广东省智能装备产业技术专利特点及问题研究

赵顺龙，赵紫东，费钟琳

（1.南京工业大学经济与管理学院，江苏 南京 211816；2.江苏省科技政策思想库，江苏 南京 211816；3.江苏产业科技创新研究中心，江苏 南京 211816）

1 引言

智能装备作为具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合［1］。智能装备产业的科技含量高、关联度高，其发展对促进我国制造业发展、经济增长、产业转型升级意义重大［2］。中国这一制造业大国如何转变为制造业强国，制造业的智能化转型是关键。由于世界各国的科研水平、经济实力和产业基础存在较大差异，其智能装备技术的发展水平也相差较大。广东省在该领域的技术发展已走在全国前列，但与世界领先水平相比仍有较大差距。

技术发展水平首先体现在技术产出成果的数量与质量上。专利是技术产出成果的典型代表，通过专利分析可以看出一个国家和地区的技术发展水平和当前研发重点，例如：文献［3］从专利信息的角度出发分析各国的技术创新态势，为我国提高技术创新能力、紧跟国际创新形势提出相应对策；文献［4］通过对专利信息的分析准确预测出核心技术的发展趋势；文献［5］认为可以通过专利分析来展示技术的研发状况，进而提出更精准的指导意见。通过对专利数据的挖掘分析，可有效提高技术预见的准确性与前瞻性，相关研究包括：文献［6］通过构建专利信息挖掘系统来进行技术预见，并证明了该系统的可行性；文献［7］设计了基于创新性评估的机电产品专利知识挖掘系统框架，研发了机电产品专利知识挖掘原型系统。

然而，技术成果是通过一系列研发活动获取的，透过专利信息分析研发主体的活动特点及存在的问题，有利于通过管理改进提高技术产出数量和质量，进而提升技术发展水平。这里采用专利地图分析方法，借助合享新创专利数据库（IncoPat）中全球、中国及广东省1985～2018 年智能装备产业的专利数据，从专利数量、研发主体间合作、主要申请人、IPC分类号等指标入手，分析广东省智能装备产业技术研发活动特点，以及不同技术发展阶段的核心技术主题；并通过将其与领先国家和地区的比较，发现存在的问题，提出改进建议。

2 广东省智能装备产业技术研发特点

2.1 研发活动较活跃

广东省智能装备领域专利申请总量逐年上升且年均增长速度较快，反映了创新主体研发活动的活跃程度。广东省在该领域的首件专利申请始于1986 年，截至2018 年，专利申请总量为9836件，其中代表更高创造性水平的发明专利数量占申请总量的比值也达到了50.14%。（1986～2008）年，广东省处于对智能装备技术研发探索的萌芽阶段，该时期的相关专利申请量相对较少，年均增长率为24.31%；（2009～2016）年，广东省智能装备技术的发展迈上新的台阶，进入技术成长阶段，专利申请总量与2009年前的萌芽期相比开始大幅递增，年增长率为37.13%，申请数量于2015年突破1000件，产业发展态势达到新高。

2.2 企业研发能力较强

广东省智能装备领域专利申请人主要是企业，且企业的发明专利申请量排名靠前，企业专利申请总量达7949件，占全省申请总量的80%以上；相比之下，高校和科研单位两者的申请总量之和只占全省的8% 左右。企业的发明专利申请量占其申请总量的49.74%，而高校和科研单位的发明专利占比分别达到56.22%和61.39%。广东省企业中发明专利申请量较多的主要是移动通信企业，如华为、中兴、欧珀等；其次是制造企业，如格力、美的、鸿海等。

广东省专利数量排名前十的申请人有9个是企业，且大多是行业龙头企业。与专利申请总量在全国排名第二、第三的江苏省和北京市相比有优势。北京市有5家企业，而江苏省仅有1家企业排名前十，这说明现阶段广东省智能装备领域企业研发活动活跃，且质量较高，有较好的产业技术基础。

2.3 产学研合作较充分

广东省智能装备领域专利申请总量排名前十的申请人只有华南理工大学是高等院校，与其他机构合作申请的专利数量为27件，占其申请总量的14.29%。与同一领域专利申请总量在全国排名第二、第三的江苏省和北京市相比，体现了较明显的产学研合作优势。江苏省专利申请总量排名前十的申请人中有7位是高等院校，与其他机构合作申请的专利数量占7所高校申请总量的7.04%。北京排名前十中有3所高校，与其他机构合作申请的专利数量占3所高校申请总量的11.28%。

3 广东省智能装备产业核心技术主题

本节利用UCINET软件的可视化技术演化过程，对两阶段广东省智能装备领域发明专利的IPC分类号分别进行共现分析，通过NetDraw得到每个阶段的网络共现图，并进行中心度分析，确认其核心技术主题。

3.1 1986～2008年技术萌芽阶段

从图1和表1可以看出，在（1986～2008）年的技术萌芽阶段，广东省智能装备领域中心度较高的技术主要为H04L29∕06、H04L12∕24、G05B19∕418、H04L12∕56、H04L12∕28。综合来看，H04L 小类（数字信息的传输）的节点与多个节点联系紧密，中心度高，说明H04L为技术萌芽阶段的核心技术主题，与进行技术主题聚类所得的结果基本一致。以协议为特征的通信控制与处理、数据交换网络中用于维护或管理的装置、工厂的程序控制系统（例如DNC、FMS）、数据分组交换系统、以通路配置为特征的数据交换网络（例如LAN、WAN）为该阶段的主要核心技术，这些技术不仅与其他技术联系广泛，而且在联系强度上也较为突出。

图1 1986～2008年广东省智能装备领域发明专利IPC共现图Fig.1 IPC Co Occurrence Chart of Invention Patents in Intelligent Equipment Field in Guangdong Province from 1986 to 2008

表1 1986～2008年广东省智能装备领域发明专利IPC中心度分析Tab.1 Analysis of IPC Centrality of Invention Patents in Intelligent Equipment Field in Guangdong Province from 1986 to 2008

3.2 2009～2016年技术成长阶段

2009～2016年技术成长阶段的IPC共现图及中心度分析表，如图2、表2 所示。可以看出中心度较高的几个分类号分别是H04L29∕08、G05B19∕418、H04L29∕06、G06F3∕01、G08C17∕02、H04L12∕28。虽然IPC小类H04L（数字信息的传输）仍是成长阶段的技术热点，但在该阶段G05、G06、G08等G部分类号开始大量出现，其中G06F3∕01、G08C17∕02等分类号在技术萌芽阶段并不是重点技术方向，但在成长阶段与其他分类号都存在共现关系，节点中心度较高，说明人机交互的输入装置或输入和输出的组合装置、无线电线路表征的信号传送装置等这些领域在技术成长阶段得到了较为迅速的发展。

表2 2009～2016年广东省智能装备领域发明专利IPC中心度分析Tab.2 Analysis of IPC Centrality of Invention Patents in Intelligent Equipment Field in Guangdong Province from 2009 to 2016

综上分析，广东省智能装备领域在（2009～2016）年技术成长阶段研究主题依然集中在数字信息的传输与交换、控制调节系统等电通信技术，但是相比于萌芽阶段，电数字数据处理、测量值或传感器输出信号的传输系统、字符或图形数据的识别与表示等技术的研究热度也在不断上升，此阶段的研究主题开始慢慢发生变化。可以预见在未来，广东省智能装备领域核心技术仍然会围绕数据与信号的识别、处理与传输这些方面进行不断发展。

4 广东省智能装备产业技术发展存在的问题

4.1 各地级市发展不均衡

智能装备产业技术的发展与经济水平有很大关系。广东省在该领域的发展以中心城市深圳、广州、东莞、佛山为重点区域。在广东省下辖的所有地级市中，深圳的专利申请量最多，共3817件。作为广东省智能装备产业的重要聚集地，得益于各方面得天独厚的条件，多家大型高端企业，如华为、腾讯、中兴、比亚迪等选择落户深圳。其次是广州2027件，这是因为广州市聚集了中山大学、华南理工大学、暨南大学和广东工业大学等一批重点高等院校，因此专利申请量也较大。接下来是东莞1287件及佛山1002 件。四座城市专利申请总量占到了全省的82.69%。汕头、清远、肇庆等13 个地级市的专利申请量均未超过100件。发明专利与申请总量的情况大致相当，排名前四的深圳、广州、东莞、佛山申请了全省80%以上的发明专利。从整体来看，广东省各地级市智能装备产业技术的发展呈金字塔形状，位于塔中部和底部的城市在该领域的发展与塔尖的四座城市有很大差距，总体发展极不均衡。

4.2 龙头企业带动作用不强

广东省智能装备产业现已构建起较为完善的产业链，涵盖数控机床、智能控制调节系统、人机交互系统、工业机器人等领域，并在电数字数据处理、信号传输系统传输系统、字符或图形数据的识别与表示等应用领域拥有绝对领先优势。其中，智能传感器、核心基础部件、制造业基础软件为广东省智能装备产业重点发展领域，相关技术已达到国内领先水平，涌现出恒力泰机械、广州数控、利元亨精密自动化、明珞汽车装备等一批具有较强行业竞争力的排头兵企业。

这些龙头企业虽然各自都有较好的发展，但带动作用不强，与中小型企业的资源整合程度不高。龙头企业虽然拥有从研发、生产、系统集成到技术支持的完整产业链，但在系统集成和技术支持中却聚集了大量企业，进行零部件生产的企业较少，导致零部件供应不足、系统集成和技术支持环节竞争激烈，每个企业的均摊利润大幅降低。而且龙头企业未能发挥较强的带动作用，致使中小型企业很难进入龙头企业完整的产业链中，多数企业经营困难，情况不容乐观。

4.3 高校院所基础研究能力薄弱

使用与专利检索相同的策略查找（1985～2018）年全球智能装备领域的EI论文，共搜索到41657篇。其中，中国发表的论文数量占比最高，达到28.23%；其次是美国，占世界总量的16.01%；日本、德国和英国分别占6.10%、4.44%和3.49%。这些国家的EI论文数量占了世界总量的58.28%，是智能装备领域工程研究较为活跃的地区。在EI论文数量排名靠前的全球60家主要来源机构中，中国有44家。其中，北京和东三省地区（辽宁、吉林、黑龙江）的研究机构有绝对优势，分别占比为38.64%和25.00%；长三角地区（江苏、浙江、上海）以及华中地区（湖南、湖北）次之，占13.64%和11.36%。

EI收录的是具有较高学术水平的工程论文，其成果相对更易被转化为产品和服务。然而在EI论文数量排名靠前的全球60家主要来源机构中，来自广东的只有华南农业大学工程学院1家，由此可以看出广东省高等院校、科研院所在智能装备领域的基础研究能力不足，与国内、国际高水平高校院所相比还存在较大差距，教学科研力量不足，本地高素质专业技术人才缺乏，可能在一定程度上制约产业发展。

4.4 产业技术创新驱动力不足

广东省智能装备领域发明专利数量排名全国第一，占其全部专利申请量的50.14%。但总量排名第二的北京市，发明专利占比60%，超过广东省。通过将广东省的发明专利数据与智能装备领域技术领先的日、美、韩等国进行对比可以发现，日本的发明专利申请量占其专利申请总量的90.19%，美国和韩国分别为58.82%和56.71%，都比广东省的数值高出许多。虽然广东省仅为一国之省，人口基数和市场规模有限，但通过该比较，能一定程度反映在技术创造水平上，尤其是在代表更高创造性水平的发明专利方面与世界先进水平仍有较大差距。

广东省智能装备领域的中小企业较多，但这些企业对科研的重视程度不够高，新产品研发较少、现有产品以中低端为主；仍处于模仿大企业、应用别人技术的阶段，主要注重技术引进，在自主创新上缺乏主动性和实效性。虽然本省有多家行业龙头企业，但在产品可靠性等方面与国外行业内知名企业差距仍然较大，技术创新优势尚未形成。

4.5 产业核心技术领域研发力度不足

广东省智能装备产业技术专利主要集中在集成制造系统、图像通信技术、信号传送装置、图形或字符识别装置、电能存储系统等方面。在专利数量排名前十的IPC 分类号中，包含专利数量最多的是G05B19∕418，为625件，其技术主题是全面工厂控制系统（例如直接或分布数字控制、柔性制造系统、集成制造系统），此技术主题与智能装备产业密切相关。但专利数量紧随其后的H04L29∕08、H04L29∕06等并不是智能装备产业技术的核心专利。广东省专利申请人在H04L29∕08技术主题内申请的专利多为生产过程中形成的专利和应用型专利，如计时装置、地理位置获取装置等。H04L29∕06主题内的技术也并非智能装备产业的关键核心技术。相对而言，广东省在G05B15∕02（设备控制或调节系统）、G05B19∕04（程序控制系统）、G08C17∕02（无导线电气线路的信号传送装置）等智能装备产业核心技术主题的专利申请量较低。由此可见，广东省企业、高校院所的研究热点较少集中在产业的核心技术领域，较多集中在生产过程中形成的实用新型专利、应用技术专利等。

5 结论与建议

5.1 结论

通过以上分析，得出如下几点结论：

（1）当前广东省智能装备领域的技术研发活动十分活跃，专利申请总量逐年增加，且增长率不断提高，目前已处于技术成长阶段。但是全省各地级市的技术研发发展极不均衡，研发活动主要集聚在珠三角地区，专利申请总量排名领先的企业、高校均出自于该区域，且研发活动已经能够较平稳地由基础研究转向实践应用，产学研各界的技术合作较为充分，成果转化较好。

（2）广东省智能装备领域在1986～2008年的核心技术主题为数字信息的传输与交换，具体包括为以协议为特征的通信控制与处理、工厂的程序控制系统等。2009年起广东省除继续保持在数字信息传输与交换技术方面的优势外，还在信号传输系统、电数字数据处理等方面有了较大拓展。可以预见在未来广东省智能装备领域核心技术仍然会围绕电数字、数据与信号的识别、处理与传输这些技术主题。

（3）在与国内其他省市以及发达国家相比后可发现，广东省智能装备产业技术发展还存在龙头企业带动作用不强、高校院所基础研究能力薄弱、产业技术创新驱动力不足、核心技术领域研发力度不足等问题。虽然广东省的龙头企业各自都有较好的发展，有相对活跃的研发活动，但带动作用不强，与中小型企业的资源整合程度不高，总体技术创造水平缺乏国际竞争力。而从高等院校和科研院所的基础研究能力、科研水平来看，广东省的排名甚至不在全国前列，基础应用研究方面的成果远不如北京、东三省、长三角等地，基础研究能力不足，导致本地高素质专业技术人才缺乏，最终在一定程度上制约了产业的内生化发展。

5.2 建议

结合前文专利角度的分析结果，文章从培养专业人才、加大投资力度、助力龙头企业发展、提高专利质量四个方面上提出了以下建议：

（1）培养专业人才，协调各地发展。产业竞争归根结底是人才的竞争。珠三角地区的高校和科研机构在技术研发等方面应依托具有较强研发实力的龙头企业，集成自身的相关创新力量搭建技术研发平台，推进核心技术及热点技术研发，为全省培养智能装备领域的高素质人才。对于粤东、粤西和粤北三个区域而言，技术发展相对较弱，研发力量短缺，这些地区应加紧布局人才引进战略，健全人才管理机制，积极引入相关知识型、技术型人才，增加自己在智能装备领域的人才储备，或是形成与珠三角地区差异化、互补性的人才培养策略。

（2）加大投资力度，推动创新研发。政府要加大对智能装备领域的投资力度，设立智能装备专项基金，调动各方面创新积极性。对在领域内有重要贡献的企业、高校院所等进行奖励；对高校院所予以资金支持，加大基础研究的投资力度；对企业应用研发、技术改造进行适度补贴。拓宽企业的投资、融资道路，在金融机构建立贷款服务平台，为企业提供真实有效的融资信贷信息，增加信贷产品，对企业在智能装备方面的资金需求予以快速放款，同时鼓励风险投资公司为企业提供更多的项目投资。

（3）助力龙头企业发展，提高竞争实力。政府应支持龙头企业整合资源，推进龙头企业牵头项目的落地以及顺利实施，并为其采购设备、引进人才等工作开绿灯。与此同时，还应加强省内企业的优化整合，积极培养有发展潜力的中小型企业，优化其发展环境，实行龙头企业与中小型企业的一对一配对帮扶政策，帮助其在激烈的市场竞争中顺利运行。同时推动中小型企业进入龙头企业的产业链，分担龙头企业压力，使其有更多精力与国外领先企业竞争。

（4）提高专利质量，加快技术落地。提升广东省智能装备领域的专利水平，完善相关专利激励政策，例如将专利纳入绩效考核、资助专利申请等，激励各类申请人申请发明专利，增加发明专利占比，总体上提高专利质量，缩小与国外领先国家的差距。进一步整合企业、高等院校与科研院所的资源，加强各类申请人之间的技术合作，发挥各自优势，实现技术创新的对接与耦合，将理论应用于实际，使高校院所的研发成果能够及时转化，更多高价值的专利技术更快地落地生根、带来经济效益。