深圳市机器人产业发展模式与集聚特征研究

史昊天，黄春晓

（南京大学建筑与城市规划学院，江苏南京 210093）

进入21 世纪以来，在全球化浪潮和以信息技术为核心的新一轮科技革命的推动下，我国的经济产业结构逐渐向以数字化、网路化、智能化为特点的工业4.0 方向转型。人工智能正在对经济社会发展与治理等方面产生重大深远的影响，习近平总书记在致第三届世界智能大会的贺信中指出［1］，中国高度重视创新发展，把新一代人工智能作为推动科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的驱动力量。机器人是人工智能技术的集大成者，加快发展机器人产业是制造业高质量发展的重要方向。在新冠肺炎疫情为例的重大公共卫生事件中，机器人以其高效无休与零接触的属性，成为阻断疫情传播与促进企业复工复产的重要帮手。机器人与自动化进程提高了生产效率，重塑了工作性质，麦肯锡研究机构指出，至2030 年机器人可能将会取代全球8 亿个工作岗位［2］。我国是全球第一大机器人市场，中国电子学会提出2019 年我国机器人市场规模达到86.8 亿美元，2014—2019 年的平均增长率达到 20.9%［3］，随着中国的产业智能化升级与疫情影响下对自动化生产的需要，机器人市场潜力得到充分激发，以机器人为代表的人工智能、智能制造产业必将成为中国复兴经济的重要引擎，促进“双循环”新发展格局的形成。深圳市作为我国科技创新的桥头堡，同时也是全国机器人产业链最为完整的城市之一，深圳市机器人产业的研究对我国“双循环”经济格局下城市新兴产业的发展模式与规划策略等具有重要意义。

1 文献综述

机器人及机器人产业的定义是一个不断变化的过程，其概念脱胎于工业自动化并向智能化领域演进，从传统的机械替代生产转向机器人收集分析数据的人工智能阶段。自2015 年有关国家政策从顶层设计角度提出机器人作为重点发展领域后，机器人的概念逐渐成型。本文采用深圳市机器人协会的定义，认为机器人是指基于现代传感技术、网络技术、自动化机制、人工智能等先进技术，具有感知、决策、执行等功能的产品、设备、仪器和成套系统的统称［4］。机器人产业涵盖了上至关键零部件下至机器人整机集成应用的多个方面，已并非能用独立的特征将其区分。为明确研究对象，本文将机器人核心零部件生产、机器人操作系统与本体组装、集成与应用等领域的生产厂商均视为机器人企业，进而分析其空间特征、发展模式与相互联系。

机器人产业同高新技术产业一致，表现出区别于传统制造产业的新空间特征与集聚模式。Bounds等［5］认为新兴产业呈现在内城聚集的空间分布特征，对重构城市中心区有重要作用；廖志明［6］、吴丰林等［7］都对高新技术产业集群模式进行了探索，总结了多种产业集群模式与动力机制。区域创新与转移是高新产业集群研究中的重要方面，王琛等［8］等对广东电子信息产业集群的研究表明制度环境、创新投入与知识外溢影响了技术创新，刘炜等［9］认为产业集群间的非正式联系是企业技术创新的重要基础。产业集群与城市发展与城市空间结构变化紧密相关，卡斯泰尔［10］认为新的产业空间并不以固定的地理特征决定，而是由高新技术产业结构与其社会环境的相互关系决定；仇保兴［11］认为产业集群是重现新型工业化与城镇化良性互动的途径之一；陆根尧等［12］、毛广雄［13］均认为高新技术产业与城市化存在相互促进的互动机制，产业集聚通过要素集聚、产业结构优化升级等途径促进城市化发展，城市化通过要素禀赋提升、基础设施建设等途径影响产业集聚。

上述高新技术产业的研究为机器人产业提供了参考，但目前针对机器人产业的直接研究仍处在初级阶段。曲道奎［14］、方晓霞［15］对中国机器人产业发展现状与问题进行了总结，认为我国机器人产业进入快速发展阶段，产业体系基本形成，但与发达国家在技术水平、研发能力方面仍有较大差距。科技创新是机器人产业发展的主要动力，王友发等［16］用专利地图的分析法总结了机器人产业全球专利申请趋势与布局特征，认为美国、日本是机器人技术的主导国家，中国缺乏关键核心技术；王茜等［17］分析了我国机器人领域的创新趋势，发现在专利申请方面，研发机构申请比例高，机器人企业申请比例较小，需提高科研成果转化率。在微观层面，城市与区域的政策、经济等发展要素与机器人产业息息相关，刘捷学［18］、逄淑伟［19］分别对深圳、沈阳的机器人产业发展及模式进行研究，均提出引导地方机器人产业发展的策略包括强化政策引导、培育产业服务平台、推动产学研合作等；胡峰等［20］研究了长三角地区的区域产业政策，认为长三角机器人产业细化措施不足，建议保持政策工具使用的平衡性与匹配性，发挥机器人产业政策对技术研发的增量效应。

通过上述综述研究发现，目前有关高新产业集群的研究已经取得一定的成果，但大多数研究停留在区域与城市的宏观层面，对于城市内部产业集群的分布空间特征与发展模式的探索仍然较为缺乏。同时，机器人产业作为服务于高端制造业的新兴产业，代表了未来工业智能化发展新方向，然而机器人产业相关研究一定程度上忽视了其相较于一般高新技术产业表现出的差异化特征，且并未能探寻在机器人产业影响下的城市发展模式变革。基于此，本文以深圳市为例，总结归纳深圳市机器人产业发展模式与集聚特征，进一步分析对城市发展的影响效应并提出相应发展策略，以期为各地机器人及其他新兴产业发展提供宝贵经验。

2 深圳市机器人产业空间演化特征

2.1 深圳市机器人产业发展历程

深圳作为珠三角经济区的核心城市，经历了全球经济一体化带来的全球产业重组与转移、生产国际化与智能化等外部环境变化。尽管直到2015 年机器人作为行业标准，深圳市的机器人产业却已历经了多年的发展，并且与深圳市改革开放与产业转型进程息息相关，总体可分为早期工业化、全球化贸易、智能研发3 个阶段，这3 个阶段在产业发展动力、空间表现形式与在深圳的分布均表现出了差异化的特征，如图1 所示。

图1 深圳机器人产业发展历程

2.1.1 早期工业化阶段

20 世纪80 年代起，深圳的机器人产业始于“三来一补”（来料加工、来件装配、来样加工、补偿贸易）模式的贸易，早期的机器人产业狭义上相似于以工业机械臂为特征的自动化产业。改革开放带来了深圳市制造业的繁荣，也对机器人产生了巨大需求。因此本土机器人企业从事采购分销工作，进口国外工业机器人整机或零件，再把机器人销售其他制造业企业。此时的机器人产业主要分布在珠江入海口沿岸的宝安、蛇口等地区本土企业，航运交通、沿107 国道的公路交通以及邻近制造业基地等因素对其分布产生了影响。

2.1.2 全球化贸易阶段

2000 年起，受益于出口导向的宏观经济政策与深圳城市扩张需求，机器人产业开始加速发展。随着人口红利优势下降与人力成本上升等因素，制造业企业对工业机器人需求进一步增加。此时深圳市的机器人产业发展呈现两种不同的模式，一方面国外四大机器人企业（ABB、库卡、安川、发那科）以其机器人高端产品与技术的领先垄断了汽车、电子3C 等大型机器人需求市场，在深圳外资机器人企业主要以市场销售为主，主要分布在福田区等商务中心；另一方面本土机器人产业开始从单纯的零件进口、组装模式向系统集成与研发方向转变，本土机器人企业转向个性化、柔性化方向的细分领域发展，涌现出一批细分领域龙头企业。同时本土制造业也逐步重视智能制造领域，以华为、中兴、腾讯等企业均开始设立人工智能部门，其供应链体系也为机器人产业带来庞大的市场需求与发展动力。

2.1.3 智能研发阶段

2010 年以来，建设深圳市先行示范区和增强粤港澳大湾区核心引擎的两大战略给了深圳市双区定位，深圳市站在中国改革开放最前沿，高度重视全面创业环境改造和创新环境高质量发展，致力于打造为竞争力、创新力、影响力卓著的全球标杆城市。这一时期深圳机器人产业出现了新的发展模式，以留学归国的高科技人才、高校科创团队为主体的研发型机器人企业在南山区等地大量成立。这类企业摆脱了既有模式的路径依赖，通过自身的科技研发能力并借助深圳市的金融投资环境与高校实验室设施设备，逐步占领了人工智能领域的市场。目前，深圳市在机器人上游的控制器、伺服电机、减速器三大核心零部件、中游的机器人本体和下游的系统集成均形成了较为完备的产业链。深圳的机器人产业发展逐渐加速，如图2 所示，从2014 年至2019 年，深圳机器人产业企业数量由237 家增至757 家，产值增长由480 亿元增长至1257 亿元［4］。

图2 近几年深圳市机器人企业数量及产值变化

2.2 深圳市机器人产业空间特征分析

兴趣点数据（Point of Interest,POI）具有信息量大、实时性强、准确度高等特点，有助于分析深圳机器人产业分布形态与特点。本文基于地理尺度下的深圳市域层面，利用高德数据平台2019 年6 月机器人企业POI 数据，同时与深圳机器人年鉴数据、高交会企业名录等相结合，综合得出深圳市机器人企业基本信息与空间数据，利用ArcGIS 软件总结深圳市机器人产业的空间分布特征。

2.2.1 深圳市机器人产业总体分布特征

机器人产业整体空间分布上呈现西密东疏状态，西部宝安区、南山区、龙华区、龙岗区是机器人企业集聚区，分别占总量的31%、27%、17%、13%，东部地区是机器人企业稀疏区，主城罗湖、福田两区是由密向疏的过渡区域。深圳机器人产业表现出明显的多中心等级结构，集聚特征明显且郊区化趋势显著。如图3 所示。

图3 2019 年深圳市机器人企业区域空间分布

结合各区的产业和经济发展情况，机器人产业在各区的分布特征存在差异性。宝安区是深圳市制造业数量最多的区域，制造业集聚催化机器人产业的发展。南山区依托中国科学院深圳先进技术研究院、深圳市智能机器人研究院等机器人研究实力雄厚的科研机构以及南方科技大学、深圳大学、哈尔滨工业大学深圳校区等骨干高校，成为创新型机器人企业集聚区。龙岗区与龙华区是近年来机器人产业发展较快的两个区。龙岗区是深圳市高新技术产业的主战场和战略性新兴产业的集聚区，对机器人产业集聚有充足的政策与配套优势。龙华区拥有富士康、华为等高新技术企业总部经济集聚区和研发基地，在其周边形成了综合型机器人产业集群。罗湖区与福田区作为改革开放初期先行发展起来的区域，拥有华强北等成熟的3C 电子市场、珠宝、服装等传统产业集聚区，为机器人产业提供了丰富的应用场景，因此也吸引了部分机器人企业集聚。

2.2.2 机器人产业分布影响因素

产业园区、商务办公楼与产学研基地是机器人产业集聚的主要空间载体。以产业园区为载体的企业主要集聚在原经济特区“关外”区域，即宝安、龙岗、龙华等区域；商务办公楼为空间载体的机器人企业分布在罗湖区、福田区，沿深南大道等交通干线向东、西两向蔓延。同时机器人企业存在围绕企业研发中心、高校与研发周边分布的特征，共同构成以产学研基地为依托的空间载体，主要以南山区粤海街道为中心，沿深圳湾以折字型连片蔓延。将《深圳市产业空间布局规划》划定的19 个产业园区、9 个中心区以及高校科研机构1km 范围区域与机器人企业分布做空间叠合分析，发现分布在产业园区的企业占25%，中心区企业占28%，高校科研机构周边的企业占14%，共68.3%的机器人企业分布在上述三类区域中，33%的机器人企业则分布在其他区域。如图4 所示。

图4 2019 年各空间载体的机器人企业占比

结合调研访谈与上述空间分析揭示出，深圳机器人产业空间分布表现出与制造业和生产性服务业空间分布相似的双重特征。其集聚原因可以归纳为两方面，一方面机器人产业在其关键零部件如控制器、伺服系统等领域的产品生产仍然属于传统制造的范畴，因此向产业园区集中发展，共享配套设施；另一方面研发型机器人企业涉及到芯片设计、机器人系统集成等方面，主要服务于汽车、3C 等制造业的集中化生产，表现出生产性服务业空间分布特征。

3 深圳市机器人空间产业集聚模式

世界经济格局向全球化、信息化、网络化的方向转变，尽管信息技术的进步打破了城市发展中空间距离的限制，产业地理邻近性仍然能通过促进知识流动与降低交易成本带来集聚优势，机器人产业保持了对空间集聚的需要。与传统产业不同的是，机器人产业更注重于创新资源、资金支撑等要素，更倾向于采用产学研密切协作的技术创新机制、创业人才集聚机制、开放创新的文化氛围、风险投资机制、政府政策支持等方式相结合的创新驱动型集聚模式。应当看出，机器人产业作为创新与传统制造并存的复合型产业，基于新经济生产方式的根植性和柔性专业化特点，呈现“整体分散、优势集中”空间分布格局特点，同时形成了具有辨识性的空间组织方式，如图5 所示，机器人产业表现出园区型、综合型和创新型3 种差异化集聚模式。在谷歌地图上选取这3 类机器人产业典型分布地区，并绘制建筑图底关系，如图6 所示，可以看出其表现出了显著的差异性。

图5 机器人产业的空间集聚模式机制

图6 机器人产业三类集聚形态

3.1 布局城市郊区的园区型集聚

产业园区形式的产业集聚，是机器人产业的一项重要特征。成本因素成为机器人产业向园区集聚的动力，形成了产业园区型组织模式，如图7。在这类产业集聚模式中，园区经营方、土地供应方、机器人企业、政府等主体形成了相互合作、相互促进的关系。

图7 园区型机器人产业集聚机制分析

机器人产业园区、科学城主要分布于城市郊区，拥有充分的土地发展空间与政府更为强烈的发展意愿，形成突出的地租优势与政策优势，成为机器人产业集聚的动力。机器人产业园区通常为郊区的村集体土地，园区经营方在与村委会对接时能有更大的议价空间，同时产业园区的发展也能为当地带来发展动力。机器人产业园区通过提供商务接待、创新培训、行业交流等各种服务，以及完善的生活服务设施、研发设施等吸引机器人企业入驻，在园区中形成了完整的上下游产业集群，以竞合机制促进产业发展。同时产业园区能够整合风险投资机构、商业银行、律师业、会计师事务所、行业协会等生产性服务业，为之提供交互式创新的适应集群特性的专业服务。

空间上机器人产业主要分布在产业园区内部，充分利用产业园区提供的服务与设施。如图8 所示，机器人产业园区内部多以联排式厂房的形式作为其生产空间，并且包括了园区物业与管理、众创空间、生活设施、商业服务等功能。产业园区对中小机器人企业进行培育和扶植，提高机器人企业创业成功率，并且为机器人企业提供了创新培训、风险投资和商务接待等服务。以深圳宝安区全至科技创新园为例，全至科技创新园配置有食堂、公共会议室、众创空间、生活艺术馆、书吧、商业街等办公生活配套设施，同时打造园区产业生态圈，设置工业4.0产业联盟、3D 打印应用中心、智能制造培训基地等功能区，对企业健康快速发展起到了助推作用。

图8 园区型机器人产业空间集聚形式

3.2 依托现代制造业的综合型集聚

在国际竞争日益激烈的环境下，制造业产业结构调整和升级拥有迫切需求。机器人产业发展以现代制造业转型升级为依托，在制造业密集区周边形成与之配套的综合化集聚区。同类型产业的空间集聚能有效降低交易与生产成本，促进更加专业化的企业与劳动分工。机器人企业自发或是由政府推动建立产业联盟的组织模式，主要通过一些拥有技术研发积累和成果转化经验的深圳机器人龙头企业与下游大型应用企业发起，与政府建立广泛的合作关系，积极打造技术协作服务共享平台，吸引中小微企业和创意团队加入，如图9 所示。产业联盟重点加强技术服务、生产服务和市场服务功能，提供机器人生产研发服务，并建立包括政策引导、风险共担、创新共享等创新创业扶持机制。机器人产业联盟拓展了产业集群的组织空间，积极打造技术协作服务信息共享平台，加强机器人产业不同企业行为主体之间的网络化联系或者合作。

图9 综合型机器人产业集聚机制分析

如图10 所示，综合型集聚空间形式上表现为在龙头企业生产园区与研发基地周边集聚的数量多、规模小机器人企业，以满足制造业外包生产服务的需求，在其周边集聚了针对机器人产业联盟的生产性服务业与商业空间。集聚区域的产业生态丰富，涵盖机器人上下游产业链、生产性服务业等，创造产业互补优势降低企业间沟通成本。如深圳龙岗、龙华等地区富士康、华为、比亚迪等大型制造业企业的生产部门周边吸引了机器人企业的集聚。

图10 综合型机器人产业空间集聚形式

3.3 结合科研机构的创新型集聚

如图11 所示，机器人产业受到创新要素驱动，与高校、科研机构等创新主体紧密合作，形成了产学研密切协作的创新型集聚模式。机器人产业通过政府的引导与良好基础设施的保障，基于产学研合作平台中知识和产品的产生、转移与共享，企业与相关机构间的合作互动形成良好的创新网络，营造出知识扩散、相互学习的创新环境。深圳市机器人企业表现出邻近大学、研究机构的特征，深圳大学城等创新资源集聚的粤海街道、西丽街道也成为机器人产业密集区。

图11 创新型机器人产业集聚机制分析

如图12 所示，机器人产业与高校、科研机构在空间上同样形成了紧密的联系，享受稳定的人才供应与创新溢出等优势，充分利用高校机构的高端科研实验设施，发挥研发部门、产学研众创空间、人才中心与服务设施四大空间功能，同时高品质的休闲公共空间满足了机器人产业与高校、科研机构所需的商业服务与休闲娱乐等需求，商务会展设施则满足了机器人产业所需的展示、交流、销售等需要。进一步地，深圳机器人企业积极与京津冀、长三角等地的高校和研究院所建立研发合作关系，引入外部创新资源。

图12 创新型机器人产业空间集聚形式

4 机器人产业对城市影响效应

城市空间形态与产业集群存在相互作用，以科技进步为基础的产业活动空间在城市整体空间格局中逐渐占有了支配的地位，产业空间发展促进了城市空间系统的结构演变。现代城市空间结构的转型为机器人产业集聚与发展提供了丰富的人力资源、技术支持、服务支撑等资源要素。机器人产业集聚促进了城市产业优化升级，“机器代人”对企业生产效率、劳动力就业带来较大影响，机器人产业带来的企业创新变革，推动城市结构与产业空间的适应性调整。

4.1 机器人产业促进城市空间结构与产业结构调整

机器人产业为城市资源禀赋条件带来变化，使城市化的驱动力从要素驱动转变为创新技术驱动，提升了科技与创新要素在区域资源配置过程中的影响力，将催生新的区位选择逻辑与空间利用方式。机器人产业改变了区域间要素流动格局，传统的依赖自然资源、资本和密集劳动力等资源配置方式发生了变化，推动科技人才、科研机构与技术型企业向相关区域有序流动。机器人产业在大都市边缘区推动城市化有序扩展产生新增长极，促进高端制造业的产业链条延伸，形成绿色、多样化的开放式城区。而在大都市中心区则推动产业功能向高端化发展，促进了高校科研机构、互补性的生产性服务业等产业空间高效混合利用。

另一方面机器人产业集合了研发、系统装配、制造业生产等多方面领域，能够加速以机器人为核心专业化的产业服务平台建设，进一步整合集聚相关上下游产业。机器人产业的崛起进一步推动制造业自动化、智能化升级，导致传统产业的衰退和淘汰，引发存量产业空间低效闲置与再利用的过程，加速了产业功能的置换和转移。在微观层面，机器人企业能够在垂直的空间中集成多种企业合作模式与上下游产业链，形成“工业上楼”的新型科创园产业空间形态。

4.2 机器人产业促进劳动力结构优化与空间品质提升

制造业的自动化升级减少了低技能劳动力的需求，同时也催生人机协作操作员、系统工程师等新职业的需求。机器人产业所需要的技术创新型人才对创新空间与设施提出了新的质量和分布的要求，体现了更多的生活指向性。机器人产业增加了工作空间和时间的松散性需求，以匹配柔性化生产、灵活的工作模式与机动性的更高要求。创新人才需要更加混合紧凑的工作、生活空间，对生活空间的选择要求与工作空间交互又能保证一定的独立性，成为影响创新人才空间选择的影响要素之一。工作空间以高品质的公共空间为中心，咖啡馆、酒吧、图书馆和餐饮等“第三空间”提供了交换信息的场所。

5 机器人产业发展策略与应对

目前，在人工智能引领的新一轮科技革命和产业革命的背景下，全国各地政府越来越重视以机器人产业为代表的新兴科技产业发展，借此占领科技高地，提升本地创新创造能力，促进经济发展转型。从国内外经验来看，机器人产业率先在美国、日本等创新能力强，制造业产业完善的国家和地区出现，机器人产业发展取决于市场培育和市场空间，机器人产业生态对其扎根环境提出了较高的要求。因此机器人产业并非在任何城市均能够有良好的发展前景和相关的规划响应，其规划管控策略引导应紧密结合对应城市的经济、产业、人才要素。

为良好引导机器人产业发展，地方政府应首先精准定位产业链布局策略，强化全产业链建设，塑造产业创新业态，充分激活本地机器人产业市场。同时加强行业推广支持产业载体建设，出台机器人专项产业发展规划及扶持政策，对于优秀企业给予奖励、补贴和信贷保障等支持。支持多种形式的专业园区载体建设，构建产学研一体化发展平台，一方面形成产业集聚效应，整合优化本土机器人企业的技术创新、市场资源等优势，提升品牌竞争实力；另一方面增加政府、企业、科研机构之间的互动，发挥服务平台优势，推进体验中心、培训中心、检测中心等公共服务平台建设，提高核心技术研发能力。

6 结论与讨论

机器人产业是发展先进制造业的关键支撑，助推城市向智能化、创新化转型升级，深圳市的机器人产业具有发展领先、规模巨大、类型多元等优势。本文运用企业层面数据与问卷访谈数据，通过GIS空间分析等方法研究深圳机器人产业发展与空间集聚特征、影响因素，并总结其集聚模式，得出以下结论：

（1）深圳市机器人产业伴随改革开放进程形成了3 个发展阶段，在空间分布上向宝安区、南山区、龙岗区与龙华区集聚，形成明显的多中心等级结构。机器人产业既涉及到零部件生产又包括了为制造业提供系统集成服务的功能，因此拥有相似于制造业与生产性服务业的双重空间特征，其空间载体包含了科技园区、产学研基地与商务楼。

（2）机器人产业更注重创新资源、金融服务等要素，呈现出园区型、综合型和创新型3 种集聚模式。园区型集聚以产业园区为载体，充分利用其设施与服务，综合型集聚则分布于制造业密集区，内部形成了产业联盟的组织形式，创新型集聚利用产学研结合的模式，推动机器人企业创新研发与成果转化。

（3）机器人产业相较于一般的高新技术产业，其产业特殊性更是影响了城市发展方向与空间结构模式。一方面，机器人产业推动为城市资源禀赋条件带来变化，促使城市化的驱动力转变为创新技术驱动。另一方面，“机器代人”助推制造业升级，改变了劳动力结构，进而促进了城市功能的重组与新型城市产业创新空间的形成。

在当下的世界因疫情等因素阻碍全球化进程、国内致力形成双循环经济体系的背景下，机器人产业促进了经济高质量联动发展，成为城市与区域经济增长的新引擎。作为新兴科技产业，机器人产业对于城市发展的影响研究是我国以往城市治理与规划实践中所缺少的，相关研究仍需在实践中继续探索。