機器人供應鏈殘缺不全，美國如何與中國競爭「新勞動力經濟」
分類：科技
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通用機器人革命，是製造業的一場終極競爭——機器人不僅僅是產品，而且是勞動力，可能是未來勞動力的增量來源和主力。美國正意識到要擺脫在起跑線上輸給中國的危險。美國知名半導體及人工智慧網站semianalysis發布了一份關於機器人的長篇報告《美國正在錯失新勞動力經濟》，我們選譯了其中關於美國機器人供應鏈的部分。
在美國，「美國製造」（made in america）標籤往往帶有誤導性，甚至可能造成實質性的負面影響。「實質性轉化原則」（substantial transformationprinciple）允許在中間國家對外國材料（尤其是來自中國的材料）進行重大加工，然後在美國進行最終組裝。這意味著，即使產品的核心組件來自中國，也可以被貼上「美國製造」的標籤，從而掩蓋了對外國供應的真實依賴程度。因此，許多美國公司會從中國採購廉價材料，並將其加工成機器人硬體，然後以「原產國（coo）：美國」的標籤銷售，從而讓那些真正從本土開採原材料並在美國製造的公司失去優勢。這個問題一言難盡，更難解決。恢複製造能力並實現工業機器人的大規模量產，遠比許多人想像的要困難且耗時，而更糟的是，這個過程極為漫長。工業機器人供應鏈極其複雜，涉及全球多個地區的組件生產，這些生產環節往往已經被具有成本競爭優勢的企業壟斷。西方經濟曾多次遭遇供應鏈中斷的衝擊。例如，在 2020-2022 年新冠疫情期間，美國洛杉磯港和長灘港外曾有超過100 艘貨輪排隊等待卸貨。而與此形成鮮明對比的是，同一時期（2020-2021 年），中國迅速調整戰略，將機器人安裝量提高了 44%，以加速自動化，彌補勞動力短缺的問題。那麼，為什麼美國沒有採取類似的行動呢？新冠疫情本應成為警醒人們供應鏈依賴性的重大事件，但美國卻始終不願正視這個問題。正如接下來所分析的，美國在機器人製造相關的關鍵生產環節幾乎沒有市場份額，甚至在大多數領域完全缺席。在硬體領域，我們需要關注的是機器人實現運動所需的關鍵組件執行器、電機及其相關部件。市面上存在多種用於產生運動的電機，例如：- 步進電機（steppermotor）：用於 3d 印表機、cnc 機器等開放式系統，具備精確的角度控制能力；- 無刷直流電機（brushlessdc motor）：由於其高功率重量比，廣泛用於無人機、電動汽車等；- 伺服電機（servo motor）：機器人領域最重要的電機類型，因其精確控制能力和高可靠性，被廣泛應用。大部分機器人公司（尤其是「四巨頭」機器人企業）都會自行生產伺服電機，並且向市場單獨銷售。雖然製造伺服電機本身並不特別困難，但要實現大規模生產，卻存在較高的技術壁壘。這是因為執行器必須具備極高的可靠性和性能，製造過程需要近乎完美地複製每個組件；規模化生產需要先進的製造技術，只有長期深耕這一領域的公司才能掌握相關能力。因此，全球機器人關鍵組件市場主要由這幾家公司主導：安川電機（yaskawa，日本），松下（panasonic，日本），博世（bosch，德國），庫卡（kuka，曾是德國企業，現歸中國所有），西門子（siemens，德國）。在美國，羅克韋爾自動化（rockwell）是為數不多的有影響力的企業之一，佔據了大約 7% 的伺服電機市場。然而，這也是供應鏈中唯一一個沒有被某家企業完全壟斷的環節。(減速機，來源：santramengineers )全球近60%中大型工業機器人使用的減速機由日本納博特斯克（nabtesco）供應。這類產品製造難度極高，因為幾乎每一筆訂單都是高度定製化的，需根據客戶的硬體規格進行精確調整，同時仍需滿足99.99% 的精度標準，才能有效替代人工操作。減速機對於確保精確度至關重要，因此它是工業機器人成本構成（cogs）中佔比最高的部件，達到 14%。這些減速機的製造精度必須達到極端高的水平，因此，通常只有擁有多年經驗的老牌企業才掌握了足夠成熟的製造工藝和技術，以達到這種質量標準，這也是納博特斯克能在該領域佔據主導地位的原因。該公司早在1980 年就製造出第一款擺線減速機（cycloidal gear），奠定了行業優勢。此外，市場上還有一些特殊類型的減速機，例如日本諧波傳動（harmonic drivesystems）於 1970 年創立，其核心技術是一種專利的應變波（strain-wave）設計，能夠提供極高的精度。這類減速機價格昂貴，但在半導體製造等超高精度領域必不可少，因此在全球減速機市場佔據了 15% 的份額。這再一次證明完善的工業基礎和快速迭代能力的重要性：中國的綠的諧波（leaderdrive）於 2003 年成立，目標是自主研發生產高精度應變波減速機。在短短 14 年內，該公司便生產了超過 10 萬台產品，並在中國國內市場佔據 90% 的應變波減速機份額，展現出令人矚目的成長速度。
