數控機床創新能力評價方法及實證分析

孫興林

（中機生產力促進中心，北京 100044）

0 引言

近年來，我國機床工具行業取得了巨大的成就。2009年，我國首次成為世界金屬加工機床第一生產大國；2002～2011年已連續十年位居世界金屬加工機床第一消費大國和第一進口大國；產值數控化率逐年提升，2007年突破40%，2009又突破50%。然而，我國機床工具行業在整體技術水平上與國外先進國家（或地區）還有很大差距，高檔數控系統和功能部件仍然主要依靠進口。本文通過創新能力評價，客觀衡量我國金屬加工機床行業的創新能力現狀，及與國外先進國家的差距。

1 評價模型及方法

1.1 創新能力的內涵

技術創新能力是指創新主體在一定的技術、經濟條件下，以提高企業素質、增強企業競爭力為出發點及歸宿，對其所擁有的各種創新資源有效利用的能力。當產業作為創新主體的時候，產業技術創新能力應該是以產業發展為最終目標，具體來講 “產業技術創新能力是指以市場為導向，以提高產業競爭力為目標，從新產品或新工藝設想的產生，經過技術獲取（研究、開發和引進技術、消化吸收）、工程化到產業化整個過程的一系列活動的總和。產業技術創新能力是指采用先進的科學技術和手段開發新產品、新工藝使其形成經濟效益的能力，是推動產業發展的能力。”由此，對數控機床創新能力的評價，應當是以提高數控機床行業競爭力為方向，評價機床行業對各種技術創新資源有效利用的能力。

1.2 創新能力分析模型

本文在認真研究國內外創新能力評價有關文獻及典型創新案例的基礎上，認為衡量產業創新能力強弱的主要因素包括：創新投入、創新產出、創新支撐、創新環境等，它們之間的邏輯關系見圖1。

其中：創新投入是實現技術創新的前提和基礎；創新產出反映各種創新要素組合產生的實際成效，是評價創新能力最直接、最重要的指標；創新支撐對技術創新有很強的促進作用，它是創新能力的一個重要因素；創新環境對創新能力有著深刻而復雜的影響。

本文按照系統性、重要性、獨立性、可比性、可操作性等原則，從上述四個方面分析影響數控機床創新能力的因素，見表1。

表1 影響數控機床創新能力的因素Tab.1 Factors influencing the innovation ability of CNC machines

1.3 評價方法簡介

常用的創新能力評價方法有主成分分析法、因子分析法、數據包絡分析方法、層次分析法、綜合指數評價法、模糊評價方法等。

（1）層次分析法。層次分析法（AHP法）是由美國運籌學家T.L.Saaty于20世紀70年代中期提出的，該方法的基本思想是根據系統工程對各要素排列的原理，將一個復雜的問題分解為各個組成因素，并將這些因素按支配關系分組，從而形成一個有序的遞階層次結構。通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素相對重要性的總排序。運用層次分析法解決問題，大體可以分為四個步驟：建立問題的遞階層次結構；構造兩兩比較判斷矩陣；由判斷矩陣計算被比較元素相對權重；計算各層元素的組合權重。

（2）綜合指數評價法。綜合指數評價法是一種綜合指標體系評價法，該方法通過選取一定的定性指標以及定量指標，經過無量綱化處理，達到了進行統一量化比較的目的，并可以得出具體的競爭力指數，適用于較多評價對象之間的比較分析。該方法的優點在于概念明確，方法簡便、可操作性強；缺點是該方法需要事先確定指標的權重。

2 金屬加工機床創新能力評價

2.1 評價對象的選擇

本文選擇2010年機床產值前八位的國家 （地區），即中國、日本、德國、意大利、韓國、中國臺灣、瑞士、美國作為評價對象。

2.2 指標體系及權重

在充分考慮數據的可獲得性、指標的關聯性等基礎上，征求有關專家意見，從影響數控機床創新能力的因素（表1）中選擇了研發投入強度、研發人員占從業人員的比重等指標，構成了金屬加工機床創新能力評價指標體系，見圖2。

圖2 金屬加工機床創新能力評價指標體系Fig.2 Innovation ability evaluation index system of metalworking machine tools

本文采用層次分析法確定評價指標的權重，共發放專家打分表34份，收回17份。根據專家打分值計算一級指標以及二級指標的權重。在權重計算過程中，由于專家構造的比較矩陣可能會存有一定的誤差，為了限制這種誤差，根據一致性檢驗的原則，對不滿足指標的數據進行了剔除。通過計算得到一級指標和二級指標的權重，見表2。

表2 評價指標的權重Tab.2 Evaluation index weight

2.3 創新能力評價

本文采用綜合評分法對金屬加工機床的創新能力進行了評價，通過計算，中國、日本、德國等八個國家（地區）金屬加工機床的創新能力評價結果，見表3。

表3 各國或地區金屬加工機床創新能力排序情況Tab.3 Sort situation of national or regional innovation capability of metalworking machine tools

評價結果顯示，日本、德國金屬加工機床創新能力排名前兩位，兩國創新能力不相上下，處于第一集團；美國、中國臺灣、瑞士金屬加工機床創新能力分別排在第三、第四和第五位，處于第二集團；意大利、中國、韓國金屬加工機床創新能力分別排在第六、第七和第八位，處于第三集團。

3 結果分析

雖然 “十一五”期間我國機床行業取得了較大進步，但仍存在生產效率低、核心成果不多、自主創新產品推廣應用困難等問題。

3.1 生產效率較低

雖然我國機床行業的人均產值由2006年的3.65萬美元上升到2010年的7.86萬美元。然而，我國人均機床產值與日本、瑞士、德國等機床生產強國相比差距較大，分別是日本的0.18、瑞士的0.23、德國的0.38、意大利的0.45。

3.2 研發投入意愿不強

近幾年，尤其是 “04”專項實施以來，我國機床行業的研發投入強度逐年提高，一些企業的研發投入強度已經超過5%；但全行業研發投入強度、研發人員占比遠低于德國、日本等機床制造強國，主要原因是很多企業的自主創新動力不足、研發投入意愿不強；盡管受國際金融危機的沖擊，2010年德馬吉的研發投入為4810萬歐元，而其利潤僅有430萬歐元。

3.3 核心成果不多

我國機床行業的原始創新較少，集成創新、消化吸收再創新較多。以專利為例，2005-2011年，我國機床行業發明專利增長率達到了25.79%，但發明專利占專利總量比重逐年下降；2006年，我國發明專利數量占專利總量的53.71%，到2011年，發明專利數量占專利總量比重下降到39.18%[12]。

世界知識產權組織（WIPO）數據顯示，2009年我國機床行業申請專利6128件，僅低于日本 （9796件），高于美國（5615件）和德國（4940件），但國際專利申請（PCT專利申請）占專利申請量的比重不高。2009年我國機床行業申請PCT專利92件，遠低于德國 （649件）、美國（643件）、日本（642件），我國PCT專利申請占專利申請量的比重不超過2%。

3.4 貿易競爭指數較低

長期以來，我國機床行業的貿易競爭指數為負數；2010年，我國機床行業的貿易競爭指數為-0.67，而日本為0.89、中國臺灣為0.62、德國為0.55。我國機床行業貿易競爭指數較低重要原因在于自主創新能力不強，技術水平不高。

[1]中國機械工業年鑒編輯委員會,中國機床工具工業協會.中國機床工具工業年鑒[M].北京:機械工業出版社，2011.

[2]中國機械工業年鑒編輯委員會.中國機械工業年鑒[M].北京:機械工業出版社，2011.

[3]姜紅，趙樹寬，等.區域產業技術創新能力評價方法及應用研究[J].情報科學，2009，10.

[4]許樹柏.實用決策方法——層次分析法原理[M].天津:天津大學出版社，1988.

[5]聶辰席.企業競爭力定量評價的綜合指數法[J].河北建筑科技學院學報，2002，2.

[6]WIPO.World Intellectual Property Indicators 2011.

[7]WEF.The Global Competitiveness Report 2011-2012.

[8]The German Machine Tool Industry in 2011.

[9]Federmacchine.INDUSTRY STATISTICS 2011.

[10]Swissmem.Panorama 2011.

[11]METI.Revised report by Respective Industry 2009.

[12]裝備制造領域專利態勢報告2012.http://www.cnpat.com.cn/show/news/NewsInfo.aspx?Type=H&Newsld=3733.