解析全球數控機床技術領域發展態勢

由于數控機床在各國工業和軍事中的重要戰略地位,發達國家除了投入大量資金和人力進行研發外，各企業還在本國及全球范圍內大量申請專利，以保證它們在全球的領先地位。2008年國際金融危機發生后，世界裝備制造業新一輪的競爭更加激烈，對數控機床產業提出了更高的要求。與其他國家相比，無論是在數控機床的技術領域還是市場方面，美國、日本和德國都占有壓倒性的優勢。我國機床行業經過近半個世紀的發展，雖然在機床主機、刀具及運動部件等多個技術領域與發達國家相當，但是在數控系統、仿真模擬及傳感器等高端領域，與發達國家仍有較大差距。

全球專利申請量呈逐年增長態勢

進入21世紀，數控機床產業進入深入推廣階段，由于各國政府的扶持和智能技術的引入，全球專利申請量呈穩步上升態勢，年均增長率為5.4%。2006年全球數控機床技術領域的專利申請數量年增長率達到峰值，為38.3%。2010年以后，全球數控機床領域每年的專利申請量均超過4000件。

數控機床的專利主要集中在發達國家和地區，截至2012年，日本、德國和美國占據了全球數控機床技術領域專利申請量的前三位，他們的申請總量占全球的45%左右，而且這三個國家全球專利布局意識強烈，同族專利數量較多。韓國和中國臺灣地區的數控機床配套設備發展相當迅速，兩者的專利申請量分別列全球第8和14位。意大利、瑞士和捷克在世界機床出口方面占有重要地位，它們受理的專利申請量分別居世界第12、18和20位。從2003年起，我國成為全球最大的數控機床進口國和消費國。為了在我國巨大的市場中占有一席之地，各國企業在我國的數控機床專利申請數量增長迅速，目前我國受理的專利申請數量全球排名第五。

改革開放以來，我國的數控機床產業發展十分迅猛。經過“九五”期間大量引進數控技術和“十五”期間的消化吸收，以及“十一五”和“十二五”期間各項政策及重大專項的持續推動，專利申請量實現了跨越式增長。從改革開放到2001年，我國主要通過引進技術進行合資生產，作為申請地年均申請專利18件。2002年到2004年，由于我國加入世界貿易組織及國家科技專項的推動，企業專利意識增強，年均申請達103件。2005年以后，國內數控機床產業高速發展，形成了很多產業基地，年均申請專利達到1086件。由于我國是數控機床的重要生產國和消費國，國內外許多企業都將我國作為重點申請地進行專利布局。

從國內外企業在我國申請專利的情況來看，1983年到1997年，國外專利權人在我國申請專利的比例逐漸增加，1997年達到峰值88%。而我國專利申請量則從1997年逐年增加，2010年達87%以上，反映出我國的數控機床行業在技術創新并尋求自主知識產權保護方面取得了巨大進步。

我國數控機床專利申請的技術領域相對集中

由于數控機床在加工速度、精度及質量可靠性方面的突出優點，與主機及零部件相關的專利申請數量占比最大。截至2012年,全球機床整機專利約占66.5%；作為數控機床技術核心的數控及測量系統，專利數量占比為12.7%；加工工藝類約占12.3%。此外，由于近年來激光及等離子等非切削技術的發展，在非切削金屬加工類所占的比例也有所上升，目前約占4.7%。此外，其他技術領域的專利主要為工程材料類和機械手類，分別占2%和1.8%。

我國數控機床專利申請的技術領域相對集中，主要分布在機床主機、零部件和加工工藝等技術領域，上述領域的專利申請量占到總量的67.8%。側面反映出我國數控機床目前仍舊專注于傳統的機床設計和制造。而數控及測量系統的專利數量分別占總申請量的6.6%和2.3%，表明我國本土機床企業在高附加值的數控系統、仿真技術和設備等方面，與發達國家主流企業尚有較大差距。

特別是2000年以后，我國數控機床盡管在數字控制、刀具與工件進給控制、數字計算機、機床監測與測量裝置方面的專利數量增長較快，但與發達國家相比還略有不足。對此，國家需要增加扶持力度，企業等創新主體應加強對上述領域的研發投入和專利布局。

中國數控機床技術領域專利申請數量排名前10位的研究機構均為大學。其中，哈爾濱工業大學、上海交通大學以及清華大學，都處于領先地位。總體上講，雖然中國研究機構在數控機床領域的起步較晚，但20世紀90年代以后發展很快?？蒲袡C構申請的專利，基本覆蓋了機床整機、金屬加工、數控系統以及輔助裝置等在內的諸多小類?？傮w上看，我國研究機構在數控機床領域的專利申請，雖然范圍比較廣，但都沒有形成自己的優勢技術領域。此外，企業和高校聯合申請的專利還很少，這從側面說明在數控機床領域，產學研的合作和成果轉化還不夠深入和完善。

外國企業憑借自身技術優勢進行重點布局

截至2012年，在中國數控機床技術領域專利申請排名前10位的企業中，除了2家是中國本土企業外，其余8家均為外國企業，其中日本5家、德國3家，反映出日、德等國公司強大的技術實力和占領中國市場的強烈意圖。雖然外國企業的專利技術領域分布范圍較廣，但總體特點是圍繞其自身技術優勢進行重點布局。目前，雖然中國在數控機床領域的研發步伐加快，但在市場占有率、自主創新能力等方面與國際先進企業之間仍然有不小的差距。

日本的數控機床產業發展主要得益于日本政府持續的引導和扶持政策，目前已形成非常完整的數控機床產業鏈。日本企業的專利布局既有交叉，也有互補。日本企業在中國申請的專利，已經從機床的主機及零部件、功能部件到數控系統等多個領域，形成了對中國數控機床企業的專利包圍。

德國企業在中國數控機床市場的專利布局側重于高檔數控機床及功能部件，包括數字控制、測量系統以及通用手持工具如機械手等。西門子公司申請的專利主要涉及機床的工藝和機器控制、工業電器設備等。博世的專利申請側重于手持小型工具、機床以及工業電氣設備中的控制和傳動系統。海德漢申請的專利重點在數控機床的測量系統，主要涉及用于數控機床的精密儀器儀表、一般測試方法等。我國數控機床技術領域專利申請排名前10位的中國本土企業中，主要分布在我國東部地區，其中遼寧、天津、江蘇各有2家，而甘肅、上海、山東、中國臺灣各有一家。可見，數控機床作為裝備制造業發展的重點技術領域，在各省尤其是沿海省份的經濟發展中都占有重要地位。從上述10家企業的專利申請逐年變化情況看，我國企業的專利申請起步較晚，除南京數控的專利申請逐年上升外，其他公司的申請數量起伏較大，與國際知名企業相比，連續性和穩定性都有待提高。在技術領域方面，我國企業專利申請主要集中在機床主機及零部件和工藝方面，在運動部件如軸、軸承、軟軸、曲軸機構等，電動機或機電變換器的控制調節等部件的專利申請還很少，特別是在數字控制技術和測試技術方面比較薄弱。