基于專利情報定標比超分析的中國機器人產業發展研究

陳　軍,張韻君

(1.廣東培正學院管理學院，廣東　廣州　510830；2.百色學院工商管理學院，廣西　百色　533000)

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基于專利情報定標比超分析的中國機器人產業發展研究

陳軍1,張韻君2

(1.廣東培正學院管理學院，廣東廣州510830；2.百色學院工商管理學院，廣西百色533000)

從專利情報定標比超角度，以日本機器人產業作為定標比超對象，分析比較中日兩國機器人產業發展的差異，發現中國機器人產業無論在產業發展階段、技術創新能力還是在技術成熟度等方面與日本相比都存在較大的差距。中國機器人產業未來發展潛力和空間巨大，但是存在核心技術比較缺乏，關鍵技術有待突破，技術創新體系以高校為主，產學研合作不夠緊密等問題，因此，應從扶持政策、技術創新體系的重構以及產業龍頭企業的培育等方面予以解決。

專利情報；定標比超；機器人；產業發展

1　引言

目前，國內外基于專利情報分析的產業發展研究主要集中在區域內多個產業發展決策和特定產業發展決策兩大領域。這些研究大都僅僅從區域產業自身專利信息的角度進行分析，缺乏與國際/國內行業先進水平的比較分析，因此在產業發展決策方面不夠深入和全面。為了彌補上述研究的不足，黃圓圓等提出了專利情報對比分析方法，并建立了對比分析體系框架[1]。然而，對比分析法是基于靜態角度的專利情報分析，且比較對象不明確。因此，林甫進一步提出了基于專利情報定標比超分析的產業發展決策框架，認為可以通過與行業最佳機構專利情報的持續的定標比超分析，找出自身產業發展差距，從而進行產業發展決策[2]。

機器人技術是現代科學與技術交叉和綜合的體現。一國機器人(特別是工業機器人)產業發展水平體現了該國的制造業和科學技術發展水平，因此被許多發達國家上升為國家戰略。

進入21世紀以來，中國機器人產業得到了快速發展。據國際機器人聯合會(IFR)統計,2013年、2014年中國市場連續兩年成為全球第一大工業機器人市場。盡管如此，2013年中國每萬名制造業從業人員僅擁有25臺機器人，不到日本的十分之一。中國盡管已成為機器人消費大國，但并非機器人制造大國，機器人產業發展整體上還處于初級階段。因此，大力發展機器人產業，既是提升制造業水平，加快制造業轉型升級的戰略發展需要，又是適應中國的人口紅利逐漸消失，人工成本不斷上升，需要實現機器部分代替人工的現實選擇。

目前，日本是全球機器人產業最發達的國家，被稱為“機器人王國”，因此，將日本作為定標比超對象，利用專利情報分析中日兩國在機器人產業發展方面的差異，對于中國明確自身機器人產業發展的差距，制定正確的機器人產業發展政策，促進中國機器人產業快速發展具有重要意義。

2　基于專利情報定標比超分析的產業發展決策框架

定標比超(Benchmarking)又稱標桿法，是將企業的業務過程和性能指標與行業最佳或是擁有相類似過程的其他行業中最佳的企業做法進行比較的一種方法[3]。通過結合定標比超分析的內涵、流程特征和專利情報特點，林甫提出了基于專利情報的定標比超分析的產業發展決策框架[2]，該框架從產業發展決策對專利情報的需求和服務功能出發，以國際或國內產業領域的技術總體發展水平為定標比超對象，通過總體分析、技術分析和創新主體定標比超分析能夠挖掘產業技術發展階段和發展現狀，明確產業技術布局、技術演化路徑和技術發展的優弱點，找出創新主體與先進創新主體之間的差距，挖掘創新主體的潛在合作對象等信息，從而為產業發展提出產業技術總體決策、產業技術引進決策以及技術領域內科技資源的配置和產學研合作等決策。

從國內外研究來看，除了黃圓圓等提出的專利情報對比分析體系框架外[1]，目前尚未有其他學者提出過類似的分析框架。而相對于對比分析法，專利情報定標比超分析的比較對象明確，指標體系更科學、合理，因此，將其作為本文的分析方法。

3　數據來源與檢索

本研究數據來源于德溫特創新索引數據庫(Derwent Innovations Index，DII)。DII收錄了全球100多個國家和地區的3千萬條專利情報和1千多萬條基本發明專利，數據可回溯至1963年，并且以每周的速度更新，是目前最權威的專利數據庫之一[4]。DII獨特的手工代碼(MC)也提高了檢索的全面性和準確性[5]。

通過查找機器人技術相關英文文獻確定其英文關鍵詞，同時結合DII數據庫的檢索特點最終確定檢索式為:主題=(robot*)AND德溫特手工代碼=(T06-D07B OR X25-A03E OR X25-A03F OR U11-F02A1 OR T01-J07D1 OR T01-S03 OR T01-J08F OR X27-D04R OR T01-J07B OR T01-J30A OR T01-J05B4P)，分別檢索了中國大陸和日本機器人專利申請情況。本次檢索限定專利的申請日下限為2014年(檢索時間為 2015年9月15日)。需要說明的是，由于專利從申請到公開具有一定的時滯性，因此本文所采用的2014年數據具有一定的局限性，可能并不是完整的年度數據，但這并不影響我們對于整個研究的分析和把握。

4　基于專利定標比超分析的中國機器人產業發展分析

4.1總體定標比超分析

(1)專利申請時間序列比較分析。通過中日兩國機器人專利申請時間序列比較分析，能夠明確中日兩國機器人產業發展時間及發展階段的差異，進而判斷中國機器人產業未來發展前景。

通過專利檢索并統計，繪制出中日兩國機器人專利申請量隨時間變化的趨勢圖，如圖1所示。

圖1　1976—2014年中日兩國機器人專利申請趨勢圖

由圖1可知，從專利申請時間來看，日本從1976年就開始了機器人專利申請，截止到2014年，日本國內機器人專利申請量為15058件，平均年申請量為386件。中國大陸機器人專利申請始于1985年，比日本晚了將近10年，截止到2014年，中國大陸機器人專利申請量為7200件，平均年申請量為240件，約為日本平均年申請量的60%。

從產業發展趨勢來看，日本機器人產業經過1976—1983年的醞釀起步階段，到1984年開始步入成長階段，其中1984—1994年成長比較緩慢，專利申請增長速度不快；1995—1997年屬于快速成長階段，專利年申請量比前一階段有了較大幅度的增長；1998—2002年步入階段性的成熟階段，專利年申請量有了一定程度的下降；從2003年開始，又經歷了一定階段的快速成長并向成熟階段過渡，專利申請量經歷了快速增長后，在較長一段時間里保持相對穩定的態勢。

相比而言，中國機器人產業經歷了較長時間的起步階段，1985—1999年專利平均年申請量只有6件；從2000年開始機器人產業步入成長階段，專利年申請量有了較大幅度的增長；到了2012年，專利申請量有了跳躍式的增長，并且也在當年超過日本國內專利申請。因此，從發展階段來看，日本機器人產業經歷了20世紀70年代末80年代初的起步階段，到80年代中期已經進入成長階段，進入21世紀，日本機器人產業(特別是工業機器人)已經步入相對成熟階段，成為發達成熟市場的一個標志。中國機器人產業發展從20世紀80年代中期才開始起步，比日本晚了將近10年，而且經歷了較長時間的起步階段，到了21世紀初才開始步入成長階段。目前，中國機器人產業正經歷跳躍式的發展，也成為世界機器人新興發展市場的一個標志。由此可見，中國機器人產業未來還有廣闊的發展空間，發展潛力巨大。

(2)PCT及EP專利比較分析。PCT是有關專利的國際條約，專利申請人可以通過PCT途徑遞交國際專利申請；EP為歐洲專利局專利，依照該組織公約，一項歐洲專利申請可以在40個指定國家獲得保護[6]。經過檢索并統計，截止到2014年，全球有關機器人的PCT專利為4790件，其中來自日本得專利為1920件，占機器人PCT專利總量的40%，來自中國的只有49件，所占比例為1%；有關機器人的EP專利為4896件，其中來自日本的專利為2056件，所占比例為42%，來自中國的專利為25件，所占比例只有0.5%。由此可見，日本在機器人產業方面進行了專利的全球化布局，重視通過PCT和EP專利申請進行技術保護，這對于日本機器人產業的全球化發展起到了重要作用，使日本迅速成為世界機器人技術、制造和出口第一大國。相比之下，中國機器人研發機構卻缺乏相應的專利全球化布局意識，不重視專利技術的國際保護，這將對未來中國機器人產業的國際化發展造成很大障礙，不利于未來的國際化發展。

(3)技術發展階段比較分析。技術發展階段是指某項技術在各個時期(或時點上)所處的發展階段和所表現的成熟度，可以通過專利技術生命周期法進行分析。專利技術生命周期是指在技術發展的不同階段中，專利數量與專利申請人數量的特征規律[7]。通常可分為五個階段，分別為技術萌芽階段、技術成長階段、技術成熟階段、技術衰退階段和技術復蘇階段。

通過檢索并統計，我們分別繪出中日兩國機器人專利技術生命周期圖，如圖2所示。

圖2(a)　中國機器人專利技術生命周期圖

圖2(b)　日本機器人專利技術生命周期圖

從中日兩國機器人專利技術生命周期來看，日本已經經歷了兩輪的技術生命周期循環，目前進入新一輪的技術復蘇階段，意味著日本已經在機器人技術方面取得了幾輪突破，掌握了大量機器人核心技術，而中國還處于第一輪技術發展階段，雖然專利申請人和專利數量不斷增長，但是在關鍵核心技術方面還沒能取得突破。由此可見，中國機器人總體技術發展水平與日本相比還存在較大差距。如何提高技術研發能力，縮小與發達國家特別是日本在機器人整體技術發展水平的差距，是擺在中國機器人產業決策者面前的一大任務。

4.2技術定標比超分析

(1)IPC總體分析。通過比較中日兩國機器人產業主要 IPC 技術構成情況，可以找出雙方在機器人技術研發重點領域的差異，為中國機器人產業的技術開發方向提供借鑒與指導。通過統計，得到1976—2014年中日兩國機器人專利申請前10位的IPC技術領域分布表，如表1所示。

從表1可以看出，中國機器人產業和日本機器人產業整體技術的IPC分布比較相似，其中B25J、G05B、H01L、G06F、G05D、B65G、B23K都是雙方關注的重點領域，涉及到機械手及相關操縱技術、調節或控制技術、半導體技術、電數字數據處理技術以及焊接、運輸或貯存等方面的技術，表明中日兩國在機器人技術發展方向上基本保持一致。但是，進一步統計發現雙方在具體的技術領域關注重點方面又存在一定的差異。首先，在專利數量方面，中國在上述各技術領域的專利數量大大少于日本，表明中國在上述各領域的技術創新能力低于日本；其次，在技術開發方向上，除上述共同關注的技術領域外，日本更加偏向于H02P、G06T、G01B等技術領域，涉及到圖像數據處理技術、機電控制技術以及計量技術，這些均屬于機器人領域的核心關鍵技術，而中國更加偏向于A47L、B62D、G06K等技術領域，涉及到家政服務機器人控制技術、轉向機構技術和數據識別和記錄技術，這些技術大多屬于機器人領域的非核心技術。由此可見，中國在機器人熱點技術創新能力與日本相比也存在較大差距。

表1　1976—2014年中日兩國專利申請前10位的機器人IPC技術領域分布

(2)IPC技術領域時間趨勢分析。進一步對中日兩國機器人IPC專利申請排名前10位的技術領域進行時間趨勢分析(由于1991年前各領域專利申請量都比較少，所以本時間趨勢分析統計時間段為1991—2014年，結果如圖3所示)，從而比較兩國在具體技術領域的技術成熟度的差距。

從圖3可以看出，中日兩國在機器人具體領域的技術成熟度方面存在較大差距。在雙方共同關注的技術領域，B25J、G05B、H01L、G06F、G05D等在日本經過多年的發展，專利年申請量處于相對穩定或下降趨勢，表明已經處于技術成熟或衰退階段；而上述領域技術中B25J、G05B、G05D等在中國專利年申請量處于快速上升趨勢，因此屬于技術發展階段；H01L和G06F在中國專利年申請量較少，還處于技術起步階段。由此可見，對于一些國際上比較成熟的機器人技術領域，中國還存在一定程度的重復研究，這說明在具體的機器人技術領域，中國還存在某些研究方向上的偏差，這將導致寶貴的研究資源的浪費。因此，如何抓住最新的機器人技術研發熱點，避免重復研究是中國機器人產業決策者面臨的又一重要任務。

圖3(a) 日本排名前10位的機器人IPC專利申請時間

圖3(b) 中國排名前10位的機器人IPC專利申請時間

4.3創新主體定標比超分析

本文分別統計了截止到2014年中日兩國市場以及中國國內機器人技術主要創新主體，結果如表2和表3所示。

表2　1976—2014年中日兩國機器人專利申請前10位的專利權人名稱及專利申請數量

表3　1985—2014年中國國內機器人專利申請前10位的機構及專利申請數

綜合表2、表3可以看出，截至2014年，中國大陸機器人專利申請量前10名的機構只有3家，其中2所大學、一家企業，其他6家有5家為日本公司，一家為韓國公司；在日本國內申請機器人專利的前10名全部為日本公司。中國國內專利申請前10名的中國機構中，有7所大學、3家企業，而日本的全部為企業；從各創新主體的專利數量來看，中國各機構的專利數遠少于日本機構，體現了技術創新主體創新能力的差異。再進一步考察中日兩國的產學合作專利情況，發現不管是日本還是中國，其機器人產學合作專利申請數都很少，幾乎可以忽略不計。由此可見，中日兩國機器人技術創新主體存在巨大差異。首先，中國創新主體的創新能力與日本相比還存在較大差距。其次，日本形成了以企業為主導的機器人技術創新體系，所以其技術創新以市場為導向，緊緊圍繞市場需求，把技術創新與應用緊密結合在一起，從而推動技術不斷進步；中國形成了以高校和研究院所為主體的機器人技術創新體系，許多技術創新還處于實驗室階段，產學研合作不緊密，離產業化應用還存在較大距離。最后，日本不僅重視本國的機器人市場，也非常重視中國的機器人市場，并進行了大量的專利布局，而中國有關機構卻沒有能力進行日本市場的專利布局。

5　結論及建議

目前中國機器人產業還處于發展的初級階段，雖然未來具有較大的發展潛力和發展空間，但是卻未重視技術的國際保護，將不利于未來產業的國際化發展；從技術發展來看，中國機器人產業正處于技術生命周期的成長階段，雖然有關機器人的技術成果數量快速增長，但是機器人核心技術專利卻比較缺乏，許多關鍵技術還有待突破，在具體技術領域方面還存在一定的重復研究；從技術創新主體來看，中國形成了以高校和研究院所為主體的技術創新體系，創新主體的技術創新能力不強，產學研合作不緊密，離產業化應用還存在較大的距離。

日本機器人產業的快速發展主要有以下幾個原因：

(1)政府的高度重視和全面細化的政策支持。為了發展機器人產業，日本政府從1971年頒布的《機電法》開始，根據機器人發展歷程分別制定了《機情法》《財政投融資租賃制度》《機電一體化稅制》《FMS機器租賃制度》等一系列針對性的法律和制度，從稅收、資金、技術研發、應用等方面采取了多種細化的扶持政策，大力推動機器人的研發和應用，大大促進了日本機器人應用的普及和產業的發展[8]。

(2)良好的市場需求環境。從20世紀60年代開始，日本經濟高速增長與勞動力不足的矛盾日益突出，勞動力成本不斷上升，此外，隨著石油危機以后能源價格的大幅提高加劇了制造業成本，企業面臨轉型升級的迫切需要，因此，對節能化、自動化的機器的需求日益迫切，從而為工業機器人的發展提供了良好的市場需求環境。

(3)良好的研發模式和研發戰略。面對巨大的市場需求和高昂的研發成本，日本形成了以安川機電、松下、豐田等大企業集團為主導的，包括官、產、學、研的機器人研發模式，注重對技術的持續投入和自主創新，注重機器人核心技術的積累，其技術創新以市場為導向，緊緊圍繞市場需求，把技術創新與應用緊密結合在一起，積累了大量核心技術。此外，面對激烈的市場競爭，各企業注重專利的戰略布局，從而推動日本機器人產業的不斷發展和技術的不斷進步。

為了促進中國機器人產業快速健康發展，借鑒日本經驗并結合中國實際，本文提出如下建議：

(1)加快制定新的發展規劃和扶持政策。為了在未來的機器人產業競爭中贏得先機，應加緊制定中國機器人產業“十三五”規劃，從國家層面指導機器人未來發展方向。在扶持政策方面，要對現有的政策進行梳理，并借鑒日、美、歐等先進國家和地區的經驗，對現有的扶持政策予以優化和更新，特別是借鑒日本當年的做法，根據中國機器人產業發展階段量身制定針對性的以研發和應用為主的扶持政策，以應用需求帶動供給，從而形成機器人產業的快速發展政策推進效應。

(2)協調整合產學研用和跨學科資源，建立企業為中樞、科研院所進行配套支持的研發體系。技術只有在應用中才能不斷提升，中國目前以高校和科研院所為主的機器人研發體系不利于技術的產業化應用，一定程度上阻礙了機器人產業核心技術的提升，因此，建立以企業為中樞、科研院所進行配套支持的研發體系對機器人產業技術發展具有重要意義。一方面，對有關機器人的基礎、前沿、重大關鍵技術，由國家設立重大攻關項目，進行多部門聯合攻關，并設立公共研發平臺進行關鍵技術的突破；另一方面，對應用技術，由企業以市場為導向提出研發項目，協調整合相關高校和科研院所，采取聯合攻關、集中攻關等形式進行技術開發，開發的成果在企業中加以應用，在應用中予以進一步校正、提高。

(3)加快機器人產業龍頭和產業集群的培育。目前中國機器人產業處于小、散、弱的局面，企業規模普遍偏小，產業分布分散，技術力量薄弱，研發資金不足，沒有形成能夠與占據中國市場大部分份額的國際4大機器人巨頭(ABB、FANUC、安川和庫卡)相抗衡的龍頭企業。這既不利于企業的技術積累，也不利于國產機器人市場份額的擴大。因此，應加快機器人產業龍頭和產業集群的培育，以產業龍頭加快技術積累并帶動產業發展，以產業集群規范產業的發展，從而形成中國機器人長遠發展的良好格局。

(4)建立機器人知識產權聯盟和專利池。美、日、歐等發達國家和地區在中國進行了大量的機器人專利布局，這對中國機器人產業的發展形成了一定的技術壁壘。因此，通過建立機器人知識產權聯盟，能夠整合國內知識產權資源，為企業的技術創新提供服務，并依托聯盟進一步推動產學研合作，提高企業的研發能力；此外，構建若干個集中授權許可的專利池，開展專利運營，能夠提升企業的知識產權運營水平，減少專利侵權糾紛，促進機器人產業整體有序發展。

[1]黃圓圓，朱東華，任智軍，等.對比分析方法在專利情報分析中的應用[J].現代圖書情報技術，2006(10)：60-65.

[2]林甫.專利情報定標比超分析視角下的產業發展決策分析框架構建及實證研究[J].情報理論與實踐，2014,37(9)：92-96.

[3]WIKIPEDIA.Benchmarking[EB/OL].[2014-03-01].http://en.wikipedia.org/wiki/ BenchmarkingJHJProcedure.

[4]龐杰，劉則淵，梁永霞.太陽能電池材料技術專利國際競爭趨勢分析[J].中國科技論壇，2010(9):142-147.

[5]鄭偉.Derwent Innovations Index數據庫的主要特點及其檢索方法[J].中國索引，2009(1)：56-60.

[6]王友發，周獻中.基于專利地圖的機器人產業知識產權發展對策[J].中國科技論壇，2015(9)：31-37.

[7]袁輝，陳艷，李紅梅.專利技術生命周期圖示法的應用研究[J].專利文獻研究，2010(5):46-50.

[8]寧山聰.日本機器人產業的發展及對中國的反思[J].現代經濟信息，2014(17)：396-396.

(責任編輯劉傳忠)

Development of Chinese Robot Industry Based on the Patent Information Analysis of Benchmarking

Chen Jun1,Zhang Yunjun2

(1.School of Management,Guangdong Peizheng College,Guangzhou 510830,China；2.School of Business Administration,Baise University,Baise 533000,China)

From the perspective of patent information benchmarking and taking the Japanese robot industry as a target,the paper compares with the differences between Chinese and Japanese robot industry development.It finds that the Chinese robot industry has huge gaps in the industrial development stage,technological innovation capability and the technology maturity compared to Japan.The Chinese robot industry has great development potential and space in the future,but it lacks core technology,the key technology to be broken,the technology innovation system based on university,so it should be resolved from the aspects of supporting policies,the reconstruction of the technological innovation system and the cultivation of the leading enterprises of the industry.

Patent information;Benchmarking;Robot;Industry development

廣東省普通高校人文社會科學研究一般項目“廣東高校專利發展與科技創新能力提升研究”(2013WYXM0143)，廣東省教育廳特色創新項目(人文社科類)“企業家的專利意識影響企業的經濟效益嗎？—基于珠三角地區的實證研究”(2014WTSCX139)。

陳軍(1972-)，男，湖北荊門人，廣東培正學院管理學講師，碩士；研究方向：技術創新、中小企業管理。

G306.0

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