中国3D打印专利技术产业化的战略评价与驱动策略——基于SWOT的案例实证

刘 鑫

(西南交通大学公共管理与政法学院，四川 成都 611756)

中国3D打印专利技术产业化的战略评价与驱动策略
——基于SWOT的案例实证

刘 鑫

(西南交通大学公共管理与政法学院，四川 成都 611756)

在新兴技术管理与专利技术产业化背景下，3D打印具有其特殊的研究价值，挖掘并评价中国3D打印专利技术产业化的机会与障碍因素，并提出有效驱动策略是本研究的主要内容。结合企业案例与专家咨询，将SWOT定性与定量分析结合运用于专利技术产业化战略评价领域，拓展了SWOT模型的战略内涵。发现中国的3D打印专利技术产业化现状属机会主导型，应采取偏向保守的调整型战略，即WO战略。围绕这一战略，为3D打印产业发展提出驱动策略，诸如构建专利立体组合保护策略、培育高校的专利技术产业化能力以及推进3D打印的技术标准与知识产权风险防控机制的构建。

3D打印；专利技术产业化；SWOT；驱动策略

0 引言

3D打印作为近年来发展起来的一项新兴技术，得到了全球范围内的积极聚焦。世界工业强国美国、欧盟、日本等纷纷将3D打印作为未来产业发展新的增长点和关键技术加以培育，制定了“先进制造伙伴计划”和“国家制造业创新网络计划”(美国)、“Horizon 2020”专项扶持3D打印技术发展计划(欧盟)、《高技术战略2020》(德国)、“工业4.0”(德国)、“未来工厂”(日本)等推进发展3D打印的国家战略和具体行动措施，力争抢占未来科技和产业制高点。该技术在中国的发展也被赋予很高的期待，被制造业产业界和技术管理学术界寄予推动“中国制造2025”和制造业转型升级的厚望。《“十三五”国家科技创新规划》中又将3D打印列入“体现国家战略意图的重大科技项目”、重点发展的“智能绿色服务制造技术”和“引领产业变革的颠覆性技术”[1]。从专利层面看，欧洲专利局(EPO)和美国专利商标局(USPTO)为了应对3D打印专利技术的快速发展，还针对3D打印制定了专属于该技术的合作专利分类(CPC)B33Y，预示了专利在该技术的产业化进程中将会扮演愈加重要的作用。技术产业化的最终目的就是将科学技术转化为现实生产力，即通过知识产权外部输出，为研发主体创造知识产权的价值利润，只有理清中国3D打印专利技术产业化的机会与障碍，才能合理引导3D打印的技术研究和产业化应用的发展[2]。

专利交易和许可中存在的潜在的信息不对等和专利“寻租”风险带来的交易成本[3]，专利诉讼则在某种程度上弱化了专利技术和创新属性的本质特征，增加了专利流氓、专利“敲竹杠”等知识产权制度性风险和机会主义行为，增加了专利制度和技术市场的运行成本[4]，而专利技术产业化作为最直接的专利利用方式，决定了技术创新对社会福利的净增加值，符合专利制度原始的朴素特征。国外学者对专利技术产业化评价研究囊括了产业化模式[5]、影响因素[6]、产业化战略[7]等。本研究将专利作为技术资源的工业化实施称为专利的直接产业化，专利作为资本资源的转让和流通称为专利的间接产业化，而专利转化的途径则基本包括转化主体的运营和自主创业。专利技术的直接产业化是推动新兴技术转化为现实生产力并扩大社会福利的主要途径。专利与产业化的关联是一种动态、多因素且受政策环境影响的，两者建立关联的最终目的就是价值创造与社会福利，这符合研发主体的行为动机和专利制度驱动机制，也符合当前创新驱动发展的内在要求。

中国学者围绕专利技术产业化及其评价也展开了卓有成效的研究。部分学者从政策构建维度对高校、企业等主体的专利技术产业化现状与困境进行了归纳总结[8-9]。王玉民等提出了专利技术产业化的辨识模型和产业化各个环节的任务条件[10]；许琦等从专利引证视角评价了专利技术产业化的发生概率[11]；吴继英深入研究了专利技术产业化的有效性评价机制[12]。在文献梳理中发现，一些研究使用专利评价的指标来评价专利技术产业化，这是不够全面的。为了建立上位于个体指标的评价维度，实现对技术产业化基础与外部环境的综合考量，本研究将专利技术产业化评价的落脚点放在对机会与障碍的剖析和度量上，只有聚焦具体技术领域的产业化问题才能构建特定机制，指导产业创新系统的完善。面向3D打印技术直接产业化的专利视角研究是对战略性新兴技术和产业研究的重要支撑，有助于引导技术产业化决策与产业专利战略的制定。

1 SWOT战略评价模型的构建

作为战略分析与评价的重要方法，SWOT法符合本研究情境的背景与目标。SWOT分析法由哈佛大学商学院Kenneth Andrews在其著作《公司战略概念》中首次提出[13]，后经发展完善逐渐成为企业与组织战略决策的经典方法。本研究使用SWOT定量测度模型，结合对上述案例的挖掘和信息提取，对中国3D打印专利技术产业化机会与障碍因素进行凝练，拓展了SWOT战略分析模型在专利技术产业化战略评价领域的应用。

SWOT定性分析是对优势、劣势、机会、挑战四方面要素进行归纳整理，面向既定目标提出定性的应对战略[14]。结合本研究的具体情境，在传统SWOT定性矩阵的基础上提出面向专利技术产业化的定性分析矩阵，即将产业化的技术性机会与障碍对应为SWOT分析中的内部优势(S)与劣势(W)，将战略性机会与障碍对应SWOT矩阵中的外部机会(O)与挑战(T)。

SWOT定量分析是在定性分析的基础上，结合德尔菲专家打分对优势、劣势、机会、挑战的各个要素进行量化，是战略决策的过程与结果的定量化。根据对SWOT内外部因素进行概率分类的思想，采用调查统计的方式，对SWOT内外要素的重要性与发生概率进行评估，构建SWOT专利技术产业化战略测量模型。具体而言，就是通过专家的集体智慧，对定性分析中归纳整合的内部优势、劣势和外部机会、障碍进行重要性分值和发生概率大小进行赋值，并定义“机会与威胁强度=要素的估计重要性×估计发生概率”(公式1)，“优势与劣势强度=要素的估计重要性×估计发生概率”(公式2)，得到每一项归纳要素的量化可比指数，通过对各要素数值的统计平均则可建立SWOT战略决策四边形，其中，横轴为优势-劣势轴，纵轴为机会-挑战轴，S1、W1、O1、T1为优势度、劣势度、机会度、挑战度的量化分值。

图1 SWOT战略决策四边形

实力主导区(0,π2)机会主导区(π2,π)劣势主导区(π,2π2)威胁主导区(3π2,2π)开拓型战略争取型战略保守型战略抗争型战略实力型(0,π4)进取型(π2,3π4)退却型(π,5π4)调整型(3π2,7π4)机会型(π4,π2)调整型(3π4,π)回避型(5π4,3π2)进取型(7π4,2π)

2 中国3D打印专利技术产业化战略评价案例

案例研究可以验证理论、评价理论，也可以构建理论、提出研究问题、构建研究对象[16]。本研究选取华中科技大学3D打印专利技术产业化(自行实施)主体——华科三维公司为案例，通过对该公司为期近两个月的实地调研和对技术与管理团队的面对面和电话访谈，收集企业、行业一手数据和二手资料，凝练当前3D打印专利技术产业化机会与障碍的构成。

2.1 案例背景

华科三维是华中地区规模最大的工业3D打印装备研发制造平台，其技术团队起始于华中科技大学1991年的快速成形技术研究团队，也是中国最早开始研究快速成形的团队；1996年成立校内技术中试平台，加速了3D打印成果的产业化；2001年团队快速成形系统制件精度达到国际同类水平；2008年团队研制成功世界最大台面的激光粉末烧结设备，工业3D打印设备初步成形；2011年成功推出全球最大台面粉末烧结快速成形设备，被评选为“2011中国十大科技进展”；2013年，习近平主席考察该研发团队的3D打印成果时指出“要抓紧实现3D打印的产业化”；2014年，湖北省、武汉市为加快3D打印技术的产业化，将华中科技大学3D打印专利技术成果和科研团队整体植入，成立华科三维科技有限公司，是中国以发明人为主体的3D打印专利技术直接产业化的代表性案例。

2.2 案例评述

华科三维的专利技术产业化过程可归纳为4个阶段。

第一阶段(1991—2006年)是技术起步。华科三维的技术研发可追溯到华中科技大学快速成形系统研究团队，1991—2006年间，该研究团队聚焦增材制造技术、紧跟国际前沿，将最具工业应用潜力的选择性激光烧结技术作为研究重点，承担了国家科技支撑计划、863、自然科学基金等多项专项课题，其间团队研发人员发表论文80余篇，获得专利10多项，并多次获得国家科技进步奖、省部级科技进步奖和科技发明奖，在3D打印装备、材料及工艺方面的专注研究使其积累了丰富的研发经验与知识基础。技术起步阶段充分依赖于华中科技大学在材料、测量、机械、光电等领域的跨学科交叉优势，研发团队成员间深度融合，形成了相对固定的团队合作模式和管理体系，这种知识的快速积累尤其是隐性知识的积累，为后续发明人主导的专利产业化创造了条件，即一方面团队在隐性知识扩散迁移时的整体带入，降低了企业研发团队的适应成本，在企业成立初期就依托已有的科研成果形成了以选择性激光烧结为主要工艺的技术知识基础并延续至今，形成以技术研发为引领的商业模式雏形，奠定了专利技术自行产业化实施的基础条件和技术路径。第一阶段的发展中，企业经历了商业模式战略选择与知识积累的过程，从单纯的技术研发再许可的模式逐渐转向研发、生产、设计一条龙的商业模式，商业模式选择也正是3D打印企业在发展初期所要解决的首要问题[17]。

第二阶段(2006—2014年)为专利积累。通过incopat专利数据库的检索统计，2006—2014年是该研究团队专利申请最集中的时间段，目前的有效专利90%为这个时间段的申请，专利包含了三维空间的测量、3D打印工艺方法、金属与非金属材料的制备方法、快速成形的设备系统与零部件以及在航空、发动机等领域的3D打印技术应用等立体多元的专利保护网，该专利网中的36件有效专利设计了28个IPC大组、30个IPC小组，基本囊括了3D打印设备产业化的核心和外围技术，形成了科学的专利布局，降低了产业化中的专利风险并建立了系统的专利组合保护策略。在与华科三维公司专利负责人的访谈中，他提到研究团队布局和申请专利的最重要目的就是通过技术自行产业化实施获利，之所以建立起专利组合布局，得益于在研发的同时对国内外3D打印产业进行了专利预警、竞争对手与产业技术前沿分析，找准了专利布局的要点，而专利产品的自行产业化实施是企业获得和保持技术领导地位的关键。因此，华科三维研发团队的专利是以适应市场需求、功能性强、易于产业化应用为导向的布局。应当说，实现以使用价值和功能为导向的专利申请和布局一方面避免了垃圾专利的产生，另一方面可以快速实现专利技术的转化实施，使“沉睡”的专利创造经济效益。华科三维团队在该阶段着眼于专利技术的申请布局，立足于单件专利与专利组合的潜在可实施性及其与其他产业的结合，为产业化奠定专利基础。

第三阶段(2014—2016年)是规模跃升。华科三维成立于2014年，但技术研发不是从零开始，而是实现了以发明人为主体，将选择性激光烧结3D打印的显性和隐性知识基础整体带入并转化为市场化运作的产学研平台，由华中科技大学、华中数控、华工投资、合旭控股和发明人团队联合控股，对于实现转化的3D打印专利技术，发明人团队和大学按照合同以较高的比例进行收益分配，发明人团队对企业的技术控股和有效激励促使企业成立初期便开始实现规模跃增，2014年便销售40多台设备，实现销售收入500多万元，到2016年，销售额达5000多万元，500多台3D打印机远销国内外，预计到2018年销售额将突破1亿元，对传统产业的替代作用将显现。通过对企业客户资料的整理发现，在企业目前的客户中，制造业企业占比28%，其他绝大多数以科研院所为主，客户包含了船舶制造、发动机、飞机、汽车、泵、模具加工、仪器仪表、光电等行业。由于尚未形成统一的技术标准，大部分客户对3D打印技术和设备的需求还仅停留在试验和模具设计阶段，无法全面将3D打印融入产品生产过程，这显示了目前工业级3D打印机的市场应用还受制于技术标准的发展，科研院所客户占多数反映了目前3D打印在中国还处于市场应用的开拓挖掘和技术研发阶段。华科三维表示，企业打印材料与工艺的研发经历了由覆膜砂、PA到氧化铝、氧化锆金属合金再到碳化硅陶瓷材料的转变升级，这是基于团队已有的知识基础，将研发与市场需求的紧密对接，企业长期立足于湖北主要考虑到湖北在中部地区的区域技术优势。3D打印涉及了多个产业的技术，且在应用上也涉及多个产业，是名副其实的跨领域技术融合型产业[18]，且国内不同区域的技术发展程度存在差异，产业和区域在专利属性上的不同是3D打印专利产业化的过程中的一个重要外部因素，华科三维在对接市场需求时有着对产业和区域进行技术属性测量的实际需求，以进一步引导企业在不同行业的技术布局，企业在该阶段更加注重技术的外部性和区域性特征。

第四阶段(2014年起)是产业可持续发展。企业技术创新的可持续发展离不开对技术发展态势、产业前沿与规律和知识产权立法政策的综合把握[19]，这也是3D打印隐性知识的重要组成。3D打印从技术的诞生之日起就与知识产权建立了密切联系，甚至在某些方面对现有知识产权制度存在挑战，尤其与专利实施有着较强的互动关系[20]。华科三维从创办之初就十分关注3D打印与知识产权制度尤其是专利制度之间的关系，如华科三维的首席技术官所述，这“关系到企业的长远生存问题”，也是“3D打印产业所特有的”。从2014年起企业主要技术力量就开始深度参与国家社会科学基金重大专项“3D打印产业发展与知识产权制度变革研究”，企业也作为重要合作咨询方参与国家知识产权局专利战略推进工程项目，参与3D打印制度建设并站在知识产权理论研究的前沿，为企业发展理清知识产权法政策障碍并从技术进步角度推进法政策完善。华科三维是高校发明人主导的专利技术产业化的成功范例，其3D打印专利技术产业化实践制约于并影响到专利法政策的制修订，制度的完善又反过来对技术和产业的发展起着决定性作用，该阶段影响企业发展的关键在于产业化的制度性相关因素。

2.3 中国3D打印专利技术产业化的SWOT战略评价

(1)3D打印专利技术产业化的SWOT战略定性分析。通过企业访谈和专家咨询，得出面向3D打印专利技术产业化机会与障碍的SWOT定性分析结果见表2。

(2)3D打印专利技术产业化的SWOT战略定量评价。本环节的打分以面对面访谈的方式分多次进行，打分专家组成员包含4位3D打印技术专家(含国家863计划科学家、中国3D 打印技术产业联盟联席理事长、湖北省3D打印产业与技术创新联盟秘书长等，并均具有正高级专业技术职称)、4位3D打印大型企业经营管理者(含战略、市场、销售、技术管理)、3位3D打印产业与创新政策研究学者(管理学与法学专业背景)、2位3D打印技术投资人、1位3D打印中小微企业创业者，共14人，具有专业性和广泛代表性，且符合李克特量表专家打分10～25人的国际通例，打分问卷回收率100%。

表2 中国3D打印专利技术产业化机会与障碍的SWOT定性分析结果

资料来源：根据华科三维公司案例和行业专家咨询内容整理。

表3 中国3D打印专利技术产业化机会与障碍的SWOT定量分析的要素分值

由表3的统计结果绘制SWOT战略决策四边形，如图2所示。四边形的重心坐标为P(-0.125，0.01)，由公式7-3、7-4、7-5、7-6计算得出其战略决策向量坐标(ρ，θ)为(0.47，175°)，鉴于ρ0.5，θ∈(,)，中国3D打印专利技术产业化现状属于机会主导型，应采取偏

图2 驱动中国3D打印专利技术产业化的SWOT战略决策四边形

向保守的调整型产业化战略，即WO战略，稳步推进3D打印产业的发展。

3 中国3D打印专利技术产业化的驱动策略

结合SWOT战略分析结果提出以下专利技术产业化驱动策略：

(1)构建符合3D打印技术特征的专利立体组合保护策略。 追溯美国经济学家Markowitz提出的分散投资风险的“组合管理”思想，针对3D打印的专利立体组合保护策略是对在该思想基础上形成的“专利组合”和“一体化”策略的延续。专利立体组合保护包含了不同产业化环节的专利结构组合、重点行业布局和海外专利布局三部分，形成良好的产业专利结构生态系统。专利立体组合保护不但强调在不同的技术环节构建专利组合，还强调发明、实用新型和外观设计三种专利的体系化、层次化保护(见表4)。

表4 3D打印的专利立体组合保护策略

资料来源：根据3D打印技术与行业专家咨询整理并加以完善。

(2)培育高校的专利技术产业化能力。有研究显示，高校用于生产产品并投放市场的专利占有效专利的比率仅为1.7%[21]，而中国高校又是3D打印核心专利技术的主要持有者。高校的职能已由单纯的教学发展到产学研一体并以此服务和带动区域技术创新和经济发展，3D打印作为一项“即拿即用”的“个人制造”技术，实现了研发与生产的统一，3D打印专利的直接产业化实施较之于许可、转让、融资等间接产业化能够更有效地促进专利利用、带动经济发展、提升社会福利，应建立由发明人团队自主运作的具有基础研究和生产经营双重属性的Spin-offs“实验室工厂”。制度建设方面，建立推动高校3D打印技术为代表的新兴专利技术产业化的特殊制度，面向高校例如3D打印等亟需实现产业化的技术，逐步引入专利法层面和高校层面的新兴技术“当然许可”机制，建立由产业化专利培育、产业化专利挂牌公示和校企合作步骤组成的链条，完善专利技术产业化的渠道。

(3)推进以“个人制造”为主要形式的3D打印中小企业的技术标准、标准必要专利导航与知识产权风险防控。随着技术的广泛使用，3D打印中小企业将在短期内骤增，通过技术标准对产业秩序加以规范、将技术优势转化为市场优势显得十分迫切。在3D打印技术标准制定中，中国相关主体应规避垄断风险，实现战略意图。面对中国当前3D打印技术标准缺失、标准必要专利无从谈起的现状，要重视3D打印研发主体的专利创造与申请策略，以获得高价值专利为专利创造的导向，关注相关技术标准制、修订，同时，不断提升中国3D打印产业自主创新能力，将标准必要专利的数量作为衡量产业专利质量的参考因素，制定并实施专利与技术标准协同战略。

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TheStrategicEvaluationandDrivingCountermeasuresforChina’s3DPrintingPatentIndustrialization——APositivisticCaseStudyBasedonSWOTAnalysis

Liu Xin

(School of Public Affairs& Law,Southwest Jiaotong University,Chengdu 611756,China)

In the background of emerging technology management and patent industrialization，3D printing has its special value to be researched.This research is focused on finding out and evaluating the opportunities and obstacles factors of China’s 3D printing patent industrialization and proposing effective driving strategies for the industry.Combining with enterprise case study and expert consultant，this research expands the application of qualitative and quantitative SWOT model to the area of patent industrialization evaluation thus to enrich the connotation of SWOT model.We find that the status quo of China’s 3D printing industry should undertake WO strategy which means a relatively conservative way with adjustment considering its internal and external environment.Regarding the suggested strategy，several driving countermeasures like building up patent stereo-portfolio protection strategy，cultivating the ability of universities’ patent industrialization and promoting the construction of technical standard and IP risks prevention-control mechanism for 3D printing industry development in China have been proposed.

3D printing；Patent industrialization；SWOT；Driving countermeasure

国家社会科学基金项目“基于专利分析的新兴产业与技术族群关联机制及其实现模式研究”(15BGL037)，四川省社会科学规划项目青年基金“基于专利的四川省3D打印技术产业化机会识别与驱动策略研究”(SC17C063)。

2017-04-28

刘鑫(1988-)，男，陕西宝鸡人，西南交通大学公共管理与政法学院讲师，博士；研究方向：知识产权管理与科技创新政策。

G301；G306

A

(责任编辑 刘传忠)