基于制造业专利空间计量的京津冀协同创新演进研究

赵绘存，高 田

（天津市科学技术发展战略研究院，天津 300011）

1 引言

打造区域创新共同体、实现产业创新突破是加快京津冀协同发展的关键。经文献检索发现，目前京津冀制造业研究已经受到学者的关注，并产生了一定量的研究成果。从研究机制看，有关于京津冀制造业产业同构的机制研究［1］、制造业的转移及区域合作分析机制研究［2］、制造业与生产性服务业产业关联性分析［3］；从研究尺度看，宏观层面有京津冀、长三角、珠三角、东北地区等城市群制造业的比较研究［4］，中观层面有京津冀区域内制造业产业转移研究［5-6］，微观层面有京津冀制造业集群研究［7］、企业竞争力的评价研究［8］；从研究方法看，主要是运用面板数据，借助区位商、吉尼斯系数、静态和动态集聚指数［9］等方法或是建立空间模型等进行区域的分析。对上述研究的梳理发现，对京津冀制造业协同创新发展的研究主要集中在产业研究的层面，更多的是从产业规模等角度设计相应的研究体系，研究过程中受到数据采集难、数据滞后的影响比较大，并且研究过程中对制造业创新的关注明显不足。已有研究证明创新在地理上呈现非均衡分布的特征［10］，并有学者采用专利数据研究中国区域技术创新总体演变特征［11-12］，但在京津冀层面鲜有研究，特别是制造业层面未有涉及。课题组曾从京津冀层面开展专利研究，揭示了京津冀区域创新存在的产业创新规律［13］。本研究力求在制造业领域进行深入探索：京津冀制造业在创新层面是否有鲜明的区域化特征，制造业创新是否仍在延续京津双城的格局？京津冀制造业创新转移趋势如何，是由资源禀赋效应主导还是由梯度临近效应主导？京津冀制造业创新技术转移和技术合作发展如何？本文试图对上述问题进行回答，并对京津冀制造业协同创新发展提出对策建议。

2 京津冀制造业创新的空间特征

专利内容具有及时性和详尽性等特点，专利分析常用于揭示特定领域的技术发展现状和创新发展趋势，正成为当今学术研究领域热点之一［14］，同时鉴于发明专利相比于实用新型专利和外观设计专利能够更好地反映产业的创新状况，本文拟采用制造业发明专利申请受理量来衡量京津冀地区的制造业创新情况。为了更好地反映制造业创新在细分行业的变化情况，本研究采用incoPat数据库（国内主流分析数据库之一，2020年加入科睿唯安，该数据库支持发明专利按照国民经济行业分类对专利进行统计分析）作为分析平台，数据检索时间跨度为2010—2020年，数据检索时间为2021年3月20日。在数据的处理过程中，2020年的数据受制于申请文本的公开时间，有可能存在数据滞后的情况，故在实际分析过程中，更多地参考2019年的数据，2020年的数据变化作为间接参考。

2.1 京津冀制造业创新的空间总体特征

京津冀制造业创新的整体情况可以采用制造业发明专利申请量来表征，2010—2020年京津冀制造业发明专利申请量如表1所示。从表中可以看出，2010—2020年，北京、河北两地制造业发明专利申请量整体呈现上升趋势，2018年和2019年北京制造业发明专利年度申请量突破10万件，河北接近2万件。天津制造业发明专利申请量呈现出不同的趋势，2010—2016年一直保持增长的趋势，2016年以后天津制造业发明专利申请量开始下滑，并维持在2万件左右的水平，呈现出倒“U”形结构特征。进一步观察河北制造业发明专利申请量在下辖11个地级市的情况，对11个地级市的制造业发明专利年度申请量也同样做了统计，并整合在表1中。从表中可以看出，石家庄、唐山、保定、秦皇岛、廊坊等地2019年制造业发明专利年度申请量超过2 000件，为河北省重点制造业创新支撑区域，邯郸、沧州、邢台、承德、张家口、衡水等地制造业发明专利年度产出相对较低。总体上看，尽管京津冀发展过程中存在向核心城市过度集中（主要为北京、天津）的问题［15］，但从制造业创新上看，河北呈现出比较明显的追赶之势，石家庄—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇岛制造业创新发展带这种多中心的格局正在形成。

表1 2010—2020年京津冀制造业发明专利申请量

在京津冀制造业创新发展的过程中，京津冀各个城市的制造业主导产业变化趋势如表2所示。从表中可以看出，京津冀制造业创新发展呈现出结构性变化特征。一是城市制造业重点行业持续稳定发展，以北京、保定、唐山、沧州、衡水为代表：北京制造业中C39（计算机、通信和其他电子设备制造业）和C40（仪器仪表制造业）一直处于行业优势地位，C26（化学原料和化学制品制造业）和C38（电气机械和器材制造业）呈现出波动变化趋势；保定主要围绕C26（化学原料和化学制品制造业）、C38（电气机械和器材制造业）和C34（通用设备制造业）；唐山一直围绕C34（通用设备制造业）、C35（专用设备制造业）和C33（金属制品制造业）。二是城市制造业结构性调整比较大，涉及天津、石家庄、邢台、承德、张家口等城市:天津制造业中行业变化比较大，由C26（化学原料和化学制品制造业）、C27（医药制造业）、C38（电气机械和器材制造业）转变为C39（计算机、通信和其他电子设备制造业）、C40（仪器仪表制造业）和C34（通用设备制造业）；石家庄C27（医药制造业）、C26（化学原料和化学制品制造业）等医药相关产业创新比重开始下调，C40（仪器仪表制造业）产业开始上升。三是京津冀城市制造业结构性趋同开始出现，产业有向北京趋同的趋势。例如，2010年北京与天津排名前三的制造业细分行业相同的仅有1项，到2020年，增加到2项；2010年北京与石家庄排名前三的制造业细分行业相同的仅有1项，到2020年，增加到3项；廊坊、邯郸、承德、秦皇岛也表现出相似的现象，开始与北京的优势产业有交集。具体到石家庄—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇岛制造业创新发展带来看，在C35（专用设备制造业）、C39（计算机、通信和其他电子设备制造业）等产业有共性发展基础，在C26（化学原料和化学制品制造业）、C33（金属制品业）等产业有错位发展需求。

表2 京津冀城市重点制造业细分行业年度变化表

2.2 京津冀制造业创新的空间转移特征

对京津冀制造业创新转移的测度采用份额测度的方法［16］。城市制造业发明专利申请量在t时期和t+1时期的份额（占同年度京津冀制造业发明专利申请总量）分别为Sit和Sit+1，如果Sit>Sit+1，那么表明该城市制造业创新在京津冀各个城市中呈现出转移趋势；反之，则表现为集聚趋势。从表3中可以看出，北京在制造业发明专利的申请量占三地（北京、天津、河北）制造业发明专利申请总量的比重在2010—2016年间先逐渐下降，而后逐渐上升，形成明显的“U”形结构，这表明北京经历了由制造业创新转移向制造业再度集聚转变。从申请人构成上看，2010—2019年，北京制造业发明专利申请中企业申请占比由50.69%上升到68.10%，从侧面反映出北京制造业在发展过程中企业创新能力明显提升。天津则表现出不同的趋势，2010—2016年，天津制造业发明专利申请量占三地（北京、天津、河北）制造业发明专利申请总量比重整体呈上升趋势，2016年达到最高，而后开始下降并趋于稳定，形成明显的倒“U”形结构，表明天津制造业由承接制造业创新转移的集聚区开始向制造业创新转移的输出地转变，这与同时期天津主动挤水分、污染企业关停治理以及制造业转型升级的阶段性特征是相吻合的。河北整体上呈现逐年上升的态势，处于制造业创新转移承接地状态，具体到河北地级市层面：石家庄制造业发明专利申请量在整个河北处于龙头地位，到2019年，接近整个河北的1/3，形成明显的龙头优势；唐山、廊坊、秦皇岛三地也呈现出明显的上升趋势；保定虽然与唐山和秦皇岛相比在数量上有一定的优势，但近10年保定制造业发明专利申请量处于波动状态，专利申请数量没有明显上升；沧州、邢台、承德、张家口、衡水等地尽管制造业发明专利申请量增长比较明显，但整体上占比依然偏少，单个城市年度制造业发明专利数量不及区域制造业发明专利总量的2%。总的来讲，京津冀制造业创新的承接和转移主要发生在北京、天津、石家庄、唐山、廊坊和秦皇岛等城市。

表3 京津冀各省市制造业发明专利申请量占区域总量年度变化

京津冀制造业创新区域的转移现象反映了京津冀每个城市的相对变化趋势，在这种创新转移现象的背后，创新既来源于京津冀各个城市之间的技术转移，又来源于京津冀外部创新资源的迁移，以及各个城市本身产业的成长。为进一步观察京津冀主要城市制造业创新技术流动情况，以京津冀地区的发明专利技术转移数据进行测度，如图1所示。从图中可以看出，2010—2020年，北京—天津和北京—河北之间整体上发明专利技术转移数量先增加后减少，呈现出倒“U”形的结构性特征，其中北京—河北之间的发明专利技术转移量整体上要高于北京—天津的发明专利技术转移量。天津—河北之间发明专利技术转移则显得不活跃，2018年达最高峰值，仅有50件左右，在研究阶段处于波动状态。

图1 京津冀制造业发明专利技术转移情况

为了进一步分析京津冀制造业区域间的技术流动方向，通过北京—天津、天津—北京、北京—河北、河北—北京、天津—河北，河北—天津等六个维度，对技术转移的方向和强度进行双向判断。从图2中可以看出，京冀之间，2012年北京向河北的制造业发明专利技术转移强度要小于河北向北京的制造业发明专利技术转移强度；2012年之后，北京向河北的制造业发明专利技术转移强度开始增大。京津之间，北京与天津之间的制造业发明专利技术转移则表现出相反的情况。2016年以前，北京向天津的制造业发明专利技术转移强度远大于天津向北京的制造业发明专利技术转移强度；2016年以后，天津向北京的制造业发明专利转移强度开始大于北京向天津的制造业发明专利技术转移强度。津冀之间，除2018年以外，天津向河北的制造业发明技术转移强度要明显大于河北向天津的制造业发明专利技术转移强度。综合来讲，京津冀制造业协同发展过程中，北京、天津更多地承担了制造业发明专利的技术转移供给方的角色，河北更多地承担了制造业发明专利技术转移需求方的角色。

图2 京津冀制造业单项发明专利技术转移情况

在技术流动方向的基础之上，按国民经济行业中制造业细分行业分类统计，选取专利数量前三的制造业细分行业绘制技术转移表，形成表4。从表中可以看出，2010—2020年，京津冀之间的制造业细分领域流入与流出略有不同。从京冀来看，北京流向河北方向，制造业创新技术转移主要是通用设备制造业、化学原料制造业和非金属矿物制造业；河北流向北京方向，制造业创新技术转移主要是电气机械和器材制造业、仪器仪表制造业以及专用设备制造业。从京津来看，北京流向天津方向，制造业创新技术转移主要是计算机、通信和其他电子制造业，化学原料和化学制品制造业以及仪器仪表制造业；天津流向北京方向，制造业创新技术转移主要是计算机、通信和其他电子制造业，专用设备制造业以及仪器仪表制造业。从津冀来看，天津流向河北方向，制造业创新技术转移主要是化学原料和化学制品制造业、通用设备制造业、电气机械和器材制造业；河北流向天津方向，制造业创新技术转移主要是通用设备制造业，电气机械和器材制造业，计算机、通信和其他电子制造业。从整体上看，可以发现，京津在计算机、通信和其他电子制造业上有优势，北京正在不断积聚津冀两地的专用设备制造业，河北正在不断承接京津两地的化学原料和化学制品制造业以及通用设备制造业。

表4 京津冀制造业细分行业流动方向

2.3 京津冀制造业创新合作分析

除了京津冀制造业存在创新技术转移，京津冀之间也存在创新技术合作。为此，通过发明专利中两个或两个以上单位在属地上的划分，本文构建了京津冀城市间技术合作图（图3），重点分析京津冀制造业创新合作的特点和规律。从图3中可以看出，2010—2020年，京津冀制造业合作发明专利申请的数量整体处于上升状态，说明京津冀协同发展过程中，三地制造业的创新发展协同效应比较明显。从整体上讲，2010—2020年，北京—天津、北京—河北之间制造业合作发明专利申请数量，要远远大于天津—河北之间的制造业合作发明专利申请数量；从年度上讲，2017年作为一个分界点，2017年及以后，北京—河北之间的制造业合作发明专利申请数量开始大于北京—天津之间的制造业合作发明专利申请数量。此外，对标图2可以看出，从专利总量上看，京津冀之间的技术合作要明显大于京津冀之间的技术转移，技术合作正成为京津冀制造业创新发展的主导型趋势。

图3 京津冀制造业发明专利申请技术合作情况

在京津冀制造业发明专利申请技术合作的趋势上，进一步研究京津两地与河北11个地市之间合作区域化关系，为此，本文对京津两地分别与河北11个地市之间的制造业合作发明专利申请数量进行统计，如表5所示。从表中可以看出，北京—河北与天津—河北之间的制造业合作发明专利申请表现出不同的区域结构性特点，北京—河北之间的制造业合作发明专利申请更多地集中在石家庄、保定、廊坊、邯郸等地，上述地区自身也是制造业发明专利申请比较多的区域（表1所示），特别是北京—石家庄之间的合作，接近北京—河北制造业合作发明专利申请总量的一半，从地理距离上讲，二者之间的地理距离相对于沧州、承德而言要远很多，也从侧面反映出制造业区域创新的资源禀赋在合作过程中起到了主要的作用。同时天津—河北制造业合作发明专利申请则更多地表现为临近效应，天津与保定、秦皇岛、唐山、廊坊等地的合作发明专利申请量之和占天津—河北制造业合作发明专利申请总量的64.3%，尽管天津—石家庄之间合作发明专利申请占到了17.40%，但没有形成明显的优势，又远远低于北京—石家庄之间的合作发明专利申请比例。

表5 京津冀制造业创新发明专利合作比例情况

在京津冀制造业创新合作发明专利申请的基础上，本文对于京津冀制造业发明专利的重点合作领域进行详细的分析，选取合作总量国民经济行业分类代码排名前三的进行分析形成表6。从表6中可以看出，京津冀之间的合作发明专利申请表现出比较强的技术区域趋同性。仪器仪表制造业为京津冀三地制造业创新合作的共同细分行业，北京—天津和北京—河北其余两个领域均为电气机械和器材制造业，计算机、通信和其他电子制造业，这说明北京在这两个行业的合作上有明显的主导优势；反观天津—河北，二者之间的合作则聚焦在专用设备制造业和通用设备制造业。此外，对标表2，北京—河北、北京—天津的合作领域与北京的优势领域一致，天津—河北的合作领域与天津的优势领域有两个重合，这说明合作过程中存在明显的资源路径依赖。

表6 京津冀制造业合作发明专利申请表

3 研究结论与建议

3.1 研究结论

本研究从专利的角度，通过商业数据库对京津冀制造业创新情况进行了分析，并得出以下研究结论。

①京津冀制造业创新格局开始发生新的变化，2010—2020年间，京冀制造业发明专利申请总量整体处于上升态势，天津制造业发明专利申请呈现出明显的倒“U”形结构特征，京津双城创新格局正在向京津冀多中心城市格局演变，石家庄、唐山等河北地级市开始加快发展，石家庄—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇岛制造业创新发展带正在形成。从各个城市制造业细分行业创新发展情况上来看，京津冀制造业行业创新演进呈现出三种不同的特征，既有城市产业稳定性持续发展，又有城市产业结构性大幅度变迁，更有北京、天津、石家庄等城市优势制造业细分行业趋同性发展。在石家庄—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇岛制造业创新发展带上，优势产业错位与联系发展共存。

②京津冀制造业相对创新转移过程中，2010—2020年间，北京经历了由制造业创新转移到制造业创新再集聚的过程；天津经历了由制造业创新集聚到制造业创新转移的过程；河北则一直处于制造业创新不断集聚的过程，河北内部创新集聚并不均衡，石家庄、唐山、廊坊、秦皇岛等地制造业创新集聚比较明显。京津冀制造业内部创新转移过程中，京津、京冀的制造业创新转移形成明显的倒“U”形结构，京津、京冀之间的技术转移要明显强于津冀的技术转移情况。再具体到流向上而言，京津之间，2016年是分界线，之前北京向天津技术转移强，之后天津向北京技术转移强，京冀则是以2012年为分界线，但变化趋势与京津相反。就京冀和津冀而言，河北则一直作为技术转移的承接方，再具体到细分领域而言，计算机、通信和其他电子制造业是京津技术转移的重点，津冀两地的专用设备制造业向北京转移比较多，河北更多地承接了京津两地化学原料和化学制品制造业及通用设备制造业转移。

③京津冀制造业创新技术合作要明显强于京津冀制造业创新技术转移，并且与技术转移发展趋势不同。在发明专利申请数量上，技术合作专利占据明显优势。在发明专利申请变化趋势上，京津冀技术合作强度随着时间的推移呈现出明显的上升趋势。在具体合作区域上，京津、京冀之间的技术合作要远远大于津冀之间的技术合作，北京与津冀两地城市间的合作更多的是基于城市间的资源禀赋；而津冀之间的合作，更多地表现出了地理临近效应，即主要发生在天津周边城市，如廊坊、保定、唐山和秦皇岛等地。在技术合作的细分行业上，北京—河北以及北京—天津的合作重点行业相同，河北—天津合作领域存在行业差异。此外，在合作过程中，资源路径依赖比较明显，两个城市合作的过程中，合作的领域更多地依赖于制造业资源丰富的城市所涉及的技术优势领域。

3.2 研究建议

3.2.1 推动京津冀联合创新。北京在制造业创新方面一直处于龙头引领地位，要强化北京制造业创新对津冀的辐射带动作用，特别是在当前京津冀合作不断深化的背景下，要加快构建以产业链创新和供应链创新建设为发力点的京津冀制造业现代产业链条体系，形成区域性制造业创新网络。

3.2.2 强化津冀合作创新。津冀两地合作创新规模与效率已经成为京津冀合作创新环路中的薄弱环节，要强化顶层设计，推动津冀在制造业领域的深度合作，充分发挥天津全国先进制造研发基地和河北产业转型升级试验区的优势，强化跨区域的产业合作。

3.2.3 统筹推进石家庄—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇岛制造业创新发展带的制造业发展。“十四五”期间，要进一步丰富京津冀一体化过程中的制度性供给，加快构建一体化的制造业高质量创新支持政策体系，率先推动制造业创新政策和金融政策在上述制造业创新发展带的先行先试，辐射带动京津冀制造业高质量发展。

3.2.4 加快打造京津冀产业发展集群。聚焦京津冀三地的共有优势产业，充分发挥北京在制造业创新中的龙头引领优势，如聚焦计算机、通信和其他电子制造业，生物医药制造业，专用设备制造业等制造业细分领域，鼓励企业成立产业联盟，开展协同技术攻关，形成跨区域的产业集群。