基于专利信息的起重设备产业分析

方新磊 苗子羽 王勋

摘要：本文对起重设备产业的全球专利和中国专利技术进行研究，从专利信息角度揭示了起重设备产业的专利申请趋势、国别构成、技术领域分布、主要申请人等信息。

关键词：起重设备;专利技术;专利信息

中图分类号：G306文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）33-0131-08

1 引言

人类生产和生活活动中必然伴随着大量的物料搬运工作，而利用省力裝置来实现提升，并同时解决搬运装卸、降低劳动强度、满足特殊工艺要求、提高效率兼顾安全、工业过程中的自动化等问题，因此起重机械设备也是人们日常生活中感知比较熟悉的机械设备之一。

起重机械是进行物料搬运及装卸作业的核心机械设备，它通过各工种机构的组合运动来实现物料垂直升降和水平移动，按照指定位置安置物料并空载复位，具有间歇性、变载荷、频繁正逆、周期循环等工作特点，常有完成各方向运动的工作机构、承受各种载荷的金属结构、动力及电气控制系统以及安全防护系统四大部分组成，典型构造特征包括起重能力、功能、使用场合及用途、动作组成、原理及构造、运行方式、支承方式、驱动方式、取物装置、操作方式等，广泛应用于物料的起重、输送、装卸和仓储等物料搬运场所，是实现工业过程机械化和自动化必不可少的重要环节[1]。

起重设备制造业已有几百年的发展历史，主要生产国为德国、美国、日本、法国、意大利等，世界市场主要集中在北美、欧洲和亚洲。欧洲作为工业化进程最早的地区，同时也是起重机的发源地，起重设备生产技术水平最高，最负盛名的生产企业有利勃海尔、德马克、森内博根、德国格鲁夫、波坦等;美国既是生产起重机的主要国家，又是最大的世界市场之一，年市场需求量达600亿美元，主要生产企业为马尼托瓦克公司，其特点是技术较先进、性能较好、可靠性较高;日本从20世纪70年代起成为工程起重机生产大国，其产品特点是技术水平、性能、可靠性仅次于欧美，40%的产品用于出口至欧美市场，已成为国际上制造起重机的主要国家之一，代表企业为多田野、加藤、神钢、日立、小松等。而中国经过改革开放40年的发展，，我国在充分吸收国外先进起重设备制造技术的基础上，开始消化国外技术，实现起重机械产品及关键零部件的国产化，起重设备行业的规模和水平有了大幅度提升，成为世界起重机械大国，但与国外一流起重机械企业相比还有一定的差距，主要体现在技术、性能以及环保等方面[2]。因此了解起重设备的技术创新状况、全球现有专利情况及发展趋势，对我国产业发展、市场的创新资源配置和企业专利布局具有积极的参考意义。

本文从起重机械设备的典型构造特征出发，对起重设备的整机、组装、工艺、配件、加工等与起重设备相关的专利进行分析和研究，重点开展了专利申请总体趋势分析、专利申请国别分布、专利申请的主要技术领域分布、专利申请的主要申请人等方面内容的分析，揭示了起重设备产业技术的发展阶段、未来发展方向等信息。

2 起重设备全球专利布局综合分析

2.1 起重设备全球专利申请发展趋势

图1是起重设备全球近20年的专利申请情况，从中可以看出，专利申请量整体呈上升趋势，2001年到2006年，专利申请量持续维持在4 800件左右，全球专利申请量保持缓步前进，这是因为从2000年到2006年，全球起重机行业处于年复合增长25%以上的高速成长期，这期间全球化的经济浪潮冲击着起重机行业，世界顶级起重机公司之间的兼并与联合，有关起重设备领域的新科技研发正处于积累阶段，2007年后专利申请进入快速增长阶段，此期间，随着电气控制的全电子、数字自动化、计算机及网络等技术的发展，起重设备的结构更加多元化，专利申请量也随着新技术、新材料、新结构和新工艺的发展不断快速增长，在2018年达到21 646件，是开始快速增长年份2007年的4倍，由于专利申请公开需一定时间，2019年和2020年的专利申请有一部分尚未公开，检索结果不能准确反映该年实际申请量。

从全球范围对起重设备产业专利申请趋势图进行分析，图2可以明显看出，中国专利申请趋势与其他国家和地区的专利申请趋势有明显区别，除中国外，其他国家近20年来，有关起重设备专利的申请量基本保持一定的申请量，并未出现大幅度的波动，这是因为国际起重设备制造业已有几百年的发展历史，其工程机械起步较早，有较多的技术积累，有成熟的完整的配套件体系，配套厂家能与主机厂合作开发，另外主机厂家有核心竞争的专有技术和研发实力，在起重设备的领域专利意识普遍较强，这可能就是国际上起重设备强国每年保持一定专利申请的原因[3]。

表1是起重设备专利申请量排名前10位，其中排名前10位的申请人中，有6家日本公司，体现了日本公司在此领域的专利意识和研发实力，3家中国公司，专利申请量排名靠前位于2～4名，体现了中国在起重设备领域发展较好，侧面反映了中国起重设备企业在全球具有一定的科技竞争力。同时，从申请人的性质角度分析，前10位的专利申请人都是公司企业，而没有出现研究所和大学，说明企业是全球从事起重设备技术研发工作的主体，在技术研发上占绝对优势。

2.2 起重设备全球专利布局分析

2.2.1 专利申请国别分布。图3是起重设备专利申请国别构成，通常专利的申请数量被认为是衡量区域创新能力和竞争力的主要指标，可以反映该地区对科技成果的原始创新能力，同时也是衡量一个国家或地区综合实力的重要标志[4]，从专利申请全球地域分布来看，起重设备技术的专利申请主要集中分布在中国、日本、美国、欧洲专利局、韩国、德国等国家和地区。

2.2.2 全球起重设备专利技术构成分析。图4按照国际专利分类表IPC对全球起重设备专利申请的主要技术主题进行了统计分析，专利申请数量最多的领域为B66C（起重机;用于起重机、绞盘、绞车或滑车的载荷吊挂元件或装置），技术重点主要涉及起重设备的载荷吊挂装置;第二位是B66D（绞盘;绞车;滑车，如滑轮组;起重机），技术重点主要为臂架型起重机的起升、回转、变幅和运行等工作机构，典型机种包括门座式起重机、塔式起重机、流动式起重机、浮式起重机、臂架式起重机、悬臂式起重机等;第三名是B66F（不包含在其他类目中的卷扬、提升、牵引或推动，如把提升力或推动力直接作用于载荷表面的装置），专利申请的技术重点为卷扬机构、绞盘等;前3技术主题的申请量明显高于后7位涉及的技术主题;后7位技术主题主要涉及输送或码垛机构、建筑施工、吊装、支撑等相关结构，铲斗、抓斗、挖斗等用于挖掘的起重设备，船舶用起重设备，液压系统，机械臂、安全机构等。从上可知，全球起重设备专利申请的技术重点集中在B66C载荷吊挂装置，下面对其进行具体分析，其中技术主题前10位排名如图5所示。

从图5中起重设备B66C领域专利申请趋势可以看到，起重设备的重点专利技术集中在B66C23/00（起重机，主要由一根梁、臂架或起悬臂作用的三角构架组成，并且安装成能在垂直或水平平面内作移动或摆动，或者两种运动一起进行，如悬臂起重机、桅杆起重机、塔式起重机）、B66C23/62（结构特征或零件），技术重点主要为悬臂、结构特征或零件、安全装置等;B66C1/10（用机械装置）、B66C1/22（刚性件，如L形吊钩，一部分与载荷底表面贴合;起重机吊钩）、B66C1/12（包括链条、钢丝绳、绳索或吊带的吊具）、B66C1/42（只与物件外表面或内表面贴合的夹持件）、B66C1/00（用来传递提升力到物件上的，附在起重机提升、降下或牵引机构上或用于与这些机构连接的载荷吊挂元件或装置）、B66C1/62（包括一个在形状上能填补吊运物件的吊挂元件），技术重点主要集中在起重设备的载荷吊挂装置的具体设置;B66C13/00（其他结构特征或零件），技术重点为除载荷吊挂装置外的其他机构;B66C15/00（安全装置），技术重点为具有起重机的安全装置。

3 起重设备中国专利布局综合分析

3.1 起重设备中国专利申请发展趋势

进入21世纪以来，在国内基础工业和建设大发展的拉动下，中国起重设备企业在前期充分吸收国外先进起重设备制造技术的基础上，已经有能力对现有技术进行自主创新，研发出符合国内外市场需求的个性化产品，也崛起了一批优秀的工程机械制造企业如：徐工、三一重工、中联重科等，这些企业也逐渐意识到知识产权对企业发展的重要性，因此图5中显示的国内起重设备专利申请数据也从2006年起开始大幅度增长，到2018年达到顶点，后续申请量有所下降，但仍然保持比国际上高很多的申请量（2019年到2020年数据由于发明专利有18个月的公开期。这里不做参考）。

具体到近20年以来中国专利申请类型，从上图6可以看出，不管是实用新型申请还是发明申请，其增长趋势与总申请量的增长趋势类似。国内起重设备专利申请实用新型明显居多，占全国起重设备专利总量的69%，这因为实用新型具有申请费用低廉、授权方便快捷、能够要求更宽的保护范围、维权容易无效难等的不可替代的优点，从而受到申请人的青睐，但实用新型保护期限较短，权利相对发明不稳固，不利于对核心技术领域专利进行保护，这可能会阻碍我国企业参与竞争、推动产业转型升级。

3.2 起重设备中国专利来源国分析

由于起重设备属于传统重工业领域，国际起重设备制造已有几百年的发展史，其工程起重机技术从整体情况分析，领先国内一、二十年。发展方向向智能、大型化、自动化、集成一体化、高附加值方向产品发展，因此为整体分析国内起重设备领域，有必要对专利来源国进行分析。

从图5可以看出，中国在起重设备领域的专利申请远远大于其他国家，因此仅针对除中国外的其他国家分析。国外来华专利申请，是指中国以外的申请人向中国国家知识产权局提交的专利申请，一个企业向国外申请专利的花费往往比较大，因此企业向国外申请的专利所要求保护的技术通常来说是关键和重要的核心技术。从图7中可以看到，国外在华专利申请类型以发明为主来开展专利布局，这是因为国外来华的专利申请所要求保护的技术往往也是国外的企业认为比较重要的，并且想要占领中国市场的技术，而发明专利的权利较稳固，易形成专利优势。国外来华发明专利申请量中日本、德国、美国位于前3位，申请量分别为738件、662件和404件，而这三个国家正是传统的制造业强国，在起重设备领域的技术较为成熟、先进，同时也反应了对中国市场的重视，是我国起重设备企业强有力的竞争对手。

3.3 起重设备中国专利布局分析

3.3.1 中国专利申请人分析。从图8可以看出，其中排名前3位正是全球起重设备技术领域专利申请量排名的第2～4位，其申请量分别为中联重科1 840件、徐州重型机械1 604件、国家电网1 556件;排名第4～6位的分别为振华重工666件、徐工集团585件、三一汽车522件，都与全球起重设备专利申请排名的第10位的神户制钢公司751件存在较小的差距，体现了国内企业在起重设备领域中的创新能力、专利意识及布局意识的提升;五至十名申请人的专利申请量在300～450件之间，分别为中建第八工程局、徐州建机、武汉船用机械、中国十七冶、太原重工。與全球前10位的专利申请人都是公司企业一样，这说明不论是国际上是国内，企业都是从事起重设备技术研发工作的主体，在技术研发上占绝对优势。

3.3.2 中国起重设备专利技术构成分析。从图9中可以看到，起重设备的重点专利技术集中在B66C23/62（结构特征或零件）、B66C23/16（悬臂支承于立柱上的，如支承在下端安装成可回转的塔架上），技术重点主要为悬臂、结构特征或零件、安全装置等;B66C1/10（用机械装置）、B66C1/12（包括链条、钢丝绳、绳索或吊带的吊具）、B66C1/22（刚性件，如L形吊钩，一部分与载荷底表面贴合;起重机吊钩），技术重点主要集中在载荷吊挂装置的传动形式及吊钩材质等;B66C13/16（显示、记录或称量装置的应用），技术重点为起重设备自动控制;B66D1/28（其他结构零件）、B66D1/12（包括电动机的），技术重点为卷扬机构的驱动方式及结构零件;B66C19/00（具有在固定或可移动的桥架或门架上行走的台车或小车的起重机），技术重点为桥门式起重机;B66C15/00（安全装置），技术重点为起重机的安全装置。

从图10中可以了解到，不同国家或地区起重设备专利申请涉及的技术重点是有所区别的，德国在各个技术领域的专利申请除B66D1/12外差别不大，在技术领域B66C1/10、B66C19/00、B66C13/16、B66D1/28，除德国外其余各国专利申请量都是相对较多的，如中国的专利申请以起重设备结构特征或零件（B66C23/62）为主，日本、韩国专利申请以起重机的安全装置（B66C15/00）为主，美国、欧专局专利专利申请以桥门式起重机（B66C19/00）为主。

3.3.3 中国专利有效情况分析。我国专利法规定，发明专利权的期限为20年，实用新型专利权和外观设计专利权的期限为10年，均自申请日起计算。而事实上，并非所有专利都能保护至期限届满终止，部分会因申请人主动放弃等原因提前失去法律效力。因此，有效专利的数量比专利授权量更能准确地反映权利人对专利权的实际拥有量。专利的有效状况，特别是发明专利的有效状况，能够反映企业、地区甚至于国家的科技创新力和市场竞争力[5]。通过对国内起重设备领域的专利有效状态进行数据分析（参见图11），其中处于有效状态的专利数量为69 179件，占比52%，处于失效状态的为51 354件，占比39%，处于在审状态的12 284件，占比9%。无效专利过多也反映了核心专利少、专利质量不高、存活时间短、市场价值低、专利制度的功能无法得到正常发挥，是阻碍我国专利事业健康发展的主要矛盾和问题所在[6]。

从图12中可知，因专利权有效期届满而导致专利权终止的占比很少，未缴专利年费而导致专利权终止是专利失效的最大原因[7]。近20年以来国内起重设备领域失效的专利为为51 354件，其中由于专利权终止而导致专利失效的有36 925件，占全部失效专利总量的72%，这里面包括专利权有效期届满的占4%，其余几乎都是因未缴年费而专利权终止，占比58%，这有可能是因为维持专利权需要花费一定的资金，申请人考虑专利质量、专利价值以及资金成本等综合因素而放弃了一些专利权的保护;有4 097件专利因发明专利申请公布后的驳回而失效，占比为8%，这有可能是因为申请文件本身质量不高;有7 751件专利因发明专利申请公布后的视为撤回或申请公布后的撤回而失效，占比为15%，这有可能是申请人发现申请文件撰写存在严重缺陷，可能导致申请无法批准，所以主动撤回或是申请人基于时间、精力、经济方面的考虑不愿将程序进行下去;有2 358件专利因避免重复授权放弃专利权而失效，占比为5%，这有可能是同日申请导致放弃实用新型，;有218件专利因专利权的视为放弃而失效;因全部无效和部分无效的专利分别为33件和10件。

4 结论

第一，2006年开始起重设备领域全球专利数量增长快速，这是由于中国增速带动的，其他国家近20年来有关起重设备专利的申请量基本保持一定的申请量，并未出现大幅度的波动，其中排名前10位的申请人中，有3家中国公司，这表明中国市场正在快速的崛起和发展。

第二，起重设备技术的专利申请主要集中分布在中国、日本、美国、欧洲专利局、韩国、德国等国家和地区，且技术重点集中在B66C载荷吊挂装置，如中国的专利申请以起重设备结构特征或零件（B66C23/62）为主，日本、韩国专利申请以起重机的安全装置（B66C15/00）为主，美国、欧专局专利专利申请以桥门式起重机（B66C19/00）为主。

第三，国内起重设备专利申请实用新型明显居多，占全国起重设备专利总量的69%，无效专利过多，这也说明中国核心专利少、专利质量不高、存活时间短、市场价值低;国外在华专利申请类型以发明为主来开展专利布局，这也反应国际上了对中国市场的重视。

第四，实用新型的最主要失效原因是因未缴年费而导致的专利权终止，发明专利因发明专利申请公布后的视为撤回或申请公布后的撤回而失效的专利數量最多。建议申请人对有价值的科技创新尽可能提交发明专利申请，以延长保护期限，同时要提高专利撰写质量，以便获得授权;授权后也要要注意按时缴纳专利年费，防止权力终止。

参考文献：

[1] 俞有飞.我国起重机械行业高质量发展[J].起重运输机械，2019（14）：35-38、63.

[2] 徐格宁.超重运输机械行业发展现状与机械安全技术及标准的应用[J].机械工业标准化与质量，2007（10）：13-15.

[3] 林夫奎，赵霞，王欣.我国起重机械产业发展状况及标准化现状分析[J].机械工业标准化与质量，2011（08）：11-14、1.

[4] 刘凤朝等.15副省级城市专利发展状况评价与分析[J].情报科学，2004（8）：955-959

[5] 杨中楷，沈露威.我国有效专利区域分布状况分析[J].情报杂志，2010，29（05）：62-65、36.

[6] 吴红，常飞.基于有效专利的我国专利现状分析及对策[J].图书情报工作，2012，56（04）：85-89、51.

[7] 甘子珍.北京市失效专利的情报分析[J].竞争情报，2019，15（04）：44-50.