方新磊 苗子羽 王勛

摘要：本文對起重設備產(chǎn)業(yè)的全球專利和中國專利技術進行研究，從專利信息角度揭示了起重設備產(chǎn)業(yè)的專利申請趨勢、國別構成、技術領域分布、主要申請人等信息。

關鍵詞：起重設備;專利技術;專利信息

中圖分類號：G306文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2020）33-0131-08

1 引言

人類生產(chǎn)和生活活動中必然伴隨著大量的物料搬運工作，而利用省力裝置來實現(xiàn)提升，并同時解決搬運裝卸、降低勞動強度、滿足特殊工藝要求、提高效率兼顧安全、工業(yè)過程中的自動化等問題，因此起重機械設備也是人們?nèi)粘Ｉ钪懈兄容^熟悉的機械設備之一。

起重機械是進行物料搬運及裝卸作業(yè)的核心機械設備，它通過各工種機構的組合運動來實現(xiàn)物料垂直升降和水平移動，按照指定位置安置物料并空載復位，具有間歇性、變載荷、頻繁正逆、周期循環(huán)等工作特點，常有完成各方向運動的工作機構、承受各種載荷的金屬結構、動力及電氣控制系統(tǒng)以及安全防護系統(tǒng)四大部分組成，典型構造特征包括起重能力、功能、使用場合及用途、動作組成、原理及構造、運行方式、支承方式、驅動方式、取物裝置、操作方式等，廣泛應用于物料的起重、輸送、裝卸和倉儲等物料搬運場所，是實現(xiàn)工業(yè)過程機械化和自動化必不可少的重要環(huán)節(jié)[1]。

起重設備制造業(yè)已有幾百年的發(fā)展歷史，主要生產(chǎn)國為德國、美國、日本、法國、意大利等，世界市場主要集中在北美、歐洲和亞洲。歐洲作為工業(yè)化進程最早的地區(qū)，同時也是起重機的發(fā)源地，起重設備生產(chǎn)技術水平最高，最負盛名的生產(chǎn)企業(yè)有利勃海爾、德馬克、森內(nèi)博根、德國格魯夫、波坦等;美國既是生產(chǎn)起重機的主要國家，又是最大的世界市場之一，年市場需求量達600億美元，主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司，其特點是技術較先進、性能較好、可靠性較高;日本從20世紀70年代起成為工程起重機生產(chǎn)大國，其產(chǎn)品特點是技術水平、性能、可靠性僅次于歐美，40%的產(chǎn)品用于出口至歐美市場，已成為國際上制造起重機的主要國家之一，代表企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。而中國經(jīng)過改革開放40年的發(fā)展，，我國在充分吸收國外先進起重設備制造技術的基礎上，開始消化國外技術，實現(xiàn)起重機械產(chǎn)品及關鍵零部件的國產(chǎn)化，起重設備行業(yè)的規(guī)模和水平有了大幅度提升，成為世界起重機械大國，但與國外一流起重機械企業(yè)相比還有一定的差距，主要體現(xiàn)在技術、性能以及環(huán)保等方面[2]。因此了解起重設備的技術創(chuàng)新狀況、全球現(xiàn)有專利情況及發(fā)展趨勢，對我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展、市場的創(chuàng)新資源配置和企業(yè)專利布局具有積極的參考意義。

本文從起重機械設備的典型構造特征出發(fā)，對起重設備的整機、組裝、工藝、配件、加工等與起重設備相關的專利進行分析和研究，重點開展了專利申請總體趨勢分析、專利申請國別分布、專利申請的主要技術領域分布、專利申請的主要申請人等方面內(nèi)容的分析，揭示了起重設備產(chǎn)業(yè)技術的發(fā)展階段、未來發(fā)展方向等信息。

2 起重設備全球專利布局綜合分析

2.1 起重設備全球專利申請發(fā)展趨勢

圖1是起重設備全球近20年的專利申請情況，從中可以看出，專利申請量整體呈上升趨勢，2001年到2006年，專利申請量持續(xù)維持在4 800件左右，全球專利申請量保持緩步前進，這是因為從2000年到2006年，全球起重機行業(yè)處于年復合增長25%以上的高速成長期，這期間全球化的經(jīng)濟浪潮沖擊著起重機行業(yè)，世界頂級起重機公司之間的兼并與聯(lián)合，有關起重設備領域的新科技研發(fā)正處于積累階段，2007年后專利申請進入快速增長階段，此期間，隨著電氣控制的全電子、數(shù)字自動化、計算機及網(wǎng)絡等技術的發(fā)展，起重設備的結構更加多元化，專利申請量也隨著新技術、新材料、新結構和新工藝的發(fā)展不斷快速增長，在2018年達到21 646件，是開始快速增長年份2007年的4倍，由于專利申請公開需一定時間，2019年和2020年的專利申請有一部分尚未公開，檢索結果不能準確反映該年實際申請量。

從全球范圍對起重設備產(chǎn)業(yè)專利申請趨勢圖進行分析，圖2可以明顯看出，中國專利申請趨勢與其他國家和地區(qū)的專利申請趨勢有明顯區(qū)別，除中國外，其他國家近20年來，有關起重設備專利的申請量基本保持一定的申請量，并未出現(xiàn)大幅度的波動，這是因為國際起重設備制造業(yè)已有幾百年的發(fā)展歷史，其工程機械起步較早，有較多的技術積累，有成熟的完整的配套件體系，配套廠家能與主機廠合作開發(fā)，另外主機廠家有核心競爭的專有技術和研發(fā)實力，在起重設備的領域專利意識普遍較強，這可能就是國際上起重設備強國每年保持一定專利申請的原因[3]。

表1是起重設備專利申請量排名前10位，其中排名前10位的申請人中，有6家日本公司，體現(xiàn)了日本公司在此領域的專利意識和研發(fā)實力，3家中國公司，專利申請量排名靠前位于2～4名，體現(xiàn)了中國在起重設備領域發(fā)展較好，側面反映了中國起重設備企業(yè)在全球具有一定的科技競爭力。同時，從申請人的性質(zhì)角度分析，前10位的專利申請人都是公司企業(yè)，而沒有出現(xiàn)研究所和大學，說明企業(yè)是全球從事起重設備技術研發(fā)工作的主體，在技術研發(fā)上占絕對優(yōu)勢。

2.2 起重設備全球專利布局分析

2.2.1 專利申請國別分布。圖3是起重設備專利申請國別構成，通常專利的申請數(shù)量被認為是衡量區(qū)域創(chuàng)新能力和競爭力的主要指標，可以反映該地區(qū)對科技成果的原始創(chuàng)新能力，同時也是衡量一個國家或地區(qū)綜合實力的重要標志[4]，從專利申請全球地域分布來看，起重設備技術的專利申請主要集中分布在中國、日本、美國、歐洲專利局、韓國、德國等國家和地區(qū)。

2.2.2 全球起重設備專利技術構成分析。圖4按照國際專利分類表IPC對全球起重設備專利申請的主要技術主題進行了統(tǒng)計分析，專利申請數(shù)量最多的領域為B66C（起重機;用于起重機、絞盤、絞車或滑車的載荷吊掛元件或裝置），技術重點主要涉及起重設備的載荷吊掛裝置;第二位是B66D（絞盤;絞車;滑車，如滑輪組;起重機），技術重點主要為臂架型起重機的起升、回轉、變幅和運行等工作機構，典型機種包括門座式起重機、塔式起重機、流動式起重機、浮式起重機、臂架式起重機、懸臂式起重機等;第三名是B66F（不包含在其他類目中的卷揚、提升、牽引或推動，如把提升力或推動力直接作用于載荷表面的裝置），專利申請的技術重點為卷揚機構、絞盤等;前3技術主題的申請量明顯高于后7位涉及的技術主題;后7位技術主題主要涉及輸送或碼垛機構、建筑施工、吊裝、支撐等相關結構，鏟斗、抓斗、挖斗等用于挖掘的起重設備，船舶用起重設備，液壓系統(tǒng)，機械臂、安全機構等。從上可知，全球起重設備專利申請的技術重點集中在B66C載荷吊掛裝置，下面對其進行具體分析，其中技術主題前10位排名如圖5所示。

從圖5中起重設備B66C領域專利申請趨勢可以看到，起重設備的重點專利技術集中在B66C23/00（起重機，主要由一根梁、臂架或起懸臂作用的三角構架組成，并且安裝成能在垂直或水平平面內(nèi)作移動或擺動，或者兩種運動一起進行，如懸臂起重機、桅桿起重機、塔式起重機）、B66C23/62（結構特征或零件），技術重點主要為懸臂、結構特征或零件、安全裝置等;B66C1/10（用機械裝置）、B66C1/22（剛性件，如L形吊鉤，一部分與載荷底表面貼合;起重機吊鉤）、B66C1/12（包括鏈條、鋼絲繩、繩索或吊帶的吊具）、B66C1/42（只與物件外表面或內(nèi)表面貼合的夾持件）、B66C1/00（用來傳遞提升力到物件上的，附在起重機提升、降下或牽引機構上或用于與這些機構連接的載荷吊掛元件或裝置）、B66C1/62（包括一個在形狀上能填補吊運物件的吊掛元件），技術重點主要集中在起重設備的載荷吊掛裝置的具體設置;B66C13/00（其他結構特征或零件），技術重點為除載荷吊掛裝置外的其他機構;B66C15/00（安全裝置），技術重點為具有起重機的安全裝置。

3 起重設備中國專利布局綜合分析

3.1 起重設備中國專利申請發(fā)展趨勢

進入21世紀以來，在國內(nèi)基礎工業(yè)和建設大發(fā)展的拉動下，中國起重設備企業(yè)在前期充分吸收國外先進起重設備制造技術的基礎上，已經(jīng)有能力對現(xiàn)有技術進行自主創(chuàng)新，研發(fā)出符合國內(nèi)外市場需求的個性化產(chǎn)品，也崛起了一批優(yōu)秀的工程機械制造企業(yè)如：徐工、三一重工、中聯(lián)重科等，這些企業(yè)也逐漸意識到知識產(chǎn)權對企業(yè)發(fā)展的重要性，因此圖5中顯示的國內(nèi)起重設備專利申請數(shù)據(jù)也從2006年起開始大幅度增長，到2018年達到頂點，后續(xù)申請量有所下降，但仍然保持比國際上高很多的申請量（2019年到2020年數(shù)據(jù)由于發(fā)明專利有18個月的公開期。這里不做參考）。

具體到近20年以來中國專利申請類型，從上圖6可以看出，不管是實用新型申請還是發(fā)明申請，其增長趨勢與總申請量的增長趨勢類似。國內(nèi)起重設備專利申請實用新型明顯居多，占全國起重設備專利總量的69%，這因為實用新型具有申請費用低廉、授權方便快捷、能夠要求更寬的保護范圍、維權容易無效難等的不可替代的優(yōu)點，從而受到申請人的青睞，但實用新型保護期限較短，權利相對發(fā)明不穩(wěn)固，不利于對核心技術領域專利進行保護，這可能會阻礙我國企業(yè)參與競爭、推動產(chǎn)業(yè)轉型升級。

3.2 起重設備中國專利來源國分析

由于起重設備屬于傳統(tǒng)重工業(yè)領域，國際起重設備制造已有幾百年的發(fā)展史，其工程起重機技術從整體情況分析，領先國內(nèi)一、二十年。發(fā)展方向向智能、大型化、自動化、集成一體化、高附加值方向產(chǎn)品發(fā)展，因此為整體分析國內(nèi)起重設備領域，有必要對專利來源國進行分析。

從圖5可以看出，中國在起重設備領域的專利申請遠遠大于其他國家，因此僅針對除中國外的其他國家分析。國外來華專利申請，是指中國以外的申請人向中國國家知識產(chǎn)權局提交的專利申請，一個企業(yè)向國外申請專利的花費往往比較大，因此企業(yè)向國外申請的專利所要求保護的技術通常來說是關鍵和重要的核心技術。從圖7中可以看到，國外在華專利申請類型以發(fā)明為主來開展專利布局，這是因為國外來華的專利申請所要求保護的技術往往也是國外的企業(yè)認為比較重要的，并且想要占領中國市場的技術，而發(fā)明專利的權利較穩(wěn)固，易形成專利優(yōu)勢。國外來華發(fā)明專利申請量中日本、德國、美國位于前3位，申請量分別為738件、662件和404件，而這三個國家正是傳統(tǒng)的制造業(yè)強國，在起重設備領域的技術較為成熟、先進，同時也反應了對中國市場的重視，是我國起重設備企業(yè)強有力的競爭對手。

3.3 起重設備中國專利布局分析

3.3.1 中國專利申請人分析。從圖8可以看出，其中排名前3位正是全球起重設備技術領域專利申請量排名的第2～4位，其申請量分別為中聯(lián)重科1 840件、徐州重型機械1 604件、國家電網(wǎng)1 556件;排名第4～6位的分別為振華重工666件、徐工集團585件、三一汽車522件，都與全球起重設備專利申請排名的第10位的神戶制鋼公司751件存在較小的差距，體現(xiàn)了國內(nèi)企業(yè)在起重設備領域中的創(chuàng)新能力、專利意識及布局意識的提升;五至十名申請人的專利申請量在300～450件之間，分別為中建第八工程局、徐州建機、武漢船用機械、中國十七冶、太原重工。與全球前10位的專利申請人都是公司企業(yè)一樣，這說明不論是國際上是國內(nèi)，企業(yè)都是從事起重設備技術研發(fā)工作的主體，在技術研發(fā)上占絕對優(yōu)勢。

3.3.2 中國起重設備專利技術構成分析。從圖9中可以看到，起重設備的重點專利技術集中在B66C23/62（結構特征或零件）、B66C23/16（懸臂支承于立柱上的，如支承在下端安裝成可回轉的塔架上），技術重點主要為懸臂、結構特征或零件、安全裝置等;B66C1/10（用機械裝置）、B66C1/12（包括鏈條、鋼絲繩、繩索或吊帶的吊具）、B66C1/22（剛性件，如L形吊鉤，一部分與載荷底表面貼合;起重機吊鉤），技術重點主要集中在載荷吊掛裝置的傳動形式及吊鉤材質(zhì)等;B66C13/16（顯示、記錄或稱量裝置的應用），技術重點為起重設備自動控制;B66D1/28（其他結構零件）、B66D1/12（包括電動機的），技術重點為卷揚機構的驅動方式及結構零件;B66C19/00（具有在固定或可移動的橋架或門架上行走的臺車或小車的起重機），技術重點為橋門式起重機;B66C15/00（安全裝置），技術重點為起重機的安全裝置。

從圖10中可以了解到，不同國家或地區(qū)起重設備專利申請涉及的技術重點是有所區(qū)別的，德國在各個技術領域的專利申請除B66D1/12外差別不大，在技術領域B66C1/10、B66C19/00、B66C13/16、B66D1/28，除德國外其余各國專利申請量都是相對較多的，如中國的專利申請以起重設備結構特征或零件（B66C23/62）為主，日本、韓國專利申請以起重機的安全裝置（B66C15/00）為主，美國、歐專局專利專利申請以橋門式起重機（B66C19/00）為主。

3.3.3 中國專利有效情況分析。我國專利法規(guī)定，發(fā)明專利權的期限為20年，實用新型專利權和外觀設計專利權的期限為10年，均自申請日起計算。而事實上，并非所有專利都能保護至期限屆滿終止，部分會因申請人主動放棄等原因提前失去法律效力。因此，有效專利的數(shù)量比專利授權量更能準確地反映權利人對專利權的實際擁有量。專利的有效狀況，特別是發(fā)明專利的有效狀況，能夠反映企業(yè)、地區(qū)甚至于國家的科技創(chuàng)新力和市場競爭力[5]。通過對國內(nèi)起重設備領域的專利有效狀態(tài)進行數(shù)據(jù)分析（參見圖11），其中處于有效狀態(tài)的專利數(shù)量為69 179件，占比52%，處于失效狀態(tài)的為51 354件，占比39%，處于在審狀態(tài)的12 284件，占比9%。無效專利過多也反映了核心專利少、專利質(zhì)量不高、存活時間短、市場價值低、專利制度的功能無法得到正常發(fā)揮，是阻礙我國專利事業(yè)健康發(fā)展的主要矛盾和問題所在[6]。

從圖12中可知，因專利權有效期屆滿而導致專利權終止的占比很少，未繳專利年費而導致專利權終止是專利失效的最大原因[7]。近20年以來國內(nèi)起重設備領域失效的專利為為51 354件，其中由于專利權終止而導致專利失效的有36 925件，占全部失效專利總量的72%，這里面包括專利權有效期屆滿的占4%，其余幾乎都是因未繳年費而專利權終止，占比58%，這有可能是因為維持專利權需要花費一定的資金，申請人考慮專利質(zhì)量、專利價值以及資金成本等綜合因素而放棄了一些專利權的保護;有4 097件專利因發(fā)明專利申請公布后的駁回而失效，占比為8%，這有可能是因為申請文件本身質(zhì)量不高;有7 751件專利因發(fā)明專利申請公布后的視為撤回或申請公布后的撤回而失效，占比為15%，這有可能是申請人發(fā)現(xiàn)申請文件撰寫存在嚴重缺陷，可能導致申請無法批準，所以主動撤回或是申請人基于時間、精力、經(jīng)濟方面的考慮不愿將程序進行下去;有2 358件專利因避免重復授權放棄專利權而失效，占比為5%，這有可能是同日申請導致放棄實用新型，;有218件專利因專利權的視為放棄而失效;因全部無效和部分無效的專利分別為33件和10件。

4 結論

第一，2006年開始起重設備領域全球專利數(shù)量增長快速，這是由于中國增速帶動的，其他國家近20年來有關起重設備專利的申請量基本保持一定的申請量，并未出現(xiàn)大幅度的波動，其中排名前10位的申請人中，有3家中國公司，這表明中國市場正在快速的崛起和發(fā)展。

第二，起重設備技術的專利申請主要集中分布在中國、日本、美國、歐洲專利局、韓國、德國等國家和地區(qū)，且技術重點集中在B66C載荷吊掛裝置，如中國的專利申請以起重設備結構特征或零件（B66C23/62）為主，日本、韓國專利申請以起重機的安全裝置（B66C15/00）為主，美國、歐專局專利專利申請以橋門式起重機（B66C19/00）為主。

第三，國內(nèi)起重設備專利申請實用新型明顯居多，占全國起重設備專利總量的69%，無效專利過多，這也說明中國核心專利少、專利質(zhì)量不高、存活時間短、市場價值低;國外在華專利申請類型以發(fā)明為主來開展專利布局，這也反應國際上了對中國市場的重視。

第四，實用新型的最主要失效原因是因未繳年費而導致的專利權終止，發(fā)明專利因發(fā)明專利申請公布后的視為撤回或申請公布后的撤回而失效的專利數(shù)量最多。建議申請人對有價值的科技創(chuàng)新盡可能提交發(fā)明專利申請，以延長保護期限，同時要提高專利撰寫質(zhì)量，以便獲得授權;授權后也要要注意按時繳納專利年費，防止權力終止。

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