天津装备制造业发展态势探析——基于专利分析视角

陈 云, 姜天笑

(天津市科学技术信息研究所, 天津 300074)

装备制造业是国民经济基础性战略性产业,是国家经济命脉所系。目前装备制造业正处在向中高端迈进的关键时期,加快推进装备制造业发展是我国建设制造强国、筑牢实业根基的重中之重。天津作为我国重要的制造业基地之一,坚定实施制造业立市战略,强化创新驱动,大力推动制造业向高端化、智能化、绿色化发展。

创新驱动战略离不开专利信息的保驾护航,通过对专利信息的分析,可以预测技术发展趋势、反映国家或地区的创新能力、分析市场潜能[1]。因此,以天津市装备制造产业为例,从专利视角出发,应用incoPat专利数据分析系统,从“新兴产业分类”下选择高端装备制造产业,并结合产业涉及的主要IPC(国际专利分类)分类号:B01、B05、B21、B23、B60、B62、B65、B66、F04、F16、G01、G06等,对天津市装备制造行业重点企业2004—2022年专利申请现状进行全面的布局分析,并探析产业创新活力的特点及发展前景。检出专利24 925件,申请号合并后为23 511件。由于专利申请至公开大约有18个月的迟滞期,2021年、2022年的相关专利数据仅供参考。

1 装备制造产业专利布局

1.1 专利申请趋势

专利申请总量是衡量创新能力的重要指标,体现了企业的科技创新能力与对知识产权保护的意识强弱[2]。从申请趋势来看(图1),天津市装备制造领域重点企业专利申请情况分3个阶段:2004—2007年专利申请量很少,每年平均申请量仅为24件;2008—2013年企业的专利申请步伐加快,专利申请量快速提高,每年平均申请量增至298件;2014—2020年,专利申请量迅猛增长,2020年达到顶峰,每年平均申请量达到2 198件。申请趋势表明,自国家实施知识产权战略行动计划以来,天津市装备制造企业在政策大力支持下,充分发挥自主知识产权的重要作用,努力提升创新能级,加快科研创新投入力量,通过专利布局战略,增强企业核心竞争力。

图1 2004—2022年天津装备制造产业专利申请量

1.2 产业技术生命周期

任何技术、任何产品都是有生命周期的,因此可以通过对产业技术生命周期的分析,揭示产业技术的动态发展趋势,从而为产业技术前瞻性管理提供决策[3]。对天津市装备制造产业的技术生命周期进行分析发现(图2),2004—2020年该产业的专利数量和专利申请人数量整体呈快速增长趋势,其中2004—2013年增长较为缓慢(图中忽略),表明这个阶段属于装备制造产业技术发展的导入期,而自2014—2020年专利数量与申请人数量迅速增长,表明我国着力实施创新驱动发展战略以来,装备制造领域创新迈上一个新台阶,整个产业技术步入迅速成长阶段,企业也抓住机遇,加快创新驱动发展步伐,市场核心竞争力持续增强。

图2 2013—2022天津装备制造产业技术专利数量和申请人数量

1.3 专利类型分布

专利申请分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利3种类型。相比而言,实用新型和外观设计无须进行实质性审查,所以技术创新含量较低,而发明专利申请程序比较复杂,有一定困难,其科技含量较高。图3显示了天津市装备制造产业的专利申请类型分布,由图3可知,该领域企业的实用新型申请量占比较高,为70.74%,发明申请其次,占比24.16%,但发明专利授权率偏低,仅占0.48%,表明尽管该领域企业创新活力不断增强,但企业申报的发明专利较少,专利技术的科技含量相对不高,企业的自主创新能力还亟须提升,这样企业的核心竞争优势才能真正体现出来。

图3 装备制造产业专利类型分布

1.4 技术领域分布

装备制造产业涉及的技术领域广泛,结合产业涉及的主要IPC分类号进行分析,B23K、B65G、F16K技术方向位于前3位(表1),专利申请总量占比约12.4%,显然这些技术方向的创新能力非常重要,是产业高质量发展的基石。而B23Q、B21F、G01N、B21D、B01D等技术方向的申请总量次之,占比约15.8%,也是装备制造领域中备受关注的关键性技术。研究还表明这些技术是企业重点布局的方向,也可以是高价值专利培育的热点方向与市场需求方向。

表1 装备制造产业专利IPC排名前15的专利数量和释义

从图4可知,2004—2007年各技术方向每年的专利申请总量基本稳定;2007—2015年专利申请量整体呈稳步增长趋势,其中2013年达到一个小高峰;2015至今,各技术方向均呈现阶段性快速增长方式,企业的创新活力被快速激发,创新能力显著加强,其中B23K、B65G、B24B技术方向增长速度位于前3,研发投入力度均高于其他技术方向;而B21F技术方向近些年申请量均较稳定,表明该技术方向可能是该领域的技术难点,一直处在技术攻关中。

图4 2004—2021年装备制造产业专利IPC排名前10技术专利申请量

2 装备制造产业创新活力分析

2.1 创新主体分析

企业是创新体系的核心主体,是科技创新活动的主要组织者和参与者。强化企业创新主体地位,激发企业创新活力,是全面提升创新体系效能,实现科技自立自强的有力支撑[4]。因此,通过对天津市装备制造产业重点企业的专利申请人进行分析,可以进一步了解企业的企业创新动力源是否被充分激活。

图5、图6显示了天津市装备制造产业重点企业的专利申请人的前12排名及其申请趋势,可知建科机械(天津)股份有限公司的专利申请量最多,高达894件,并且在2013年、2020年这两年的专利申请量均达到百件以上,创新成果颇丰,表明该企业创新意识很强,非常重视对企业研发技术的保护,较早启动专利技术布局,大大增强了企业的整体竞争实力。上工富怡智能制造(天津)有限公司的创新步伐也遥遥领先于其他企业,2019年、2021年专利申请量亦均为百件以上,创新实力较强。中国铁科纵横(天津)科技发展有限公司早期申请量较少,但在2021年异军突起,专利申请量高达151件,表明该企业近两年发展速度快,自主创新能力迅速提升,知识产权保护意识显著增强,创新发展动能持续激活。

图5 申请人专利申请量(前12)排名

图6 2004—2021年排名前12申请人专利申请量

2.2 专利运营分析

专利运营水平与能力的优劣已经成为影响和决定市场竞争成败的战略性要素,成功的专利运营模式不仅能够让企业获得经济收益,还有助于其在市场中获得竞争优势,更有利于促进技术成果的转化,推动产业发展[5-6]。因此,通过专利转让与许可趋势的分析,可以了解企业在不同阶段的技术合作、转化、应用和推广的情况,反映专利技术的运营和实施热度,同时还可以识别各创新主体技术输出活跃度,预测技术研发或市场运营方向的变化情况。

2.2.1 转让与许可分析

表2显示,装备制造企业在2004—2022年申请的专利中发生转让和许可的专利总数较少,专利转让率仅为3.16%,表明专利的成果转化能力总体较弱,专利技术与市场应用相对脱节,这不仅跟专利政策相关,也跟专利自身的新颖性与先进性有关,因为随着时间的推移,有些专利技术会被更新的技术所取代。近几年来,国家高度重视科技成果的转移转化,不断出台相应机制促进成果转化。如图7所示,2015年、2019年、2022年分别出现了专利转让的小高峰,反映出这几年的专利运营活动相对活跃一些。

表2 2004—2022年专利转让与许可数量分析结果

图7 2004—2022年智能制造企业专利转让数量

2.2.2 转让技术热点分析

由于专利许可数量较少,这里仅分析一下专利转让的技术分布。如图8、图9所示,转让技术热点主要分布在B65G(运输或贮存装置)、B65H(搬运薄的或细丝状材料)、B24B(用于磨削或抛光的机床、装置或工艺)、B31B(纸、纸板或以类似纸的方式加工的材料制成的容器的制作)、H01F(半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件)(45项以上)几个装备制造领域,由于专利多数为交叉学科,一件专利会涉及2个或2个以上领域,进一步分析可知,B24B、H01F领域技术主要集中在2015年期间华海清科股份有限公司与清华大学之间的技术转让,实现了高校产学研技术成果的转移;也有科研机构之间的专利技术转移。

图8 2004—2023年转让技术热点

图9 专利转让人(前10)专利数量排名

2.3 专利合享价值度分析

专利价值可以展示企业的创新能力与发展动力,有助于推进企业对专利的有效运用和布局,通过对专利的价值度分析,能够进一步挖掘企业的高价值专利,从而着力培育高价值专利,提升企业的核心竞争力,为企业高质量发展提供有力支撑。

2.3.1 专利合享价值度整体分布

对天津市装备制造领域重点企业申请专利的合享价值度进行分析。如图10所示,合享价值度主要集中在7分,占比38.05%,合享价值度8～9分的专利占比为28.97%,合享价值度10分占比0.63%,数字越高,说明价值越大,专利技术越稳定,市场优势越高。分析表明随着经济快速增长,尽管企业专利申请数量剧增,但高价值专利还是很少,专利质量还有待提高,创新潜能亟须进一步激活。

图10 装备制造企业专利价值度分布

2.3.2 专利合享价值度较高的创新主体分析

由于合享价值度的数字越高,提示专利价值就越大,并且合享价值度>7的专利数量占比较大,因此选取合享价值度较高(>7)的申请人进行分析。图11表明,排名第1的建科机械(天津)股份有限公司创新实力最强,专利成果积累最多,具有较强的专利竞争实力。华海清科股份有限公司依托清华大学研发团队也申请了很多高价值度的专利,创新实力也很强。天津赛象科技股份有限公司、天津长荣股份印刷设备股份有限公司等多家企业均有百余项高价值度的专利,表明这几家公司的整体创新能力较强,可以帮助企业着重识别和运用好这些价值度高的专利,并进一步重点筛选和培育高价值专利,重视引导这些专利的转化应用,使这些专利能真正带来高价值的增长预期和收益回报。

图11 专利价值度较高的创新主体专利数量排名

3 天津装备制造产业发展态势及对策建议

3.1 产业发展特点与前景

天津具有深厚的产业基础和独特的区位优势,装备制造产业门类齐全,配套及产业链完善,拥有近500家模具制造企业,400余家铸造企业,120余家锻造企业,220多家热处理企业以及众多机加工企业及其他配套企业,这些都为深入推动装备制造企业创新发展提供了坚实的基础,市场厚积薄发,发展前景广阔。为此,通过对天津装备制造重点企业申请的专利情况分析可以明晰天津市装备制造企业的发展特点与发展定位。

从专利申请趋势看,天津市装备制造产业技术处于快速成长期,专利数量持续增长,但实用新型占比高,科技含量较低,表明企业在政策大力支持下已加速创新发展步伐,市场核心竞争力增强,但在关键技术上的自主创新能力还亟须提升。

从创新主体分析看,专利申请人中,天津装备制造业的大型骨干企业较少,仅有建科机械(天津)股份有限公司、华海清科股份有限公司较早启动专利技术布局,知识产权保护意识很强,是实力较强的领培企业。其他装备制造重点企业的创新力度仍然不足,需要加快创新步伐。企业可以通过企业间信息资源共享、合作开发、交叉许可、购买等方式来拓宽专利来源渠道,或者进一步探索以企业为主体、市场为导向、产学研结合的技术创新体系[7],从而提升企业的创新能级。

从技术构成分析看,技术研发方向也主要集中在焊接技术、车间机械零配件与运输设备、机床技术、机械手技术、控制调节等方面,表明天津装备制造业主要还是集中于中低端制造方面,在高端装备制造上的研发能力相对薄弱,可以帮助企业在高端制造领域上挖掘热点技术以及关键技术的发展趋势和方向,为企业选择研发方向提供依据,同时为企业节约成本,避免盲目投入,重复研发。

从专利运营与合享价值度分析可知,天津市装备制造领域的专利成果转化能力总体很弱,转化率仅为3.16%,专利技术输出不活跃,与市场应用相对脱节,校企合作环境薄弱。而该领域专利的合享价值度主要集中在7分,占比39.56%,价值度10分仅占比0.61%,其中多家龙头企业均含有百余项高价值度的专利,整体创新能力较强,可以协助这些企业重点筛选和培育高价值专利,促进企业创新活力加速迸发,发展潜力与市场空间加速释放,为企业高质量发展提供更有力的支撑。

3.2 产业竞争力提升的可行性对策建议

《天津市制造业高质量发展“十四五”规划》提出天津作为国内重要的工业城市,要坚持把制造业作为立市之本、强市之基,要加快建设制造强市,深入实施创新驱动发展战略,推进产业基础高级化、产业链现代化,提高经济质量效益和核心竞争力[8]。基于此,结合天津装备制造产业发展现状,从政策与企业两个方面探讨提升产业竞争力的对策建议。

从政策层面,可以通过税收优惠、金融支持、补贴资金等方式,继续加大政府扶持力度,引导优质资源要素向装备制造产业集聚,引进一批带动性与支撑性强的项目,推动产业优化升级,并带动其配套企业发展壮大,提升整个装备产业链智能化发展能级。为企业搭建协作发展的公共服务平台,培育高端产业园区,以集中力量对关键技术、“卡脖子”技术进行攻关,形成一批具有自主知识产权的高端技术和产品,打造天津特有的高端装备制造创新格局[9]。优化创新生态系统,充分营造高价值专利培育的良好环境,鼓励企业自主创新,着力协助雏鹰、瞪羚、领军企业提升高价值专利的数量;鼓励出台人才流动的相关政策,促进人才的交流和合作,同时加强对高层次人才以及海外人才的引进,帮助企业提升人才水平和竞争力。

从企业方面,围绕国内外市场需求与发展前景,抢抓机遇,深挖市场潜力,加紧在“高端制造”赛道布局,打破技术壁垒,把核心技术、关键技术牢牢掌握在自己手中,同时加快企业新旧动能转换,加大创新性资金投入,以持续提升企业核心竞争力。充分发挥专利战略思维作用,合理通过专利考核奖励机制,鼓励企业研究人员跳出固有思维,敢于创新,从而激发企业内生发展动力。重视人才培养,精准引进人才,充分利用天津科教资源,与高校、科研院所等加强深度融合,共建产业技术创新联盟,提升企业高质量创新人才整体队伍水平,为企业提升核心竞争力提供重要保障。