基于專利數據挖掘的我國煙草產業發展態勢分析

高 杰, 龍 華, 邵玉斌, 杜慶治

昆明理工大學信息工程與自動化學院，云南昆明 650000)

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基于專利數據挖掘的我國煙草產業發展態勢分析

高 杰, 龍 華*, 邵玉斌, 杜慶治

昆明理工大學信息工程與自動化學院，云南昆明 650000)

在對2001～2015年我國煙草產業相關專利進行檢索統計的基礎上，從基本統計分析、深度挖掘分析兩方面分析了我國煙草產業相關專利的整體態勢、區域分布、競爭主體、競爭領域4大因素。結果表明：最近幾年，我國煙草產業發展勢頭良好，專利申請數量普遍增多，相關的技術發展迅速且絕對多數技術正處于技術發展的成長期；我國煙草產業的發展具有很強的區域局限性，呈現出局部區域集中度高、區域發展程度及分布不均的特點，且不同類型的專利申請人在專利申請類型、專利申請數量方面差異很大；煙草的調味或加香技術、無煙氣的煙草制品及其制備方法、口含型煙草制品及其制備方法等技術創新難度相對較小，可拓展、創新的空間比較大，屬于重熱點技術領域。

煙草產業；專利分析；競爭格局；數據挖掘

煙草產業是我國重要的經濟支柱性產業，同時，也是帶動農民致富增收的重要途徑[1]。煙草產業的穩定發展與我國部分省市的經濟穩定、繁榮密切相關，尤其是云南、湖南等煙草生產大省。目前，我國煙草產業呈現出產銷量大，但綜合實力欠缺的態勢，主要體現在以下兩方面：①整體產業生產集中度低，綜合實力較弱；②缺乏全球性的跨國公司及市場占有率較高的高端品牌產品，國外市場份額占有率小，缺乏國際競爭力[2]。

專利文獻是商業經營、科學研究和技術發展最重要的信息來源之一，專利信息數量龐大，價值突顯，來源廣泛[3]。在市場經濟條件下，專利信息是企業生存發展和技術創新的重要資源，能最大化地保護企業的技術經濟效益[4-5]；同時，基于專利的情報分析[6-7]能有助于發現某一產業的技術前沿、研發動向等信息，可有效為企業、高校、政府部門、研究機構的知識產權布局、技術研發等提供參考依據[8]。

綜上所述，考慮到我國煙草產業的發展現狀以及專利分析方法的具體應用，開展國內煙草產業的專利分析研究，對我國煙草產業的發展、技術創新、人才引進以及核心競爭力的培育具有重要意義。

1　技術方案

該研究采用定性、定量的分析方法，對我國煙草產業的專利數據進行了分析。該研究分析了2001～2015年我國煙草產業相關的實用新型專利和發明專利(不包括港澳臺的專利數據)。該研究將佰騰數據庫作為專利的檢索數據庫，并借助佰騰網的專利分析平臺[9]以及Excel、SPSS等軟件對所檢索的專利進行數據挖掘分析。

為較全面、準確高效地檢索出煙草產業的相關專利，首先對煙草產業進行技術邊界界定。考慮到技術邊界界定的實際操作性以及該研究側重點，結合相關文獻[10-12]以及學術研究共識，確立了技術邊界(圖1)。其次，根據圖1中技術邊界界定的結果，采用“IPC分類號+技術邊界+人工篩查”的檢索策略，具體為：“ic2:((A24*)or(A01*)or(C12*)or(G01*)or(G06*)or(C05*)or(B65*)or(C07*)or(C11*)or(A61*)or(C08*)or(H04*)or(B01*)or(C02*))andti:((煙苗*)or(煙株*)or(煙葉*)or(煙草*)or(煙絲*)or(煙油*)or(煙液*)or(電子煙*)or(卷煙*)or(電子霧化器*))”，在專利數據庫中進行專利檢索，并將最終的檢索結果確定為樣本數據為8 019項。

2　煙草產業專利分析

2.1專利整體態勢專利的法律狀態及專利類型能有效反映專利結構以及專利技術的發展、更新程度。目前，煙草產業相關的專利中授權的多為實用新型專利(3 734項)，專利結構有待優化；授權的發明專利(1 891項)只占發明專利總量的43.22%，近57%的發明專利處于發明公開、實質審查狀態，這有效說明了最近的1～3年是煙草產業技術發展、技術創新的高潮期，煙草產業相關技術的創新性、可拓展性強，技術發展空間大。

圖1　煙草產業技術邊界Fig.1　Tobacco industry technical boundary

煙草產業的技術發展大致可以分為4個階段(圖2)：第一階段是2001～2005年，在此階段涉及的專利申請人少，每年的專利申請量不足20件，技術發展不穩定，屬于技術萌芽階段；第二階段是2006～2010年，在此階段專利申請量及專利申請人較前一個階段都有了較大的增幅，其中，2009年專利申請量達到131項，技術方向基本明確，屬于技術成長期；第三階段是2011～2014年，在此階段專利申請量漲勢明顯，大量的專利申請人涉足該技術領域，技術創新取得了重大進展，技術方向明確，屬于技術發展期；第四階段是2015年，此階段專利申請量、專利申請人皆有所下降，可能與我國最近相關的控煙政策及市場需求降低等有關，具體原因有待進一步分析。

圖2　煙草專利技術生命周期Fig.2　Tobocco patent technology life cycle

2.2專利區域分布圖3從專利區域分布的角度對我國煙草產業的技術區域分布進行了分析。從圖3可以看出，我國煙草產業技術的發展與當地所在的煙草企業及研究機構存在很大的關聯性，煙草產業的相關專利主要集中在廣東、云南、河南、湖北、山東、湖南等省份。廣東作為沿海地區，在電子煙專利技術申請方面占據絕對優勢；相比沿海地區，地理位置欠佳的內地省份的煙草技術發展和相關專利的申請則多依托當地的中煙工業有限責任公司的引領和推動，例如云南中煙工業有限責任公司、河南中煙工業有限責任公司、川渝中煙工業有限責任公司等。

圖3　煙草專利數量區域分布Fig.3　Regional distribution of tobacco patent quantity

2.3競爭主體專利申請人的專利占有量及局部范圍內專利申請人的專利集中度能有效地反映競爭主體的競爭實力以及當前產業技術領域的競爭格局。煙草專利申請人深度分析見表1。從表1可以看出，不同類型的專利申請人在專利申請類型、專利申請數量方面差異很大；企業類型的專利申請人在發明專利申請數量、專利申請總量方面都占據絕對優勢，但是相較于高校及研究機構類型的專利申請人，其發明專利的占有比例明顯偏低，專利結構不合理，有待進一步優化；個人類型的專利申請人相對來說，技術創新能力不足，綜合競爭力較差，整體上處于劣勢。從表2中可以看出，排在Top10的企業基本都是各省的中煙工業有限責任公司，其研發團隊的規模都比較大，但人均發明專利占有量整體偏低，研發效率有待提高。根據表1～2中的數據，通過簡單計算，Top10、Top50的專利申請人分別占專利總申請量的25.12%、52.46%，說明目前煙草產業的專利集中度比較高，存在技術壟斷的風險。

表1　煙草專利申請人深度分析

表2　Top10煙草專利申請人分析

采用K-means算法對表2中的數據進行聚類分析，結果見圖4。結合表2、圖4可以得出，在我國煙草產業相關技術領域中，中國煙草總公司鄭州煙草研究院和豪尼機械制造股份公司是發明專利申請總量最多、研發團隊規模最大的專利權人，兩者申請的發明專利涵蓋煙草產業的各個核心技術領域，專利布局較為合理，且專利授權率較高，被引證的專利數量較多；劉秋明、惠州市吉瑞科技有限公司以及深圳市合元科技有限公司主要涉及電子煙相關的技術領域，具體包括電子煙煙液(煙油)制備及調香方法、霧化器發熱裝置、電子煙的電池組件及相關裝置等，其專利擁有量占電子煙技術領域的25.92%；相比以上2大類，各省份的中煙工業有限責任公司之間差異性較小，專利規模和人均發明專利占有量比較接近，其專利主要涉及煙草薄片的制備、煙葉漿料的處理、煙葉成絲的制備以及煙用香料的制備等領域。

圖4　Top10專利申請人聚類分析Fig.4　Cluster analysis of Top10 patent applicants

2.4競爭領域該研究基于IPC小組分類方法，選取發明專利申請量Top10的技術領域進行專利系數的測算[13-14]，計算公式如下：

r=a/A;β=a/(a+b)

式中，a為發明專利數量；b為實用新型專利數量；A為最近5年內發明專利的累計數量；r表示技術生長率，其值越趨于1，表示該技術處于生長階段；β為技術成熟系數，其值越趨于0，表示該技術處于成熟期。

利用以上方法，計算得到我國煙草產業相關專利技術領域分析結果(表3)。從表3可以看出：①A24F47/00領域近年來發展速度很快，r′達到了0.648，且該技術領域占據煙草產業發明專利中最大的小組份額；但就β′計算結果來看，其技術整體獨立性較強，整體而言該技術領域的創新難度較以往相對增大，整體發展潛力較前期有所下降；②從專利系數測算結果分析，A24B3/12、A24B15/24技術領域的r′、β′數值較大，新技術特征明顯；③相較于A24B3/12、A24B15/24技術領域，Top10中其他技術領域的專利系數測算結果表明最近3年的平均技術生長率都比較高，基本達到0.35左右，且技術成熟系數較大，平均值達到0.7，說明以上技術領域的技術正處于技術發展的成長期，技術創新難度相對較小，可拓展空間較大。由此可以預測：煙草薄片及相關處理方法、電子煙油(煙液)的制備方法、煙草加料香精的制備方法以及口含型煙草制品及其制備方法等是未來煙草產業的重熱點技術領域。

表3　我國煙草產業相關專利技術領域分析

3　結論與建議

該研究采用“IPC分類號+技術邊界+人工篩查”的檢索方法對我國2001～2015年煙草產業相關專利的專利整體態勢、區域分布、競爭主體、競爭領域等進行分析，結合我國具體國情，得出以下結論和建議。

(1)最近幾年，我國煙草產業發展勢頭良好，專利申請數量普遍增多，相關的技術發展迅速。整體而言，絕對多數技術正處于技術發展的成長期，例如：煙草(煙絲)的調味或加香技術、無煙氣的煙草制品及其制備方法、煙草加料香精的制備方法等技術創新難度相對較小，可拓展、創新的空間比較大，屬于重熱點技術領域。

(2)我國煙草產業的發展具有很強的區域局限性，呈現出局部區域集中度高、區域發展程度及分布不均的特點，其主要與當地煙草企業及研究機構存在很大的相關性；且不同類型的專利申請人在專利申請類型、專利申請數量方面差異很大。因此，不同區域、不同類型的相關企業及研究機構應多加強合作交流，打破區域、技術隔閡，有效實現跨越式發展。

(3)目前，我國煙草相關的企業在專利信息資源管理、利用及整合等方面仍存在很多不足，企業普遍只關注專利的申請，而忽視了專利的運營及其本身的情報價值挖掘。主要體現在以下幾個方面：①前期專利申請布局規劃不合理；②專利授權后產業化進程慢且效率低；③企業間缺乏專利池的構建；④基于專利分析在尋求發展商機、規避專利糾紛、制定競爭策略、失效專利的信息挖掘及二次創新等方面的應用還不夠深入、普遍。

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AnalysisonTobaccoIndustryDevelopmentTrendinChinaBasedonPatentDataMining

GAOJie,LONGHua*,SHAOYu-binetal

FacultyofInformationEngineeringandAutomation,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650000)

ThroughretrievalstatisticsoftobaccoindustryrelatedpatentsinChinaduring2001-2015,fourfactorsincludingoverallsituation,regionaldistribution,maincompetitionsubject,competitionfieldwereanalyzedbybasicstatisticalanalysisanddeepanalysis.TheresultsshowedthattobaccoindustryinChinakeepsagoodmomentumofdevelopment,thenumberofapplicationsofpatentsisincreasingandtherelatedtechnologyisgrowingrapidly,furthermore,mostofwhichareatastageoftechnologicaldevelopment;thedevelopmentoftobaccoindustryinChinahasastrongregionallimitations,showingahighconcentrationinalocalareaandcharacteristicsofunevenregionaldevelopmentanddistribution,what’smore,typesandnumberofpatentapplicationarewidelyaccordingtotheapplicants;theinnovationoftechnologyonflavoring,perfuming,smoke-freetobaccoproductsandbuccaltobaccoproductsarelessdifficultthanothers,whichleadstoarelativelylargerinnovativespace,andmakesitahottechnologyarea.

Tobaccoindustry;Patentanalysis;Competitivelandscape;Datamining

2014年云南省科技廳基金項目(2014RA051)；2013年云南省科技廳基金項目(2013FZ010)。

高杰(1991- )，男，安徽潛山人，碩士研究生，研究方向：信息處理。*通訊作者，教授，碩士生導師，從事信息處理研究。

2016-07-04

S126

A

0517-6611(2016)26-0240-04