劉 冉， 尤筱玥， 林 輝， 夏 明

（1. 同濟大學 經濟與管理學院，上海 200092；2. 同濟大學 中德工程學院，上海 200092；3. 揚州大學 商學院， 江蘇 揚州 225009）

專利是保護創(chuàng)新成果的重要載體，專利質量是創(chuàng)新質量的重要表現。企業(yè)作為創(chuàng)新主體，提高企業(yè)的專利質量，助力高水平科技自立自強，是推動經濟高質量創(chuàng)新的必然要求。然而，隨著知識產權制度的不斷完善，企業(yè)之間的專利競爭逐漸轉向專利組合主導的競爭［1］。為了更全面地保護核心技術發(fā)明，企業(yè)會選擇將技術成果分解為一系列的技術方案分別申請專利，這些由相同的專利權人申請的用于解決相同技術問題一組專利被定義為專利組合［2］。專利組合的規(guī)模和保護范圍更大、競爭優(yōu)勢更強，其整體價值大于單件專利的價值之和，反映了企業(yè)的創(chuàng)新實力和市場競爭力［3］。綜上，企業(yè)專利組合質量的提升對推進高質量創(chuàng)新具有重要意義。

如何評判企業(yè)專利組合質量呢？文獻梳理發(fā)現，學者們從多樣化的視角對企業(yè)專利組合進行了評價。Holger Ernst［4］提出一種可視化的專利組合分析方法幫助企業(yè)評估自身的技術實力；Grimaldi等［5］提出了一個多維度的專利組合價值評估框架以分析企業(yè)的專利組合現狀；Schneider［6］提出了一個專利競爭模型評估專利組合的防御功能。既往研究從專利的競爭力和價值等方面分析了企業(yè)專利組合的差異，但是缺乏基于質量視角的深入探討，這提供了一個可以繼續(xù)深入研究的空間。

為此，本文在確定企業(yè)專利組合質量評價指標的基礎上，結合三角模糊數、多目標優(yōu)化法和兩階段優(yōu)化法提出了一種組合賦權方法以確定指標權重，從而構建了一個企業(yè)專利組合質量評價模型，并通過對6家動力電池企業(yè)專利組合的分析來驗證模型的可行性和實用性。通過專利組合質量分析，有助于企業(yè)了解自身和其競爭對手的專利布局和技術競爭力，輔助企業(yè)的專利管理。

1 企業(yè)專利組合質量的評價指標

選取質量評價指標首先要明確企業(yè)專利組合的質量維度。專利是一種承載著先進技術和知識的產品，基于產品視角，劉冉等［7］將專利質量定義為“專利在形成過程中滿足其固有質量特性和企業(yè)需求的屬性組合的程度”，并將專利的質量屬性總結為創(chuàng)新性、穩(wěn)定性、經濟性和戰(zhàn)略性。專利組合是一系列專利的集合，具有明顯的規(guī)模屬性，本文企業(yè)專利組合的質量屬性歸納為規(guī)模性、創(chuàng)新性、穩(wěn)定性、經濟性和戰(zhàn)略性。

（1）規(guī)模性。專利組合包含多項專利，具有明顯的規(guī)模性特征。組合中相互關聯的專利可以加強彼此的權利要求，形成比非相關的單項專利更廣泛的保護范圍［2］。組合規(guī)模越大，專利的整體保護質量越高。

（2）創(chuàng)新性。滿足法定授權標準的專利技術發(fā)明要求相對于現有技術具備一定程度的新穎性、創(chuàng)造性和進步性，因此專利固有的質量屬性一般認為包含技術創(chuàng)新性［8］。

（3）穩(wěn)定性。高質量的專利組合能夠對核心技術發(fā)明形成有效保護，提高保護的穩(wěn)定性，降低侵權概率，減少侵權訴訟［9］。

（4）經濟性。企業(yè)可通過專利技術的產業(yè)化、轉讓、質押融資等途徑獲取經濟收益［10］，高質量的專利組合能夠為企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟價值。因此，經濟性也是企業(yè)專利組合的固有質量屬性。

（5）戰(zhàn)略性。企業(yè)布局專利組合的動機除了傳統(tǒng)的保護技術發(fā)明，還包括戰(zhàn)略層面的需求［11］，例如提高技術進入壁壘［11］、阻止競爭者申請相關專利［12］和提高議價能力［13］等。

梳理既有文獻，根據企業(yè)專利組合的各質量維度選取評價指標，具體指標及測量見表1。

2 模型構建

結合三角模糊數、多目標優(yōu)化法和兩階段優(yōu)化法提出了一種組合賦權方法，用于企業(yè)專利組合質量的評價模型構建，研究思路如圖1 所示。具體思路為：首先，采用三角模糊數獲取專家們對各指標權重的模糊評價數據。三角模糊數可以提高決策者在模糊環(huán)境下評價信息的準確性［14］。隨后利用多目標優(yōu)化方法確定指標的主觀權重。多目標優(yōu)化法的前提假設是指標的最優(yōu)權重應使得被評價對象之間的差異最大，差異越大的指標應賦予越大的權重，采用該方法量化專家的主觀模糊偏好信息所隱藏的各目標權重，專家決策的權重結果更加客觀合理［15］。其次，根據各質量指標評價值，采用兩階段優(yōu)化方法確定各指標的客觀權重。針對含有較多決策方案的指標賦權問題，Lin等［16］提出的兩階段優(yōu)化法可以從評價對象和決策指標的局部和全局兩個層面分別建立兩個目標規(guī)劃模型，通過求解評價指標的綜合權重，解決評價對象較多帶來的評估復雜性，從而提高評價結果的區(qū)分度。然后，綜合主客觀賦權結果計算各指標的組合權重，以提高權重確定的科學性。最后，計算專利組合的質量得分，對企業(yè)專利組合質量進行評價和排序。

圖1 模型構建思路Fig.1 The way of model construction

評價模型的具體構建過程如下：

（1）計算評價指標的主觀權重

設{e1，e2，...，eq} 為一個有限專家集，{A1，A2，...，Am} 為一個有限評價對象集，{C1，C2，...，Cn}為一個有限評價指標集，在指標Cj(j=1，2，...，n) 下有一個有限子指標集{Cj1，Cj2，...，Cjp}。

為了降低專家評價的模糊性，引入三角模糊數作為專家評語。設三角模糊數r?=(rL，rM，rU)，其中0 ≤rL≤rM≤rU≤1，rL和rU分別為r?的模糊上界和下界，rM為r?的中值，即最有可能的取值。r?的隸屬函數為

步驟1：獲取專家評價的三角模糊互補判斷矩陣

包括專家ek對評價指標的互補判斷矩陣其中以及子指標的互補判斷矩陣其中，為了最大化保留專家意見，專家所給出的指標和子指標兩兩比較的判斷矩陣無需更改，故不對其進行一致性修正。

步驟2：獲取群體三角模糊互補判斷矩陣

類似的，將互補判斷矩陣Y?k轉化成群體三角模糊互補判斷矩陣為

步驟3：計算各指標的綜合重要度

指標Cj(j=1，2，...，n)下各個子指標的綜合重要度為

類似的，指標Ci=Cj(i，j=1，2，...，n)的綜合重要度為

步驟4：采用多目標優(yōu)化法計算各評價指標的最優(yōu)權重

為了比較三角模糊數，需要計算其得分，得分函數為［17］

則：

在指標Cj(j=1，2，...，n)下每個子指標都是不可忽視且非劣的，并且每個子指標都有相同的約束條件，因此多目標優(yōu)化模型可轉換成單目標優(yōu)化模型如下：

根據式（5），上述優(yōu)化模型可轉換為

求解模型（8），得到指標Cj下最優(yōu)子指標權重

然后，對ω*jb進行標準化，標準化步驟為

其中，j=1，2，...，n；b=1，2，...，pj，標準化后的子指標權重向量為

同理，求解指標Cj的權重，構建優(yōu)化模型如下：

進一步的，將上述優(yōu)化模型轉換為

由于專家對指標和子指標進行兩兩比對，所以指標和子指標權重受到專家偏好信息的影響，產生了 指 標 主 觀 帶 偏 好 的 權 重 向 量和子指標權重向量，即越大越小；同理越大越小。從而，可得

（2）計算評價指標的客觀權重

由于專家知識的有限性和專利組合質量評價問題的復雜性，專家給出的指標主觀權重向量可能與實際情況有差異，因此還需要結合實際數據，確定各指標的客觀權重。本文采用Lin 等［16］所構建的兩階段優(yōu)化模型分別求解指標客觀權重向量和子指標客觀權重向量

（3）確定評價指標的綜合權重

根據主客觀權重結果計算指標的組合權重，設各指標的綜合權重向量子指標綜合權重向量

其中，α∈[0，1]表示權重結果主觀偏好系數，當α＞0.5，權重結果偏主觀；當α＜0.5，權重結果偏客觀；一般情況下取α=0.5，權重結果偏中立。

（4）計算企業(yè)專利組合的質量得分

根據指標評價數據和權重系數，計算各子指標標準化后的評價值與指標權重的乘積之和，得到企業(yè)專利組合的綜合質量得分。

3 模型應用

3.1 樣本和數據來源

動力電池行業(yè)是具有代表性的技術密集型行業(yè)，本文選取2020年全球動力電池行業(yè)裝機量排名前10中的6家企業(yè)，包括寧德時代（CATL）、比亞迪（BYD）和國軒高科（GHT）3 家國內企業(yè)，以及三星SDI（SSDI）、豐田（TOYOTA）和LG 化學（LGC）3家國外企業(yè)，作為實例分析對象，以鋰電子電池的相關技術為例，即IPC主分類號為“HO 1M10/0525”的專利，評價和分析各企業(yè)的專利組合質量。

所有專利數據均來源于大為全球專利數據庫。以各企業(yè)名稱作為關鍵詞進行檢索，檢索時間截止至2021年7月18日，同時，對專利數據進行篩選，確保專利的授權年為2015—2020 年，法律狀態(tài)為有效狀態(tài)，最終收集到6家企業(yè)共305項專利。為了進一步分析企業(yè)專利組合的變化，本文將企業(yè)專利組合分為兩個階段，即2015—2017 年和2018—2020 年，對兩個階段各企業(yè)的專利組合質量進行對比分析。

3.2 計算與比較

（1）獲取專利組合質量各指標評價值

通過大為專利數據庫，獲取2015—2017和2018—2020兩個階段各企業(yè)的專利組合的各項質量指標的原始評價值，并采用極差法將指標數據標準化，結果見表2和表3。

表2 企業(yè)專利組合質量綜合評價矩陣（2015-2017）Tab.2 The synthetic evaluation matrix of firm patent portfolio quality（2015-2017）

表3 企業(yè)專利組合質量綜合評價矩陣（2018-2020）Tab.3 The synthetic evaluation matrix of firm patent portfolio quality（2018-2020）

（2）計算各評價指標的組合權重

邀請來自知識產權領域的學者和動力電池行業(yè)的研發(fā)主管共4 名專家，對各評價指標的重要性進行評價，各位專家在知識產權行業(yè)均有10年以上的從業(yè)背景。其中，專家權重向量為w?=（0.2，0.25，0.35，0.2）T根據式（1）～（11），計算專利組合質量各評價指標的主觀權重；同時，根據表2 和表3 中的指標數據計算指標的客觀權重；隨后，根據式（12）～（13）確定指標的組合權重，其中，主觀偏好系數為α=0.5。指標權重的計算結果見表4。

表4 專利組合質量評價指標的組合權重Tab.4 The combination weights of evaluation indicators of firm patent portfolio quality

（3）計算各企業(yè)專利組合質量的綜合得分

根據各指標的權重系數和指標評價數據，計算各企業(yè)專利組合的質量得分，結果見表5。

表5 各企業(yè)專利組合質量得分和排序Tab.5 The score and ranking of firms’ patent portfolio quality

3.3 結果分析

為了進一步了解各企業(yè)在鋰電池制造技術領域的專利組合質量的變化，對2015—2017年和2018—2020年兩個階段的專利組合質量評價結果進行對比分析。圖2 和圖3 分別展示了2015—2017 年以及2018—2020 年企業(yè)的專利組合在各質量屬性的評價值。

圖2 企業(yè)專利組合的各質量指標分析（2015—2017）Fig.2 Analysis of quality indicators of firm patent portfolio (2015—2017)

圖3 企業(yè)專利組合的各質量指標分析（2018—2020）Fig.3 Analysis of quality indicators of firm patent portfolio (2018—2020)

由表5 可知，在2015—2017 年，LG 化學的專利組合質量得分最高（0.846）。LG 化學于1995 年成立電池事業(yè)部，開始在鋰電池領域進行專利布局。在2011年正式進軍動力電池行業(yè)后，申請了大量的相關專利，且均為發(fā)明專利。由圖2 可知，LG 化學在鋰電池領域專利組合的規(guī)模性、穩(wěn)定性、經濟性以及戰(zhàn)略性均處于領先水平。專利組合質量得分排在第2 至第5 的分別是是三星SDI（0.663）、豐田（0.476）、比亞迪（0.475）和國軒高科（0.322）。寧德時代（0.226）的專利組合質量最低，明顯低于其他四家企業(yè)。圖3 的結果顯示，在2018 至2020 年，企業(yè)專利組合質量得分最高的是三星SDI（0.647），其次是LG 化學（0.587）。豐田、寧德時代和比亞迪的專利組合質量得分相當，分別為0.444，0.426 和0.403。專利組合質量得分最低的是國軒高科（0.312）。

對比分析圖2和圖3可知，寧德時代的專利組合質量得分從0.226（2015—2017 年）提高至0.426（2018—2020 年），從第6 提高至第6，表明寧德時代在鋰電池領域發(fā)展非常迅速，技術實力顯著提升。寧德時代的成立時間較晚，雖然企業(yè)自成立之初就在鋰電池領域開始專利布局，但是在2012—2017 年間寧德時代的專利組合的規(guī)模仍然較小，且此階段其專利布局的重心在國內，國際化專利布局剛起步，專利組合在經濟性和戰(zhàn)略性維度的表現較差。但是在2018—2020 年間，寧德時代的專利組合規(guī)模迅速擴大，大幅度領先于另外5 家企業(yè)，同時，專利組合的創(chuàng)新性也非常高，因而其專利組合質量明顯提升。此外，在2018—2020年間，三星SDI、比亞迪、國軒高科、豐田和LG 化學的專利組合質量得分相比2015—2017年均有不同程度的降低。其中，LG化學專利組合質量的下降程度最高，質量得分從0.846 降低至0.587。由圖2 和圖3 可知，下降的主要原因在于LG 化學的專利組合規(guī)模的大幅縮減和專利組合的法律穩(wěn)定性的下降。

4 結論

本文從專利組合的規(guī)模性、創(chuàng)新性、穩(wěn)定性、經濟性和戰(zhàn)略性5 個質量維度選取評價指標，結合三角模糊數、多目標優(yōu)化和兩階段優(yōu)化方法確定評價指標的組合權重，構建了企業(yè)專利組合質量的評價模型。該模型被應用于寧德時代、比亞迪、國軒高科、三星SDI、豐田和LG 化學等6 家動力電池企業(yè)的專利組合的質量評估，結果表明：

（1）在2015—2017 年間，LG 化學的專利組合質量最高，寧德時代的專利組合質量最低。

（2）2018—2020年間，專利組合質量最高的是三星SDI，隨后是LG 化學，國軒高科的專利組合質量最差。

（3）寧德時代的專利組合質量在鋰電池領域技術實力的提升顯著，從第6（2015—2017 年）提高至第4（2018—2020 年），主要原因在于專利組合規(guī)模的快速擴大和創(chuàng)新性的顯著提升。

本研究成果有助于企業(yè)、政府或第三方機構等分析和評判企業(yè)的專利組合，但仍然存在一定的局限性。模型中的指標權重并非一成不變，專利管理者可根據分析和評判的目的借助組合賦權方法靈活修訂權重。

作者貢獻聲明：

劉冉：數據分析，論文撰寫；

尤筱玥：學術指導，論文修改；

林輝：模型構建；

夏明：論文修改。