工業(yè)機(jī)器人對(duì)中國(guó)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響研究

李詩(shī)韻 ， 徐承紅

(1.北京大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871; 2.西南財(cái)經(jīng)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，成都 611130)

0 引言

中國(guó)是迄今為止全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。2019年國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟(International Federation of Robotics, IFR)的公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的年均安裝量達(dá)到140 500臺(tái)，而位居第二的日本僅為49 900臺(tái)。伴隨著人工智能在視覺(jué)系統(tǒng)、可移動(dòng)性和簡(jiǎn)易編程系統(tǒng)上的突破，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人隊(duì)伍里也逐漸出現(xiàn)更智能化的協(xié)作機(jī)器人。但中國(guó)作為工業(yè)機(jī)器人終端用戶中的領(lǐng)先者，多年來(lái)對(duì)這一領(lǐng)域缺乏詳盡的研究。如楊光等[1]發(fā)現(xiàn)全要素生產(chǎn)率是工業(yè)機(jī)器人影響經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要傳導(dǎo)機(jī)制，強(qiáng)調(diào)全要素生產(chǎn)率促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用，也不否認(rèn)這種技術(shù)對(duì)勞動(dòng)力市場(chǎng)的影響，即通過(guò)吸引和替代勞動(dòng)力，發(fā)生技術(shù)有偏性失業(yè)和人才集聚。根據(jù)佩第-克拉克定理，這種流動(dòng)會(huì)帶動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。此外，流動(dòng)帶來(lái)的溢出效應(yīng)以及對(duì)區(qū)域創(chuàng)新能力的作用是否會(huì)間接地影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也有待總結(jié)?；诖耍狙芯客ㄟ^(guò)理論和案例分析探究工業(yè)機(jī)器人對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理。

研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)機(jī)器人具有兩種特征：(1)作為一種技術(shù)進(jìn)步[2]，可以直接通過(guò)創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)群、淘汰落后產(chǎn)業(yè)以及改變產(chǎn)業(yè)地位對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，也可間接通過(guò)技術(shù)有偏性失業(yè)產(chǎn)生勞動(dòng)力選擇替代，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷[3]。(2)作為一種創(chuàng)新工具，可以通過(guò)對(duì)原有知識(shí)的重新組合進(jìn)行知識(shí)生產(chǎn)[4]，提升區(qū)域創(chuàng)新能力，推動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。以工業(yè)機(jī)器人與產(chǎn)業(yè)為關(guān)鍵詞檢索得到的文獻(xiàn)，多從工業(yè)機(jī)器人在異質(zhì)性行業(yè)的應(yīng)用出發(fā)，如M.Hengstler等[5]，E.Karabegovic等[6]和P.Tubaro等[7]分別研究了工業(yè)機(jī)器人在醫(yī)療行業(yè)、金屬制造業(yè)和汽車行業(yè)中的應(yīng)用，旨在探索工業(yè)機(jī)器人在產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)效應(yīng)中扮演的角色和產(chǎn)生的效果，而未涉及工業(yè)機(jī)器人作為一種技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新工具的影響。中國(guó)作為全球使用工業(yè)機(jī)器人最多的國(guó)家，有必要對(duì)模糊領(lǐng)域深度剖析。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)是中國(guó)推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展的重要實(shí)現(xiàn)路徑，而工業(yè)機(jī)器人是帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、推動(dòng)地方高質(zhì)量發(fā)展的重要工具。但不同區(qū)域的工業(yè)機(jī)器人使用情況大不相同，其作用效果也會(huì)受影響。本研究圍繞工業(yè)機(jī)器人與區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，展示工業(yè)機(jī)器人的使用特質(zhì)，微觀分析其如何作用于經(jīng)濟(jì)要素再反映到結(jié)構(gòu)變動(dòng)上，梳理出這一過(guò)程的主要途徑、內(nèi)在邏輯及作用效果?？紤]到工業(yè)機(jī)器人有強(qiáng)化就業(yè)空間極化和技術(shù)極化的現(xiàn)象特質(zhì)[8]，選擇從要素集聚角度探索這種影響對(duì)中國(guó)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)產(chǎn)生的效果、趨勢(shì)和空間特征。最后提出處于不同工業(yè)機(jī)器人發(fā)展階段的省份應(yīng)有偏重制定政策的參考建議，助力中國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展規(guī)劃的系統(tǒng)布局和全面落實(shí)。

1 理論分析

1.1 工業(yè)機(jī)器人特征分析

目前最常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人是機(jī)械臂，主要用于汽車產(chǎn)業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)，以芯片、傳感器等設(shè)備為載體，依賴機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和云計(jì)算等人工智能技術(shù)。其中，機(jī)器人學(xué)作為一門學(xué)科重點(diǎn)關(guān)注開(kāi)發(fā)和訓(xùn)練機(jī)器人以通用型和可預(yù)見(jiàn)的方式與人和世界互動(dòng)。根據(jù)文獻(xiàn)梳理，總結(jié)出工業(yè)機(jī)器人的3種趨勢(shì)特征。

1.1.1作為自動(dòng)化工具的工業(yè)機(jī)器人。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人主要發(fā)揮自動(dòng)化工具的作用，學(xué)習(xí)已存在的編碼知識(shí)。P.Aghion等[4]將自動(dòng)化和“鮑爾默病”視為技術(shù)進(jìn)步影響經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的兩個(gè)主要效應(yīng)。① 自動(dòng)化部門投入自動(dòng)化機(jī)器提升生產(chǎn)率，當(dāng)資本回報(bào)率增長(zhǎng)到大于勞動(dòng)回報(bào)率時(shí)，進(jìn)一步提升自動(dòng)化水平，降低產(chǎn)品價(jià)格贏得市場(chǎng)，刺激同行企業(yè)購(gòu)入自動(dòng)化機(jī)器[2]，增加工業(yè)產(chǎn)出。② 技術(shù)進(jìn)步也會(huì)造成非自動(dòng)化部門成本增加以及資本回報(bào)率下降，從而減少工業(yè)產(chǎn)出。③ 技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的勞動(dòng)力選擇替代效應(yīng)也不可忽視。一方面，技術(shù)偏向性收入分配效應(yīng)會(huì)使收入差異加劇，高技術(shù)人員匹配高工資，從空間上吸引人才流入；另一方面，程式化的工作被自動(dòng)化替代，勞動(dòng)力流失，但它是被本地其他產(chǎn)業(yè)吸收還是流入外地，還有待異質(zhì)性的研究。

1.1.2作為智能化工具的工業(yè)機(jī)器人。近年來(lái)，機(jī)器人逐漸表現(xiàn)出以協(xié)作機(jī)器人為代表的智能化工具特征：嘗試學(xué)習(xí)比編碼知識(shí)更復(fù)雜的緘默知識(shí)。IFR數(shù)據(jù)顯示，2017—2019年協(xié)作機(jī)器人在全球范圍內(nèi)的使用增長(zhǎng)了63.3%。智能化的工業(yè)機(jī)器人一方面對(duì)工業(yè)產(chǎn)出的影響同樣體現(xiàn)在生產(chǎn)率以及替代程式化工作上，另一方面還可以替代非程式化的工作，以彌補(bǔ)勞動(dòng)力缺口，甚至創(chuàng)造新的崗位。例如，垃圾處理、高溫環(huán)境等惡劣工作崗位無(wú)人任職的情況，將工業(yè)機(jī)器人給予補(bǔ)充。智能機(jī)器人參與垃圾處理等工作的同時(shí)，也需要有相應(yīng)的員工進(jìn)行監(jiān)督，這里的“督察員”就是新增的崗位。

1.1.3作為創(chuàng)新工具的工業(yè)機(jī)器人。作為創(chuàng)新工具的工業(yè)機(jī)器人對(duì)工業(yè)產(chǎn)出的影響同樣體現(xiàn)在生產(chǎn)率、勞動(dòng)力選擇替代以及彌補(bǔ)勞動(dòng)力缺口上。除了學(xué)習(xí)已存在的編碼知識(shí)和部分緘默知識(shí)之外，它還可以重組原有知識(shí)進(jìn)行知識(shí)生產(chǎn)，進(jìn)而提升區(qū)域創(chuàng)新能力，帶動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)。內(nèi)生增長(zhǎng)理論認(rèn)為，工業(yè)機(jī)器人從反應(yīng)導(dǎo)向轉(zhuǎn)化為意識(shí)導(dǎo)向，人力資本有被智能資本替代的趨勢(shì)[9]。但因?yàn)楝F(xiàn)在機(jī)器人的發(fā)展依靠的是“弱”人工智能，所以這一點(diǎn)在技術(shù)上仍有待實(shí)現(xiàn)。

綜上，工業(yè)機(jī)器人正處在從自動(dòng)化工具到智能化工具，甚至向創(chuàng)新工具轉(zhuǎn)變的過(guò)程。以協(xié)作機(jī)器人為代表的智能化工具雖然已經(jīng)投入使用，但使用較少，約為工業(yè)機(jī)器人年使用量的5%。而要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新工具的功能還存在技術(shù)操作的難度。因此，本研究以工業(yè)機(jī)器人的使用為研究對(duì)象，從空間的視角分析工業(yè)機(jī)器人與區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的作用機(jī)制，并對(duì)其中介效應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.2 影響因素分析

工業(yè)機(jī)器人在3種角色中的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)如何反映到結(jié)構(gòu)變動(dòng)上？梳理發(fā)現(xiàn)，技術(shù)有偏性失業(yè)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)、人力資本、物質(zhì)資本以及技術(shù)要素集聚5種要素發(fā)揮了主要作用。結(jié)合空間視角，進(jìn)一步探索工業(yè)機(jī)器人影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的主要途徑、內(nèi)在邏輯及作用效果。

1.2.1工業(yè)機(jī)器人與技術(shù)有偏性失業(yè)。機(jī)器人帶來(lái)的自動(dòng)化加深和創(chuàng)新再造，大幅度提升了勞動(dòng)生產(chǎn)率，資本回報(bào)率逐漸大于勞動(dòng)回報(bào)率。廠商為追求利潤(rùn)最大化，以智能機(jī)器替代部分勞動(dòng)力。早期的機(jī)器人技術(shù)可替代程式化工作中的低技能職工，與高技能的職工形成互補(bǔ)[10]，但在非程式化工作中同時(shí)需要低技能和高技能職工[11]。而如今投入使用的大多屬于傳統(tǒng)機(jī)器人，其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)較為單一，無(wú)法深度學(xué)習(xí)，無(wú)法“舉一反三”。樂(lè)觀的學(xué)者認(rèn)為自動(dòng)化在取消了某些低技能崗位的同時(shí)，會(huì)創(chuàng)造出新的就業(yè)崗位，失業(yè)危機(jī)得以緩解[12]。這種勞動(dòng)力流失對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響也不一定是負(fù)效應(yīng)，劉躍等[13]認(rèn)為勞動(dòng)力數(shù)量是一把雙刃劍，需要辯證看待?？傊?， 技術(shù)偏向性失業(yè)可能推動(dòng)部分工業(yè)失業(yè)人員向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)移[14-15]，也可能通過(guò)技術(shù)培訓(xùn)和教育再就業(yè)，也有可能流向外地。此外，這種技術(shù)偏向性失業(yè)反映在產(chǎn)業(yè)布局和市場(chǎng)結(jié)構(gòu)上有空間集聚的趨勢(shì)[16]。

1.2.2工業(yè)機(jī)器人與消費(fèi)結(jié)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人提升生產(chǎn)率帶動(dòng)地方整體收入增加，降低居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的農(nóng)產(chǎn)品占比，促使土地溢價(jià)帶動(dòng)物價(jià)水平上升。而技術(shù)有偏性效應(yīng)也會(huì)帶來(lái)有偏性收入分配，帶動(dòng)區(qū)域內(nèi)收入差異加劇[17]。處于劣勢(shì)的低技術(shù)人員發(fā)生擴(kuò)散效應(yīng)，進(jìn)一步提升地方整體收入水平。收入差距拉大和物價(jià)水平提升都會(huì)促使需求從低收入彈性的產(chǎn)品轉(zhuǎn)向高收入彈性的產(chǎn)品，在循環(huán)累計(jì)因果機(jī)制下改變地方消費(fèi)結(jié)構(gòu)。此外，工業(yè)機(jī)器人可能引發(fā)社會(huì)性的消費(fèi)理念革命，以“車輛即服務(wù)”等理念為例，削弱了消費(fèi)者購(gòu)買私家車的欲望，汽車行業(yè)的客群結(jié)構(gòu)由此也將發(fā)生變化。

1.2.3工業(yè)機(jī)器人與人力資本。工業(yè)機(jī)器人吸引人力資本在空間上集聚，兩種理論可以解釋。① 教育、培訓(xùn)和“干中學(xué)”理論：高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有通過(guò)當(dāng)?shù)亟逃Y源和公司內(nèi)部資源培養(yǎng)高技術(shù)人才的趨勢(shì)，以培訓(xùn)和教育為導(dǎo)向的人力資本正在不斷深化。② 勞動(dòng)力的空間流動(dòng)性：一方面，工業(yè)機(jī)器人拉高地區(qū)整體收入水平，以此吸引更多的勞動(dòng)力以不同的方式流向這一地區(qū)。但即使是高精尖的領(lǐng)域，依舊存在不同層次的勞動(dòng)力，因此，該行業(yè)的勞動(dòng)力數(shù)量不一定會(huì)大量減少。另一方面，企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)作中引入工業(yè)機(jī)器人，需要的是高級(jí)職工，而非普通的勞動(dòng)力。但區(qū)域內(nèi)的高素質(zhì)人才往往是有限的，企業(yè)利用高薪吸引不同區(qū)域的人才向公司所在地集聚。綜上，工業(yè)機(jī)器人在吸引人力資本集聚上有正向誘導(dǎo)作用，以需求為導(dǎo)向的市場(chǎng)力量正進(jìn)一步加深區(qū)域內(nèi)人力資本的集聚。

1.2.4工業(yè)機(jī)器人與物質(zhì)資本。① 技術(shù)進(jìn)步會(huì)刺激廠商集中物質(zhì)資本。生產(chǎn)率上升給企業(yè)帶來(lái)強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得高生產(chǎn)率優(yōu)勢(shì)。但工業(yè)機(jī)器人的高固定成本投入將給部分中小企業(yè)帶來(lái)門檻效應(yīng)。兩種效應(yīng)的疊加使得區(qū)域內(nèi)擁有技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)和一定資本積累的企業(yè)迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，賺取利潤(rùn)，以此進(jìn)一步購(gòu)進(jìn)機(jī)器人，擴(kuò)張企業(yè)規(guī)模，物質(zhì)資本在空間上得以深化和集中。② 技術(shù)進(jìn)步將創(chuàng)生一批新企業(yè)或新部門[18]。通常在技術(shù)進(jìn)步發(fā)生地實(shí)現(xiàn)，新部門的產(chǎn)生將通過(guò)購(gòu)置或者自產(chǎn)增加物質(zhì)資本在空間上的集聚。

1.2.5工業(yè)機(jī)器人與技術(shù)要素。工業(yè)機(jī)器人處于從自動(dòng)化向智能化過(guò)渡的技術(shù)階段，其本身的技術(shù)尚不成熟，相應(yīng)的配套技術(shù)支撐更是上下不接，必須投入大量的研發(fā)資本才能發(fā)揮全部潛力。科創(chuàng)資源在區(qū)域間非均衡配置，具有明顯的空間集聚現(xiàn)象[19]。發(fā)達(dá)程度較低的區(qū)域無(wú)論是教育水平、人才儲(chǔ)備還是經(jīng)費(fèi)支持都有困難。IFR數(shù)據(jù)顯示，2019年73%的工業(yè)機(jī)器人都流向了中國(guó)、日本、美國(guó)、韓國(guó)和德國(guó)，工業(yè)機(jī)器人終端的空間極化現(xiàn)象明顯，表現(xiàn)為馬太效應(yīng)下的“技術(shù)吸引技術(shù)”。

1.3 影響機(jī)理分析

工業(yè)機(jī)器人對(duì)上述五要素的影響作用于經(jīng)濟(jì)體誘發(fā)增長(zhǎng)效應(yīng)，擴(kuò)大規(guī)模經(jīng)濟(jì)，強(qiáng)化地方性經(jīng)濟(jì)，在提升生產(chǎn)效率、助力資本積累的同時(shí)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)產(chǎn)生正效應(yīng)。人力資本的集聚給當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)勞動(dòng)力市場(chǎng)。物質(zhì)資本的集聚為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)獲取中間產(chǎn)品提供便利，節(jié)約運(yùn)輸成本。技術(shù)要素的集聚在企業(yè)間形成基于信任與合作的良好氛圍，同時(shí)帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)和平臺(tái)共享等。智能機(jī)器替代勞動(dòng)力使得生產(chǎn)率提升，成本降低，利潤(rùn)增加。此外，其本身作為一種技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新工具可發(fā)揮技術(shù)效應(yīng)，影響新部門的產(chǎn)生、生產(chǎn)率的提升和自動(dòng)化進(jìn)程的加快。同時(shí)強(qiáng)化區(qū)域創(chuàng)新能力，直接推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。在循環(huán)積累因果機(jī)制的作用下，增長(zhǎng)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)持續(xù)吸引勞動(dòng)力、技術(shù)、人力資本和物質(zhì)資本在空間上集聚，進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。當(dāng)發(fā)展到一定程度時(shí)，勞動(dòng)力選擇替代導(dǎo)致本地物價(jià)攀升和中小企業(yè)破產(chǎn)，促使勞動(dòng)力流失;物質(zhì)資本深化失衡帶來(lái)的“鮑莫爾病”使得產(chǎn)業(yè)內(nèi)資本深化嚴(yán)重失衡，不利于區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化的發(fā)展;技術(shù)有偏性效應(yīng)拉大地方收入差異，提升租賃價(jià)格，導(dǎo)致中小企業(yè)成本上升被市場(chǎng)淘汰;要素過(guò)度集聚帶來(lái)負(fù)效應(yīng)。這些都將對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)產(chǎn)生不利影響。過(guò)程中也不可避免地有引發(fā)社會(huì)矛盾和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型失敗等問(wèn)題，這與工業(yè)機(jī)器人和社會(huì)的發(fā)展階段以及技術(shù)與配套設(shè)施的銜接程度[20]息息相關(guān)。據(jù)此構(gòu)建分析模型(圖1)，其中帶箭頭的實(shí)線為正效應(yīng)，帶箭頭的虛線為負(fù)效應(yīng)。

圖1 工業(yè)機(jī)器人影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)的理論模型

總之，工業(yè)機(jī)器人通過(guò)5個(gè)影響因素帶動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，機(jī)制如下：(1)在循環(huán)積累因果機(jī)制的作用下，增長(zhǎng)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)可持續(xù)吸引人力資本、勞動(dòng)力、技術(shù)、物質(zhì)資本在空間上集聚，進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。(2)發(fā)展到一定程度時(shí)，由于勞動(dòng)力流失、“鮑莫爾病”、技術(shù)有偏性以及擁擠效應(yīng)，可能無(wú)法判斷工業(yè)機(jī)器人對(duì)勞動(dòng)力、技術(shù)以及物質(zhì)資本的影響結(jié)果，進(jìn)而干擾對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)方向的判斷?；诖?，提出研究假設(shè)：工業(yè)機(jī)器人對(duì)勞動(dòng)力、人力資本、物質(zhì)資本和技術(shù)的影響可能促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。

2 案例分析

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及指標(biāo)選取

2.1.1數(shù)據(jù)來(lái)源。國(guó)際公認(rèn)機(jī)器人密度指數(shù)是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)自動(dòng)化發(fā)展程度的標(biāo)準(zhǔn)之一。本研究測(cè)算2009—2014年中國(guó)內(nèi)地31個(gè)省份的工業(yè)機(jī)器人沖擊指數(shù)和區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)指數(shù)，所需的工業(yè)機(jī)器人密度數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟(IFR)，其他數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.1.2構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人沖擊指數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，地方引入機(jī)器人的數(shù)量越多受沖擊越大。各區(qū)域使用機(jī)器人的數(shù)量受地方勞動(dòng)力規(guī)模的影響。為剔除這種異質(zhì)性，選擇工業(yè)機(jī)器人密度指數(shù)來(lái)衡量工業(yè)機(jī)器人沖擊。IFR自2009年開(kāi)始公布各國(guó)分產(chǎn)業(yè)的機(jī)器人安裝量，但僅針對(duì)國(guó)家層面，省際數(shù)據(jù)長(zhǎng)期處于空白。基于此，陳永偉等[20]參照D.Acemoglu等[21]的方法計(jì)算分產(chǎn)業(yè)的工業(yè)機(jī)器人密度，即每個(gè)產(chǎn)業(yè)中平均每千人的工業(yè)機(jī)器人保有量，再采用加權(quán)平均的方法構(gòu)建省際工業(yè)機(jī)器人密度，得到覆蓋31個(gè)省份6年的工業(yè)機(jī)器人密度矩陣。

2.1.3構(gòu)建產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)指數(shù)。已知受機(jī)器人沖擊最大的產(chǎn)業(yè)為第三產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)，采用兩者比值(Y)度量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)。這一度量清晰地反映出經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)服務(wù)化傾向，也體現(xiàn)出工業(yè)機(jī)器人對(duì)兩類產(chǎn)業(yè)沖擊的相對(duì)強(qiáng)弱?；诖?，將工業(yè)機(jī)器人影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)的路徑因素加入模型中，設(shè)置為解釋變量(表1)。

2.2 模型構(gòu)建

考慮影響因素的多重性、作用機(jī)理的復(fù)雜性以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)的空間異質(zhì)性，且工業(yè)機(jī)器人對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響具有累積顯現(xiàn)特征，無(wú)法確定這種開(kāi)關(guān)的體現(xiàn)是閾值的瞬時(shí)轉(zhuǎn)換還是連續(xù)的潛移默化。因此，選擇既能較好詮釋閾值特性又能表征連續(xù)變化的PSTR模型，再將表1中的指標(biāo)代入PSTR模型，得到如下模型：

表1 變量的描述性統(tǒng)計(jì)

lnYit=α+β01lnKit+β02lnHit+β03lnLit+β04lnTit+β05lnCit+(β11lnKit+β12lnHit+β13lnLit+β14lnTit+β15lnCit){1+exp[-γ(Sit-cj)]}-1+εjit。

式中：Yit為i省份t年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)指數(shù)；Kit為i省份t年的物質(zhì)資本集聚指數(shù)；Hit為i省份t年的人力資本集聚指數(shù)；Lit為i省份t年的工業(yè)勞動(dòng)力集聚指數(shù)；Tit為i省份t年的技術(shù)進(jìn)步指數(shù)；Cit為i省份t年的消費(fèi)水平指數(shù)；γ表示轉(zhuǎn)換速度的斜率；Sit為i省份t年的工業(yè)機(jī)器人沖擊指數(shù)；cj為位置參數(shù)；ε為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)；α和β分別為截距項(xiàng)和系數(shù)。

經(jīng)檢驗(yàn)，解釋變量和被解釋變量均平穩(wěn)，進(jìn)而以工業(yè)機(jī)器人沖擊為門限變量，檢驗(yàn)其與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)的非線性關(guān)系。結(jié)果顯示，拒絕線性模型假設(shè)和至少有一個(gè)閾值變量的PSTR模型假設(shè)，不拒絕至少兩個(gè)閾值變量的PSTR模型，工業(yè)機(jī)器人沖擊與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)系為非線性。AIC和SC的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量顯示,在門限變量條件下，轉(zhuǎn)換函數(shù)個(gè)數(shù)為2且每個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)中的位置參數(shù)個(gè)數(shù)為1時(shí)，得到的AIC和SC值最優(yōu)。這表示工業(yè)機(jī)器人沖擊與區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)的模型為含有兩個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)的單門檻模型。

2.3 結(jié)果和穩(wěn)健性檢驗(yàn)

2.3.1工業(yè)機(jī)器人密度指數(shù)的空間分布(圖2)。東部及東北地區(qū)發(fā)展稍優(yōu)于中部、西部地區(qū)。東部、中部、西部和東北地區(qū)工業(yè)機(jī)器人密度領(lǐng)先地區(qū)分別為天津、湖北、重慶、吉林，其中，中部、西部和東北地區(qū)的一、二梯度落差較大，東部地區(qū)各行政區(qū)間落差較小。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人密度分布具有明顯的空間異質(zhì)性和集聚特征。

圖2 2014年中國(guó)東、中、西部地區(qū)及東北地區(qū)各省份的工業(yè)機(jī)器人密度指數(shù)

2.3.2工業(yè)機(jī)器人影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的PSTR模型結(jié)果(表2)。除勞動(dòng)力選擇替代為負(fù)效應(yīng)外，其他解釋變量都為正效應(yīng)。結(jié)合指標(biāo)構(gòu)成，將勞動(dòng)力選擇替代指標(biāo)視為工業(yè)勞動(dòng)力的集聚，其集聚程度的降低意味著部分勞動(dòng)力向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)移或空間上的擴(kuò)散，前者將有效推動(dòng)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，負(fù)相關(guān)關(guān)系得以解釋。綜合得到模型符號(hào)都符合經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。

表2 PSTR模型結(jié)果

轉(zhuǎn)移函數(shù)與門限變量的關(guān)系顯示：轉(zhuǎn)移函數(shù)Ⅰ為一個(gè)(0，1)函數(shù)，表現(xiàn)為門檻效應(yīng)。轉(zhuǎn)移函數(shù)Ⅱ?yàn)橐粋€(gè)平滑函數(shù)，意味著要素集聚與消費(fèi)結(jié)構(gòu)在影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)時(shí)因截面異質(zhì)性而異，這種影響將在高、低沖擊效應(yīng)間平滑轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移函數(shù)Ⅰ和Ⅱ分別得到-4.373和-4.544兩個(gè)相近的位置參數(shù)，取其均值-4.459作為門限參數(shù)。當(dāng)工業(yè)機(jī)器人沖擊小于-4.459時(shí)，要素的邊際效應(yīng)先慢后快；大于-4.459時(shí)，要素的邊際效應(yīng)先快后慢。

工業(yè)機(jī)器人沖擊下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)對(duì)物質(zhì)資本積聚(K)和工業(yè)勞動(dòng)力集聚(L)的門檻效應(yīng)是顯著的，而對(duì)人力資本集聚(H)、技術(shù)進(jìn)步(T)以及消費(fèi)結(jié)構(gòu)(C)的門檻效應(yīng)不顯著，可能的原因是:① 中國(guó)仍處于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的起步階段，沖擊對(duì)某些經(jīng)濟(jì)要素的作用效果還不明顯。② 工業(yè)機(jī)器人相關(guān)數(shù)據(jù)的體量不足，不能盡然體現(xiàn)出它的長(zhǎng)期特征。③ 執(zhí)行滯后，即新技術(shù)充分發(fā)揮作用需要完整的配套設(shè)施及對(duì)口人才的支撐，這部分是滯后的。因此，對(duì)于這3種解釋變量的系數(shù)沒(méi)有討論的必要。而其他兩個(gè)顯著因素的彈性變化顯示：機(jī)器人沖擊使得區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)效應(yīng)在面對(duì)高低兩種沖擊環(huán)境時(shí)，改變解釋變量的邊際效應(yīng)表現(xiàn)為門檻前后的平滑轉(zhuǎn)移。具體總結(jié)為以下4個(gè)方面：① 隨著沖擊的增加，高低兩種沖擊環(huán)境都表現(xiàn)為抑制物質(zhì)資本集聚對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的正效應(yīng)，促進(jìn)工業(yè)勞動(dòng)力集聚對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的負(fù)效應(yīng)。抑制的可能原因是低沖擊區(qū)正處于應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的初級(jí)階段，這樣資本密集型的自動(dòng)化產(chǎn)品多被區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)企業(yè)購(gòu)入而獲得高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同行業(yè)其他企業(yè)受損，產(chǎn)業(yè)內(nèi)結(jié)構(gòu)失衡，體現(xiàn)為資本深化的非均衡性對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的負(fù)效應(yīng)。此外，工業(yè)機(jī)器人的使用增多也意味著該區(qū)域的物質(zhì)資本都流向了工業(yè)。② 轉(zhuǎn)移的速度表現(xiàn)為先快后慢。隨著沖擊的增大，高低沖擊區(qū)的彈性變化對(duì)應(yīng)加速和減速，可用循環(huán)積累因果機(jī)制和擁擠效應(yīng)進(jìn)行解釋。③ 跨過(guò)門檻進(jìn)入高沖擊區(qū)的工業(yè)勞動(dòng)力集聚出現(xiàn)了作用反向，表現(xiàn)為工業(yè)勞動(dòng)力集聚對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)由負(fù)效應(yīng)變?yōu)檎?yīng)?？赡艿脑蚴枪I(yè)用高技術(shù)人才替代低技術(shù)人才提高了勞動(dòng)力集聚程度。④ 根據(jù)PSTR結(jié)果顯示的β1=1的區(qū)域，可大致得到高沖擊區(qū)的空間分布情況(表3)。首先，2010年高工業(yè)機(jī)器人沖擊區(qū)才逐漸顯現(xiàn)，新進(jìn)入高沖擊區(qū)的省份逐年增加，但增加幅度逐漸降低，2014年僅增加了山西省?？梢园l(fā)現(xiàn)，中國(guó)在不斷深化工業(yè)機(jī)器人的部署，且其對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響也日益明顯。從空間維度上看，高工業(yè)機(jī)器人沖擊區(qū)主要集中在胡煥庸線以東，特別是東部地區(qū)。這是因?yàn)闁|部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量高于中西部地區(qū)[22]，說(shuō)明工業(yè)機(jī)器人的使用也需要依靠良好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境。同時(shí)，技術(shù)引進(jìn)與區(qū)域創(chuàng)新能力也會(huì)受地方開(kāi)放水平的影響，低開(kāi)放水平可能對(duì)產(chǎn)出不利[23]。所以，開(kāi)放水平較高的東部地區(qū)更可能享受技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的正效應(yīng)，通過(guò)提升創(chuàng)新能力帶動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級(jí)。其次，東北地區(qū)的高沖擊區(qū)只有吉林和遼寧，這是因?yàn)榧珠L(zhǎng)春的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),帶動(dòng)周邊發(fā)展重工業(yè)，而工業(yè)機(jī)器人使用的重要流向就是汽車產(chǎn)業(yè)。另外，西部的重慶以及中部的河南等同樣都是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大戶。綜上，處于高工業(yè)機(jī)器人沖擊區(qū)的省份都有較好的重工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，在使用工業(yè)機(jī)器人方面位居前列。

表3 中國(guó)2009—2014年處于高工業(yè)機(jī)器人沖擊區(qū)的省份

2.3.3穩(wěn)健性檢驗(yàn)。① 對(duì)上述變量使用PSTR模型的特殊形式面板轉(zhuǎn)移回歸(panel transfer regression，PTR)模型進(jìn)行分析，得出工業(yè)機(jī)器人沖擊對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)效應(yīng)的位置參數(shù)為-4.382，與PSTR模型分析得到的結(jié)果(-4.459)相差甚微，且各解釋變量的系數(shù)符號(hào)不變。② 在工業(yè)機(jī)器人沖擊為門限變量的條件下，從原始的PSTR模型中依次剔除5個(gè)解釋變量以檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆€(wěn)健性。結(jié)果顯示，除了在剔除物質(zhì)資本變量的情況下人力資本變量系數(shù)的符號(hào)由正變?yōu)樨?fù)外，其他情況下所有解釋變量的符號(hào)都與原始系數(shù)相同，即分別剔除解釋變量對(duì)工業(yè)機(jī)器人與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)效應(yīng)的非線性模型影響甚微。綜上，PSTR模型是穩(wěn)健的。

3 結(jié)論和啟示

3.1 結(jié)論

中國(guó)已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)器人終端用戶中的領(lǐng)先者，帶動(dòng)地方工業(yè)化、現(xiàn)代化和智能化的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷革新，其通用性特征和技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。但該命題在理論和案例分析上的支撐卻十分有限。本研究采用PSTR模型探究工業(yè)機(jī)器人對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的影響。理論分析得到工業(yè)機(jī)器人可以通過(guò)吸引人力資本集聚及技術(shù)要素集聚促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。但由于勞動(dòng)力流失、“鮑莫爾病”、平臺(tái)使用門檻、研發(fā)資金和時(shí)間成本過(guò)高以及擁擠效應(yīng)，工業(yè)機(jī)器人在引致勞動(dòng)力選擇替代、消費(fèi)結(jié)構(gòu)改變以及深化物質(zhì)資本集聚過(guò)程中對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的影響不確定，過(guò)程中還可能激發(fā)失業(yè)帶來(lái)的社會(huì)矛盾加劇。

工業(yè)機(jī)器人對(duì)中國(guó)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的影響存在明顯的非線性關(guān)系，在其引致物質(zhì)資本集聚和勞動(dòng)力選擇替代過(guò)程中對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的影響是顯著的，但人力資本集聚、技術(shù)要素集聚以及消費(fèi)結(jié)構(gòu)改變對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響并不顯著。

工業(yè)機(jī)器人沖擊在空間上的分布既體現(xiàn)出中心-外圍結(jié)構(gòu)，又表現(xiàn)出東西差距。工業(yè)機(jī)器人對(duì)中國(guó)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響存在單門檻效應(yīng)，高沖擊區(qū)的省份主要集中在胡煥庸線以東。隨著沖擊的增大，物質(zhì)資本集聚對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的正效應(yīng)受到抑制，工業(yè)勞動(dòng)力集聚對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的負(fù)效應(yīng)得以增強(qiáng)。區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)效應(yīng)在門檻處反向突變。 胡煥庸線以西的區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)效應(yīng)邊際遞增，呈發(fā)散特征；以東的地區(qū)這種作用邊際遞減，最終收斂。

3.2 啟示

工業(yè)機(jī)器人進(jìn)程中因技術(shù)性失業(yè)激發(fā)的潛在社會(huì)矛盾，以及有偏性資本深化帶來(lái)的結(jié)構(gòu)失衡和技術(shù)壟斷危機(jī)，都需要政府協(xié)助引導(dǎo)和杜絕。建議深化工業(yè)機(jī)器人布局根據(jù)區(qū)域差異有偏重定奪。中國(guó)西部及東北地區(qū)，除西部的廣西、重慶、四川、陜西及東北的吉林和遼寧外，都處于低工業(yè)機(jī)器人沖擊區(qū)。工業(yè)機(jī)器人沖擊以勞動(dòng)力為主要傳導(dǎo)機(jī)制，影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)效應(yīng)的彈性增長(zhǎng)呈發(fā)散趨勢(shì)。如果能引導(dǎo)勞動(dòng)力流入服務(wù)業(yè)，可以解決非自動(dòng)化部門破產(chǎn)和資源浪費(fèi)等問(wèn)題，利用工業(yè)機(jī)器人帶動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。而東部及中部地區(qū)，除海南外都處于高沖擊區(qū)，要素變動(dòng)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)效應(yīng)的作用逐漸穩(wěn)定?，F(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人技術(shù)突破尤為重要，刺激正向的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)效應(yīng)，其發(fā)展重點(diǎn)在于工業(yè)機(jī)器人研發(fā)端的投入和試驗(yàn)。

高、低沖擊區(qū)存在共同的問(wèn)題。沖擊增加會(huì)削弱物質(zhì)資本積聚給產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)帶來(lái)的正效應(yīng)，可能的原因是“鮑莫爾病”、停滯部門的成本不斷上升導(dǎo)致中小產(chǎn)業(yè)的破產(chǎn)和資源的浪費(fèi)。為此提出以下改善建議：(1) 試驗(yàn)基地模式，解決高沖擊區(qū)的技術(shù)升級(jí)和低沖擊區(qū)的機(jī)器引進(jìn)問(wèn)題。研發(fā)部門需要場(chǎng)景應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)精確化改良，中小企業(yè)缺乏資金，兩者可以通過(guò)合作實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的智能化改造，加速中小企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。(2) 破產(chǎn)企業(yè)釋放資源的再回收，解決高低沖擊區(qū)的“鮑莫爾病”的問(wèn)題。(3) 通過(guò)舊轉(zhuǎn)新以及飛地培養(yǎng)等辦法解決高低沖擊區(qū)特定人才的缺乏，包括操作和維護(hù)機(jī)器人的高技術(shù)員工以及訓(xùn)練機(jī)器人的熟練工等。