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【原创研究】日本:“衰落”表象下的渐进创新和产业升级(下)

日期: 2018-07-18
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上周,天堂硅谷金融研究院推出了《日本:“衰落”表象下的渐进创新和产业升级(上)》,指出生产基地海外化、保守的文化以及风投市场规模较小等多因素导致日本的创新竞争力有所下降。但其渐进式创新、产业结构的不断升级以及政府一系列支持战略的推出,仍然使其保持全球领先的地位。

 

那么日本目前的优势产业有哪些呢?在下篇中,金融研究院选取了机器人、汽车及新材料产业进行分析,了解其领先优势所在,以及我国与日本的差距。


  高端制造业——机器人产业  


自20世纪80年代以来,日本就以其全球领先的工业机器人保有量以及年出货量堪称“机器人王国”,同时其自身也是全球最大的机器人消费市场。据IFR(International Federation of Robotics)统计数据显示,2017年日本工业机器人每年的出货量位于全球第二名,仅次于中国。据日本机器人工业会预计,到2020年,包括工业机器人和家庭生活服务型机器人,总产值将达到2.8万亿日元。

 

在机器人细分市场中,工业机器人市场已经趋于成熟。它的崛起主要可以分为两个阶段:内生增长阶段和出口拉动阶段。90年代以前,日本经济高速增长,成本上升、劳动力短缺以及效率提升需求推动工业机器人爆发性增长,此时期为日本工业机器人内生增长阶段,日本工业机器人保有量从1974年的1000台大幅提升至1993年的375110台。90年初期开始,本土需求放缓,日本机器人技术和产品逐步输出全球,此为日本工业机器人产业的出口拉动阶段。1990年日本机器人出口只占比19.46%,2011年则占71.96%,1990-2011年日本机器人出货额CAGR在6.82%,而日本国内则只有-4.55%。从出口地区看,亚洲是日本机器人的主要需求地区。

 

在工业机器人的各个应用领域环节,日本机器人厂商均占有重要位置,如在全球焊接和喷涂机器人领域,日本企业安川电机、发那科和川崎重工等共占有60%以上份额,其中安川电机和发那科位居行业第二和第三,仅次于ABB(图1);在组装和输送机器人等领域,友信、星精机和雅马哈等全球机器人领导企业均拥有核心地位(图2)。

 

图1:全球焊接和喷涂机器人生产商市场份额比较

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数据来源:JARA

 

图2:全球组装和输送机器人生产商市场份额比较

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数据来源:JARA

 

除了工业机器人外,随着日本社会出现劳动力成本上升、人口老龄化等问题,日本在2013年开始加速推进服务机器人的开发。日本各级政府也表示了大力的支持,启动国家级“生活支援机器人实用化项目”等多项政策。服务机器人涵盖的范围很广泛,例如医疗机器人、人形机器人、清洁机器人等,渗透于社会生活的方方面面。据METI预计2020年日本服务机器人市场规模将超越工业机器人,达到100亿美元左右,远期(2035年)约在500亿美元。这巨大的潜在市场使得服务机器人未来将会是日本机器人产业的制高点(图3)。

 

图3:2015-2035年日本各类机器人市场规模预测(亿日元)

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数据来源:日本经济产业省

 

早在20世纪60年代,日本从美国引进机器人及其技术,研制出第一台日本“Unimate”机器人。经过一系列的消化、吸收和创新的过程,日本工业机器人进入实用期,并于1980年开始在各个领域推广使用工业机器人。发展至90年代,日本工业机器人的年产量复合增长率已经达到30.84%,并且开始向海外市场输出,更进一步地拉动了日本机器人产业的增长。工业机器人的大量使用解决了日本劳动力不足,提高生产率,改进产品质量以及降低了生产成本,促进和保持日本经济增长速度和产品竞争力。

 

经过这么多年的发展,日本的机器人产业之所以仍然能够在全球保持很强的竞争力,很重要的三大因素是政策支持、上下游产业链的相互依存企业重视技术创新

 

政策支持主要体现在机器人产业投资、税收、补贴和折旧上的优惠,并引导产业发展方向。在政府的各种政策促进下,日本厂商投资机器人的意愿强烈且持续(表1)。

 

表1:日本政府支持机器人发展的具体措施

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数据来源:JARA


上下游产业的相互支撑、相互依存也十分重要,其他国家没有像日本一样有完整的机器人产业链。产业链上游的核心零部件都是日本高端自制。控制器、传感器、减速机、伺服电机、数控系统等关键零部件,占单体机器人成本的70%以上,发那科(Fanuc)、安川电机(Yaskawa)和不二越(Nachi)等全球领先的日本机器人生产企业都具备关键零部件生产能力。以精密减速机为例,全球市场份额的75%由提供RV摆线针轮减速机的Nabtesco和提供高性能谐波减速机的Harmonic Drive这两家日本企业所垄断,ABB、Fanuc、Kuka和Motoman等国际主流机器人厂商的减速机均由以上两家公司提供。而作为下游的汽车和电子产业在日本也是蓬勃发展。对日本国内工业机器人与汽车产量变化进行分析,可以发现日本工业机器人与汽车产量变化有很强的趋同性。汽车产业快速增长的阶段,也是日本工业机器人产量快速增加的时期。汽车产业主要生产商在日本国内的聚集地也是工业机器人以及零部件生产商的集中地。上下游之间彼此的密切配合也加速了产业的创新。

 

日本机器人企业的持续创新则是保持竞争力的源泉,近几十年来日本在机器人领域申请的专利数量始终位居全球前列。根据统计数据显示,在全球工业机器人专利市场,在前十五位企业中,日本企业占据11席,主要为发那科、安川电机等全球知名的机器人制造商(表2)。

 

表2:全球工业机器人专利申请

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数据来源:工业机器人培训


根据IDC数据显示,中国已经发展成为全球最大的机器人消费市场,预计到2021年将占全球总量的34%以上。但我国目前机器人市场主要以外资品牌为主,国产机器人产业比较薄弱,主要制造商还是以发那科、安川电机、ABB为主。现阶段的国内,也处于人口红利逐渐消失、劳动力成本上升、人口老龄化的阶段,增强国产品牌机器人的实力对于控制成本、提高效率也会有很大的帮助。

  汽车产业  

 

相比于欧美等发达国家,日本的汽车产业起步较晚,萌芽于二十世纪20年代。但真正的发展高峰期为二战后。日本二战战败,为了恢复战后经济,将汽车产业发展放在首要位置,出台了一系列产业振兴和融资优惠政策。这个时期,日本企业如丰田和本田等主要通过与欧美企业进行技术合作和专利购买的方式,进口CKD(Completely Knock Down)散件组装造车,迈出了仿制生产家用乘用车的第一步。并且产量迅速从60万辆上升至200万辆。

 

60年代后,日本政府开始在汽车产业上转型做自主研发、创新。实施了《公害健康被害补偿法》,促进企业在环保方面的创新,积极开发脱硫技术,并在减排方面取得了巨大进步。该技术的发明促使企业研发出又省油、污染又少的轿车。在油价上涨和环保问题严重的背景下,在国际市场上日本汽车的销量遥遥领先。80年代末期,日本汽车产量超过美国,踏上“汽车王国之路”,成为当时世界第一大汽车生产国。

 

虽然经历了90年代的汽车行业发展低迷期,但是目前在电子控制元件、电子控制模块以及自动变速器三大关键汽车零部件上,全球市场几乎被日本垄断。在发动机控件、ABS、安全气囊等高附加值零部件上,日本也保持绝对优势。

 

此后,日本汽车产业再次聚焦新能源汽车的研发和推广领域,力图再一次实现新技术的突破。其中,以丰田汽车为代表,几乎所有汽车企业都在新能源领域投入了大量资金。日本设定了汽车产业的新发展目标:截至2020年,日本必须实践利用无人驾驶技术的运输服务,并在高速公路上实现自动驾驶;推广并普及自动刹车等汽车驾驶辅助功能,提升安全驾驶的舒适度和可靠性等等。

 

在众多的日本汽车企业中,丰田极具代表性,在性能、配置和价格方面综合优势凸显,在海外市场销售火爆。丰田成立于1937年,丰田生产方式举世闻名,强调通过彻底消除浪费以实现“高品质、交货期短、成本低”的目标。2016年公司全球收入达2471亿美元,其中海外收入占比高达75%,净利润194亿美元,位居《财富》世界500强第8位。2017年6月,WPP和Kantar Millward Brown共同发布“2017年BrandZ全球最具价值品牌100强”榜单,丰田排名第30位。重视技术创新和产品研发,打造世界文明的丰田品质。从基础研究、先行开发到新产品开发,丰田构建了广泛而深入的研究开发体制。为进一步提高丰田品质,丰田在世界各地积极开展各种研究开发工作,在日本、欧洲、美国、中国和亚太地区建有多个不同功能的研发中心。近年来公司每年投入近100亿美元用于研发支出,约占营业收入的4%(图4)。此外,丰田在新能源汽车领域也始终走在行业前沿,1997年丰田发布世界首款量产的混合动力汽车普锐斯,到2016年丰田混合动力车型累计销售已经突破900万辆。

 

图4:丰田汽车每年研发支出(单位:百万美元)

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数据来源:wind


  新材料产业  

 

在众多化工新材料中,碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维,其密度仅是钢的四分之一,而强度却是钢的十倍,可以称得上是新材料之王。并且碳纤维是发展国防军工和国民经济的重要战略物资,属于技术密集型的关键材料。从以前的体育用品领域到如今的航空、汽车、工业领域,碳纤维因为其优良的性能得到了广泛的应用,需求大幅度增加(图5)。根据中国产业信息网统计,2008年全球碳纤维的需求量为3.64万吨,到2016年全球碳纤维的需求量达到6.51万吨左右,2008-2016年碳纤维消费量年均复合增长率为7.5%(图6)。但目前市场主要被日本及欧美的企业所垄断(图7)。

 

图5:碳纤维应用领域广泛

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数据来源:公开信息整理

 

图6:2007-2017年全球碳纤维材料需求量

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数据来源:中国产业信息网

 

图7:全球碳纤维产能分布区域图

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数据来源:中信建投研究发展部

 

日本在碳纤维领域起步稍晚于欧美。但从20世纪70至80年代起在日本政府政策扶植下,凭借其优秀的研发能力和精准的市场定位实现后发制人。目前日本碳纤维产业在全球碳纤维结构材料领域处于绝对领先地位。以东丽、东邦、三菱化学为代表的日本碳纤维企业在全球小丝束碳纤维市场占据了65%以上的市场份额,在大丝束碳纤维市场也占据着60%以上的市场。东丽作为全球碳纤维行业的龙头,不仅产量和销量位居第一位,而且控制着世界高端碳纤维需求市场份额。目前在全球小丝束碳纤维市场,东丽占据着32%的份额;全球大丝束碳纤维方面,东丽通过2014年2月收购世界碳纤维排名第三的美国卓尔泰克进入大丝束碳纤维市场,目前联合卓尔泰克共占据67%的市场份额。在技术方面,东丽也是一直引领全球,公司已经可以生产T1000、T1100超高强度碳纤维。东丽是是波音公司最稳定、最主要的供货商。

 

持续的技术创新是东丽、帝人及旭化成集团发展的核心动力。三大集团始终坚持研发投入,不断完善产业链,丰富产品种类,增强自身核心竞争力。东丽集团1926年成立于东京,以传统化工材料起家,主要有六大产品体系:纺服纤维、树脂和化成品、信息通讯材料和器材、碳纤维、环境和工程、生命科学及其他。其中纺服纤维作为公司传统核心业务,营收占比最大,近年来维持在不低于37%;而碳纤维作为公司战略拓展的技术核心,虽然2015年营收占比只有8.85%,但营业利润占比却高达23.38%,仅次于纺服纤维。东丽公司早在20世纪60年代就意识到碳纤维的巨大潜力,开始着手碳纤维的研发,在市场转型的关键阶段采取了正确的研发策略,并持续深耕技术、扩大优势,并且先人一步进行全球市场布局。

 

另外,在产业政策协调下,大型寡头企业联合投资的研发联合体,对日本的技术创新也发挥了重要作用,其中就包括了低成本碳纤维量产工艺的研发成功。自2009年金融危机之后,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)就指引各碳纤维生产厂家,加强碳纤维复合材料(CFRP)成型工艺技术及其制品的研发,有关高校、科研院及其复合材料厂家都相应研发出快速成型和廉价CFRP的成型技术和各种新产品,使得日本CRFP产业步入了快速发展的高速道。2016年,NEDO又宣布研发出新型低成本碳纤维量产工艺,该技术由NEDO与东京大学、东丽、帝人和三菱丽阳等合作研发。通过全新聚合物原料,可省去纤维在空气中长时间加热工序,相比现有技术,可以减少碳纤维制造工艺中一半的二氧化碳排放及能源消耗,并大幅提高生产速率。

 

经过多年的行业整合、技术创新,如东丽收购ZOLTEK,三菱加大大丝束碳纤维的投入,日本三大巨头的市场垄断地位日益增强,在工业级碳纤维领域优势明显。虽然日本的能源及人工成本均比较高,但目前技术上的巨大优势完全可以弥补这两个短板。未来随着技术的成熟与市场竞争的加大,日本企业可能会在大用户的周边建厂,或到综合成本相对较低的其他地方建厂。

 

日本碳纤维产业的发展在一定程度上也可以辅助其汽车整车产业的发展。因为其具有比模量和比强度高、减重潜力大、安全性好等突出优点,是汽车轻量化的最佳选择。根据欧洲铝协研究数据表明,若汽车整车质量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;从绝对量来说,汽车重量每降低100kg,每百公里可节约0.6L燃油,二氧化碳排放可减少约10g/Km。

 

纵观新材料领域,不光是碳纤维材料,在半导体材料硅晶圆、光刻胶、溅射靶材、环氧树脂膜封材料和芯片黏结剂等多个细分材料领域,日本也都拥有先进的技术,占据了全球市场的很大一部分份额(表3)。

 

表3:半导体材料日本所占份额情况


数据来源:OFweek电子工程网


相较之下,我国国内企业的碳纤维材料生产水平虽然在近年得到了快速的发展,但仍处于生产T300、T700以及T800等型号的碳纤维的阶段(表4)。并且,我国碳纤维需求量增长迅速,供给严重依赖进口,供不应求的情况突出,应大力增强碳纤维企业的研发和生产能力。

 【原创研究】日本:“衰落”表象下的渐进创新和产业升级(下)

表4:东丽与我国部分碳纤维材料对比

【原创研究】日本:“衰落”表象下的渐进创新和产业升级(下)

数据来源:中国产业网




  总 结  

 

二战后的一段期间,日本立足于“贸易立国”的策略,主要以引进先进欧美国家的技术为主,把“引进先进技术→进行技术改进和工艺创新→推动产业结构升级→在国际分工中占据有利位置→利用国际贸易为国家创造财富”作为发展路径,实现了经济高速增长,成功跨越中等收入陷阱,迈入发达国家行列。80年代,日本就转变路径,发展“科技立国”,走上自主创新研发之路。但是发展至20世纪90年代,泡沫经济破灭、出生率降低、人口老龄化等多重问题出现,导致劳动力供给下降,国内市场收缩,经济活力衰退,日本经济陷入长期低迷。

 

虽然经济从“辉煌”走向“失落”,但这也没有阻挡日本通过自主研发、科技创新等多种途径进行长期产业结构性改革的步伐,其以“促增长、惠民生”为目标的结构性改革的大方向始终未发生动摇。时至今日,日本仍然有众多的自主技术研发创新超越其他国家,领跑全球。我们应当一改对日本的刻板印象,通过技术学习、产业投资等多种方式与日本进行合作,汲取领先技术之精华,应用于我国庞大的消费市场,优化我国的投资结构,推动我国国内的产业结构转型升级。


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