李欣 齊元勝 劉世祿 程前 張亞洲 谷玉蘭 劉玉琴

摘要：本文對近十年印刷裝備的主要設備模切機的專利數(shù)量變化進行了分析，通過分析模切機的發(fā)展狀況預測產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。應用佰騰專利數(shù)據(jù)庫，基于ITGInsight和SPSS大數(shù)據(jù)分析工具，分析了模切機的技術發(fā)展路線。模切機的技術改進主要集中于結構優(yōu)化、自動控制和數(shù)字化等幾個方面。數(shù)字化和智能化將成為推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關鍵技術。

關鍵詞：模切機；專利分析；大數(shù)據(jù)

資助項目：“國家重點研發(fā)計劃”課題（2019YFB1707202）。企業(yè)橫向課題（11000300852，11000300774）

1 引言

隨著美國發(fā)布“先進制造業(yè)伙伴計劃”、德國發(fā)布“工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議”、日本提出“社會5.0戰(zhàn)略”、英國提出“工業(yè)2050戰(zhàn)略”、法國提出“未來工業(yè)計劃”、韓國提出“制造業(yè)創(chuàng)新3.0計劃”，我國提出了《中國制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略是面向制造業(yè)轉型升級的政策，印刷業(yè)是制造業(yè)的重要門類之一。2018年我國印刷業(yè)的產(chǎn)值已居世界第二位，規(guī)模以上企業(yè)有5 888家，主要分布在我國的珠三角、長三角及京津冀地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計，這些地區(qū)的總就業(yè)人數(shù)達300萬。

據(jù)《基于專利信息分析的創(chuàng)新技術預測方法綜述》所述，“專利文件記載著人類80%以上的創(chuàng)新成果，是創(chuàng)新活動非常有價值的資源”。 在世界范圍內(nèi)，印刷工業(yè)飛速發(fā)展，印刷機械行業(yè)已是世人普遍關注的技術領域之一 ，成為各國經(jīng)濟發(fā)展中新的經(jīng)濟增長點，印后設備是印刷行業(yè)的重要裝備之一，而模切機是其最為重要的一部分。本文利用大數(shù)據(jù)對近十年模切機的專利和文獻進行分析，評測模切機的技術發(fā)展方向及趨勢。

2 數(shù)據(jù)的選擇與分析方法

本文所述內(nèi)容是以專利的已經(jīng)授權模切機基礎數(shù)據(jù)來進行分析的，本文選擇了近十年來專利的年申請數(shù)、申請人類型，觀察了十年來模切機的發(fā)展。授權專利相對于僅處于申請階段的專利來說，更能準確反映創(chuàng)新主體的技術競爭實力，《華爾街日報》、IEEE 等在評估專利競爭實力的時候，均將專利的授權數(shù)量作為重要的評價指標。

佰騰網(wǎng)是國內(nèi)知名的知識產(chǎn)權信息服務平臺，2017年成功通過ISO9001質(zhì)量管理體系認證，被國家知識產(chǎn)權局認定為“全國專利文獻服務網(wǎng)點”；2019年被商務部批準為全國9家“商務部應對貿(mào)易摩擦工作站”之一，承擔著為全國外貿(mào)企業(yè)提供知識產(chǎn)權預警服務的責任。利用佰騰專利查詢系統(tǒng)，檢索模切機專利申請數(shù)量，然后通過佰騰專利網(wǎng)自身的分析系統(tǒng)，分析每年專利申請數(shù)量的趨勢，形成數(shù)據(jù)圖，再根據(jù)申請人類型及申請人團隊規(guī)模形成表格。通過分析每年申請數(shù)量可以清楚地看出這個行業(yè)的發(fā)展速度；通過分析申請人的專利數(shù)量排名可以直接看出這個行業(yè)的領頭羊企業(yè)和有力的競爭者；通過分析專利申請人團隊規(guī)?？梢灶A測未來行業(yè)的帶頭人。

ITGInsight是一款高級的科技文本挖掘與可視化分析工具，利用ITGInsight文獻分析工具，生成專利關鍵詞熱度圖，熱度圖清晰地展現(xiàn)出專利研究的主要方向。

SPSS最早由美國斯坦福大學的三位研究生Norman H. Nie、C. Hadlai （Tex） Hull 和 Dale H. Bent于1968年研究開發(fā)成功，后被IBM公司購買，是用于統(tǒng)計學分析運算、數(shù)據(jù)挖掘、預測分析和決策支持的軟件，是世界上最早用于統(tǒng)計分析的一款軟件。將從佰騰專利網(wǎng)上檢索的結果導入SPSS，進行回歸分析，以預測結果。

通過選取中國知網(wǎng)收錄的與模切機相關的文獻，分析近十年來模切機的學術關注度和年度熱點文獻。分析學術關注度利于了解該機械目前的發(fā)展速度，分析近幾年的熱點文獻可以了解目前該機械的發(fā)展方向。

數(shù)據(jù)的選擇如圖1所示。

3 模切機專利和文獻分析

2020年8月21日從佰騰專利系統(tǒng)中共檢索出模切機專利5 044件，下面對這些專利進行分析。

3.1 年度專利申請數(shù)量分析

模切是印刷包裝行業(yè)最常用的加工工藝之一，即利用模切刀及相關五金模具，根據(jù)產(chǎn)品設計圖樣要求制作組合成模切版，在設備壓力作用下，將印刷品或其他柔性料軋切成所需形狀或壓痕、壓凹凸的成形工藝。模切機作為完成模切壓痕工藝過程的主要設備， 其發(fā)展也得到了人們的普遍重視?；厥走^去，模切機經(jīng)歷了從手動到半自動再到自動的演變，而“自動”一詞的內(nèi)涵也不斷得到豐富。今天，諸多新技術的誕生和應用，既推動了傳統(tǒng)印刷包裝行業(yè)的發(fā)展，也改變了人類的生活。

模切機專利申請趨勢如圖所示，從圖2可以看出，自2010年起，模切機的專利申請數(shù)量逐年增長，其中2014～2018年的增長速度最快，數(shù)量也最多。我國模切機在2014年后發(fā)展很快，加快了印刷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2018～2019年專利申請數(shù)量有所下降，模切機技術發(fā)展或已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，進入相對成熟期。

3.2 模切機專利申請人類型

模切機專利前10名申請人類型見表1。

表1顯示模切機專利前10名申請人類型全部為企業(yè)，且企業(yè)之間的申請數(shù)量差距不大。院校和個人沒有進入專利申請數(shù)量的前10名。數(shù)據(jù)顯示針對模切機的研究多以企業(yè)根據(jù)自身的需求自發(fā)研究為主。近年來國家政策鼓勵企業(yè)自主創(chuàng)新，從表1中看出，自主創(chuàng)新成果很明顯。企業(yè)擁有自己的核心技術，對企業(yè)自身的穩(wěn)定發(fā)展有很大作用。

東莞市飛新達精密機械科技有限公司擁有發(fā)明專利38件、海德堡（中國）印刷機械股份公司擁有發(fā)明專利34件，天津長榮科技集團股份有限公司擁有發(fā)明專利31件。發(fā)明專利代表著企業(yè)的創(chuàng)新能力，這三家企業(yè)的創(chuàng)新能力較強。

歐洲專利局網(wǎng)站的數(shù)據(jù)顯示，海德堡模切機的授權專利數(shù)量為86件；博斯特模切機的授權專利數(shù)量為55件。不得不說的是博斯特擁有世界上自動化程度最高，速度最快的模切機MASTERCUT 106 PER，生產(chǎn)速度高達11 000 張/h。由于生產(chǎn)速度快、不間斷和安裝時間極短，該系列模切機提供了無與倫比的生產(chǎn)效率。我國模切機生產(chǎn)企業(yè)天津長榮科技集團股份有限公司（簡稱長榮股份）正奮起直追，長榮股份與國際巨頭海德堡緊密合作，有夢MK1060CSB全清廢模切機是長榮股份與海德堡戰(zhàn)略合作后，面向世界推出的首臺全能型全清廢模切機，該款設備以8 000 張/h的模切速度搭配1 060 mm幅面紙張，為企業(yè)提供更加便捷高效的生產(chǎn)解決方案。其電子定位（MasterSe）系統(tǒng)、全自動飛達（Master Feeder）系統(tǒng)、選配自動物流（Master Logistic）系統(tǒng)都是這臺機器的亮點，由此可見，國產(chǎn)模切機未來可期。

3.3 模切機專利申請人團隊規(guī)模

模切機專利申請人團隊規(guī)模見表2。

從表1和表2可以看出，公司擁有的專利數(shù)目和研發(fā)團隊人數(shù)呈正相關關系。專利數(shù)目多的，團隊人數(shù)越多，后面用SPSS回歸分析驗證這一結論。

3.4 專利熱點詞分析

進行熱點詞分析有助于了解領域主題詞產(chǎn)生、消亡、增強、減弱、擴張和收縮的過程，可作為技術新興趨勢探測的方法之一。基于ITGInsight的技術主題圖繪制功能，從全部專利中篩選出出現(xiàn)100次以上頻次的詞語形成熱力圖。圖3中每個點表示一個技術熱點詞，顏色深淺表示該詞詞頻數(shù)量多少。從圖3中可以看出，專利中熱度最高的詞語是機械結構與機身，底板、原材料、切削原理和轉軸這幾個詞緊隨其后，表明模切機發(fā)展主要圍繞模切機的主體結構優(yōu)化和材料革新發(fā)展，這和模切機的發(fā)展歷程不謀而合，因為機器結構在不斷改進升級。在20世紀80年代以前，國產(chǎn)模切設備主要以立式平壓平模切設備為主，至今一些設備制造商仍在生產(chǎn)立式平壓平模切機。立式平壓平模切設備的優(yōu)點是操作簡便、調(diào)整維修方便、價格低廉和適用性廣，可進行白板紙和瓦楞紙板的模切。立式平壓平模切設備的缺點是生產(chǎn)效率低、模切精度不高，特別是無法達到高檔紙制品模切的精度要求，而且勞動強度大、安全性差，易發(fā)生安全事故。改革開放以后，通過引進、消化和吸收國外先進技術，國內(nèi)模切燙印設備制造企業(yè)走上了自主研發(fā)，獨立創(chuàng)新的道路。全清廢自動模切燙印設備制造企業(yè)也逐步發(fā)展起來，以長榮股份、上海亞華為代表的國產(chǎn)模切燙印設備制造商，所生產(chǎn)的全自動模切設備在性能上也有了大幅提高，得到了市場的廣泛接受和認可。進入21世紀，隨著智能互聯(lián)時代的到來，印后設備已發(fā)展成為智能化的聯(lián)動生產(chǎn)線，去除了多余的生產(chǎn)步驟，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

我國模切機發(fā)展歷程如圖4所示。

3.5 專利技術發(fā)展分析

總結近些年模切機專利技術的發(fā)展情況，可以直觀看出模切機技術的發(fā)展脈絡。在控制方面，自動模切機的控制技術細化成紙張定位控制、追色控制、跳步控制、驅動裝置控制、修整診斷控制和在線剔除控制等，全面覆蓋了模切機工作的每個環(huán)節(jié)。在裝置改善方面，改善了輸送系統(tǒng)、更換工具、刮擦器、清廢裝置、傳動裝置和廢邊輸送裝置，各部分的升級改造全面提升了模切機的工作效率、精度、產(chǎn)品質(zhì)量和實用性等，完全適應了不同大小不同厚度的模切任務需求。

專利技術發(fā)展情況如圖5所示。

3.6 模切機學術關注度分析

近十年知網(wǎng)收錄的模切機文獻數(shù)量如圖6所示。

從圖6中可以看出，平均每年被知網(wǎng)收錄的模切機相關文獻的數(shù)量在40篇左右，學術關注度較為平緩。發(fā)表數(shù)量較熱門領域如人工智能，大數(shù)據(jù)等方面還差很多。

3.7 模切機年度學術關注的熱點文獻分析

從文章的關注度可以看出整個學術圈在重點研究什么，可從中總結出該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。本文分析了近三年的年度熱點文獻，從圖7中可以看出模切機的發(fā)展趨勢是從數(shù)字化、自動化向智能化方向發(fā)展；同時發(fā)現(xiàn)，機器的工藝在不斷更新，工藝創(chuàng)新和智能化是未來的發(fā)展主流。

4 分析模切機專利申請人團隊規(guī)模對申請人專利數(shù)量的影響

從佰騰專利網(wǎng)站檢索專利申請數(shù)量在前10位的申請人并統(tǒng)計該其申請人團隊的規(guī)模，經(jīng)SPSS線性回歸分析，分析模切機的申請人團隊規(guī)模對專利數(shù)量的影響。模型因素表見表3，模型數(shù)據(jù)擬合表見表4，模型系數(shù)表見表5。

統(tǒng)計模型的變量為專利團隊規(guī)模，因變量（結果變量）為專利團隊人數(shù)。表4中的R方為0.858，專利團隊規(guī)模和專利數(shù)量的擬合度為85.8%，從中可以看出專利團隊人數(shù)在很大程度上受專利數(shù)量的影響。表5中的顯著性水平為0.000，從中可以看出專利數(shù)量非常顯著地影響著專利團隊人數(shù)，且影響系數(shù)B為0.487（大于0），說明專利數(shù)量和專利團隊人數(shù)正相關，專利數(shù)量越多，那么專利團隊的人數(shù)就會越多。

5 結論與展望

從以上所列舉的數(shù)據(jù)來看，2010年以來，我國模切機的發(fā)展速度明顯，專利數(shù)量較2010年每年都有很大提升，只在2019年出現(xiàn)了放緩的趨勢。申請人團隊規(guī)模位于前幾位的有上海亞華印刷機械有限公司、杭州康得新機械有限公司、安徽蘭兮工程技術開發(fā)有限公司和青島海剛燙印設備制造有限公司，相信在未來幾年，這些企業(yè)將繼續(xù)領跑行業(yè)。模切機的專利申請基本集中于企業(yè)，企業(yè)發(fā)展決定了模切機的發(fā)展。

許多中小企業(yè)研發(fā)團隊的人數(shù)較少，資源較少，難以攻破多方面復雜的技術難題。人才也是決定企業(yè)發(fā)展的核心因素。另外，還應加強企業(yè)和院校、科研院所之間的合作創(chuàng)新。產(chǎn)學研結合不僅可以在很大概率上解決企業(yè)難題，而且還能增加研究人員的科研經(jīng)歷，增長見識，使研究人員與行業(yè)、與機械更加融合。

模切機的新增授權專利下降，表明國家對專利的質(zhì)量有了更為嚴格的標準。專利技術競爭優(yōu)勢的獲取必須建立在高價值專利的基礎之上。毫無價值或者價值很低的專利并不能產(chǎn)生競爭優(yōu)勢。自2016年年底，國家知識產(chǎn)權局著力實施專利質(zhì)量提升工程，明確提出要以“高水平創(chuàng)造，高質(zhì)量申請，高效率審查，高效益運用”為目標，全面促進高價值專利培育?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品的設計變得越來越復雜，在新產(chǎn)品設計過程中涉及的學科知識也越來越多。之前許多企業(yè)依靠資深技工師傅申請的專利大多是傳統(tǒng)專利，這些傳統(tǒng)專利已不能滿足目前智能化的需求，需要經(jīng)過專業(yè)訓練的專業(yè)技術人員來改善升級機器，以此來申請最新的專利。相信通過智能制造技術與多方面信息技術的融合，會在很大程度上改善目前我國模切機的生產(chǎn)現(xiàn)狀。

智能化的觀念已深入人心，也被絕大多數(shù)人認定為未來的必經(jīng)道路，智能制造將成為模切機發(fā)展的主流。我國印刷行業(yè)，尤其工人聚集的印后行業(yè)由于采取長期依賴人口紅利的發(fā)展之路，導致轉型升級極為困難。只有發(fā)展技術，才能改善印后生產(chǎn)勞動密集的現(xiàn)狀，才能提高生產(chǎn)效率，才能縮小與發(fā)達國家的差距。積極地將生產(chǎn)設備與計算機融合，實現(xiàn)設備的智能化、車間的少人化，才是印后生產(chǎn)的出路，才是模切機的發(fā)展之路。相信未來幾年設備的智能化會很快普及到各個企業(yè)，但只有設備的智能化還不夠，還要有管理的智能化。要把設備智能化和精益管理相結合，要做到車間的生產(chǎn)從原料進入到產(chǎn)品出廠，生產(chǎn)鏈全覆蓋地互聯(lián)響應，形成真正的智能化、立體化生產(chǎn)，這才是印后機械產(chǎn)業(yè)的最終發(fā)展之路。

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