工业机器人应用对制造业出口技术复杂度提升的影响研究

作  者:

作者简介:
刘红英,韶关学院商学院讲师,博士,研究方向:人工智能、国际贸易与收入分配(韶关 512005);钟华明(通讯作者),广东外语外贸大学金融学院讲师,博士,研究方向:产业经济与国际经济(广州 510420)。

原文出处:
亚太经济

内容提要:

从工业机器人产业发展、技术应用和过度自动化视角,系统阐释了工业机器人应用对制造业出口技术复杂度的影响机理。基于跨国面板数据的实证研究发现,工业机器人应用能显著提升制造业出口技术复杂度,且在发达国家二者之间存在倒U形关系。行业异质性检验表明,工业机器人应用对发展中国家高端制造业出口技术复杂度的提升作用较大,对发达国家中、低端制造业出口技术复杂度的提升作用较大。中介机制检验发现,发展中国家劳动生产率、人力资本存在显著的中介效应,但技术创新的中介效应不显著;发达国家技术创新和劳动生产率的中介效应显著,但人力资本不显著。


期刊代号:F52
分类名称:国际贸易研究
复印期号:2023 年 11 期

字号:

  当前,全球贸易摩擦加剧、发达国家制造业回流、发展中国家制造业分流,加速了全球价值链的收缩与分裂。新一代人工智能、智能机器人、3D打印等智能自动化技术蓬勃发展,大大推动了国际分工深化和全球价值链重构。工业机器人作为人工智能的典型应用,其对制造业升级的赋能效应得到了各国的重视,全球工业机器人安装量也随之大幅增长。根据国际机器人联合会(International Federation of Robotics,以下简称IFR)的统计,2002-2021年,全球工业机器人新增安装量由6.86万台增至51.74万台,平均增速达32.71%。其中,中国、美国、日本、韩国和德国是主要的机器人应用市场,他们占据了全球工业机器人总量的78%,行业应用则主要集中在电子电气业、汽车制造业、通用及专用设备制造业和金属制品业等。出口产品技术复杂度,是衡量出口产品技术含量和出口价值链升级的重要指标,提高产品技术复杂度,就是要提高制造业产品附加值和技术含量。目前,“逆全球化”思潮的持续冲击,使得国际贸易难度加大,各国致力于引入数字技术,实现出口产品升级,进而在全球价值链竞争中占据有利地位。然而,目前工业机器人应用却呈现出明显的国别和行业差异,那么,工业机器人应用是否能有效提升发达国家和发展中国家的制造业出口技术复杂度?其影响效应和机理有何不同?在不同细分行业具有何种异质性?对这一系列问题的解答,有助于推动中国制造业智能化升级和贸易高质量发展。本文可能的边际贡献:第一,发达国家和发展中国家在工业机器人应用的范围、速度和程度上都具有极大差异,本文从发达国家和发展中国家的比较视角展开研究,具有一定的创新性;第二,既有研究对制造业出口技术复杂度的影响因素关注较多,但鲜少涉及自动化技术应用这一研究视角,而关于人工智能(或工业机器人)的研究则主要集中在就业和收入分配领域,本文聚焦于工业机器人应用对制造业出口技术复杂度的影响,拓展了相关研究领域;第三,本文从工业机器人“产业发展”“技术应用”和“过度自动化”视角,梳理了工业机器人应用对制造业出口技术复杂度的影响效应及传导机制,并进行中介机制检验,研究结论具有一定的启发价值。

  二、文献回顾与研究假说

  (一)文献回顾

  既有文献对出口技术复杂度的研究较为丰富并持续推进,与本文密切相关的主要文献:一是关于工业机器人应用与制造业出口升级的研究。已有研究认为人工智能发展通过降低贸易成本、促进技术创新、优化资源配置提高了一国制造业行业在全球价值链的分工地位(刘斌和潘彤,2020),还通过劳动力替代和缓解资源错配促进各国GVC网络深化(吕越等,2023)。何宇等(2021)的数值模拟研究则证实,人工智能技术扩大了发达国家在全球价值链分工的优势,但却降低了发展中国家在全球价值链的分工地位。较多研究关注了工业机器人应用对出口产品质量的影响,例如,蔡震坤和綦建红(2021)基于工业企业数据,证实工业机器人进口通过提升企业TFP和降低边际成本,提升了出口产品质量;张可云等(2022)的研究也认为人工智能会显著提升中国企业出口产品质量,且国内超大市场规模强化了这一提升效应;但Hong等(2021)的研究则证实工业机器人应用与中国工业企业出口产品质量之间的关系呈U形关系,仅22.68%的企业越过了U形曲线的拐点。二是关于制造业出口技术复杂度的影响因素。已有研究证实,完善的基础设施、知识产权保护、贸易自由化等能显著提升制造业出口复杂度(王永进等,2010;赖敏和韩守习,2018),而要素市场扭曲、贸易壁垒、国外反倾销措施等则对其具有抑制作用(戴魁早,2018)。在技术因素方面,自主技术创新、互联网技术均被认为能提高制造业出口复杂度(卢福财和金环,2020),但技术溢出(FDI、进口贸易和国外技术引进)的影响效应则有较大差异(杨俊和李平,2017);于欢等(2022)证实,数字产品进口提升了中国企业的出口技术复杂度,其中数字产品为各企业数字产品进口比例与网络就绪指数的乘积加总;袁其刚等(2022)基于技术复杂度视角,证实人工智能通过技术进步、要素结构优化和降低出口成本,促进了制造业企业出口产品的升级。

  新进文献对工业机器人与制造业出口升级的关系研究取得了较大进展,但研究对象以中国工业企业居多,样本期普遍为2000-2013年。本文基于2002-2020年跨国面板数据,研究发达国家和发展中国家工业机器人应用水平对制造业出口技术复杂度的影响差异,是对现有研究的有益补充。

  (二)研究假说

  1.工业机器人应用提升制造业出口技术复杂度的直接路径:产业发展视角

  工业机器人产业遵循“零部件产品创新—产业链扩展—产业集群规模扩大”的发展路径,不断推动本国制造业出口技术复杂度整体提升。首先,智能机器人的核心零部件(如控制器、伺服驱动及电机和减速器)和智能机器人产品(如3~6轴工业机器人、机械手等)均为高端装备制造业,技术复杂度高。如HS-6位码的工业机器人商品中,搬运机器人(842890)、喷涂机器人(842489)、电阻焊接机器人(851521)、电弧焊接机器人(851531)和激光焊接机器人(851580)的出口技术复杂度均高于工业机器人所属的二分位行业通用及专用设备制造业和电子电气设备制造业。由此,机器人产品出口有助于提升本国出口技术复杂度。其次,工业机器人产业链主要由“研发设计—关键零部件生产—机器人本体组装—系统集成应用—标准检测认证”组成。上游的核心零部件附加值最高,约占机器人成本的70%,主要由瑞士ABB、德国库卡、日本发那科、日本安川等机器人巨头所垄断(钱海章等,2022)。中国则主要从事本体组装和系统集成等中下游产品生产,核心零部件的国产化率低。工业机器人出口复杂度较高的国家,其制造业整体技术复杂度也较高。

  据此,本研究提出假说1:工业机器人产业发展可以直接提升制造业出口技术复杂度。

  2.工业机器人应用提升制造业出口技术复杂度的间接路径:技术应用视角

  首先,工业机器人是一种通用性技术创新(General Purpose Technology,GPT),具有广泛的技术溢出效应。在产品生产上,工业机器人应用增加了产品的资本和技术要素投入,提高了产品的资本密集度和技术含量;在产品价值链环节中,智能技术广泛渗透到研发设计、生产管理、售后服务、品牌运作等价值链环节,有助于全面提升出口产品附加值。此外,工业机器人的GPT属性有助于激发企业进行“互补性”创新与研发,提高了企业的自主创新能力,进而提高产品技术复杂度。其次,工业机器人具有智能化特征,通过对劳动力的替代和互补,提高了劳动生产率。一方面,智能资本对普通资本和劳动要素的替代,可以优化企业要素配置效率,加速资本积累,提高企业生产率;另一方面,“人机协作”在故障诊断、个性化服务等方面的应用,可以改善服务和产品质量,提高企业服务效率和价值增值。工业机器人通过发挥生产率效应增强了企业生产更复杂产品的能力和动机。最后,工业机器人具有技能偏向性,其对中、低技能劳动者的替代作用,以及与高技能劳动者的互补作用,会提高高技能劳动力的就业需求和工资,同时会激发低技能劳动者通过加大技能培训和教育投入来提高技能水平。因此,工业机器人应用有助于推动一国劳动要素高级化,实现劳动力结构优化。高技能人才更容易发挥“技术载体”功能,促使出口企业进口更多种类和更高质量的中间投入品,从而提高出口产品的技术含量。

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