曹 蕾，來(lái)堯靜

(南京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇 南京 211816)

隨著智能技術(shù)、智能材料和智能產(chǎn)品等的大量涌現(xiàn)，智能化已成為21世紀(jì)的重要標(biāo)志之一，并在各方面影響著人們的生活。近年來(lái)，高速發(fā)展的智能制造產(chǎn)業(yè)已成為各國(guó)占領(lǐng)制造業(yè)制高點(diǎn)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。美、歐、日等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)將智能制造列為支撐未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的重要智能技術(shù)[1]；“中國(guó)制造2025”以建設(shè)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)為主攻方向，將智能制造裝備納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。智能制造是制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的主導(dǎo)趨勢(shì)和必然結(jié)果，蘊(yùn)含豐富的科學(xué)內(nèi)涵[2]，智能制造的興起奠定了科學(xué)發(fā)展的方向，是知識(shí)創(chuàng)新的必然趨勢(shì)。企業(yè)如何對(duì)自身?yè)碛械臄?shù)據(jù)、信息進(jìn)行歸納總結(jié)，如何客觀地把握技術(shù)發(fā)展方向，對(duì)技術(shù)進(jìn)行前瞻性判斷，是提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，也是智能制造技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵[3]。

國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)智能制造業(yè)進(jìn)行了深刻的理論研究。熊有倫[4]認(rèn)為智能制造的本質(zhì)是應(yīng)用人工智能理論和技術(shù)解決制造中的問題，如何挖掘、保存、傳遞、利用制造過(guò)程中長(zhǎng)期積累下來(lái)的大量經(jīng)驗(yàn)、技能和知識(shí)是現(xiàn)代企業(yè)迫在眉睫的問題；歐陽(yáng)華兵[5]針對(duì)智能制造4個(gè)關(guān)鍵共性技術(shù)——GPS(global positioning system,全球定位系統(tǒng))、先進(jìn)感知技術(shù)、智能生產(chǎn)調(diào)度與優(yōu)化技術(shù)、智能服務(wù)技術(shù)進(jìn)行了深入分析與探討；周靜紅[6]基于信息化時(shí)代的智能制造發(fā)展趨勢(shì)提出了新一輪高職人才培養(yǎng)方式并進(jìn)行了深入的研討；方毅芳[7]認(rèn)為智能制造系統(tǒng)是由智能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、產(chǎn)品、服務(wù)5個(gè)要素構(gòu)成的生產(chǎn)模式的標(biāo)準(zhǔn)化體系；張慧穎等[8]利用專利信息庫(kù)，從專利文獻(xiàn)、專利數(shù)據(jù)的角度對(duì)智能制造關(guān)鍵領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量、技術(shù)熱點(diǎn)等方面進(jìn)行比較分析，并提出有力的發(fā)展建議。本文以“智能制造”為主題，從專利管理地圖和專利技術(shù)地圖兩方面進(jìn)行分析。

1 從專利看智能制造的整體形象

1.1 專利地圖

專利地圖是一種處理和分析專利信息的工具，以易于理解的圖表形式呈現(xiàn)。如今，為了從專利信息中獲取技術(shù)開發(fā)的方向及確定技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，專利地圖成為重要的工具。

國(guó)內(nèi)大多數(shù)學(xué)者根據(jù)專利分析目的的不同將專利地圖分為專利管理地圖、專利技術(shù)地圖和專利權(quán)利地圖，不同類型的專利地圖在專利分析過(guò)程中發(fā)揮的作用也不相同。近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，專利信息分析方式也從人工分析轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)分析，使得專利地圖的運(yùn)用更加普遍，人們將充分利用專利信息非結(jié)構(gòu)性的特點(diǎn)，為相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域編制并提供專利地圖，為開展行業(yè)內(nèi)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)提供參考[9]。除此之外，專利地圖法也在發(fā)展中不斷完善，與其他研究方法融合，克服了忽視專利信息關(guān)聯(lián)性分析的不足。

1.2 智能制造行業(yè)發(fā)展總體趨勢(shì)

本文以檢索式TS=(Intelligent Manufacturing) OR TS=(Intelligent Manufacturing Technology)在德溫特專利數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行專利檢索并下載，得到專利5 794件。專利數(shù)量位于前列的國(guó)家或地區(qū)依次是：中國(guó)5 164件、美國(guó)487件，日本188件。需要說(shuō)明的是本次檢索的時(shí)間跨度為1995年—2017年，但由于專利從申請(qǐng)到公開一般有十幾個(gè)月的滯后[10]，故2017年專利的實(shí)際數(shù)量會(huì)有變化，這里列出的數(shù)據(jù)僅供參考。

如圖1所示，全球智能制造專利申請(qǐng)量在1995年—2017年間總體呈上升趨勢(shì)。2008年之前每年的專利數(shù)量?jī)H有幾十件，此階段為全球智能制造技術(shù)發(fā)展的萌芽階段；2008年—2012年專利數(shù)量每年穩(wěn)步增長(zhǎng)，全球智能制造技術(shù)處于平緩增長(zhǎng)期；2012年之后隨著全球第四次工業(yè)革命的推動(dòng)，專利數(shù)量從2012年的291件增長(zhǎng)到2015年的1 316件，年平均增長(zhǎng)率達(dá)65.4%，全球智能制造技術(shù)進(jìn)入快速成長(zhǎng)階段；2016年后專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)速度有所放緩，智能制造技術(shù)進(jìn)入發(fā)展成熟階段但依然有很大的發(fā)展?jié)摿?。技術(shù)生命周期是決定技術(shù)是否有必要繼續(xù)發(fā)展的依據(jù)，是引導(dǎo)技術(shù)系統(tǒng)更替的標(biāo)尺[11]。從技術(shù)生命周期看，智能制造技術(shù)目前處于發(fā)展期，并保持較快的發(fā)展速度，具有較大的潛力和良好的發(fā)展前景。

圖1 1995年—2017年專利申請(qǐng)量擬合S曲線圖

如圖2所示，我國(guó)智能制造技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程與全球大體一致。2012年我國(guó)智能制造技術(shù)從萌芽階段進(jìn)入平緩增長(zhǎng)期；2012年以后伴隨著我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和政府的有力推動(dòng)以及對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重視，我國(guó)智能制造技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，進(jìn)入快速成長(zhǎng)階段，專利數(shù)量從2012年的250件增長(zhǎng)到2015年的1 262件，年平均增長(zhǎng)率為71.5%，高于全球同期平均水平；2016年后專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)速度有所放緩，進(jìn)入發(fā)展新常態(tài)模式。

圖2 各年份主要國(guó)家專利申請(qǐng)情況

對(duì)專利權(quán)人的分析是專利地圖法的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)專利權(quán)人的專利申請(qǐng)量排名，可以清楚了解該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的主要競(jìng)爭(zhēng)者[12]。中國(guó)智能制造技術(shù)的發(fā)展雖然較美國(guó)、日本起步晚，但2008年以后，美國(guó)和日本專利申請(qǐng)數(shù)量上升速度較慢、幅度較小，中國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)量增速較快，并位居榜首。通過(guò)對(duì)全球智能制造產(chǎn)業(yè)專利權(quán)人申請(qǐng)情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，排名前十的都是中國(guó)的企業(yè)/高校，如圖3所示，由此可見，中國(guó)在智能制造技術(shù)方面已占據(jù)全球重要的位置，相對(duì)于美國(guó)和日本有突出優(yōu)勢(shì)。

圖3 國(guó)際智能制造產(chǎn)業(yè)專利權(quán)人申請(qǐng)情況

1.3 智能制造專利技術(shù)應(yīng)用/領(lǐng)域

專利技術(shù)分析主要是基于IPC(international patent classification)來(lái)發(fā)掘行業(yè)內(nèi)的核心技術(shù)，從而掌握技術(shù)演進(jìn)路徑，分析國(guó)際智能制造行業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向[12]。本文選取每年專利申請(qǐng)量位居前列的技術(shù)作為比較對(duì)象進(jìn)行比較，結(jié)果如圖4所示，由圖可知，從IPC技術(shù)領(lǐng)域看，國(guó)際智能制造技術(shù)專利主要集中在智能設(shè)計(jì)(G05B/ G06K)、生產(chǎn)(H05B)、管理和服務(wù)(G06F)的全生命周期等重點(diǎn)領(lǐng)域。

圖4 國(guó)際智能制造領(lǐng)域前十位IPC重點(diǎn)技術(shù)分布

在專利IPC趨勢(shì)氣泡圖(圖5)中，氣泡的大小代表專利數(shù)量的多少，氣泡越大說(shuō)明該技術(shù)的專利數(shù)量越多，因此可以從這些數(shù)據(jù)推知哪些是技術(shù)研發(fā)活動(dòng)的活躍區(qū)域，也就是全球智能制造的重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域。如圖5所示，智能工廠全面控制系統(tǒng)(G05B-019/418)和集成電路芯片結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)(G06K-019/077)專利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)為逐年波動(dòng)上升，持續(xù)發(fā)展不曾間斷，并且長(zhǎng)期名列前茅，說(shuō)明其是全球智能制造的重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域。除集成可柔性制造單元、建設(shè)數(shù)字化車間和工廠使生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性自動(dòng)化不斷提高外，向著具有感知、決策、執(zhí)行等數(shù)據(jù)處理功能特征的智能化系統(tǒng)發(fā)展也是近年來(lái)發(fā)展的熱點(diǎn)[13]。

圖5 全球智能制造專利IPC趨勢(shì)

對(duì)全球智能制造行業(yè)整體技術(shù)態(tài)勢(shì)了解之后，從我國(guó)智能制造技術(shù)發(fā)展的角度出發(fā)，有利于認(rèn)清形勢(shì)，確立自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，找到存在的不足。通過(guò)對(duì)圖6與圖4的對(duì)比分析，可以看出我國(guó)智能制造技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域與全球基本吻合，主要集中在智能產(chǎn)品、生產(chǎn)過(guò)程、管理、服務(wù)這幾個(gè)領(lǐng)域，重點(diǎn)技術(shù)為控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、建筑材料、集成電路制造。

圖6 中國(guó)智能制造領(lǐng)域重點(diǎn)技術(shù)IPC前十位

在專利數(shù)量上我國(guó)雖占據(jù)了全球?qū)＠木懦梢陨?，但其中PCT(patent cooperation treaty)專利數(shù)量較少，這表明我國(guó)專利的數(shù)量雖多但質(zhì)量不高，因此在注重?cái)?shù)量的同時(shí)也要注重專利的質(zhì)量。

在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手無(wú)處不在，只有隨時(shí)掌握競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的動(dòng)態(tài)才能在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中長(zhǎng)期處于不敗之地，美國(guó)和日本作為該領(lǐng)域內(nèi)的主要競(jìng)爭(zhēng)者，自然要對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)分析。如圖7所示，美國(guó)智能制造技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)涉及H01L(具有特殊應(yīng)用電路中的半導(dǎo)體器件)、G05B(一般的控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng))和G06F(電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理)；如圖8所示，日本智能制造技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)則高度集中在H01L(具有特殊應(yīng)用電路中的半導(dǎo)體器件)。

圖7 美國(guó)智能制造專利前十位IPC重點(diǎn)技術(shù)

圖8 日本智能制造專利前十位IPC重點(diǎn)技術(shù)

從以上技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)分布看，美國(guó)側(cè)重于機(jī)床制造和數(shù)控系統(tǒng)的智能化和精密化，同時(shí)對(duì)3D打印技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)也處于高度活躍的狀態(tài)；日本核心技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)和趨勢(shì)都與計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)息息相關(guān)，因此可以判斷日本在工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)依然處于技術(shù)壟斷的地位。對(duì)比我國(guó)智能制造重點(diǎn)研發(fā)技術(shù)，智能化和高端化相對(duì)落后，這就需要提高技術(shù)轉(zhuǎn)換的意識(shí)，結(jié)合自身的能力水平，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，搶占制高點(diǎn)。

2 發(fā)展與建議

本文以專利地圖為工具，從專利管理地圖和專利技術(shù)地圖兩方面入手，對(duì)全球智能制造業(yè)進(jìn)行了分析，同時(shí)也較為全面地分析了我國(guó)智能制造行業(yè)的現(xiàn)狀，具有一定的借鑒意義。為推進(jìn)智能制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展，本文提出如下幾點(diǎn)建議：

1)針對(duì)當(dāng)前全球智能制造行業(yè)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，以政府牽頭深化國(guó)際交流、開展產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究和合作是重中之重。近年來(lái)美、日、德等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家雖然在專利申請(qǐng)數(shù)量上相對(duì)較少，但他們作為智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的開拓和發(fā)展先驅(qū)，有多年的技術(shù)積累且產(chǎn)業(yè)集中度極高。因此，政府應(yīng)鼓勵(lì)我國(guó)企業(yè)并購(gòu)具有品牌和核心技術(shù)的外企，鼓勵(lì)智能制造企業(yè)在自貿(mào)區(qū)建立國(guó)際總部，積極實(shí)施知識(shí)產(chǎn)權(quán)共享、共建產(chǎn)業(yè)園區(qū)，努力整合全球優(yōu)勢(shì)資源，完善全球化戰(zhàn)略布局。

2)目前，我國(guó)的智能裝備和先進(jìn)軟件如工業(yè)機(jī)器人、智能控制技術(shù)、集成電路芯片制造裝備等，在很大程度上都依賴進(jìn)口。因此，國(guó)內(nèi)智能制造技術(shù)研發(fā)單位在核心技術(shù)的研究中，要努力突破瓶頸，在技術(shù)引進(jìn)的過(guò)程中提高原始創(chuàng)新能力，在找出專利申請(qǐng)空白點(diǎn)的同時(shí)找準(zhǔn)新技術(shù)的研發(fā)方向，擴(kuò)大專利覆蓋面，重點(diǎn)突破智能制造裝備集成和工業(yè)軟件創(chuàng)新。在技術(shù)研發(fā)上要注重穩(wěn)扎穩(wěn)打，有重點(diǎn)地提高我國(guó)專利的質(zhì)量，提高核心技術(shù)的研發(fā)能力。同時(shí)也要重視PCT專利申請(qǐng)，追上國(guó)際水平。

3)通過(guò)對(duì)專利權(quán)人的分析可以看出，我國(guó)智能制造專利申請(qǐng)的重心多在企業(yè)，鮮有高校等科研機(jī)構(gòu)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的專利申請(qǐng)企業(yè)規(guī)模較小，自主品牌相對(duì)薄弱，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)規(guī)模和研發(fā)能力都與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距。因此，政府需加大對(duì)高?？蒲械耐度耄囵B(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才，大力推進(jìn)科研院所的基礎(chǔ)科研工作，積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟建設(shè)和企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，切實(shí)加強(qiáng)對(duì)“產(chǎn)學(xué)研”合作的支持，提高我國(guó)智能制造核心技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力，打造完整的智能制造產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)跨越式發(fā)展。