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来源：华体会官方网页登录入口 发布时间：2025-03-14 14:08:27
通用机器人革命，是制造业的一场终极竞争——机器人不单单是产品，而且是劳动力，可能是未来劳动力的增量来源和主力。美国正意识到要摆脱在起跑线上输给中国的危险。
美国知名半导体及人工智能网站Semianalysis发布了一份关于机器人的长篇报告《美国正在错失新劳动力经济》，我们选译了其中关于美国机器人供应链的部分。
在美国，“美国制造”（Made in America）标签往往带有误导性，甚至有可能造成实质性的负面影响。
“实质性转化原则”（substantial transformation principle）允许在中间国家对外国材料（尤其是来自中国的材料）进行重大加工，然后在美国进行最终组装。这在某种程度上预示着，即使产品的核心组件来自中国，也可以被贴上“美国制造”的标签，从而掩盖了对外国供应的真实依赖程度。
因此，许多美国公司会从中国采购廉价材料，并将其加工成机器人硬件，然后以“原产国（COO）：美国”的标签销售，从而让那些真正从本土开采原材料并在美国制造的公司失去优势。这样的一个问题一言难尽，更难解决。恢复制造能力并实现工业机器人的大规模量产，远比许多人想象的要困难且耗时，而更糟的是，这样的一个过程极为漫长。
工业机器人供应链极其复杂，涉及全球多个地区的组件生产，这些生产环节往往已经被具有成本竞争优势的企业垄断。西方经济曾多次遭遇供应链中断的冲击。例如，在 2020-2022 年新冠疫情期间，美国洛杉矶港和长滩港外曾有超过100 艘货轮排队等待卸货。而与此形成鲜明对比的是，同一时期（2020-2021 年），中国迅速调整战略，将机器人安装量提高了 44%，以加速自动化，弥补劳动力短缺的问题。
那么，为什么美国没有采取类似的行动呢？新冠疫情本应成为警醒人们供应链依赖性的重大事件，但美国却始终不愿正视这样的一个问题。正如接下来所分析的，美国在机器人制造相关的关键生产环节基本上没有市场占有率，甚至在大多数领域完全缺席。
在硬件领域，我们应该关注的是机器人实现运动所需的关键组件执行器、电机及其相关部件。市面上存在多种用于产生运动的电机，例如：
- 步进电机（Stepper Motor）：用于 3D 打印机、CNC 机器等开放式系统，具备精确的角度控制能力；
- 无刷直流电机（Brushless DC Motor）：由于其高功率重量比，大范围的使用在无人机、电动汽车等；
- 伺服电机（Servo Motor）：机器人领域最重要的电机类型，因其精确控制能力和高可靠性，被广泛应用。
大部分机器人公司（尤其是“四巨头”机器人企业）都会自行生产伺服电机，并且向市场单独销售。虽然制造伺服电机本身并不特别困难，但要实现大规模生产，却存在较高的技术壁垒。这是因为执行器一定要具有极高的可靠性和性能，制作的完整过程需要近乎完美地复制每个组件；规模化生产需要先进的制造技术，只有长期深耕这一领域的公司才能掌握相关能力。
因此，全球机器人关键组件市场主要由这几家企业主导：安川电机（Yaskawa，日本），松下（Panasonic，日本），博世（Bosch，德国），库卡（KUKA，曾是德国企业，现归中国所有），西门子（Siemens，德国）。
在美国，罗克韦尔自动化（Rockwell）是为数不多的有一定的影响力的企业之一，占据了大约 7% 的伺服电机市场。然而，这也是供应链中唯一一个没有被某家企业完全垄断的环节。
全球近60%中大型工业机器人使用的减速机由日本纳博特斯克（Nabtesco）供应。这类产品制造难度极高，因为几乎每一笔订单都是高度定制化的，需按照每个客户的硬件规格进行精确调整，同时仍需满足99.99% 的精度标准，才能够有效替代人工操作。
减速机对于确保精确度至关重要，因此它是工业机器人成本构成（COGS）中占比最高的部件，达到 14%。这些减速机的制造精度一定要达到极端高的水平，因此，通常只有拥有多年经验的老牌企业才掌握了足够成熟的制造工艺和技术，以达到这种品质衡量准则，这也是纳博特斯克能在该领域占据主导地位的原因。该公司早在1980 年就制造出第一款摆线减速机（cycloidal gear），奠定了行业优势。
此外，市场上还有一些特殊类型的减速机，例如日本谐波传动（Harmonic Drive Systems）于 1970 年创立，其核心技术是一种专利的应变波（strain-wave）设计，可提供极高的精度。这类减速机价格昂贵，但在半导体制造等超高精度领域必不可少，因此在全球减速机市场占据了 15% 的份额。
这再一次证明完善的工业基础和快速迭代能力的重要性：中国的绿的谐波（Leaderdrive）于 2003 年成立，目标是自主研发生产高精度应变波减速机。在短短 14 年内，该公司便生产了超过 10 万台产品，并在中国国内市场占据 90% 的应变波减速机份额，展现出令人瞩目的成长速度。
电机和减速机的供应并不短缺，成本也相比来说较低；然而，电机技术近年来经历了突破。如今，大多数高质量、高速电机都采用永磁体（PM 电机）来提高能效和功率重量比，这对于机器人而言是理想的选择。简单来说，永磁体可以有明显效果地地增强电机的电磁场，这在某种程度上预示着电机需要的磁化电能更少，从而能将更多的电能用于运动。但任旧存在一个问题，即制造典型的钕铁硼（NdFeB）永磁体所需的工艺和材料几乎完全由中国控制，其市场占有率高达 90%。在这 90% 的份额中，中国大约三家企业几乎形成了垄断：京磁（Jingci）、金力永磁（JL MAG）和宁波云升（Ningbo Yungsheng）。
虽然“稀土”一词存在误导——它们的丰富程度与大多数其他元素相当，但精炼钕并生产最终永磁体需要约 12 道复杂工艺，并依赖强大的工业能力。中国在这一流程中同样占据主导地位，市场占有率达93%。在中国对战略性矿产实施贸易限制后，多个国家正在尝试减少对中国永磁体的依赖。例如，美国的 MP Materials 试图成为整个北美地区唯一一家实现全垂直整合的稀土企业。澳大利亚的 Lynas 作为全球最大的非中国稀土生产商，正在扩建，并在美国国防部（DoD）提供 1.2 亿美元支持的情况下，在美国建设另一座分离工厂。宝马（BMW）和雅马哈（Yamaha）则投资了一家新的美国稀土初创企业 Phoenix Tailings，希望打造另一个供应商。MP Materials 在短短几年内完成了从工厂建设到初期生产的过程，但要建立高产能的供应链可能仍需 5-10 年的时间。
然而，假如没有大规模的政府补贴来弥补中国更低的资本成本，这一些企业很可能没办法在产能规模上追赶中国。根据行业消息，中国目前已安装约 25-27.5 万吨的钕铁硼磁体精炼产能，并且这一产能预计将在未来五年内翻倍。相比之下，美国国防部向 Lynas 投资的 1.2 亿美元预计仅能生产约 4,200 吨钕铁硼。当前，中国的规模经济已经能够向市场提供过剩的永磁体供应。
除了稀土元素之外，其他矿产和材料同样至关重要，虽然这些资源通常不会成为供应瓶颈，但它们的供应链仍然主要受中国控制。此外，仅仅拥有矿石储量或采矿能力也算不上什么，许多国家在加工这些材料方面面临挑战，而中国凭借其先进的工业体系在这一领域表现卓越。依托“一带一路”倡议和“中国制造 2025”这两项国家战略，中国已在全球矿产加工行业建立了完善的产业链，并几乎实现了绝对主导地位。
虽然许多矿石资源来自富含矿藏的其他几个国家，但如果无法大规模精炼并达到足够高的纯度，这些资源就毫无意义。事实上，中国在这些关键矿产中仅在锂和石墨方面拥有丰富储量，但全球许多国家仍依赖中国的精炼能力来将其转化为可用材料。 “一带一路”倡议为解决国内矿产资源短缺找到了巧妙的应对方式：
- 铜（Copper）大多数来源于智利和 秘鲁，其中76% 的秘鲁铜出口和 68% 的智利铜出口流向中国，约占全球原铜供应的 56%。
- 镍（Nickel）是少数未被中国主导精炼的关键矿物之一，目前37% 的镍在印尼精炼，中国仅占 28%。但根据国际能源署（IEA）最新报告，超过 80% 的印尼电池级镍产量由与中国政府（CCP）相关的企业控制。
- 钴（Cobalt）主要开采自刚果民主共和国（DRC），占全球钴产量的80%。中国通过*“Sicomines 资源换基础设施协议”，目前掌控着 80% 的刚果钴矿供应。
中国深知，如果没有办法获得精炼后的矿物，就无法迈出制造的第一步。然而，西方国家至今仍未意识到，制造业回流（reshoring）应该从掌控这些矿产资源开始。
锂离子电池对于移动机器人至关重要，例如：无人机（Drones），服务机器人，仓储自动导引车（AGV），移动机械臂，人形机器人（Humanoids），电动汽车（EVs）。如果想要真正的完成机器人摆脱有线电源的未来，几乎不可避免地需要用中国制造的电池，因为中国企业供应了全球约 80% 的电池。 中国电池产业的竞争优势。中国电池的成本大幅低于西方国家，中国电池包的均价约为 $127/kWh，相比之下：北美电池价格高 24%欧洲电池价格高 33%。全球最大电动汽车电池制造商宁德时代（CATL）2023 年占全球 EV 电池市场占有率 37%，比亚迪（BYD）市场占有率约16%。
韩国 LG 能源解决方案（LGES）是最大的非中国电池企业，市场占有率仅 13%。尽管欧洲的 Northvolt（瑞典国有支持的电池公司）试图打破对中国的依赖，但该公司最近已申请破产，显示出进入这一市场的难度之大。在美国，政府已通过《通胀削减法案》（IRA）投资至少 730 亿美元用于电池供应链建设，而中国自 2009 年以来已累计向电动汽车产业提供超 2300 亿美元补贴。
目前来看，中国企业凭借庞大的工业基础和持续的政府投资，正以更快的速度进行技术迭代，并不断降低生产所带来的成本，进一步挤压竞争对手。
电池制造的技术壁垒。制造一块高质量电池的技术门槛极高，而中国企业已经通过长期迭代成功突破了这些障碍。电池的阴极（Cathode）、阳极（Anode）和电解液（Electrolyte）的化学成分需要极高的纯度，任何微小杂质都会影响电池使用寿命。在美国建造足够的电池产能已经极具挑战性，每建 1GWh 电池产能的成本比中国高出 46%，一座电池工厂建设成本高达 1 亿美元。LG 甚至暂停了其在美国亚利桑那州投资 55 亿美元的电池厂，原因是“市场环境不佳”。
机器人电池的非标准化是规模化生产面临的最大挑战之一。不同的机器人需要不一样的规格的电池：四足机器人（Quadrupeds）和 人形机器人（Humanoids）需要完全不同的电池。仓储机器人、服务机器人、无人机也都需要不同的电池配置。机器人对功率重量比（Power-to-Weight Ratio）要求极高，机器人不能像电动汽车那样承载大体积电池，一定要保证轻量化与高能效。
制造高纯度、高效率的电池本就极具挑战，尤其是在美国。而机器人电池缺乏统一标准，将在规模化生产时成为最大的难题之一。
在美国，我们观察到一种奇怪的现象：科技行业高度发达，但缺乏明确的国家战略，加之制造业外包的弊端，导致其在全球制造业竞争中陷入困境。
美国的制造能力仍然是一个热门话题，但由于制造成本高昂，它无法在与中国直接竞争的行业中取得优势。同时，美国曾经的“质量”护城河正在逐渐消失，因为中国现在可以以更低的成本生产出类似质量的产品。
自动化某些行业可能会缓解这一问题，但距离大规模实现仍有很长的路要走。尽管美国与其他工业国家一样拥有庞大的汽车工业，但其2023 年机器人密度仅排世界第 10。
一项研究显示，按工资调整后的机器人普及率，美国的机器人采用率比预期低 49%。在AI 革命席卷美国的当下，本该最大受益的机器人产业却在发展路径上偏离了其他科技领域，这令人意外。若机器人产业可成为国家重点发展领域，美国或许能在降低生产所带来的成本的同时增强竞争力，但这仍然需要时间。
美国之所以出现这种发展不协调，主要是缺乏长期的国家级产业战略，而其他几个国家正在通过多年战略规划收获红利。《芯片法案》（CHIPS Act）和 《通胀削减法案》（IRA）旨在支持本土制造业，但前者由上届政府推动，后者已被新一届政府提上废除议程，甚至《芯片法案》 也在讨论范围内。
美国更注重数字创新、前沿科技和服务业，因此将大部分生产能力外包给成本更具优势的国家，美国企业本身已难以在制造业竞争。如今，美国却不得不依赖中国的制造能力，若要改变这一局面，美国需要彻底的产业转型才能重新进入全球竞争。
更雪上加霜的是，西方国家的自动化增长在 2016-2018 年达到顶峰后，几乎停滞。日本2023 年新增工业机器人数量仍比 2018 年峰值低13%。韩国自2016 年以来未见增长。德国是前四大工业国中唯一在 2023 年突破新高的国家，但其工业机器人巨头 KUKA 已被中国企业收购，并将制造业务转向亚洲。
如今，许多美国公司正在尝试自研硬件，但他们所谓的“自主制造”只是在本土完成设计和组装，而核心材料和基础组件仍然大量依赖中国。
美国曾经拥有坚实的重工业基础，但随着更便宜的海外制造削弱本土制造业，美国经济逐渐转向高端科技与服务业。
然而，随着每一座荒废的工厂和每一个印有“中国制造”标签的商品，这些点逐渐拼凑出一幅支离破碎的国家衰落图景。如今，这一个国家站在一个分岔路口——是选择无限扩张劳动力，还是逐步走向淘汰，而工业时代的回声正震耳欲聋地响起。
中国在10 年前就已经意识到这些机器人将成为一股不可忽视的力量，并在2023 年再次加码投资。这已经不是“是否”的问题，而是“如何”的问题：中国清楚地知道，如果他们率先突破通用机器人技术，他们将比美国更快地迭代，他们将以前所未有的力度补贴该产业，他们将实现大规模经济效应，并向全球市场提供过剩的供应。如果美国不做出改变，那么通用机器人革命对美国来说将不再是机遇，而是一场没有办法挽回的噩梦。美国必须参与这场机器人革命，否则全球劳动力将被交由中国永久掌控。
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