产业协同集聚、工业机器人应用与技术创新.pdf
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1、第 期(年 月)中国科技论坛 产业协同集聚、工业机器人应用与技术创新张艾莉 孙新宇(北京工业大学经济与管理学院 北京)摘 要:本文运用 年中国 个地区的面板数据 讨论工业机器人应用对技术创新的影响 并基于面板门槛模型研究生产性服务业与制造业协同集聚对二者关系的门槛效应 研究发现:工业机器人应用对技术创新具有显著促进作用 且这一影响在低劳动力成本地区显著 在中、高劳动力成本地区不显著 产业协同集聚在工业机器人应用对技术创新的影响中存在单门槛效应 伴随产业协同集聚跨越门槛值 工业机器人应用对技术创新的影响由负转正 针对生产性服务业细分行业与制造业的协同集聚 其中 批发、零售业 信息传输、软件和信息
2、技术服务业 金融业及科学研究和技术服务业均存在单门槛效应 除科学研究和技术服务业中工业机器人应用系数由负转正外 其余行业均由不显著变为显著正向影响 未来中国要加速机器人全行业应用 以产业协同集聚推动产业融合发展 实现高水平科技自立自强关键词:技术创新 工业机器人 产业协同集聚 门槛效应中图分类号:文献标识码:():基金项目:国家社会科学基金重大项目“依靠科技创新应对人口老龄化跨学科研究”()国家科技统计专项工作“国际科技创新评价指数研究”()收稿日期:作者简介:张艾莉()女 吉林长春人 博士、副教授 研究方向为数量经济学 中国科技论坛(年 月)第 期 :引言在新一代人工智能迅猛发展的背景下 工
3、业机器人为制造业智能化转型升级提供了重要支撑作为主要技术支持手段 人工智能的渗透性特征使得工业机器人的应用不仅仅局限于制造业 也会与其他各行业进行融合发展 并在整体经济社会中扩散 从而促进生产率的提升 推动技术进步 在中国 工业机器人产业的快速布局 有效助推了产业结构调整 根据国际机器人联盟()的统计数据 中国是目前规模最大、增速最快的机器人市场 年中国工业机器人安装量达 万台 约为 年的 倍 当下 中国正着力推进工业机器人全产业链自主可控的创新发展模式 加速工业机器人在经济社会各行各业的深度应用 以推动更大范围内技术创新能力的长效提升 驱动经济的高质量发展随着工业机器人深入至更多应用场景 制
4、造业的智能化转型将引导其向产业价值链高端化方向发展 而这一转变离不开生产性服务业的支撑与辅助 生产性服务业贯穿制造业产业链上下游是制造业的互补与延伸 在经济全球化进程加速背景下 两产业的协同合作有助于核心价值的创造 通过产业间持续互动 各类资源得以有效配置 在一定程度上推动了产业深度融合发展 这将进一步提升制造业企业在全球产业价值链分工的位置 为技术创新能力提升提供新动能 因此在工业机器人加速布局的当下 研究工业机器人应用能否驱动技术创新发展 以及生产性服务业与制造业协同集聚如何影响工业机器人对技术创新的经济效应 具有重要的理论与现实意义 文献综述现有针对工业机器人应用的研究 主要围绕工业机器
5、人的就业替代效应与创造效应进行讨论具体分析其对劳动力份额、劳动力收入及劳动力结构等方面的影响 同时 也有研究从劳动生产率、国际贸易以及经济增长等角度分析工业机器人应用的经济效果 现有文献涉及工业机器人应用对技术创新的影响研究 主要集中于理论分析层面 认为 人工智能发展不仅能实现机械产品的创新 还将能实现制造技术作为通用技术的创新 推动制造业向数字化、智能化方向发展 等认为人工智能技术发展将使得机器可通过自动化实现对前沿技术的模仿与学习 导致研究工作的重点转移至技术与产品创新 实证研究方面 等利用中国工业机器人数据 发现人工智能发展通过加速知识创造与技术溢出 提高知识与技术的吸收能力 并通过增加
6、研发与人才投资对制造业技术创新产生显著促进作用 黄先海等从人力资本视角 发现工业机器人应用可以提升劳动力技能水平、增加高质量劳动力数量 提升企业人力资本水平从而促进企业创新 等与聂飞等则分别从国际与国内视角探索工业机器人应用对企业绿色生产的激励 具体讨论工业机器人应用对绿色技术创新的推动作用随着工业机器人在制造业的深度应用 生产性服务业对制造业智能化转型的引领作用凸显生产性服务业内生于制造业 贯穿制造业价值链各环节 因而生产性服务业与制造业的协同集聚会对工业机器人应用形成辅助作用 以推动区域内技术创新发展 同时 人工智能技术的渗透性使得工业机器人也为现代服务业的发展提供新动能 如工业机器人范畴
7、下的协作机器人在物流、零售等生产性服务业中均有广泛的应用场景 现有研究主要关注产业协同集聚对技术创新的影响认为产业协同集聚显著促进了区域技术创新且存在正向空间溢出效应 也有研究讨论产业协同集聚的门槛效应 刘和东等研究发现由于分工深化、技术溢出与拥挤效应等的综合作用第 期(年 月)中国科技论坛 产业协同集聚对创新能力的影响存在边际效应递减的门槛效应综上所述 现有文献针对工业机器人应用、技术创新与产业协同集聚方面进行了较深入的研究 但仍存在一定不足:关于工业机器人应用对技术创新影响的研究大多停留在理论分析层面对于二者关系的实证研究较为匮乏 且主要集中于对制造业的讨论 工业机器人的应用并非仅限于制造
8、业 而是渗透至社会各行业 并对技术创新产生更为广泛的影响 现有文献倾向于独立研究工业机器人应用或产业协同集聚对技术创新的影响 鲜有研究将三者纳入同一框架下 讨论在产业协同集聚下工业机器人应用对技术创新的非线性影响 忽视了产业协同集聚的门槛效应本文的边际贡献在于:运用中国工业机器人数据 将研究对象由单一制造业部门延伸至全行业 通过理论分析与实证检验 研究工业机器人应用对技术创新的影响 并进一步讨论不同劳动力成本地区的工业机器人应用对技术创新的异质性影响 对现有研究结论进行一定补充 将生产性服务业与制造业协同集聚作为门槛变量纳入工业机器人应用对技术创新影响的框架中 考察在产业协同集聚门槛效应下工业
9、机器人应用与技术创新的非线性关系 并进一步将生产性服务业进行细分 分别探讨具体行业与制造业协同集聚的门槛效应 为现有关于工业机器人应用的研究提供新的研究思路 理论分析 工业机器人应用对技术创新的影响机制根据中华人民共和国国家标准/工业机器人是一类自动控制的、可重复编程、多用途的操作机 因此 应用工业机器人进行生产时要求生产主体对原有加工方式、生产流程与检测方法进行变革 这种变革实质上就是技术创新范畴下的工艺创新 具体地 工业机器人应用将从以下方面对技术创新产生推动作用()劳动力结构角度 工业机器人应用能够通过就业替代与创造效应的共同作用 改善劳动力技能结构 加速新知识的吸收与转化 从而推动技术
10、创新发展 由于工业机器人难以复制劳动力的非常规生产动作 因而工业机器人对从事非程序化工作的高、低等技能劳动力的替代性较弱并表现出较强互补性 而对于从事重复性、程序化工作的中等技能劳动力 工业机器人的替代性则更强 在引入工业机器人投入生产时 企业内部的生产流程将进行重塑 在替代程序化工作岗位的同时 也会围绕工业机器人创造出新的低技术与高技术岗位 在就业替代与创造效应共同作用下 企业会增加对专业化与高技术劳动力的需求 与工业机器人应用形成技能互补 因此 根据吸收能力理论与信息决策理论 工业机器人应用能够实现企业劳动力技能结构的优化在优化过程中 劳动力的多样性将为企业提供多元化信息 并提升企业对新知
11、识的吸收能力 加速知识创新转化 进而推动技术创新发展()生产成本角度 工业机器人作为智能制造的重要装备 具有投资专有技术进步的特征 该特征具体表现为:企业应用工业机器人投入生产会降低其边际生产成本 同时 对于工业机器人的研发投入能更多地转化为生产资本 因此企业对工业机器人的应用能够降低未来的重置成本、加速资本累积 以节约企业生产成本 生产成本的降低会对企业的创新活动产生激励 进而推动技术创新水平的提升 一方面 生产成本降低使得生产效率提升 这将进一步激励企业增加对工业机器人的使用 企业也有意愿主动增加工业机器人相关的研发投入比例 进而提升工艺流程方面的创新研发能力 另一方面 工业机器人应用带来
12、的生产成本下降也将降低商品与服务的价格 在收入效应作用下 消费者会增加对该类型商品与服务的需求 根据需求引致创新理论市场需求增长会引致企业的创新行为 也即企业为追求更高的市场利润 将受到从事创新活动的激励 进而加强创新研发力度 因此 从企业内部与市场环境两个视角出发 工业机器人应用能够通过降低生产成本 推动技术创新发展()技术溢出角度 工业机器人作为新兴技术的应用 会推动区域内同行业企业间的技术交流通过知识共享加速区域内知识要素的积累 形成技术溢出效应 从而提升区域技术创新水平 同时 技术溢出也将引发行业竞争 企业为追求更高利润 会对工业机器人技术进行深入学习 引发干中学效应 生产过程中经验与
13、知识的积累能 中国科技论坛(年 月)第 期够形成渐进的、较难察觉的技术改进 而技术改进的累积将引发“技术堆积”从而助推企业实现颠覆式的技术创新 另外 工业机器人的应用对于增强要素间的衔接配合具有优势作用 因而各行业工业机器人的应用也会提升整体行业间的协同性 推进产业链上下游企业的知识与技术交流 形成行业间技术溢出 跨行业的技术交流能够增进行业间了解 降低共同知识的重复投入实现跨行业知识资源的迅速积累 因此 行业内与行业间的知识交流有助于创新知识的积累、整合与转化 通过技术溢出推动行业间关键共性技术与行业内专业化技术的创新突破 从而在区域范围内有效推动技术创新能力提升 产业协同集聚的门槛效应生产
14、性服务业内生于制造业 是产业分工深化的结果 与制造业存在共生关系 生产性服务业为制造业提供中间投入产品 利用隐性知识推动制造业的知识积累与技术改进 而制造业也为生产性服务业提供市场需求反馈 帮助其提升服务专业化程度 强化服务创新 进而为制造业提供新的知识要素 两产业的协同有助于形成技术创新发展的正向循环 生产性服务业贯穿制造业产业链上下游 为制造业的生产经营提供服务因而两产业协同集聚程度的提升将为企业工业机器人应用提供金融支持、技术支撑等各类配套服务 通过专业化分工提升工业机器人生产效率以影响技术创新然而 在不同的产业协同集聚程度下 工业机器人应用对技术创新的影响也有所差异 根据新经济地理学相
15、关理论 产业在地理方位上的集聚受市场关联、发展成本与市场挤出三种效应共同作用 并依此形成产业集聚的“向心力”与“离心力”当生产性服务业与制造业协同集聚的正外部性强于负外部性时 产业集聚的主导力为向心力 异质性要素在区域内的流动将促进行业间市场关联 形成要素耦合效应 企业在选择应用工业机器人投入生产时 将具备较完善的配套服务同时在良性竞争的市场环境下 企业发展成本也会降低 这将助推区域整体创新能力的提升反之 当协同集聚的负外部性强于正外部性时产业集聚的主导力则为离心力 激烈的市场竞争将凸显市场的排他性 在一定程度上会产生挤出效应 企业应用工业机器人投入生产 将会对其生产经营与创新研发活动产生较大
16、影响 因此在不同产业协同集聚程度下 工业机器人应用将会对区域技术创新发展水平产生不同影响 产业协同集聚在工业机器人应用与技术创新的关系中存在门槛效应具体地 当生产性服务业与制造业协同集聚程度较低时 主要表现为区域内制造业集聚程度较高而生产性服务业集聚程度较低 两产业协同性较差 因而异质性要素的耦合效应较弱 企业引入工业机器人进行生产时 将缺乏金融支持、运输服务、技术支撑等方面的配套服务 企业在短期内会存在发展成本的被动提高 生产效率也将相应降低 企业参与研发创新活动的意愿较弱同时 在较大的竞争压力下 区域内企业存在市场挤出风险 企业为维持经营会降低创新研发投入 从而对区域技术创新的发展产生抑制
17、作用当生产性服务业与制造业协同集聚程度达到一定阈值时 要素耦合效应将使得区域内存在较强市场关联 各类要素能够在区域内自由流动 生产性服务业企业与制造业企业更可能达成战略合作形成区域内良好的产业分工深化效应 企业此时选择引入工业机器人投入生产 能够有效获得生产性服务业提供的中间投入 这将降低企业生产成本 提升生产效率 激励企业进行创新研发投入 同时 产业间充分的沟通交流也使生产性服务业能够针对客户需求 协助制造业企业应用工业机器人进行柔性生产 从而满足客户对商品及服务的多样化需求 并在服务过程中生成新的创新知识 在此情况下 生产性服务业与制造业的进一步交流会使新的创新知识在产业间进行流动与积累
18、形成新的技术溢出效应 进而推动区域技术创新发展 研究设计 数据来源本文运用 年中国 个地区数据(不含西藏、香港、澳门及台湾地区)针对工业机器人应用对技术创新的影响及生产性服务业与制造业协同集聚的门槛效应进行研究 数据主要来源于中国科技统计年鉴 中国劳动统计年鉴中国统计年鉴、国际机器人联盟及国家统计局第 期(年 月)中国科技论坛 所有连续变量进行上下 的 缩尾处理以避免异常值影响 变量定义()被解释变量 本文从创新产出角度使用地区发明专利授权量作为技术创新的代理变量 相比于创新投入 专利数据能够更直观体现技术创新水平 同时 本文所研究的工业机器人本身作为高技术设备 其应用与发展将有可能推动技术的
19、极大进步 因而本文所探讨的技术创新指能够推动技术进步的颠覆性技术创新 使用发明专利授权量进行度量更符合本文研究目的 本文对所有专利数据均进行对数化处理()解释变量 本文核心解释变量参考 等、王文等的研究 采用国际机器人联盟公布的中国各产业工业机器人安装量数据构造工业机器人安装密度变量 具体计算方法为:/()/()其中 表示 地区 年工业机器人的安装密度 即本文使用的解释变量 为 地区 年工业机器人安装量 为 地区 年总就业人数 为 公布的 行业分类标准进行划分的 行业 年工业机器人安装量由于其行业划分标准与国家统计局行业分类标准存在差异 因此本文根据中国劳动统计年鉴 的分地区分行业就业数据 通
20、过计算各地区 行业 年就业人数占比 以获得各地区工业机器人安装量数据 为需要进行加总的行业总数同时 本文选取技术创新的内外部因素作为控制变量进行分析 具体地 财政支持用地方财政科技支出的对数表示 对外开放用外商直接投资额表示 科研人员用 研究人员全时当量的对数表示 基础设施用年末人均公路里程数表示()门槛变量 本文使用产业协同集聚指数作为门槛变量 参考张虎等的研究 采用区位熵方法计算生产性服务业与制造业的集聚指数 其中 生产性服务业包括批发和零售业 交通运输、仓储和邮政业 信息传输、软件和信息技术服务业 金融业 房地产业 租赁和商务服务业 科学研究与技术服务业 水利、环境和公共设施管理业 集聚
21、指数的计算公式为:()其中 为 时期 地区 产业的区位熵 为 时期 地区 产业就业人数 为 时期 产业全国就业人数 为 时期 地区全部就业人数 为 时期全国就业人数 根据式()分别计算出生产性服务业区位熵 与制造业区位熵 并进行如下计算以获得协同集聚指数:()式()中 即为产业协同集聚指数该指数由两部分组成 第一部分度量了产业协同集聚质量 第二部分度量了产业协同集聚深度该指数值越大 表明产业协同集聚的质量越高、深度越深 协同性也越显著具体变量定义与描述性统计见表 其中 技术创新的标准差为 表明地区间的技术创新水平波动性较大 同时 工业机器人应用最小值为 最大值为 说明各地区工业机器人安装密度存
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