在美国的普及和发展。

国内需求低迷叠加政府支持力度较小，美国本土工业机器人制造商面临产量、盈利双重 困境。据 1983 年美国国际贸易委员会发布的《COMPETITIVE POSITION OF U.S. PRODUCERS OF ROBOTICS IN DOMESTIC AND WORLD MARKETS》分析了 1979 至 1982 年间美国工业机器人产业的发展情况。自 1961 年第一台工业机器人问世以来，到 1979 年美国国内的工业机器人产量仅为 614 台，产能利用率约为 50%。美国工业机器人 制造商普遍出现亏损现象。美国工业机器人制造商盈利的中位数在1979年为亏损23%， 而 1983 年更是达到了亏损 49%。在这种形势下，美国企业选择进行技术输出，开拓海 外市场，以应对国内市场的萎靡和高额亏损。然而，这一策略也导致美国错过了工业机 器人快速发展的关键时期。

2.日本：工业机器人的发扬地，劳动力短缺背景下，下游需求的爆发

日本成为“工业机器人王国”，在国际市场占有重要份额。日本自 1960 年引入工业机器 人概念后，开始了自主研发和生产机器人的道路。日本在 1967 年由川崎重工业公司从 美国 Unimation 公司引进机器人及其技术，1968 年试制出第一台川崎的“尤尼曼特”机 器人。80 年代中期，日本机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。经过几十年的 发展，日本在工业机器人领域培养了非常强大的实力和影响力。工业机器人龙头如发那 科（FANUC）、安川（Yaskawa）、川崎（Kawasaki）等在全球范围内享有很高的地位。

日本工业机器人拥有雄厚的技术实力和完善的产业链。日本工业机器人产业链涵盖从核 心零部件制造到整机集成和应用的各个环节。日本企业如哈默纳科、纳博特斯克在上游 零部件领域处于领先地位，中游整机厂发那科、安川支撑了工业机器人的高精度和高效 率，下游日产汽车等则为最好的应用场景。强大的供应链管理与上下游企业的密切合作， 确保了日本工业机器人产业在技术创新、质量控制和市场响应方面保持世界领先水平。

日本工业机器人发展史大致可分为四个阶段，迅速完成产业链布局。20 世纪 70 年代， 日本劳动人口比例下降，劳动力成本上升，同时日本汽车行业崛起对汽车生产自动化需 求旺盛，在这样的背景下，日本工业机器人行业迎来 30 年左右的黄金发展期。日本工 业机器人发展史可分为“摇篮期”、“实用期”、“普及提高期”和“平稳增长期”，其中 1980 年起工业机器人的大规模应用缓解了日本劳动力不足的问题，同时帮助提升了制造 业的生产效率，实现了工业机器人行业跨越式的转型与升级。

20 世纪 60-80 年代，日本经济全面增长，对于劳动力的需求显著增长。据建行投行公众 号援引日本内阁府和日本财务省的数据，日本 GDP 由 1960 年的 160097 亿日元增长至 1980 年的 2428387 亿日元，期间 CAGR 为 14.56%；快速增长的背后离不开日本工业的 支撑和发展，同时期工业增加值占 GDP 比重维持在 37%-43%。然而，尽管日本经济和 制造业的迅猛发展带来了对劳动力的大量需求，但劳动力供给却未能跟上这一步伐。 1960年到1980年，日本制造业的雇员人数从333.69万人增长至811.24万人，期间CAGR 仅为 4.54%，远远低于经济增长的速度。劳动力短缺却导致了工资的快速上涨，从 1960 年到 1980年，制造业雇员的月均工资从 2.81万日元上升至 26.54万日元，期间 CAGR达 到 11.88%。为了应对劳动力短缺和成本上涨的压力，日本加快了工业机器人的引进。 1980 年，日本工业机器人的总产值为 784 亿日元，年产量达 19900 台；根据估算，当时 的平均每台工业机器人售价约为 393.97 万日元，这一价格与一名制造业雇员一年的工资 相差无几，工业机器人逐渐成为替代劳动力的重要手段。

社会老龄化加剧，制造业劳动人口短缺现象较为明显。在二战结束后，日本劳动力人口 短缺，推行鼓励生育的政策。然而，随着战后经济恢复和发展，日本仍然面临着劳动力 的缺口。据日本统计局数据，1980年以后，日本青少年和老年人比例基本维持在 30%以 上，到 2020 年达到近 40%；同时据世界银行数据，日本老年人的抚养比持续增长，从 1980 年的 13.75%提升至 2023 年的 51.43%，日本的劳动力市场面临着巨大挑战，尤其是 在制造业领域。制造业是劳动密集型行业，对劳动力的需求量大，对技能和效率的要求 也较高。随着日本经济的快速增长，制造业的规模扩大，对劳动力的需求也随之增加。 经济增长带来的需求增长速度可能超过了劳动力供给的增长速度。

日本失业率常年保持相对低位，充分就业状态为工业机器人发展创造良机。从失业率的 角度分析，20 世纪 60-70 年代，日本失业率不到 2%，属于充分就业状态。当产业规模 继续发展壮大，在效率不变的情况下，现有劳动力将出现不足。当劳动力需求远超劳动 力供给的增加，制造业企业面临缺工的问题。劳动力市场的僵化和劳动力流动性的限制 也可能阻碍了劳动力的有效配置。面临劳动力短缺的问题，许多日本企业开始采取多种 应对策略，包括提高工资和福利以吸引更多劳动者、改善工作环境以提高员工留存率、 引入自动化和机器人技术以减少对人力的依赖等。

下游汽车行业高速成长，对日本工业机器人行业发展起到关键作用。据建行投行公众号 援引日本自动车工业协会的数据，汽车制造业是最早采用工业机器人的行业之一，也是 机器人技术密集应用的核心领域。日本的汽车产业始于 1945 年，经过初期的积累，到 了 20 世纪 60 年代中期进入了快速扩张期。1960 年到 1967 年，日本的汽车年产量从 48.16 万辆猛增至 314.65 万辆。此外，日本的小排量汽车开始受到国际市场的青睐。 1976 年，日本汽车中超过 250 万辆用于出口；到 1980 年，这一数字攀升至 1104.29 万 辆，使日本成为全球汽车生产的领头羊。同时，汽车制造过程中，如焊接、喷漆等复杂 或危险的工序，应用工业机器人去代替人类从事高风险或重复性工作，提升了生产效率 和产品品质。同时，汽车制造企业资金实力雄厚，加速了工业机器人在汽车生产中的普 及应用。

政策大力扶持，助力日本工业机器人快速普及。日本政府在工业机器人产业实用期出台 多项政策扶持产业发展，在鼓励工业机器人生产企业研发创新的同时，持续减轻下游企 业使用工业机器人的成本，助力加快工业机器人普及。这些政策旨在通过建立行业标准 和分类制度来普及和促进工业机器人的应用，同时提供金融支持，包括融资租赁和贷款 制度，以降低企业采用新技术的门槛。此外，政府还通过税收减免政策减轻了企业的财 务负担，激励企业投资于技术创新。为了进一步加速技术进步和产业升级，日本还实施 了项目补助政策，支持工业机器人领域的研究与开发。日本成功地将其工业机器人行业 推向了一个新的高度，为国家的经济增长和技术进步奠定了坚实的基础。

通过对美国、日本工业机器人发展的分析可以看出，工业机器人发展离不开三个要素： 1）劳动力短缺是工业机器人产业发展的核心推动力； 2）发展强劲的下游应用领域是工业机器人发展的加速剂； 3）政府政策引导与支持是工业机器人发展的强力后盾。