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初晓:工业机器人与出口贸易研究


此系列为当代经济学基金会“2022当代经济学博士创新项目”优秀论文主要内容及创新介绍。

作者:初晓

毕业院校:中国人民大学

导师:雷达、赵勇


主要内容



过去二十年,工业机器人生产能力的显著变化影响着全球贸易分工格局。习总书记曾指出:“‘机器人革命’有望成为‘第三次工业革命’的一个切入点和重要增长点,将影响全球制造业格局……”。现阶段,中国经济增长正面临着来自国外和国内的双重增长压力,就国外经济形势而言,为防止国内产业空心化,发达经济体通过实施“再工业化”、“工业 4.0” 等战略举措加快推进制造业回流;对于国内经济形势而言,我国人口红利摊薄,以往劳动力比较优势正在减弱。在此背景下,工业机器人作为一种通用技术,已成为当今企业生产加工不可或缺的重要组成部分,自动化生产对世界经济生产方式产生了质的影响。因此,想要突破现阶段经济发展“困境”,必须要将工业机器人的应用与经济发展相结合,应当意识到,工业机器人是研究经济发展所必须涉及的课题,是现阶段研究的重点、难点,也是实现高质量经济增长和更高水平对外开放的思路和突破口。


与历次科技革命相比,如今工业机器人的投入使用更多体现在了“用机器代替人生产”, 而非“用机器帮助人生产”,这种本质变化与过去科技革命对经济增长的影响存在不同的表现形式,是当下经济学家面临的一个重要且新颖的话题。梳理现有文献可以发现,学者关注更多的是工业机器人对劳动力市场的影响(Korinek 和 Stiglitz,2017;Brynjolfsson 等,2021;Acemoglu 和 Restrepo,2019;郭凯明,2019),关于工业机器人对出口贸易影响的探讨,现有研究却进展缓慢,而这同样是工业机器人引领新一轮工业革命所亟待研究的重要议题。要全面探讨这一话题,首先应当理解工业机器人影响出口贸易的内在机制和增长来源,本文试图通过理论模型和实证检验两种方式来讨论这些问题。

一方面,对于工业机器人影响出口贸易的内在机制,可以从企业参与出口贸易的竞争方式入手。考虑到决定企业成功进入国外市场的因素有两个,一是以 Melitz(2003)等为代表的新新贸易理论,认为企业生产率是决定企业出口行为的关键,企业生产率提升可以降低边际成本从而降低出口产品价格;二是企业出口产品质量,一般地,质量更高的产品更容易受到国外市场的追捧,从而更容易出(Chaney,2008;Johnson,2012;Kugler 和 Verhoogen, 2008;Eckel 等,2015)。越来越多的研究表明,成功的出口企业平均产品质量更高。因此, 企业可以通过“价格竞争”或者“质量竞争”参与到国际贸易中。基于此,本文构建了基于生产任务的多属性异质性企业模型,将工业机器人生产特点纳入理论框架。与新新贸易理论中提及的异质性企业模型相比,该模型不同之处在于,企业出口行为不仅仅取决于企业的“过程生产率”,还与企业的“质量生产率”有关,这为本文分析工业机器人对出口贸易影响的内在机制提供可能。

另一方面,对于出口贸易增长来源的考察,本文着重从出口贸易扩展边际入手,将研究视角转换至多产品企业出口行为,并构建了一个基于生产任务的多产品异质性企业生产模型。这是因为,从事单一产品生产的企业并非是国际贸易的主流,参与国际贸易的主体更多的是多产品企业。与单产品企业相比,多产品企业的出口行为具有显著的区别,单产品模型中,为了应对外部冲击,企业只可以通过改变其出口规模以及是否出口来进行调整(Eckel 和 Neary,2010),但在多产品异质性企业模型中,企业除了可以改变出口规模、进入市场和退出市场的决策,还可以改变出口产品范围来应对外生冲击。针对这些问题的考察有助于我们更好的理解工业机器人对出口贸易增长来源的影响。

在实证方面,本文构建了 1995-2017 年进口国-出口国-出口产品-行业层面的包含工业机器人应用信息、各国进出口贸易产品信息以及行业特征的大型数据库,并通过 OLS、内生性检验以及多种稳健性检验进行分析。具体而言,首先,考察工业机器人对出口贸易的内在影响机制,从贸易竞争机制的角度进行分析,验证工业机器人应用对出口贸易的影响是“价格竞争”还是“质量竞争”。其次,考虑到工业机器人标准化生产,进一步分析工业机器人应用对各国出口产品价格和产品质量差距的影响。再次,从贸易增长来源角度入手,着重从静态和动态两个视角综合分析工业机器人应用对企业出口贸易扩展边际的影响。最后,本文还利用中国企业微观层面数据,着重考察中国工业机器人应用对中国企业出口贸易的影响,以期获得中国企业层面微观经验证据。

本文共由七章组成。第一章为导论,介绍了工业机器人应用影响出口贸易的相关背景,对工业机器人应用以及出口贸易概况进行统计描述;同时阐述了本文的研究意义和研究思路,以及本文所使用的研究方法;第二章是文献回顾和评述,梳理了关于工业机器人和出口贸易的相关文献,总结研究问题和研究空间;第三章是数据处理与特征事实,展示了不同数据库之间的匹配过程;第四章是从贸易竞争优势角度进行分析,探讨工业机器人应用对出口贸易影响的内在机制是“价格竞争”还是“质量竞争”;第五章是工业机器人对出口贸易增长来源的影响:基于贸易扩展边际的视角,主要针对工业机器人影响出口贸易的扩展边际进行讨论,包括对出口产品种类、产品进入市场、产品退出市场等行为;第六章是工业机器人对出口贸易的影响:来自中国企业的经验证据,采用中国微观企业数据进行检验,并从异质性视角进行考察;第七章是结论、政策启示和研究展望,总结全文结论并提出可供参考的政策建议,梳理未来可进一步拓展的研究空间。

基于理论与实证分析,本文得到的主要结论如下:

第一、理论上,工业机器人可以通过提高企业“过程生产率”和“质量生产率”两种方式影响企业出口产品价格,进而影响到出口贸易。一方面,企业“过程生产率”的提升可以降低边际成本,从而降低出口产品价格;另一方面,“质量生产率”的提升则意味着企业生产高质量产品的能力改善,产品质量提升会导致出口产品价格的上涨。而最终工业机器人如何影响出口产品价格,进而对出口贸易产生何种影响,则取决于工业机器人在提升企业“过程生产率”和“质量生产率”中发挥的相对作用程度。

第二、工业机器人对出口贸易竞争机制影响的实证结果表明,工业机器人的应用对出口贸易的内在影响机制既包括“价格竞争”也包括“质量竞争”,但“价格竞争”占主导。在经过替换核心指标、剔除异常值等一系列稳健性、内生性检验后,上述结论依然是稳健的。

此外,工业机器人的应用显著降低了出口产品“价格阶梯”和“质量阶梯”。

第三、多产品异质性企业模型表明,工业机器人的应用可以通过促进出口产品种类扩张,进而影响贸易扩展边际这一出口贸易增长来源。经验证据得出,首先,从静态层面验证了上述理论机制的成立,即工业机器人的应用促进了一国出口产品种类的扩张。其次,对于动态视角而言,工业机器人的应用显著促进了一国产品进入市场,同时降低了产品退出市场。再次,在产品进入市场的基础上,进一步基于产品和地理多样化的视角,验证了工业机器人的应用显著促进了新产品进入旧市场和旧产品进入新市场。最后,工业机器人的应用对出口贸易增长来源的影响更多体现在贸易“扩展边际”而非“集约边际”。

第四、本文使用中国微观企业数据验证了关于工业机器人应用对出口贸易影响的中国式 证据。一方面,中国工业机器人的应用对中国企业出口贸易的内在影响机制,主要包括“价格竞争”和“质量竞争”两种,且“价格竞争”占主导。这一结果在考虑到“质量调整后的价格”之后依然稳健。另一方面,工业机器人可以影响中国企业出口贸易的扩展边际,从静态角度来看,工业机器人增加了企业出口产品种类,从动态角度来看,工业机器人促使企业出口产品进入市场,并降低了企业产品退出市场。此外,进一步细化出口产品和地理多样性可以发现,工业机器人更多地促使企业采用“产品多样化”方式进入海外市场。

第五、对于中国而言,工业机器人主要通过促进企业以“产品多样化”的方式进行贸易扩张,且对企业出口贸易的影响存在异质性。对于发达和发展中经济体而言,工业机器人促使企业以新产品新市场的方式进入发达经济体,以新产品新市场、新产品旧市场的方式进入发展中经济体;对于企业规模而言,工业机器人促进大规模企业更多地以新产品旧市场和新产品新市场两种方式从事出口贸易,而规模相对较小的企业则更倾向于新产品新市场的扩张。

本文的研究丰富了现有关于工业机器人应用影响出口贸易的相关文献,并提供了工业机器人影响出口贸易的内在机制以及出口贸易增长来源的基本见解。同时为我国构建更高水平的对外开放经济新格局、实现出口贸易高质量增长提供可供参考的政策建议。




创新价值


第一、尚未有文献对工业机器人影响出口贸易的竞争机制进行系统梳理和总结。对于工 业机器人对出口贸易的影响,多数研究已证实工业机器人对出口贸易产生的积极作用(Artuc 等,2018;Zeng,2017;Alguacil 等,2020),但尚未有文献专门就工业机器人影响出口贸易的竞争机制进行详细探讨。与这些研究不同,本文着重讨论工业机器人影响出口贸易的竞争机制,即从出口贸易比较优势来源的视角,着重分析“价格竞争”和“质量竞争”两个方面,在理论分析和定量检验两个层面系统评估工业机器人应用对出口贸易的内在影响机制。

第二、本文拓展了基于生产任务的多属性异质性企业生产模型,将工业机器人应用纳入理论框架,弥补了现有理论模型的不足。现有研究更多借助“单属性”异质性企业模型,从企业生产率这一单一渠道解释工业机器人应用影响出口贸易的机制,但这一解释并不全面,无法体现工业机器人应用对产品质量的改善。本文构建了基于生产任务的多属性异质性企业模型,在该模型中,企业可以选择采用工人和工业机器人进行生产,且企业出口行为受到企业“过程生产率”和“质量生产率”的双重影响,更加符合工业机器人应用为企业生产带来的变化。

第三、本文结合多产品异质性企业生产模型,进一步从静态和动态两个不同视角综合分析了工业机器人的应用对企业出口贸易扩展边际这一出口贸易增长来源的影响,丰富了现有文献的研究视角。现有关于影响出口贸易扩展边际的文献大致集中在宏观政策制度 (Frensch,2009;Feenstra 和 Ma,2007;张杰和郑文平,2015)、经济结构(项松林,2020) 和微观生产成本(刘斌和王乃嘉,2015;Eaton 等,2004;Amurgo-Pacheco 和 Pierola,2007)、 生产效率(彭国华和夏帆,2013)等方面,但尚未有文献针对工业机器人应用对出口贸易扩展边际产生的影响提供理论分析。

第四、将“价格阶梯”和“质量阶梯”纳入研究框架,首次验证了工业机器人对不同国家出口产品价格和产品质量差异的动态变化。过去的研究一致发现,各国制造的产品质量存在较大差异(Hummels 和 Klenow,2005;Schott,2004;Baldwin 和 Harrigan,2011;Hallak 和 Sivadasan,2009;Kugler 和 Verhoogen,2008;Johnson,2009),而质量差异可能是提升各国产品之间竞争激烈程度的关键因素(Leamer,2006),从而进一步影响国际贸易分工和资源配置。本文研究将进一步明确工业机器人应用在影响产品质量差异、竞争程度以及国际贸易分工方面的作用。

第五、本文采用了尽可能详细的数据为后续实证分析提供支持。本文采用了 IFR 数据库、CEPII-BACI 数据库、UNIDO 数据库、EU KLEMS 数据库、WIOD 数据库以及世界银行公布的数据,构建了包含 1995-2017 年 69 个出口国家(或地区)15 个 ISIC-2 位行业以及213个贸易伙伴国家(或地区)4511 种产品的独特数据库,旨在利用跨国面板数据,捕捉工业机器人对出口贸易影响的一般性结论。除此之外,本文还将研究视角锁定在中国层面,利用中国微观企业数据,考察中国工业机器人的应用对企业出口贸易的影响,以期获得中国式经验证据。

第六、运用中国企业微观层面数据,从企业异质性角度入手,按照出口目的国经济发展水平、企业规模进行分组回归,检验中国工业机器人的应用对企业出口贸易的异质性影响,进一步丰富了现有文献。此外,在稳健性和内生性问题上,本文选择了替换核心解释变量、 剔除极端值、更换聚类标准、采用不同标准构建的工具变量进行分析,最大程度降低了模型可能存在的估计偏差和内生性问题,从而增强回归结果的说服力。