在美国，“美国制造”这一标签常常具有误导性。并且，它甚至有可能带来实质性的不良影响。
“实质性转化原则”准许中间国家对外国材料（尤其来自中国的材料）展开重大加工，接着在美国进行最终的组装。这表明，即便产品的核心部件源自中国，依然能够被贴上“美国制造”的标识，进而将对外国供应的真实依赖程度给掩盖了。
许多美国公司会从中国采购廉价材料，接着将其加工成机器人硬件，之后以“原产国（COO）：美国”的标签进行销售，这样做使得那些真正从本土开采原材料且在美国制造的公司丧失了优势。此问题情况复杂，难以解决。恢复制造能力并实现工业机器人的大规模量产，比很多人想象的更加困难且耗时，更糟糕的是，这个过程极为漫长。
工业机器人的供应链较为复杂，它涉及全球多个地区的组件生产。这些生产环节通常已被具有成本竞争优势的企业所垄断。西方经济曾多次遭受供应链中断带来的冲击。比如，在 2020 年到 2022 年的新冠疫情期间，美国洛杉矶港和长滩港外有超过 100 艘货轮排队等待卸货。
在 2020 到 2021 年这个同一时期，中国做出了迅速的战略调整，把机器人的安装量提升了 44%，目的是加快自动化的进程，从而弥补劳动力短缺的状况。
为什么美国没有采取类似行动呢？新冠疫情本应让人们意识到供应链的依赖性，可美国却一直不愿正视这个问题。如后文所分析的那样，美国在机器人制造的关键生产环节几乎没有市场份额，并且在大多数领域都完全没有参与。
机械组件：减速机、电机、执行器
在硬件领域，我们需要关注的是机器人实现运动所必需的关键组件，包括执行器、电机以及其相关部件。市面上有多种用于产生运动的电机，比如：
大部分机器人公司会自行生产伺服电机，并且单独向市场销售。尤其是“四巨头”机器人企业也会这样做。制造伺服电机本身不是特别困难，然而要进行大规模生产，存在较高的技术壁垒。这是因为执行器必须具备很高的可靠性与性能，其制造过程需要近乎完美地复制每一个组件。规模化生产需要先进的制造技术，只有那些长期在这一领域深入耕耘的公司才能够掌握相关能力。
因此，全球机器人关键组件市场主要由以下几家公司主导：安川电机，它来自日本；松下，也是日本的；博世，来自德国；库卡，曾是德国企业，如今归中国所有；西门子，同样来自德国。
在美国，罗克韦尔自动化（Rockwell）是有影响力的企业之一，且为数不多。它占据了约 7%的伺服电机市场。不过，在供应链中，它是唯一一个未被某家企业完全垄断的环节。
全球近 60%的中大型工业机器人使用的减速机是由日本纳博特斯克（Nabtesco）供应的。这类产品的制造难度非常高。因为几乎每一份订单都是高度定制化的。需要根据客户的硬件规格进行精确的调整。并且还需要满足 99.99%的精度标准。只有这样才能有效地替代人工操作。
减速机对于确保精确度有着至关重要的作用，所以它是工业机器人成本构成（COGS）中占比最高的部件，占比达到 14%。这些减速机的制造精度必须达到极高的水平，通常只有拥有多年经验的老牌企业才具备足够成熟的制造工艺和技术，能够达到这种质量标准，这就是纳博特斯克能在该领域占据主导地位的原因。这款摆线减速机为该公司奠定了行业优势。
此外，市场上存在一些特殊类型的减速机。日本谐波传动（Harmonic Drive Systems）在 1970 年创立。其核心技术是一种专利的应变波设计。这种设计能够提供极高的精度。这类减速机价格较为昂贵。在半导体制造等超高精度领域，这类减速机必不可少。因此，这类减速机在全球减速机市场占据了 15%的份额。
这再次证明了工业基础完善以及快速迭代能力的重要性。中国的绿的谐波（Leaderdrive）在 2003 年成立，其目标是自主研发并生产高精度应变波减速机。在仅仅 14 年的时间里，该公司生产出了超过 10 万台产品，并且在中国国内市场占据了 90%的应变波减速机份额，展现出了极为瞩目的成长速度。
磁铁与材料：制造瓶颈
电机和减速机的供应较为充足，成本也处在较低水平；不过，电机技术在近些年实现了突破。当下，大部分高质量且高速的电机都借助永磁体（PM 电机）来提升能效以及功率重量比，这对机器人来说是很合适的选择。
简单来说，永磁体可以有效地提升电机的电磁场。这表明电机所需的磁化电能会减少，进而能够把更多的电能用于运动。不过，存在一个问题，那就是制造典型的钕铁硼（NdFeB）永磁体所需要的工艺和材料，几乎完全被中国所掌控，其市场份额达到了 90%。在这 90%的份额里，中国有大约三家企业几乎达成了垄断态势。其中一家是京磁（Jingci），一家是金力永磁（JL MAG），还有一家是宁波云升（Ningbo Yungsheng）。
“稀土”一词有误导性，实际上它们的丰富程度与多数其他元素相近。精炼钕并生产最终永磁体需要约 12 道复杂工艺，且依赖强大的工业能力。中国在这一流程中处于主导地位，市场份额为 93%。在中国对战略性矿产实施贸易限制后，多个国家正尝试降低对中国永磁体的依赖。
美国的 MP Materials 谋求成为整个北美地区仅有的一家达成全垂直整合的稀土企业。澳大利亚的 Lynas 身为全球最大的非中国稀土生产商，正在进行扩建，并且在获得美国国防部（DoD）提供的 1.2 亿美元支持后，在美国筹建另一座分离工厂。宝马（BMW）投资了一家新的美国稀土初创企业 Phoenix Tailings，雅马哈（Yamaha）也进行了投资，他们希望打造另一个供应商。MP Materials 在几年内完成了从工厂建设到初期生产这一过程，但要建立高产能的供应链或许仍需 5 至 10 年的时间。
然而，若没有大规模的政府补贴来填补中国更低的资本成本这一空缺，这些公司很可能难以在产能规模方面追赶中国。据行业消息可知，目前中国已安装的钕铁硼磁体精炼产能约为 25 万至 27.5 万吨，并且这一产能预计在未来五年内会翻倍。与之相比，美国国防部向 Lynas 投资的 1.2 亿美元，预计只能生产约 4200 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，其他矿产和材料也很重要。这些资源通常不会形成供应瓶颈，但它们的供应链主要受中国控制。仅仅拥有矿石储量或采矿能力是不够的，许多国家在加工这些材料时面临挑战，而中国凭借先进的工业体系在这方面表现出色。中国依托“一带一路”倡议和“中国制造 2025”这两大国家战略。中国在全球矿产加工行业已构建起了完备的产业链。并且在中国几乎达成了绝对的主导地位。
锂与电池
许多矿石资源是来自其他富含矿藏的国家的。然而，如果不能大规模地进行精炼并且达到足够高的纯度，那么这些资源就没有任何意义。实际上，在中国，在这些关键矿产当中，仅仅在锂和石墨方面拥有丰富的储量。但是，全球很多国家依然依赖中国的精炼能力，以便将这些矿产转化为可用的材料。“一带一路”倡议为解决国内矿产资源短缺的问题找到了一个巧妙的应对办法：
中国深知，若无法获取精炼后的矿物，便无法迈出制造的第一步。而西方国家至今仍未察觉到，制造业回流应当从掌控这些矿产资源开始。
锂离子电池对移动机器人很重要，像无人机、服务机器人、仓储自动导引车、移动机械臂、人形机器人以及电动汽车等。若要让机器人真正实现摆脱有线电源的未来，几乎必然需要使用中国制造的电池，因为中国企业供应了全球约八成的电池。
中国电池产业具有竞争优势。中国电池的成本比西方国家低很多。中国电池包的均价约为 127 美元每千瓦时。北美电池价格比中国高 24%。欧洲电池价格比中国高 33%。全球最大电动汽车电池制造商宁德时代（CATL）在 2023 年占全球电动汽车电池市场份额的 37%。比亚迪（BYD）的市场份额约为 16%。
韩国的 LG 能源解决方案（LGES）是规模最大的非中国电池企业，其市场份额仅仅为 13%。欧洲的 Northvolt（瑞典国有支持的电池公司）试图去打破对中国的依赖，然而该公司最近已经申请破产了，这表明进入这一市场的难度是很大的。美国政府已通过《通胀削减法案》（IRA），在电池供应链建设方面投入了至少 730 亿美元。中国从 2009 年起，累计向电动汽车产业提供的补贴超过 2300 亿美元。
目前来看，中国企业有庞大的工业基础，还能持续获得政府投资。凭借这些，它们正以更快的速度进行技术方面的迭代，同时不断把生产成本降低下来，进而对竞争对手形成进一步的挤压。
制造一块高质量电池的技术门槛极高，这体现了电池制造的技术壁垒。中国企业通过长期迭代，成功突破了这些障碍。电池的阴极、阳极和电解液的化学成分需要极高纯度，因为任何微小杂质都会影响电池寿命。
在美国建造足够的电池产能这件事极具挑战性。每建造 1GWh 电池产能的成本比中国要高出 46%。一座电池工厂的建设成本高达 1 亿美元。LG 暂停了其在在美国亚利桑那州投资 55 亿美元的电池厂，原因是当时的“市场环境不佳”。
机器人电池存在非标准化的情况，这是规模化生产所面临的重大挑战之一。不同类型的机器人对电池有不同的要求，比如四足机器人（Quadrupeds）和人形机器人（Humanoids）需要完全不一样的电池。并且，仓储机器人、服务机器人、无人机也都需要各自不同的电池配置。机器人对功率重量比的要求非常高。机器人不能像电动汽车那样承载大体积的电池，而是必须要做到轻量化，同时还要保证高能效。
制造高纯度且高效率的电池本身就具有很大的挑战性，尤其在美国这种情况更为突出。机器人电池没有统一的标准，在进行规模化生产时，会成为其中一个最大的难题。
美国梦的无情觉醒
在美国，我们观察到这样一种奇怪现象：科技行业发展得极为发达。然而，却缺乏明确的国家层面的战略。同时，制造业外包存在诸多弊端。这些因素综合起来，使得美国在全球制造业竞争中陷入了困境。
美国的制造能力一直是个受关注的话题。然而，由于制造成本较高，它在与中国直接竞争的行业里难以占据优势。并且，美国曾经拥有的“质量”方面的优势正在逐渐丧失，原因是中国如今能够以更低的成本生产出质量相近的产品。
自动化某些行业或许能够缓解这一问题，然而要实现大规模自动化还有很长的路要走。美国如同其他工业国家一样，拥有庞大的汽车工业，但是在 2023 年，其机器人密度仅仅排在世界第 10 位。
一项研究表明，将工资进行调整后，机器人的普及率方面，美国的机器人采用率比原本预期的要低 49%。在当前 AI 革命席卷美国的情况下，原本最应该受益的机器人产业，在其发展路径上却与其他科技领域有所偏离，这着实令人感到意外。倘若机器人产业能够成为国家重点发展的领域，那么美国或许能够在降低生产成本的同时提升自身的竞争力，不过这依然需要一定的时间。
美国出现这种发展不协调的主要原因是缺乏长期的国家级产业战略，然而其他国家正凭借多年的战略规划获得红利。《芯片法案》（CHIPS Act）以及《通胀削减法案》（IRA）的目的是支持本土制造业，不过前者是由上届政府推动的，后者已被新一届政府列入废除议程，甚至《芯片法案》也在被讨论之列。
美国更侧重于数字创新、前沿科技以及服务业。所以，它把大部分生产能力外包给了成本更有优势的国家，这导致美国企业自身在制造业方面已经难以参与竞争。当下，美国不得不依靠中国的制造能力。如果想要改变这种状况，美国就需要进行彻底的产业转型，才能够重新进入全球竞争的领域。
西方国家的自动化增长在 2016 年到 2018 年达到顶峰后，情况变得更加糟糕，几乎处于停滞状态。2023 年日本新增的工业机器人数量依然比 2018 年的峰值低 13%。韩国从 2016 年开始就没有出现增长。德国是前四大工业国中唯一一个在 2023 年突破新高的国家，然而它的工业机器人巨头 KUKA 已经被中国企业收购，并且将制造业务转移到了亚洲。
紧迫的竞赛
如今，许多美国公司正尝试进行自研硬件的工作。然而，他们所说的“自主制造”仅仅是在本国完成设计以及组装这两个环节。同时，其核心材料和基础组件依然在很大程度上依赖着中国。
美国曾具备坚实的重工业基础。然而，由于更廉价的海外制造对本土制造业造成了削弱，美国经济逐渐朝着高端科技与服务业的方向转变。
然而，每一座荒废的工厂以及每一个印有“中国制造”标签的商品，这些点正逐渐把一幅支离破碎的国家衰落图景拼凑起来。如今，这个国家处在一个分岔路口，一方面是选择无限扩张劳动力，另一方面是逐步走向淘汰，而工业时代的回声正响亮地响起。
中国 10 年前就已察觉到这些机器人会成为一股不可小觑的力量，并且在 2023 年又加大了投资。这已不再是“是否”层面的问题，而是“如何”层面的问题：中国明晰地知晓，倘若他们率先攻克通用机器人技术，那么他们就能比美国更快速地进行迭代，他们会以前所未有的力度对该产业进行补贴，他们能够实现大规模的经济效应，并且向全球市场提供充足的供应。
如果美国不进行改变，那么通用机器人革命对于美国而言就不再是一个机遇，而是一场难以挽回的噩梦。美国一定要参与到这场机器人革命当中，不然的话，全球的劳动力将会被永久地掌控在中国人手中。
