廣東省智能裝備產業技術專利特點及問題研究

趙順龍，趙紫東，費鐘琳

（1.南京工業大學經濟與管理學院，江蘇 南京 211816；2.江蘇省科技政策思想庫，江蘇 南京 211816；3.江蘇產業科技創新研究中心，江蘇 南京 211816）

1 引言

智能裝備作為具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合［1］。智能裝備產業的科技含量高、關聯度高，其發展對促進我國制造業發展、經濟增長、產業轉型升級意義重大［2］。中國這一制造業大國如何轉變為制造業強國，制造業的智能化轉型是關鍵。由于世界各國的科研水平、經濟實力和產業基礎存在較大差異，其智能裝備技術的發展水平也相差較大。廣東省在該領域的技術發展已走在全國前列，但與世界領先水平相比仍有較大差距。

技術發展水平首先體現在技術產出成果的數量與質量上。專利是技術產出成果的典型代表，通過專利分析可以看出一個國家和地區的技術發展水平和當前研發重點，例如：文獻［3］從專利信息的角度出發分析各國的技術創新態勢，為我國提高技術創新能力、緊跟國際創新形勢提出相應對策；文獻［4］通過對專利信息的分析準確預測出核心技術的發展趨勢；文獻［5］認為可以通過專利分析來展示技術的研發狀況，進而提出更精準的指導意見。通過對專利數據的挖掘分析，可有效提高技術預見的準確性與前瞻性，相關研究包括：文獻［6］通過構建專利信息挖掘系統來進行技術預見，并證明了該系統的可行性；文獻［7］設計了基于創新性評估的機電產品專利知識挖掘系統框架，研發了機電產品專利知識挖掘原型系統。

然而，技術成果是通過一系列研發活動獲取的，透過專利信息分析研發主體的活動特點及存在的問題，有利于通過管理改進提高技術產出數量和質量，進而提升技術發展水平。這里采用專利地圖分析方法，借助合享新創專利數據庫（IncoPat）中全球、中國及廣東省1985～2018 年智能裝備產業的專利數據，從專利數量、研發主體間合作、主要申請人、IPC分類號等指標入手，分析廣東省智能裝備產業技術研發活動特點，以及不同技術發展階段的核心技術主題；并通過將其與領先國家和地區的比較，發現存在的問題，提出改進建議。

2 廣東省智能裝備產業技術研發特點

2.1 研發活動較活躍

廣東省智能裝備領域專利申請總量逐年上升且年均增長速度較快，反映了創新主體研發活動的活躍程度。廣東省在該領域的首件專利申請始于1986 年，截至2018 年，專利申請總量為9836件，其中代表更高創造性水平的發明專利數量占申請總量的比值也達到了50.14%。（1986～2008）年，廣東省處于對智能裝備技術研發探索的萌芽階段，該時期的相關專利申請量相對較少，年均增長率為24.31%；（2009～2016）年，廣東省智能裝備技術的發展邁上新的臺階，進入技術成長階段，專利申請總量與2009年前的萌芽期相比開始大幅遞增，年增長率為37.13%，申請數量于2015年突破1000件，產業發展態勢達到新高。

2.2 企業研發能力較強

廣東省智能裝備領域專利申請人主要是企業，且企業的發明專利申請量排名靠前，企業專利申請總量達7949件，占全省申請總量的80%以上；相比之下，高校和科研單位兩者的申請總量之和只占全省的8% 左右。企業的發明專利申請量占其申請總量的49.74%，而高校和科研單位的發明專利占比分別達到56.22%和61.39%。廣東省企業中發明專利申請量較多的主要是移動通信企業，如華為、中興、歐珀等；其次是制造企業，如格力、美的、鴻海等。

廣東省專利數量排名前十的申請人有9個是企業，且大多是行業龍頭企業。與專利申請總量在全國排名第二、第三的江蘇省和北京市相比有優勢。北京市有5家企業，而江蘇省僅有1家企業排名前十，這說明現階段廣東省智能裝備領域企業研發活動活躍，且質量較高，有較好的產業技術基礎。

2.3 產學研合作較充分

廣東省智能裝備領域專利申請總量排名前十的申請人只有華南理工大學是高等院校，與其他機構合作申請的專利數量為27件，占其申請總量的14.29%。與同一領域專利申請總量在全國排名第二、第三的江蘇省和北京市相比，體現了較明顯的產學研合作優勢。江蘇省專利申請總量排名前十的申請人中有7位是高等院校，與其他機構合作申請的專利數量占7所高校申請總量的7.04%。北京排名前十中有3所高校，與其他機構合作申請的專利數量占3所高校申請總量的11.28%。

3 廣東省智能裝備產業核心技術主題

本節利用UCINET軟件的可視化技術演化過程，對兩階段廣東省智能裝備領域發明專利的IPC分類號分別進行共現分析，通過NetDraw得到每個階段的網絡共現圖，并進行中心度分析，確認其核心技術主題。

3.1 1986～2008年技術萌芽階段

從圖1和表1可以看出，在（1986～2008）年的技術萌芽階段，廣東省智能裝備領域中心度較高的技術主要為H04L29∕06、H04L12∕24、G05B19∕418、H04L12∕56、H04L12∕28。綜合來看，H04L 小類（數字信息的傳輸）的節點與多個節點聯系緊密，中心度高，說明H04L為技術萌芽階段的核心技術主題，與進行技術主題聚類所得的結果基本一致。以協議為特征的通信控制與處理、數據交換網絡中用于維護或管理的裝置、工廠的程序控制系統（例如DNC、FMS）、數據分組交換系統、以通路配置為特征的數據交換網絡（例如LAN、WAN）為該階段的主要核心技術，這些技術不僅與其他技術聯系廣泛，而且在聯系強度上也較為突出。

圖1 1986～2008年廣東省智能裝備領域發明專利IPC共現圖Fig.1 IPC Co Occurrence Chart of Invention Patents in Intelligent Equipment Field in Guangdong Province from 1986 to 2008

表1 1986～2008年廣東省智能裝備領域發明專利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年技術成長階段

2009～2016年技術成長階段的IPC共現圖及中心度分析表，如圖2、表2 所示。可以看出中心度較高的幾個分類號分別是H04L29∕08、G05B19∕418、H04L29∕06、G06F3∕01、G08C17∕02、H04L12∕28。雖然IPC小類H04L（數字信息的傳輸）仍是成長階段的技術熱點，但在該階段G05、G06、G08等G部分類號開始大量出現，其中G06F3∕01、G08C17∕02等分類號在技術萌芽階段并不是重點技術方向，但在成長階段與其他分類號都存在共現關系，節點中心度較高，說明人機交互的輸入裝置或輸入和輸出的組合裝置、無線電線路表征的信號傳送裝置等這些領域在技術成長階段得到了較為迅速的發展。

表2 2009～2016年廣東省智能裝備領域發明專利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

綜上分析，廣東省智能裝備領域在（2009～2016）年技術成長階段研究主題依然集中在數字信息的傳輸與交換、控制調節系統等電通信技術，但是相比于萌芽階段，電數字數據處理、測量值或傳感器輸出信號的傳輸系統、字符或圖形數據的識別與表示等技術的研究熱度也在不斷上升，此階段的研究主題開始慢慢發生變化。可以預見在未來，廣東省智能裝備領域核心技術仍然會圍繞數據與信號的識別、處理與傳輸這些方面進行不斷發展。

4 廣東省智能裝備產業技術發展存在的問題

4.1 各地級市發展不均衡

智能裝備產業技術的發展與經濟水平有很大關系。廣東省在該領域的發展以中心城市深圳、廣州、東莞、佛山為重點區域。在廣東省下轄的所有地級市中，深圳的專利申請量最多，共3817件。作為廣東省智能裝備產業的重要聚集地，得益于各方面得天獨厚的條件，多家大型高端企業，如華為、騰訊、中興、比亞迪等選擇落戶深圳。其次是廣州2027件，這是因為廣州市聚集了中山大學、華南理工大學、暨南大學和廣東工業大學等一批重點高等院校，因此專利申請量也較大。接下來是東莞1287件及佛山1002 件。四座城市專利申請總量占到了全省的82.69%。汕頭、清遠、肇慶等13 個地級市的專利申請量均未超過100件。發明專利與申請總量的情況大致相當，排名前四的深圳、廣州、東莞、佛山申請了全省80%以上的發明專利。從整體來看，廣東省各地級市智能裝備產業技術的發展呈金字塔形狀，位于塔中部和底部的城市在該領域的發展與塔尖的四座城市有很大差距，總體發展極不均衡。

4.2 龍頭企業帶動作用不強

廣東省智能裝備產業現已構建起較為完善的產業鏈，涵蓋數控機床、智能控制調節系統、人機交互系統、工業機器人等領域，并在電數字數據處理、信號傳輸系統傳輸系統、字符或圖形數據的識別與表示等應用領域擁有絕對領先優勢。其中，智能傳感器、核心基礎部件、制造業基礎軟件為廣東省智能裝備產業重點發展領域，相關技術已達到國內領先水平，涌現出恒力泰機械、廣州數控、利元亨精密自動化、明珞汽車裝備等一批具有較強行業競爭力的排頭兵企業。

這些龍頭企業雖然各自都有較好的發展，但帶動作用不強，與中小型企業的資源整合程度不高。龍頭企業雖然擁有從研發、生產、系統集成到技術支持的完整產業鏈，但在系統集成和技術支持中卻聚集了大量企業，進行零部件生產的企業較少，導致零部件供應不足、系統集成和技術支持環節競爭激烈，每個企業的均攤利潤大幅降低。而且龍頭企業未能發揮較強的帶動作用，致使中小型企業很難進入龍頭企業完整的產業鏈中，多數企業經營困難，情況不容樂觀。

4.3 高校院所基礎研究能力薄弱

使用與專利檢索相同的策略查找（1985～2018）年全球智能裝備領域的EI論文，共搜索到41657篇。其中，中國發表的論文數量占比最高，達到28.23%；其次是美國，占世界總量的16.01%；日本、德國和英國分別占6.10%、4.44%和3.49%。這些國家的EI論文數量占了世界總量的58.28%，是智能裝備領域工程研究較為活躍的地區。在EI論文數量排名靠前的全球60家主要來源機構中，中國有44家。其中，北京和東三省地區（遼寧、吉林、黑龍江）的研究機構有絕對優勢，分別占比為38.64%和25.00%；長三角地區（江蘇、浙江、上海）以及華中地區（湖南、湖北）次之，占13.64%和11.36%。

EI收錄的是具有較高學術水平的工程論文，其成果相對更易被轉化為產品和服務。然而在EI論文數量排名靠前的全球60家主要來源機構中，來自廣東的只有華南農業大學工程學院1家，由此可以看出廣東省高等院校、科研院所在智能裝備領域的基礎研究能力不足，與國內、國際高水平高校院所相比還存在較大差距，教學科研力量不足，本地高素質專業技術人才缺乏，可能在一定程度上制約產業發展。

4.4 產業技術創新驅動力不足

廣東省智能裝備領域發明專利數量排名全國第一，占其全部專利申請量的50.14%。但總量排名第二的北京市，發明專利占比60%，超過廣東省。通過將廣東省的發明專利數據與智能裝備領域技術領先的日、美、韓等國進行對比可以發現，日本的發明專利申請量占其專利申請總量的90.19%，美國和韓國分別為58.82%和56.71%，都比廣東省的數值高出許多。雖然廣東省僅為一國之省，人口基數和市場規模有限，但通過該比較，能一定程度反映在技術創造水平上，尤其是在代表更高創造性水平的發明專利方面與世界先進水平仍有較大差距。

廣東省智能裝備領域的中小企業較多，但這些企業對科研的重視程度不夠高，新產品研發較少、現有產品以中低端為主；仍處于模仿大企業、應用別人技術的階段，主要注重技術引進，在自主創新上缺乏主動性和實效性。雖然本省有多家行業龍頭企業，但在產品可靠性等方面與國外行業內知名企業差距仍然較大，技術創新優勢尚未形成。

4.5 產業核心技術領域研發力度不足

廣東省智能裝備產業技術專利主要集中在集成制造系統、圖像通信技術、信號傳送裝置、圖形或字符識別裝置、電能存儲系統等方面。在專利數量排名前十的IPC 分類號中，包含專利數量最多的是G05B19∕418，為625件，其技術主題是全面工廠控制系統（例如直接或分布數字控制、柔性制造系統、集成制造系統），此技術主題與智能裝備產業密切相關。但專利數量緊隨其后的H04L29∕08、H04L29∕06等并不是智能裝備產業技術的核心專利。廣東省專利申請人在H04L29∕08技術主題內申請的專利多為生產過程中形成的專利和應用型專利，如計時裝置、地理位置獲取裝置等。H04L29∕06主題內的技術也并非智能裝備產業的關鍵核心技術。相對而言，廣東省在G05B15∕02（設備控制或調節系統）、G05B19∕04（程序控制系統）、G08C17∕02（無導線電氣線路的信號傳送裝置）等智能裝備產業核心技術主題的專利申請量較低。由此可見，廣東省企業、高校院所的研究熱點較少集中在產業的核心技術領域，較多集中在生產過程中形成的實用新型專利、應用技術專利等。

5 結論與建議

5.1 結論

通過以上分析，得出如下幾點結論：

（1）當前廣東省智能裝備領域的技術研發活動十分活躍，專利申請總量逐年增加，且增長率不斷提高，目前已處于技術成長階段。但是全省各地級市的技術研發發展極不均衡，研發活動主要集聚在珠三角地區，專利申請總量排名領先的企業、高校均出自于該區域，且研發活動已經能夠較平穩地由基礎研究轉向實踐應用，產學研各界的技術合作較為充分，成果轉化較好。

（2）廣東省智能裝備領域在1986～2008年的核心技術主題為數字信息的傳輸與交換，具體包括為以協議為特征的通信控制與處理、工廠的程序控制系統等。2009年起廣東省除繼續保持在數字信息傳輸與交換技術方面的優勢外，還在信號傳輸系統、電數字數據處理等方面有了較大拓展。可以預見在未來廣東省智能裝備領域核心技術仍然會圍繞電數字、數據與信號的識別、處理與傳輸這些技術主題。

（3）在與國內其他省市以及發達國家相比后可發現，廣東省智能裝備產業技術發展還存在龍頭企業帶動作用不強、高校院所基礎研究能力薄弱、產業技術創新驅動力不足、核心技術領域研發力度不足等問題。雖然廣東省的龍頭企業各自都有較好的發展，有相對活躍的研發活動，但帶動作用不強，與中小型企業的資源整合程度不高，總體技術創造水平缺乏國際競爭力。而從高等院校和科研院所的基礎研究能力、科研水平來看，廣東省的排名甚至不在全國前列，基礎應用研究方面的成果遠不如北京、東三省、長三角等地，基礎研究能力不足，導致本地高素質專業技術人才缺乏，最終在一定程度上制約了產業的內生化發展。

5.2 建議

結合前文專利角度的分析結果，文章從培養專業人才、加大投資力度、助力龍頭企業發展、提高專利質量四個方面上提出了以下建議：

（1）培養專業人才，協調各地發展。產業競爭歸根結底是人才的競爭。珠三角地區的高校和科研機構在技術研發等方面應依托具有較強研發實力的龍頭企業，集成自身的相關創新力量搭建技術研發平臺，推進核心技術及熱點技術研發，為全省培養智能裝備領域的高素質人才。對于粵東、粵西和粵北三個區域而言，技術發展相對較弱，研發力量短缺，這些地區應加緊布局人才引進戰略，健全人才管理機制，積極引入相關知識型、技術型人才，增加自己在智能裝備領域的人才儲備，或是形成與珠三角地區差異化、互補性的人才培養策略。

（2）加大投資力度，推動創新研發。政府要加大對智能裝備領域的投資力度，設立智能裝備專項基金，調動各方面創新積極性。對在領域內有重要貢獻的企業、高校院所等進行獎勵；對高校院所予以資金支持，加大基礎研究的投資力度；對企業應用研發、技術改造進行適度補貼。拓寬企業的投資、融資道路，在金融機構建立貸款服務平臺，為企業提供真實有效的融資信貸信息，增加信貸產品，對企業在智能裝備方面的資金需求予以快速放款，同時鼓勵風險投資公司為企業提供更多的項目投資。

（3）助力龍頭企業發展，提高競爭實力。政府應支持龍頭企業整合資源，推進龍頭企業牽頭項目的落地以及順利實施，并為其采購設備、引進人才等工作開綠燈。與此同時，還應加強省內企業的優化整合，積極培養有發展潛力的中小型企業，優化其發展環境，實行龍頭企業與中小型企業的一對一配對幫扶政策，幫助其在激烈的市場競爭中順利運行。同時推動中小型企業進入龍頭企業的產業鏈，分擔龍頭企業壓力，使其有更多精力與國外領先企業競爭。

（4）提高專利質量，加快技術落地。提升廣東省智能裝備領域的專利水平，完善相關專利激勵政策，例如將專利納入績效考核、資助專利申請等，激勵各類申請人申請發明專利，增加發明專利占比，總體上提高專利質量，縮小與國外領先國家的差距。進一步整合企業、高等院校與科研院所的資源，加強各類申請人之間的技術合作，發揮各自優勢，實現技術創新的對接與耦合，將理論應用于實際，使高校院所的研發成果能夠及時轉化，更多高價值的專利技術更快地落地生根、帶來經濟效益。