基于专利计量的河南智能装备产业分析

秦长江，李晓萌

（河南科技大学商学院， 河南 洛阳 471023）

1 引 言

随着新一轮产业和科技革命的到来，突破性技术和科技创新日新月异的飞速发展，创新已经成为引领科技发展的第一动力，这为我国各个产业的升级转型带来了大好机遇。 2022 年4 月底，河南省委书记楼阳生在全省教育科技创新大会上指出，要坚定不移实施创新驱动战略，举全省之力，构建一流创新生态，打造国家创新高地。 要有责任感、紧迫感、使命感，推进河南省创新驱动的高质量发展，形成极具竞争力的一流创新生态［1］。

专利是技术创新的源动力，专利作为衡量科技创新的重要指标，专利文献也就成为表征技术创新活动的重要载体。 专利文献是技术研发的最重要信息源，世界上发明创造成果的90%～95%只能在专利文献中查到。 通过专利分析，可以勾勒出新兴产业技术创新和发展的态势，洞察产业技术发展动向，衡量产业创新水平，学界对此已达成共识［2］。 专利信息计量是专利定量分析的基础，主要是利用数学和统计学的方法对专利文献的数量、分布、特征、结构等规律进行分析，发现产业技术活动的重点优势和薄弱空白点，挖掘技术创新机会。 可以此为依据制定行业技术竞争策略，监测技术竞争环境，进行行业技术竞争情报分析，提供技术竞争力测度等［3］。 因此，专利信息计量研究对国家各级科技管理部门、企业、大学和科研机构等都具有极大的应用价值和参考意义。

2016 年12 月19 日，国务院关于印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知（国发〔2016〕67 号）中着重指出：“要进一步发展壮大新一代信息技术、新材料、高端装备、生物、节能环保、新能源、新能源汽车、数字创意等战略性新兴产业。”［4］2022 年1 月26 日，河南省人民政府关于印发河南省“十四五”制造业高质量发展规划和现代服务业发展规划的通知（豫政〔2021〕49 号）也强调：河南省“十四五”发展的战略任务是提质发展材料、装备、汽车、食品、轻纺5 大传统产业，培育壮大新一代信息技术、新材料、高端装备、新能源、节能环保、智能网联及新能源汽车、现代医药7 大新兴产业［5］。 装备制造产业是河南省的重要支柱产业，在全国也占有非常重要的位置，但一直存在大而不强、高精尖技术不突出的难题。

智能装备，是指具有感知、分析、控制、推理、决策功能的制造装备，它是智能技术、信息技术与先进制造技术的集成和深度融合［6］。 智能装备是高端制造产业的重要组成部分。 智能装备产业的升级，可以推进装备制造产业基础高级化、产业链现代化，增强制造业的竞争优势，推动制造业高质量发展。 由于国内不同地区经济发展水平、科研实力有较大差距，中国的高精尖高端智能装备产业主要集中于长三角、珠三角及环渤海等工业实力较雄厚地区。 位于中西部的河南省，智能装备产业与这些先进地区有一定的差距。

国家（地区） 层面的宏观专利信息计量分析研究一直备受学界关注，研究成果也十分丰富。 1971年，美国国家科学委员会与CHI Research 合作对不同国家的科技表现进行专利文献计量［7］。 2003 年，Narin 比较了全球22 个主要发达国家（地区） 在美授权专利量与其GDP 产值之间的关系［8］。 之后，用专利申请量、授权量、被引量、技术强度等专利信息计量指标以及专利技术变迁图、专利地图等专利分析方法对国家（地区）、行业的技术发展和创新进行相关研究的成果大量涌现［9－13］。 在我国，学界也有大量研究。 学者用专利计量方法分析食品科技［14］、区块链技术［15］、转基因作物［16］等特定行业的发展态势和当前研发重点。 总之，专利作为世界上最全面、最新颖的技术情报和科技信息源，被国内外学界一致认为，既是企业R＆D 活动成果的重要测度指标，其信息计量指标与分析方法也广泛用于评价和度量国家和区域的产业技术创新和技术进步能力［17］。

本文通过对河南省智能装备行业的专利数量、专利技术生命周期、专利结构、专利重点技术领域、专利质量等专利计量指标来分析该行业的整体技术发展态势，发现河南智能装备技术领域存在的突出问题，分析形成原因，找到目前河南省在该行业所拥有的核心竞争力技术，提出提高加快该行业高质量发展的政策建议。 所以，本研究有较大的研究意义和必要性。

2 河南省智能装备行业专利计量分析

2.1 数据和方法

利用我国较有影响的合享智慧（简称IncoPat）和智慧芽（简称PatSnap）两个专利数据库，对近十年河南省智能装备产业相关专利数据进行搜集和整理，以IncoPat 数据库为主，PatSnap 数据库予以数据补充和完善。

检索策略：使用高级检索，选择“关键词工具”“新兴产业”“高端装备制造产业”“智能制造装备产业”，得出检索结果后进行二次检索，地址＝河南省，申请日＝2012－2021。 得出检索结果72 033 条，选择“申请号合并”，过滤掉重复项，得出67 754 条专利数据，其中发明专利17 758 件、实用新型专利49 996件。

2.2 专利数量分析

如图1 所示，河南智能装备产业相关专利申请总量逐年上升，说明河南省智能装备产业的主体进行科技创新和研发活动的积极性和主动性逐年提高。 但必须看到数据中的一个严重缺陷：我国三种专利类型中技术含量最高的专利——发明专利只占到专利申请总量的26.2%，远低于广东的50.14%［18］，这说明河南省智能装备领域总体创新能力较弱，技术含量较低，还有较大的提升和发展空间。

图1 2012－2021 年河南智能装备产业专利申请量

2.3 专利技术生命周期分析

专利技术生长率、专利技术成熟系数、专利技术衰老系数是宏观层面的专利计量指标。 这些指标能衡量某一技术领域技术发明的整体发展状态。 技术生长率v ＝a／A，a为当年发明专利申请量，A代表近5 年的发明专利申请总量；技术成熟系数α ＝a／（a ＋b）。a、b分别代表当年发明专利、实用新型专利的申请量；技术衰老系数β ＝（a ＋b）／（a ＋b ＋c），a、b、c分别代表当年发明专利、实用新型专利、外观设计专利的申请总量。 统计结果见表1。 由表1 可以看出，河南省智能装备领域仍处于技术成长发展期。技术生长率v在近十年一直处于波动状态，没有呈现出明显的增长或减少趋势，说明整个行业的技术没有明显的勃发生长；技术成熟系数α在2017 年之前总体呈现出上涨趋势，但在2017 年之后又呈现出下降趋势，这说明河南省智能装备行业技术在科技创新层面一直尚未成熟；技术衰老系数β一直是1，说明河南省智能装备行业技术也没有呈现衰老趋势，还有巨大的成长空间。 总体来说，河南智能装备技术处于成长阶段，技术发展潜力很大。 所以全省都应加大智能装备的技术研发和创新投入，加快整个产业的技术升级和创新。

表1 2012 － 2021 河南智能装备产业专利生命周期指标统计

2.4 专利结构分析

专利授权率和专利有效率是从专利管理角度来进行专利分析的指标。 专利授权率Rn ＝Pl／Pa，n表示时间；Pl表示截至n时间段所授权的专利总量；Pa表示在n时间段之前所申请的专利总量，因为专利授权具备新颖性、创造性和实用性的要求，必须由国家知识产权局严格审查。 因此专利的授权率最能反映专利质量和技术创新水平。 专利有效率是指以统计年的年末为截至点，到该年年末为止，该地区有效专利总量与截止到该年年末该地区所有获得授权专利总量的比值。 专利授权率和专利有效率能表征区域和行业的整体专利技术水平。 这是因为专利授权后专利权人维持专利必须缴纳专利年费，专利权人对自己拥有的专利必须全面权衡，对没有潜在收益的专利会选择放弃专利权。

国家知识产权局发布的2021 年年度报告显示，我国的发明专利授权率为55%，尽管不同行业专利授权率有所差异，但河南智能装备领域专利授权率明显过低。 2012－2021 年间河南省智能制造装备产业专利授权量为54 459 条（包括发明和实用新型专利），发明专利授权量为4 464 条。 具体结果如图2、图3 所示。

图2 2012－2021 年河南省智能装备产业发明专利授权量

图3 2012－2021 年河南省智能装备产业发明专利授权率

2012－2018 年，河南智能装备领域的专利授权率一直低于10%，说明大部分专利申请未获得授权，远远低于全国平均水平，专利申请整体质量堪忧。2018 年，河南省人民政府制定了智能装备产业发展的相关激励政策，2019 年和2020 年专利授权率明显提升。 由此可以说明，政府宏观激励政策能在很大程度上促进专利质量的提升和技术进步。

值得注意的是2015 年之后，河南智能装备领域非职务发明专利的授权率远高于职务发明的授权率，这与通常情况下职务发明授权率远高于非职务发明授权率的特征完全相反。 如表2 所示，职务发明的创新主体主要是企业，企业专利申请量最多，科研单位和机关团体的申请量较低且没有大幅度波动。 这一现象说明河南省智能装备领域的专利申请结构严重不合理，企业等创新主体缺乏专利等技术研发的相关奖励制度和政策激励。

表2 2012－2021 年河南省智能装备产业申请主体专利授权率（%）

在有效率方面，经过统计，河南省智能装备领域的发明和实用新型专利的有效率都低于全国平均水平，发明专利有效率为82. 37% （全国平均为90.70%），实用新型专利有效率为69.39%（全国平均为72.70%）。 各专利主体的专利有效率统计见图4。除企业外，大专院校、科研单位和机关团体的专利有效率都低于全国平均水平。

图4 各专利主体专利有效率

一般来说，造成专利无效的原因很多，比如各专利权人及其机构未能按时缴纳年费和专利期限届满等。 这些都反映了河南省不同机构在管理专利中存在一些突出问题，比如不合理的科研人员评价和晋升制度导致科研人员仅仅为了申请专利、取得专利证书，后续的维持、转化等根本不考虑，只重视数量而不重视质量的政策导致未缴纳年费或者因为创新性和新颖性不足导致专利被宣告无效。

2.5 重点技术领域分析

将本次研究所检索统计整理的专利与国际专利分类号（IPC 号）进行对照，按照IPC 号出现的次数总和进行排序，选取专利数量排名前6 的IPC 号，分类归纳出IPC 号排名前6 的河南省智能制造专利的主要技术领域，结果见表3。

表3 河南省智能装备技术主要领域分布

由表3 可见，河南省智能装备产业的研发和创新主要集中于焊接和热切割技术；机床的零件、部件和附件；磨削或抛光的机床、装置或工艺；起重机相关技术；机械手技术和轴技术。 这些领域的技术处于全国前沿。 比如机械手技术，洛阳中信重工的液压重载机械臂的技术代表着国家最高水平；在关键零部件领域，目前国内唯一能批量生产医用CT 机轴承的是洛阳轴承股份公司。 因此整体而言，河南智能装备领域的研发和科技创新在全国有一定的核心竞争力。

2.6 专利质量分析

2.6.1 发明专利平均寿命

发明专利平均寿命是从专利运营角度来描述专利实际质量和价值的指标。 专利平均寿命计算方式为表示授权专利数；Ti表示授权专利i自申请日起的存活年数。 IncoPat 数据库中专利寿命分析维度为年，没有精确到月，本次统计按0－12 月为1 年，13－24 月为2 年，以此类推，结果见表4。 平均寿命为2－5 年的专利最多，最终计算得出河南省智能装备产业授权专利的平均寿命为5.1 年。 2021年我国专利的平均寿命为7.6 年。 整体比较而言，河南省智能装备领域的专利平均寿命相对较短，此时就更需要全省的相关科技管理部门政策扶持和资金投入来支撑，提高发明专利的整体平均寿命。

表4 河南省智能装备发明专利平均寿命统计

2.6.2 国际专利数

专利被其他国家和国际组织授权，表明该专利得到其他国家和国际组织的认可，说明该专利国际影响力大。 在专利计量中，一般使用两个指标：一个指标是美国授权专利量或三方专利量，即在北美、欧盟、日本三方中任何两方以上都申请的专利数量（本研究采用三方专利量）；另一个指标是PCT 专利申请数，即申请国际专利数量，一般用专利合作条约PCT（即Patent Cooperation Treaty 的简称）专利数来衡量。 PCT 有142 个成员国，是有关专利申请的国际条约。 PCT 国际申请在一定程度上反映了申请专利所含技术的重要性。 因为PCT 规定：专利申请人可通过PCT 途径向多个国家申请专利，这就表明申请人的发明创造迫切希望向国际市场推广。 因此PCT 专利申请数量很大程度上可以衡量专利总体质量。 在本次研究使用的两个专利数据库中，没有欧盟专利数据，但有美国、日本和PCT 的专利数据。 据统计，河南省智能装备产业的专利中，美国专利量为0，日本专利量为10 项，PCT 专利为59 项，共计69项国际专利。 这些数据表明河南省智能装备产业专利的国际影响力非常低，远远没有走向世界。 需要下大气力提高。

2.6.3 专利实施率

专利实施率也是表征专利实际质量和价值的重要指标。 通过IncoPat 数据库检索统计，近十年间，河南省智能装备产业转让专利数为2765 项，许可专利数为109 项，质押专利数为558 项。 专利实施率＝（专利许可数＋专利转让数＋专利质押数）／专利授权量，计算可得，河南省智能装备产业总体专利实施率＝（109 ＋2765 ＋558）／4464 ＝0.769，专利实施率为76.9%。 2021 年我国发明专利的实施率为48.9%，这说明河南智能装备领域的专利实施率较高，有较高的应用价值。 因此，河南省各级科技管理部门更应该大力扶持应用价值高的专利，使其发挥更大的作用和影响。

2.6.4 专利被引频次

专利被引频次是专利被其他专利或论文引用的次数，是表示该专利技术水平和学术影响力的重要指标。 2012－2021 年河南省智能装备产业发明授权专利中被引用次数最高的为7 次，只有1 项专利；被引用次数为6 次、5 次的，都只有2 项专利；被引用4次的有4 项专利；被引用3 次、2 次、1 次的，分别有10、48、106 项专利。 总被引频次为277 次，篇均被引频次为：277／4464（授权发明专利数量）＝0.062 次／篇。 这些数据表明河南省智能装备产业专利的技术水平和影响力很低，还有很大的提升空间。

3 河南智能装备行业高质量发展的建议

在科技创新、制造业产业升级的国际大趋势中，我国各省市都在群策群力提高和促进智能装备产业的技术发展，长三角、珠三角等地区依托历史形成的科技经济优势和地理区位优势已经在此行业中领跑。 根据此次对河南智能装备行业专利数据的计量分析，结合借鉴长三角、珠三角等地区的成功经验，提出以下建议：

3.1 加大资金投入，推进产业高质量发展

近十年，河南智能装备行业专利申请量逐年上升，但高价值、高水平专利过少，专利平均寿命较低，专利授权率也不高，说明河南智能装备行业的专利整体质量较低。 专利数量的积累仅仅是行业发展的第一步，高质量专利的大幅度增加和积累才能促使河南省成为智能装备行业的全国领军省份。 高质量专利的增加和积累需要大量资金投入，需要出台一整套专利资助政策。 河南省各级科技管理部门应当扎实地开展有关该产业技术、市场等发展状况的调研，明确河南省智能装备产业高精尖技术的突破口和主攻方向，对优势技术以及预计可攻克的技术进行大规模的资金投入和各种政策倾斜支持，制定统一的和操作性强的奖惩机制和监督措施，促进河南省智能装备产业技术高质量发展。

此外，专利集中于企业也不利于整体行业发展，还需要进一步调动高校和科研单位技术研发的积极性和主动性。 高校和科研单位与企业专利申请的目的不一致，由于我省的专利奖励政策不配套，造成我省高校和科研机构的专利转化率非常低，导致部分高新技术专利无法及时应用于行业生产实践。 因此，河南省应当调整相应政策，深化产学研一条龙措施，促使高校和科研单位强化与企业间的密切合作，在全省形成专利申请、授权、实施、转化、利用的良性生态系统，促进河南省智能装备产业核心技术早日投入实际生产应用，从而推动整个产业高质量快速发展。

3.2 整合优势技术资源，优化强化技术布局

保持优势技术领军地位，支持龙头企业做大做强，整合与优势技术相关的各项技术，凝练做强做大优势技术，从而带动整个行业的高质量发展，是提高河南省智能装备产业高质量快速发展最重要也是最有效的措施。 河南省各级科技管理部门应当统筹谋划，扬长避短，优先大力扶持、重点发展河南省拥有的、目前在全国领先的优势技术，整合全省的优势研发和生产机构，强强联合，优势互补，支持河南省龙头企业壮大发展。 比如筹建和加强高校和科研机构的相关实验室和研发基地，采取措施促使它们加强和相关龙头企业的密切合作关系，为技术创新提供强有力支撑。 对于较为弱势的技术，应当在全省范围内全面评估各机构的研发能力后，有选择地进行取舍，选择尚未成熟但有发展前景的、河南省有技术潜力的、可持续的技术方向，集中全省的技术力量继续突破攻克研发技术难题，形成以优势技术为中心、相关技术为辅助的技术网络和梯队。 同时，对河南省智能装备行业技术水平进行全方面地评估（重点评估各种技术方向在国内外的地位），挖掘可发展的技术领域，加强跨国、跨省的全方位技术合作，与该技术全球领先的国内外龙头企业、高校、科研机构紧密合作，促进河南省智能装备行业质的飞跃和发展，实现合作共赢。

3.3 制定强化激励政策，优化专利申请结构

本次分析发现河南智能装备行业专利的一个重大缺陷是非职务发明专利授权率高于职务发明专利，这说明河南省的宏观专利管理制度不合理。 专利是科技创新和技术研发的重要活动，需要大量人力、物力、财力的投入。 一般情况下，研究人员借助于所在机构进行技术研发，进而申请专利，这种情况下职务发明申请量和授权率都较高。 而此次分析的情况恰恰相反。 这说明河南省各机构对科技发明人员的专利申请、维护和转化，严重缺乏制度、政策和人才的全面支持和支撑。 因此为了尽快改变这一现状，河南省的宏观科技管理部门应当全面深化调整专利管理制度，在各个机构内部形成专利申请流程和要求、进度监督、专利授权后持续维持、专利转化等一整套规范的制度，同时吸纳知识产权和专利方面的人才。 对于企业，整体制度和政策做到能推动积极申请、授权、维持和转化本单位的高质量专利，形成并保持、壮大企业的技术核心竞争力；对于高校和科研单位，尽管专利所有权归属于本单位员工所在机构，但专利仅仅被用于科研人员科研能力评价和职称晋升等目的，导致申请的专利因缺乏后续政策支持，出现授权、维持、转化率都很低的现象。 因此，高校和科研单位的专利管理制度和政策必须调整，要求这些机构设置专门的专利管理部门，制定详尽的专利管理制度，实现对本单位各种行业专利的集中管理，负责专利后续状态如授权、维持、转化和法律纠纷等全流程全方位管理，同时加强专利查新工作，进一步促进优秀专利的转化和奖励。

4 结 语

智能装备行业作为我国的战略性新兴产业，十几年来飞速发展，在一定程度上改善了我国制造业“大而不强”的状况。 而河南智能装备行业与长三角、珠三角等地区有着不小的技术差距，存在着高价值、高质量、国际影响力强的专利过少、专利申请结构不合理、整体技术创新能力较低等缺憾。 整体而言，河南的智能装备行业仍处于技术发展期，在焊接、机械臂、轴承、零件等技术领域国内领先。 河南省已经制定出台《河南省智能制造和工业互联网发展三年行动计划（2018－2020）》以及配套的18 项政策，只要全省智能装备行业扬长避短，有所为有所不为，调整完善有关技术研发和科技创新的一系列激励政策，继续发挥在轴承等优势技术领域的全国领跑作用，填补充实提高河南省有潜力的技术方向，河南省成为具有核心技术竞争力、国内智能装备行业技术领先省份指日可待。