专利视角下我国轨道交通装备制造业pest分析

邱开忠， 肖 蘅

(昆明理工大学 管理与经济学院， 昆明 650093)

“十三五”时期，我国国内外形势发生着深刻复杂的变化，我国经济由高速增长转向高质量发展阶段，轨道交通运输正处于支撑全面建成小康社会的攻坚期，优化网络布局关键期，提升质量效益的转型期，对于轨道交通装备科技发展提出了更高更新的要求。到2018年，我国对高技术产业研究与试验发展经费接近3千亿元，占总体科研经费的14.8%，我国轨道交通装备制造专利总量超过其他所有国家总量之和，正处于持续发展阶段。然而，我国的专利密度和部分国家之间尚有些差距，区域分布不均衡也会对我国经济的全面发展造成不良影响。

我国对于轨道交通装备制造业相关研究比较少，主要集中在对部分区域轨道交通现状分析和部分轨道交通技术现状分析。江新，苏玲，杨锐分别对常州，上海，四川等地轨道交通制造业进行了专利信息分析[1]；苏博，王阳，刘新旭分别对轨道交通轮胎，环境智能节能控制，防撞安全技术进行分析并给出了相应的策略[2-3]。

本文将专利信息分析指标引入到PTST分析模型中，从政治、经济、社会和技术四个层面对我国轨道交通装备制造业发展现状进行分析，有效地避免了从单层面分析行业现状的局限性。专利作为行业发展程度的重要指标，专利文献当中记载了整个专利技术的完整资料，能够有效反映技术的各个角度。因此从专利的角度对我国轨道交通装备制造业进行PEST分析具有重大的意义[4]。

1 数据来源及方法

1.1 数据来源

Incopt科技创新情报平台是将全球顶尖发明专利进行深度整合并翻译成中文的专利信息数据库，完整收录了全球120个国家和地区一亿多项专利数据，并对22个主要国家的专利数据进行了特殊收录和加工处理，使其数据字段更加完善，质量更高。本文所需要的是轨道交通装备几个主要制造国家的专利信息数据。因此，选择incopat科技创新情报平台作为本文主要信息检索来源。

1.2 检索式

根据2015年国务院印发的《中国制造2025》以及2018年国家工业部印发《高端装备制造业“十三五”发展规划》中所定义的轨道交通装备制造发展内容对轨道交通装备进行分解分类，然后通过IPC分类号进行筛选分析，得到轨道交通装备制造业主要专利技术IPC小类(见表1)。随后借助incopat软件中的关键词工具，选取轨道交通装备专利关键词进行整理后建立检索式。

TIAB=(“轨道车辆” OR “轨道列车” OR “列车” OR “地铁车辆” OR “轨道交通车辆” OR “城轨” OR “高速动车组” OR “动车” OR “城轨车辆” OR “动车组” OR “运行列车” OR “地铁车” OR “列车车厢” OR “铁路列车” OR “城市轨道车辆” OR “铁路车辆” OR “铁路客车” OR “有轨电车” OR “列车制动” OR “城市轻轨” OR “轻轨列车” OR “城铁” OR “旅客列车” OR “客运列车” OR “货物列车” OR “铁路机车” OR “重载货运列车” OR “快捷货运列车” OR “城市轨道” OR “单轨” OR “城市轨道交通” OR “轨道交通” OR “铁路” OR “列车轨道” OR “轨道线路” OR “交通列车” OR “高速铁路” OR “现代有轨电车” OR “铁路线” OR “地铁” OR “高铁” OR “铁路交通” OR “工程机械装备” OR “重型工程机械” OR “养路机械装备” OR “养路机械” OR “铁路养护” OR “铁路运营” OR “铁路运营管理系统” OR “铁路信号管理系统” OR “轨道电路” OR “轨道继电器” OR “铁路信号系统” OR “列车自动监控” OR “列车总线” OR “铁路综合监控系统” OR “列车核心零部件” OR “轨道核心零部件” OR “直轨道” OR “轨道系统” OR “轨道运动” OR “轨道平行” OR “轨道式” OR “轨道间” OR “接轨” OR “变轨”)。

表1 轨道交通装备制造业主要专利技术IPC小类及含义

2 基于专利分析PEST模型构建

PEST分析是指宏观环境分析，是指对行业和企业造成影响的宏观因素，包括政治(Political)、经济(Economic)、社会(Social)、和技术(Technological)四个层面。专利是集技术、经济、法律等方面于一体的知识产权保护方式，专利信息能够有效地体现行业的发展现状，因此，本文将专利分析指标引入到PEST模型中并进行改进具有现实可行性。

P(Political)是指行业的政策，在此层面分析政府对轨道交通装备制造业推行的发展政策，政府对其支出等方面。不仅可以窥探现阶段我国轨道交通装备发展的现状，还可以预测其行业下一步的发展策略。

E(Economic)是指整体经济，该层面旨在从专利总量、发展趋势、专利密度等方面分析我国轨道交通装备制造业的总体发展态势。

S(Social)是指社会大环境层面，通过专利地域分布分析，了解我国轨道交通装备专利分布情况和地区科技实力，通过优先权国家G指数分析我国轨道交通装备制造业在全世界大环境中的位置，并从中分析我国与其他成员之间的关系，可以为下一步专利布局提供启示。

T(Technological)即技术，通过技术生命周期，技术发展阶段等方面分析我国轨道交通装备制造业专利技术发展历程，从而为我国轨道交通装备进一步发展对策提供依据。

3 专利视角下我国高端装备制造业PEST分析

3.1 P(Political)层面分析

3.1.1 发展政策

2015年国务院印发《中国制造2025》，将先进轨道交通装备制造业纳入我国十大重点制造领域，指出要研发新一代绿色智能、高速重载轨道交通装备系统，要建成世界领先的现代轨道交通产业体系；2017年政府发布《铁路十三五发展规划》，指出要从大力推进机车车辆装备升级，加快发展先进列车控制系统，着力强化监控检测保障能力等方面提升轨道交通技术装备水平，完善《铁路法》、《铁路运输条例》等法律法规的修订工作，建立健全轨道交通装备制造业高效协同的铁路科技创新机制，加大技术创新力度，加速重大科研成果转化应用，加强铁路行业研究实验、创新平台建设，深化基础性、前瞻性、通用性研究，进一步推动基础研究、应用研究、成果转化及产业化之间紧密结合[5]；2019年“一带一路”轨道交通发展论坛中开展了“中国铁路走出去”、“智能铁路建设”、“西部铁路发展”等议题，指出要将轨道交通建设通用施工装备的第—优势始终稳固、持续做强，将轨道交通建设专用施工装备以专精特新打造出一批隐形冠军，要以数字化推动成套装备解决方案供应商向全场景智慧赋能商转型，全力搏击“一带一路”和全球化建设装备市场，加快“一带一路”国家市场布局[6]。

从以上国家战略中可以看出我国对轨道交通制造业的重视，我国大力扶持轨道交通制造业的发展，需要在飞速发展的基础上提升该行业发展的质量，以此为我国国民经济的突飞猛进提供支撑。

3.1.2 政府投入力度

图1是2009-2018年我国研究与试验发展(R&D)经费投入、高科技产业研究与试验发展(R&D)经费投入情况与m指数折线图，从堆积的条形图中可以看出我国R&D经费年年创新高，到2018年我国总体R&D经费投入突破19 000亿元，高科技产业R&D经费投入突破2 900亿元。但是光从R&D投入经费中只能得出我国越来越重视总体科技的发展的结论，并不能有效体现对子行业的重视程度，因此引入m指数这个指标，m指数是指高科技产业研究与试验发展(R&D)经费投入与我国研究与试验发展(R&D)经费投入之间的比值，以此评价我国对高科技产业的重视程度，进而探究我国对先进轨道交通装备制造业的重视。从折线图中可以看出我国对轨道交通装备制造业的重视程度呈增长态势，到2005年达到顶峰，随后下降。说明随着科技的发展，我国轨道交通装备制造业发展逐渐朝着平稳方向发展，而不像以往突飞猛进的势头。

图1 2009-2018年我国研究与试验发展(R&D)经费投入及m指数

3.2 E(Economic)层面分析

3.2.1 整体趋势分析

图2是 2000-2019年全球轨道交通装备专利公开量，从图2中可以看出，轨道交通装备专利从2001年开始逐步公开，但在2005年之前的专利公开数量比较少，在此之后开始迅猛增长，说明交通轨道装备制造业得到越来越多的关注，渐渐重视该行业科技研发。而我国从2007年开始起步，随后发展迅速，到2010年便成为全世界轨道交通装备专利公开量最高的国家，此后更是增速不减，到2019年我国当年该领域专利公开量超过85%，全球占有量超过60%。说明我国在交通轨道装备制造领域专利量具有巨大的优势，为我国交通轨道装备制造业经济的发展奠定了巨大的基础。

图2 2000-2019年全球轨道交通装备制造业专利公开量

3.2.2 专利密度分析

虽然我国轨道交通装备制造业专利量具有巨大的优势，但却很难准确衡量单位研发人员的专利产出。本文用某个地区的专利申请量与专利科研人员数量的比值得出专利密度，用专利密度这个指标科学有效地反映各个地区在轨道交通装备制造领域的专利产出现状[7]。图3是主要国家轨道交通装备制造业专利密度指数折线图，通过该图，可以看出我国虽然专利产量第一，然而单位研发人员产出却不是第一，我国与欧洲专利局(EPO)、澳大利亚国家专利密度大致相当，与排名第一的韩国尚有一定的差距。

3.3 S(Social)层面分析

3.3.1 地域分布分析

图4是我国轨道交通装备制造业专利区域分布情况图，左图描述了该领域专利数量在我国各省市分布情况，右图描述了该领域IPC小类主要分布，从整体上看轨道交通装备制造业专利主要分布在我国东部沿海地区。专利数量方面，从图中可以看出我国轨道交通装备制造业专利主要集中在江苏、浙江、北京、广东四省，占全国专利数量42%;从IPC小类分布方面，该雷达图体现了轨道交通装备制造业主要专利在我国分布，其中B61D,B61L两类分布比较极端，B61D主要分布在江苏、北京、山东三个省市，B61L主要分布在浙江、江苏、北京三个省市，而其他小类专利分布较为均衡。

图3 主要国家交通轨道装备制造业专利密度

图4 我国轨道交通装备制造业专利数量区域分布与IPC小类分布图

3.3.2 优先权国家G指数分析

优先权国家G指数是指描述国家之间专利申请关联性的指标，是指本国专利中，其他优先权国家专利公开数量的占比，可以用以分析在专利数据大环境下某国与其他国家之间的潜在关系。表2是轨道交通装备制造业主要几个国家的G指数，从表中可知，我国在该领域主要5个国家中的G指数偏低，占14.60%，只略微领先于韩国的14.40%，而G指数最高是美国的57.60%，说明我国轨道交通制造业专利大多数用于国内，在国外尚且比较封闭，在国外保护不够。

表2 主要国家G指数

3.4 (Technological)层面分析

3.4.1 技术生命周期分析

对专利申请数量和专利申请人数随着时间的关系分析，可以探究某地区的技术生命周期[8]，图5是2009-2018年间主要国家轨道交通装备制造业专利技术生命周期。对中国的分析中，我国轨道交通装备制造业专利研发起步较晚，专利申请数量从2009年开始增长，随后专利申请数量和专利申请人数持续猛增，说明我国轨道交通装备制造业正处于技术发展阶段；美国在一段技术发展阶段中出现了一段时间专利申请数量停滞，与德国一样，在2007年以前都处在技术发展阶段；而日本虽然起步期较早，但是其技术衰退期也来的早，日本在2014年便进入技术衰退期。美国、日本、德国专利技术都有一个相同的趋势，就是在2018年专利申请数量和专利申请人数都骤降，急速进入技术衰退期。

图5 2009-2018年间主要国家轨道交通装备制造业专利技术生命周期

3.4.2 技术发展阶段分析

为了进一步研究近几年轨道交通装备制造业专利技术所处的发展阶段，本文通过计算该领域的技术生长率(V)、5年内技术成熟度(α)和性特征指数(N)(见表3)，根据V、α、N随着时间的变化情况计算该技术领域的技术发展阶段[9]。经测算得到图6所示的2015-2019年我国轨道交通装备制造业技术发展阶段，从图中可知我国轨道交通装备制造业专利技术生长率(V)一直递增，表明该领域专利技术正在生长阶段；技术成熟度(α)指数从2016年来一直呈现递减趋势，表明该领域专利技术日渐成熟；新特征指数(N)自2016年达到顶峰，随后下降到2018年趋于平稳状态，表明该领域专利技术几乎达到技术瓶颈，只有不断创新才能突破现有技术。

表3 技术发展阶段计量指数

注：a：当年该领域的发明专利公开数量；b: 当年该领域的实用新型公开数量；A：前5年该技术领域的发明专利累积公开数量。

图6 2015-2019年我国轨道交通装备制造业技术发展阶段

4 结论与建议

本文引入PEST分析模型结合专利信息对我国轨道交通装备制造业发展现状进行分析，分别从政治、经济、社会、技术四个层面，识别出我国轨道交通装备制造业政策支持，政府R&D投入力度，专利技术发展整体趋势与密度，专利地域分布，国家关联度，以及技术生命周期和技术发展阶段。通过对轨道交通装备制造业的专利信息进行分析，可以得出以下几个结论和建议。

从政治政策层面上看，我国对轨道交通装备制造业大力支持，通过政策和研发经费等方面推动我国轨道交通装备制造业的发展。因此，政府企业科研院所要牢牢抓住机会，充分有效地利用好现有的资源，为我国轨道交通装备制造业的下一次突飞猛进做好准备。

从经济发展层面上看，我国轨道交通装备制造业专利公开量独占鳌头，是我国交通领域经济发展重要支柱，极大地促进了我国经济的发展，但是我国单位研发人员的专利产出却不高，这意味着我国大量的科研人员研发效率偏低。因此，我国政府企业科研院所之间可以多做一些科研学术交流，相互学习，相互支持，打破学术之间的壁垒。

从社会大环境层面上看，我国轨道交通装备制造业专利集中分布在江苏、浙江、北京、广东几个大省市，地域之间的分化严重，此外，我国轨道交通装备制造业专利信息在国外稍少，存在一定的封闭性，在国外专利保护范围很窄。因此，一方面需要在鼓励强省大力发展科研的同时，对科研弱省做好扶持，另一方面要增强科研人员的知识产权保护意识，在国外做好专利布局，争取与其他国家相互合作。

从专利技术本身的层面上看，我国轨道交通装备制造业专利技术日渐成熟，专利技术特征趋于平稳。我国要加强持续创新意识，在现有的基础上持续创新突破。