专利视角下煤炭特色高校科技创新研究

张新红

(河南理工大学 图书馆,河南 焦作 454000)

0 引言

煤炭特色高校源于煤炭工业,与其兴衰发展和国家相关政策休戚相关,在经历了煤炭工业跌宕起伏和教育体制改革后,我国煤炭特色高校除了中国矿业大学均更名为带有理工、工程或科技字眼的校名,并在发展理念、专业设置、人才培养、内涵式发展以及知识生产与创新等[1-6]方面,积极探索“双一流”背景下建设与转型的发展策略。

科技创新是煤炭行业升级与转型发展的根本动力,专利作为科技创新的重要载体,能够客观地反映创新主体的科技创新水平、能力和特点[7-9]。目前,基于专利数据的煤炭行业科技创新研究主要集中在以下几个方面:国内外煤炭行业、具体技术领域的专利布局与发展态势分析[10-12],我国煤炭企业的专利培育、研发热点、技术创新力评价以及合作与协同创新等[12-17],鲜有煤炭行业特色高校科技创新活动研究。因此,以中国矿业大学等14所煤炭高校为研究对象,通过专利计量分析,探究煤炭高校科技创新的时间演化与发展特征,并提出相应的发展对策。

1 数据来源与研究思路

数据来源于壹专利检索分析数据库。专利类型包括发明、实用新型和外观设计3类,专利申请时间为1985年4月1日—2019年12月31日(检索日期是2022年1月1日),由于海外专利申请数量少,因此将检索范围初定为中国大陆。

2 煤炭高校专利数据分析

2.1 煤炭高校专利发展概况

我国14所煤炭高校在1985年4月1日—2019年12月31日间申请的专利共计79 904件,授权专利55 927件,总体发展趋势和各个煤炭高校年度申请趋势如图1—2所示。

图1 煤炭特色高校专利申请总体数量年度趋势

图2 煤炭特色高校专利申请年度趋势

1985年,安徽理工大学、山东科技大学和黑龙江科技大学率先申请了切割器、电动机及继电器的发明与实用新型专利,随后其他煤炭高校陆续有专利申请,但总量较小;2005年开始,所有的煤炭高校都有专利申请,数量从初步萌芽阶段进入缓慢发展阶段;2009年开始进入快速稳定增长阶段,2011年由于山东科技大学的专利申请数量增长突出,使得总体申请趋势出现了小高峰。2015年中国矿业大学的申请总量率先达到顶峰,其他煤炭高校的峰值陆续到达,总体趋势于2017年达到高峰,由于高校专利资助政策的调整,而后煤炭高校专利申请量整体下降。从整体上看,发明专利申请数量稳步持续增长,实用新型专利申请数量起伏较大,专利授权量发展趋势与申请趋势发展走向一致。

煤炭高校整体上发明专利申请的比例都很高,尤其是太原理工大学,高达95.3%;外观设计的比例都很低,实用新型专利除了太原理工大学,其他煤炭高校差别不是很大,均在20%～50%,如图3所示。

图3 煤炭特色高校专利类型分布

2.2 煤炭高校科技创新发展演化

2.2.1 煤炭高校授权专利技术分布

对14所煤炭高校的授权专利按IPC分类统计如图4所示。除了山西大同大学和华北理工大学,几乎所有煤炭高校大部分专利都主要集中在E部和G部传统特色行业。除此之外,华北理工大学和河北工程大学医学部类专利授权相对较多;河南理工大学和华北科技学院在电学部类表现突出;太原理工大学、中国矿业大学(北京)、湖南科技大学和河南理工大学在化学、材料部类表现突出;中国矿业大学、太原理工大学、安徽理工大学和山东科技大学在作业、运输部类申请较多;而纺织、造纸部类各高校都鲜有涉及,表现出各自发展过程中的学科特点与优势。

图4 煤炭特色高校专利技术行业分布

2.2.2 煤炭高校技术创新演化路线

煤炭高校因煤而生,一直承担着煤炭行业的知识生产、人才培养、技能培训和科技攻关等主要任务,1985—2019年间煤炭高校授权专利的前10个技术构成基本上体现了煤炭高校的技术创新发展线路(见表1)。1985—1989年,授权专利主要集中在采矿中的掘进、测量、提升牵引和液压机械、电气设备,涉及的学科是传统的采矿和机电专业;此后专利授权的范围伴随着煤炭高校学科和专业的拓宽、学科领域不断交叉渗透、安全意识的提升和煤炭产业的升级,专利授权的学科范围不断增加。1990—1994年,在传统的研究领域外,有煤矿警报和煤炭加工方面的专利授权;1995—1999年,煤矿粉尘的治理与防护、材料加工和个人保健方面的专利明显增加;2000—2004年,有机化学和无机化学方面的专利比例较大,煤炭瓦斯从治理到开采、煤气化技术等方面的专利体现了对煤矿瓦斯处理和煤炭加工技术的创新发展和提升;2005—2009年,煤炭高校在煤矿安全、煤层气利用、材料加工、瓦斯抽采等方面发展迅速;2010—2014年,在煤层气开采与运输储存、采矿方法与装置、密封与封隔、煤矿安全、“两高三低”复杂地质条件下瓦斯高效抽采等绿色煤炭技术,数字化技术、医学诊断、医疗器材和药学,催化剂和活化剂等材料制备、电路与电机技术等更多领域内都有专利授权;2015—2019年,煤矿安全、煤层气开采、渗透性研究、密封与封隔等方面的专利授权数量提升较多,建筑构件、计算机技术、半导体和电容器、机电控制与保护和医学诊断测量等方面的技术受到了更多的关注与发展。

表1 1985—2019年煤炭高校排名前10授权专利技术领域(IPC大类)

总体来看,虽然煤炭高校都在积极主动地拓展自己的学科领域,尤其是化学和材料专业,加大了服务地方经济和发展的投入,朝着综合性高校发展的方向努力,但是煤炭高校与其母体行业仍然存在着密切的依存关系[18]。从数量上看,煤炭高校在采矿、机械和电气传统学科的授权专利数量占总量的比例,随着其学科发展整体上从有所降低到强势回升,所占比例从51%提升到65%,传统学科具有举足轻重的地位;从分类来看,专利数量较多的分类涉及更多的学科领域,交叉学科和跨学科合作研究数量增多,煤炭高校的科技创新活动整体上稳步快速发展。

2.2.3 煤炭高校专利有效量分析

维护稳定的有效专利量比授权量更能准确、全面地反映创新主体的累积创新能力[7]。截至2019年12月31日,14所煤炭高校有效专利总量为21 454件,其中,发明专利占72%,实用新型专利占27%,外观设计为1%,有效专利主要集中在2013—2019年,占到总量的98%。

煤炭高校有效专利存量最多的技术领域体现了其创新技术优势,14所煤炭高校有效专利按IPC大类排序,排名前10的技术领域依次为测量(G01)、采矿(E21)、计算(G06)、物理或化学方法或装置(B01)、发电、变电与配电(H02)、基本电气元件(H01)、电通信技术(H04)、运输与储存(B65)、废水与水的处理(C02)和无机化学(C01)10个大类,共有专利14 530件,占有效专利总量的68%,尤其在测量、采矿、计算和机械4个领域更为突出,超过了总量的3/4。

2.3 煤炭高校技术创新合作网络分析

合作创新能够显著提升专利质量,校校合作、校研合作、校企专利合作创新对专利质量均具有显著的正向影响[19],煤炭行业发展中关键技术和重大问题的解决都需要高校之间、高校与企业之间的深度合作。煤炭高校从1986年开始合作申请专利,1985—2019年,14所煤炭高校合作申请专利共计5 491件,2000年以前共有59件,仅占总量的1%,因此,用2000—2019年20年的5 432件合作申请专利来代表煤炭高校合作创新的整体情况。

2009年以前,煤炭高校与其他主体合作申请专利数量较少,2009年开始进入一个缓慢增长期,在经历了2015年的小幅下降后又进入一个快速增长期。将20年间煤炭高校创新合作网络格局演化分为4个时段,煤炭高校创新合作网络的整体结构如表2所示,其中,网络节点数代表合作者关系节点数即网络规模,网络边数代表煤炭高校与其他主体的合作数量,网络联系总强度则表示煤炭高校与其他各主体发生合作的频次之和。2000—2019年煤炭高校创新合作网络结构指标均有很大增幅,参与煤炭高校创新合作网络的主体2005—2009年增幅最大,各个创新主体之间的合作次数稳定增长,总强度不断增加。

表2 2000—2019年煤炭高校专利合作网络指标

2000—2004年,除了山西大同大学,其他13所煤炭高校的合作申请专利数量都在逐年增长,参与创新合作的主体数量、合作频次和网络密度都大幅增长。创新合作参与主体34个,涉及29个专利,煤炭高校有5所,仅有太原理工大学、中国矿业大学和中国矿业大学(北京)3所高校的合作单位或专利数量超过3个,总体上合作主体数量少、结构松散,主要集中在太原理工大学;2005—2009年合作专利有117个,由于参与主体数量迅速增长到80个导致网络密度有所下降,煤炭高校9所,其中中国矿业大学、中国矿业大学(北京)、山东科技大学、河北理工大学和安徽理工大学专利合作数量发展很快,以中国矿业大学、中国矿业大学(北京)和太原理工大学为集中点,网络结构依然比较松散;2010—2014年,参与主体虽然增加不多,但是主体之间的联系愈加密切,合作稳定,合作专利数量激增,网络密度增长迅速,13所煤炭高校的合作专利数量都有大幅增长,合作创新活跃,中国矿业大学遥遥领先,具有绝对优势,太原理工大学和中国矿业大学(北京)处于第2梯队,山东科技大学紧跟其后;2015—2019年与前5年相比,参与合作创新主体数量变化不大,但主体之间的合作关系更加稳定、活跃和紧密,中国矿业大学以562件专利仍处于绝对优势地位,数量大约是第2梯队中国矿业大学(北京)和太原理工大学总量的两倍,山东科技大学、西安科技大学和河南理工大学合作专利数量增幅都较大,13所煤炭高校总体上整体网络密度快速增大,合作关系愈加密切。

3 结论

整体上14所煤炭高校的专利产出数量和质量都在不断提高,为煤炭工业发展与转型提供了创新技术和研究基础,是我国煤炭行业技术创新的核心主体[9]。总体来看,煤炭高校的技术创新具有以下4个特点。

一是科技创新地矿特色鲜明。煤炭高校地矿类的专利申请一直都保持在50%以上,加上与之相关的机械、电气、环境和通信等方面比例更高。虽然所有的煤炭高校都试图“去行业化”,向综合性、多学科方向发展,但仍具有鲜明的煤炭行业特色,因此,煤炭特色高校要以优势特色学科群建设为核心,整合资源优势,在新工科、新文科和新医科建设背景下促进学科交叉与融合创新,坚持行业特色“一流学科”与扩大发展空间并行。

二是专利产出量受专利资助和奖励政策影响大。1999—2007年,中国大陆多数省份、自治区、直辖市甚至市县都建立起相应的专利资助政策或相关制度,2017年左右,许多地方开始调整专利资助政策,逐步减少了资助项目、比例和总额,煤炭高校专利申请数量总体上受专利资助政策和专利奖励制度影响较大。以河南理工大学为例,该校从2005年开始实施目标考核制度,对专利(包括实用新型专利在内)的申请和授权资助给予业绩点奖励,专利申请量快速持续增长,2017年由于省级和校级专利资助与奖励力度大幅降低,专利申请数量也大幅削减。国家规定将于2025年以前全部取消对专利授权的各类财政性资助,煤炭高校的专利申请数量仍然会持续走低,应该尽快完善专利价值评估体系、优化校内专利奖励办法、提高成果转化中发明人的收益份额等方式,激发高校创新活力,让专利申请逐渐回归技术创新本身。

三是煤炭高校之间以及与科研院所的协同创新不足。2000—2019年,煤炭行业高校合作申请专利共5 432件,与企业、科研院所和煤炭高校合作申请专利分别为5 041件、538件和460件,煤炭高校与企业联合申请专利比例高达93%,而与科研院所、煤炭高校之间的合作申请专利比例差别不大,约为10%,比例很低。煤炭高校之间、煤炭高校与科研院所的研究人员存在着密切的亲缘关系、业缘关系和其他特殊关系,具有良好的合作基础和很大的合作空间,比如河南理工大学和太原理工大学具有天然的地缘关系,河南理工大学和中国矿业大学、中国矿业大学和中国矿业大学(北京)存在着特殊的历史关系。因此,提高煤炭行业高校、煤炭高校与科研院所的协同创新程度,平台、数据、设备和人员等资源的共享与交流,攻关煤炭行业中的重大、关键性技术难题,能够推动煤炭行业技术创新和煤炭高校的利益共赢。

四是专利信息服务直接影响着煤炭高校专利质量。以太原理工大学为例,该校是我国首批高校知识产权信息服务中心联盟理事会单位之一,中国知识产权信息联盟副理事长单位,入选第二批高校国家知识产权信息服务中心,图书馆知识产权信息服务可以追溯到1998年,非常注重建章立制、人员能力提升和软硬件等各方面的投入。太原理工大学的专利申请数量稳步增长,发明专利申请高达95.3%,发明专利授权量63%,有效专利比率为47%,在14所煤炭高校中均处于首位。因此,煤炭高校亟待加强专利信息服务支撑力,加强知识产权信息服务能力的资金、人才、制度和管理建设,针对专利的查新、撰写、申请、预警、布局和导航,专利权的转化与保护等方面的信息需求,给用户提供个性化、精准化的知识产权信息服务和决策咨询,为煤炭高校的科技创新保驾护航。