專利技術產業化視野下的產業技術知識基礎評價研究

劉鑫　史玉升　王瑩

[摘要][目的/意義]產業中專利的實施需要良好的技術知識基礎并形成有效的技術組合，本文選取3D打印這一戰略性新興技術的專利情報作為研究對象，探究了技術知識基礎對專利技術產業化的作用機制，并從專利管理視角提出區域與工藝技術知識基礎的界定及其對技術產業化的影響，拓展了知識基礎理論在產業創新研究中的應用。[過程/方法]實證研究中，運用孔多塞評價法對中國三省區和3D打印三種主流工藝的專利技術知識基礎進行多指標綜合評價，從創新網絡結構、知識基礎規模、知識基礎廣度、知識基礎多元度、知識基礎深度五個維度綜合對比了在不同區域和工藝基礎上推進技術產業化的專利條件與實施潛力。[結果/結論]以3D打印產業為例的研究發現，特定技術在不同區域和工藝上勢必存在專利技術知識基礎差異，僅從專利數量等單一因素來判斷某區域或技術工藝是否具備技術產業化基礎并以此為依據進行產業規劃是不夠客觀全面的。

[關鍵詞]專利技術產業化；技術知識基礎；3D打?。粚＠閳螅豢锥嗳u價

為推進我國的產業結構轉型升級，搶抓新一輪科技革命和產業變革重大機遇，2015年初工業和信息化部、國家發展和改革委員會和財政部聯合發布《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-2016年）》，將3D打印作為我國戰略性新興產業的支柱之一；同年，國務院印發《中國制造2025》計劃，將增材制造列為中國迎接科技革命與產業變革，推進中國建成全球制造強國的重點戰略工程技術；《“十三五”國家科技創新規劃》中將3D打印列入“體現國家戰略意圖的重大科技項目”、重點發展的“智能綠色服務制造技術”和“引領產業變革的顛覆性技術”。從專利制度與信息情報層面看，歐洲專利局（EPO）和美國專利商標局（USPTO）為了應對3D打印專利技術的快速發展，還針對3D打印制定了專屬于該技術的合作專利分類（CPC）B33Y，預示了專利保護在該技術的發展與產業化進程中將會扮演愈加重要的作用。

3D打印技術在中國起步雖然較晚，但依托具有技術優勢的高校和科研院所，目前在國內已初步形成了以廣東、江蘇、北京、上海、浙江、臺灣、山東、陜西、湖北、四川為代表的3D打印專利技術優勢區域（見表1）。同時，3D打印技術工藝繁雜，在不同工藝上亦存在明顯的專利優勢對比，即數字光處理（DLP）、立體光刻（SLA）、選擇性激光燒結（SLS）、電子束熔煉（EBM）和分層實體制造（LOM）工藝位居全球專利數量前列，屬于較為成熟的工藝，選擇何種工藝在中國優先進行產業化推廣實施，則有必要從技術知識基礎的角度進行量化評價與選擇。專利制度只有通過鼓勵發明創造的應用與實施，促進專利向產業的轉移轉化，才能促進技術進步和經濟發展，更需認識到，以3D打印為代表的新興技術的產業化實施帶來的社會經濟效益相比一般技術則更為顯著，對人類生產生活方式的影響也勢必更為深遠。

未來3D打印將在制造領域帶來以下幾方面突破：一是被用于制造更加復雜的幾何結構；通過網絡平臺的用戶參與；以及供應鏈的數字化和本地化重構。作為一次“新工業革命”，3D打印的設計藍圖將被互聯網加速傳播，將帶來個人化和本土化制造的普及，有學者將3D打印比作社會變遷的重要組成部分，它實現了將數據變成實物，又將實物變成數據，以此為知識經濟做貢獻。在對知識經濟的影響方面，在3D打印時代，制造變得更加分散而信息變得更無邊界，由此將重新定義社會經濟活動的新邊界。國外學者對3D打印產業化作了一些研究探索，Rayna等圍繞價值主張、價值創造、價值獲取、價值交流、價值傳遞五個方面對3D打印的商業模式創新進行了系統論述嘲；West等依托開放式創新理論，對MakerBot等兩大3D打印網絡平臺經營案例進行挖掘，理論性地探討了3D打印的開放式創新模式及其對在線營銷的現實影響；Rayna等分析了3D打印的協作創造與用戶創新，歸納提出了3D打印的大規模定制產業化模式。隨著多項國外3D打印核心專利相繼到期，中國迎來3D打印產業發展的新機遇。3D打印的各類產業園區、研發中心等在中國十多個省區落地，產業發展風潮興起，面向新興產業的特異性對中國3D打印技術的知識基礎進行基于專利情報的量化研究與對比評價具有管理學理論和實踐的雙重意義，能夠有效避免產業過度投資與資源浪費造成的產能過剩。

1研究綜述與理論來源

知識基礎（Knowledge Base）理論起源于20世紀90年代，最初的知識基礎主要是指組織內部面向技術創新活動的知識積累、獲取、交換、流動與管理，組織所具有的知識基礎，是其開展研發和市場活動所需的重要資源。在隨后的組織行為與戰略研究領域，Conner等將知識與機會對企業行為與組織模式的影響進行了對比分析，發現知識基礎對組織長遠發展的作用更為顯著，知識的資源屬性被進一步得到驗證。知識基礎的另一個重要屬性即空間屬性在Nickerson等的研究得以強化，從組織視角的研究發現，知識的空間分布可分為組織內部與組織外部，組織內部的知識是其開展創新的基礎資源，而當知識實現在組織內外部之間實現交換和流動時，外部知識對內部知識的影響效應就會顯現，并由此產生對組織的知識吸收與搜尋能力的相關研究。可見，傳統的知識基礎研究范疇主要集中在組織行為領域。亦有不少學者將知識基礎理論逐漸拓展到了區域經濟、產業發展與技術管理研究中。技術的產業化是技術成果向產業應用轉化、提升社會效益，而后再反向回流促進技術創新與研發，形成一個良性閉環的全流程，技術產業化的發展依托于專利的空間和工藝布局的優化，技術產業化能夠得以實施需要相關創新主體具備技術創新的一些基礎條件，其中最為重要的莫過于技術的知識基礎，一些關于技術的知識基礎的研究主要包括了特定技術的知識基礎對創新績效的影響、特定區域內的技術知識基礎與創新產出的相關性、知識基礎與技術合作的關系、產業的技術知識基礎度量等。技術的知識基礎是技術創新與產業化的起點和技術經濟測量的手段，決定了技術的產業化發展空間和集群效應。一項創新成果的形成依賴于已有的知識成果，可被視為是對以往知識重組的結果，不同的區域、組織和產業都有其相對獨特的知識基礎構成，并且具有一定的路徑依賴性，知識基礎與知識吸收能力、搜索能力、創新行為、創新產出等都有密切關聯性。endprint

1.1專利技術產業化與技術知識基礎

專利技術產業化則是通過專利技術的創新、擴散、轉化，與傳統技術相互融合，使得與專利技術有關的產品達到一定市場容量和生產規模，最終形成一個產業的過程。專利技術的產業化不是單一專利能夠完成的，而是基于已有的多件專利形成不同的技術組合和集群，再實現產品的規?；统掷m性，最終形成一條完整的技術價值鏈，這種由零散專利到不同技術組合的形成需要以專利的知識基礎累積為保證（見圖1）。技術的產業化是創新活動的尾端延伸，有賴于技術知識基礎的形成和逐漸成熟，專利是知識產出和累積的重要情報指標，對于產業的專利技術知識基礎的研究有利于深入挖掘專利技術產業化的基礎性特征，通過構建專利技術組合，促進專利技術的實施，進一步形成創新合作網絡，最終推動專利技術的產業化（見圖2）。

1.2區域專利技術知識基礎

Edquist將創新系統廣義地定義為所有對創新的發展、擴散、使用產生影響的經濟、社會、政治、組織等因素的總稱。創新系統存在的空間鄰近效應造就了創新系統的區域差異性，區域技術知識基礎（RTKB）的概念由此產生。區域技術知識基礎是由區域內的創新主體的技術知識基礎組合而成的，它對于區域的創新能力和創新產出都有重要影響。尤其在技術產業化的情境下，出于“資源成本最小化”和知識的鄰近效應理論，域內創新主體間的聯系會緊密于域內主體與域外主體問的聯系，也會造成不同區域的技術知識基礎存在廣度、深度、網絡特征等差異性。

1.2.1區域專利創新網絡

域內或行業內的創新主體間及其與域外或行業外進行的知識、信息交流和轉移而形成的網絡。專利申請是通常用來構建這一網絡的數據基礎，專利申請人則構成網絡的各個節點。專利作為技術的法律體現形式，是產業化情境下知識基礎的重要載體，區域和行業的創新網絡中不同創新主體作為專利申請人提出專利申請，其背后是研發、組織戰略、商業行為的綜合體現。該網絡通過節點與節點之間的連接而成型，其連接方式則是知識流動和轉移的主要形式，從專利指標學的角度講，專利的聯合申請是技術合作、知識轉移的重要指征，反映出相關主體之間存在某種形式的協作，構成區域和行業的創新網絡節點之間的連接。此外，創新網絡具有地域和時間屬性，會隨著時空演化而演化，在實證研究部分將對時空環境進行限定。

1.2.2區域專利技術知識基礎

區域知識基礎的形成源自知識的鄰近效應。專利視角下的區域知識基礎測量包含知識基礎的廣度、多元度、深度等，通過這些維度的測量對不同區域的知識基礎差異進行量化度量，進而為技術產業化的區域選擇提供參考。知識基礎的廣度泛指規模，可用一定時間內專利申請的數量度量（專利申請是專利的未確權狀態，但能客觀反映研發產出，是構成知識的基礎組成）；知識基礎的多元度是刻畫一定區域內專利的異質性和技術構成的指標，可通過專利的IPC分類、赫芬德爾指數或信息熵的方法進行度量；知識基礎深度揭示產業、行業對自身已有技術知識的熟悉程度，如果某產業、行業在某技術領域的知識積累越多，則其知識基礎的深度就越大。

1.3工藝專利技術知識基礎

目前從技術工藝這一微觀層面的知識基礎研究還較為鮮見，尤其對于3D打印這項包含數十項技術工藝的技術來說，不同工藝知識基礎的差異對于其后續的產業化有著制約性影響，產業化是技術的規?；\作，因此在選擇適合產業化的技術工藝時，應選擇具備良好知識基礎的工藝，工藝的技術知識基礎（PTKB）是產業化中技術選擇的判斷標準之一。對于3D打印不同工藝的技術知識基礎比較研究與測量，有利于發現產業化中的機會與障礙。對于技術知識基礎量化研究的理論與方法，與區域的技術知識基礎類似。

以專利為載體的技術知識基礎對于技術的產業化實施起著決定性作用。由于技術實施需要不同技術之間的組合使用，在產品化和產業化中，技術的實施更意味著在特定區域內或特定技術工藝背景下的技術合作與協同，單一的一項技術很難滿足產業化這一系統性目標。特定區域的知識有著一定的封閉性，域內的技術知識基礎越強，則技術知識越成熟，且不同技術的組合越易實現，技術的實施也越容易，在成熟的知識基礎背景下，市場催生新產品、新需求的動能也更大。尤其對于專利技術而言，知識基礎的薄弱會導致專利在實施時受制于人，一項技術可能被其他域內的權利人持有并“鎖死”，在此基礎上的研發創新和產業化投入都可能是徒勞。因此，產業化能否有效實現并可持續運轉，在專利視角下很大程度上取決于區域和工藝的專利技術知識基礎是否具備，盲目地推動產業化會導致產業陷入“知識匱乏”與知識產權風險。本文的實證部分將從區域和工藝兩方面對我國3D打印的專利技術知識基礎進行分析。

2研究設計

2.1指標構建與解釋

根據前人對于技術知識基礎的測量進展，本研究在對不同行業技術知識基礎測量指標的基礎上，完善和拓展構建了面向不同區域和技術工藝的技術知識基礎測量指標，并實現對指標的模糊綜合評價，具體指標如下：

創新網絡結構：創新網絡反映了特定區域的技術知識基礎的域外流動與跨區域合作程度，是衡量技術知識基礎的特征性要素，較之于對行業或產業的評價，這一指標拓展了技術知識基礎的評價維度?；趯＠R流動的理論，本研究選取該區域或工藝與域外合作申請的發明專利申請數作為這一指標（IN）的量化方法（考慮到中國專利無引文），更好地刻畫了區域和工藝技術知識基礎的外部性，合作申請越多，區域和工藝的創新網絡結構越優。

知識基礎規模：知識的規模在專利視角下可量化為專利的數量，為了相對客觀評價技術知識基礎，本指標及其他各項指標均是基于中國發明專利申請的統計，排除實用新型和外觀設計中的大量低質量和低知識含量的專利，同時，發明專利申請較之于發明專利更能反映區域和工藝的“知識”產出，而專利的確權僅是從法律意義上對“知識”加以保護。因此，該指標定義為區域發明專利申請數。endprint

知識基礎廣度：“廣度”即為知識的門類，區域或工藝的技術門類越多，產業鏈條就越易形成，進行技術產業化推廣也就相對容易?？紤]到3D打印專利技術的IPC類別分布情況，選擇發明專利申請的IPC小類數作為統計口徑。

知識基礎多元度：多元度定義為技術資源在特定域內的集中和分散，代表著域內或行業內技術知識基礎的分配情況，在確定的技術和產業領域內，技術資源集中度越高，則多元度越低，反之亦然。面向產業化的技術知識基礎需要相對較高的技術多元度，技術資源單一化分配不利于技術的實施和產業多樣性的形成。赫芬達爾指數（HH[）是經濟學上用來量化表征市場集中度的重要指標，同理，可以用來測量知識基礎的多元度（數值范圍0-1）。為了呼應其他知識基礎的指標及便于比較，此處的多元度（VR）取為不同技術類別中（IPC小類）發明專利申請數量在該區域或工藝中所有發明專利申請數中占比的平方和的倒數（即HHI指數的倒數）。

2.2孔多塞評價

為了評價不同區域和不同技術工藝的技術知識基礎現狀和比較優勢，引導中國3D打印專利技術產業化區域和工藝的選擇，在上述各指標權重模糊的情況下，有必要對各指標進行綜合評價。由于區域和工藝的技術知識基礎包含創新網絡結構（IN）、知識基礎規模（SC）、知識基礎廣度（ET）、知識基礎多元度（VR）、知識基礎深度（DP）五個指標，著眼于對區域和工藝的五個維度的綜合對評價，本研究選取管理經濟學中著名的選擇博弈法則一一孔多塞法則，來實現基于多指標對比的技術產業化區域與工藝的評價與選擇決策，確定產業化決策中區域與技術工藝選擇的優先次序。

孔多塞法則是由法國數學家孔多塞于18世紀提出的“投票”法則，也是最早的排序式投票法則。所謂排序式的投票制度，就是在投票決策時不僅要讓投票人表達最希望哪些人或方案當選，還要讓投票人說明他給這些心目中合格的候選人或方案進行排序，投票人通過投票表達出對各候選人或方案的偏好次序。這種從“個人選擇”到“社會選擇”轉移的評價方法則適用于多種情境下的選擇決策，用以選擇多指標下的最佳“候選人”。例如，有A、B、C三個備選方案（或稱“候選人”），由甲、乙、丙三人組成的決策群對A、B、C方案進行成對甄選，如果甲和丙認為B方案優于A方案，那么A就會被淘汰，留下B與C進行比較，如果甲和乙認為B方案優于C方案，那么B就獲得通過，成為最佳方案。在多選項甄選的實際情況中，如果不考慮“投票人”的票數權重（即指標權重），則這種集體決策有助于對“候選”人或方案進行選擇，多數原則將得到最大體現，且不受單個指標干擾，這取決于對每一個“投票人”的理性假設和其偏好的完備性和傳遞性，該方法可被用于最少兩“候選人”、兩指標的評價模型中。

3實證分析

由表1的中國3D打印發明專利優勢省區統計，本研究根據專利權人所在地從我國東、中、西部分別選取一個代表性3D打印專利優勢地區，即江蘇、湖北、陜西（該三省均建立了國家或省級3D打印產業園）。以下將對比評價我國三個代表性區域的專利技術知識基礎，量化比較各區域的專利產業化基礎條件。除此之外，3D打印擁有十多種不同的技術工藝路線，為了遴選知識基礎最好的技術工藝進而推動產業化，也有必要對其三種主流工藝——數字光處理、立體光刻、選擇性激光燒結的專利技術知識基礎進行分析。

在本研究中，三個區域（或工藝）可作為孔多塞投票法則中的三個“候選人”，五個指標維度類似于“投票人”，通過指標間的兩兩比較，對“候選人”勝、平、負進行量化積分，得出三個區域的技術知識基礎綜合評價結果，該方法已被用于技術評價與預測的相關研究中。根據專利技術知識基礎的各個指標及其計算規則，我國江蘇、湖北、陜西三省的3D打印專利技術知識基礎構成要素量化結果如表2。表2中數值的意義在于三省域之間的相對比較值，即IN：a>b>c，SC：a>c>b，ET：a=b>c，VR：aa>b。3D打印三種主流工藝的知識基礎各指標比較優勢為：IN：df>e，ET：d=f>e，VR：dd>e。

將上表中的單一指標對比結果轉化為孔多塞兩兩對比矩陣，將兩兩對比的勝、負、平的次數進行計數統計，結果如下：

根據孔多塞原則，結合兩兩對比矩陣整理江蘇、湖北、陜西三區域專利技術知識基礎的孔多塞分值，即，將每個選項與其他兩個選項成對比較，擊敗所有其他兩個選項的選項成為贏家，將其勝、負、平數計入下表。可知，區域技術知識基礎的綜合評價中a>c>b，即江蘇優于陜西，陜西優于湖北，也就是說，從區域的專利技術知識基礎角度看，3D打印專利技術的在江蘇的知識基礎相對陜西和湖北更強，可提供的技術來源與組合、創新合作的基礎更具優勢，利于專利技術的實施和產業化的實現。從工藝上看，數字光處理（d）>選擇性激光燒結（f）>立體光刻（e），即數字光處理的專利技術知識基礎最優，選擇性激光燒結次之，立體光刻在三者中居后，我國在產業化的工藝選擇上，應考慮不同工藝的知識基礎特性。盡管孔多塞原則在博弈理論中存在“悖論風險”，但在Linux集團委托一家研究機構的評判中，依然被認為是最適合網絡操作與評價的決策制度，也逐漸被重新應用于項目甄選與多指標綜合評價。

4研究結論與啟示

通過對中國3D打印的區域和工藝的專利技術知識基礎的分析可知，不同區域和技術工藝在專利技術知識基礎上存在差異，表現在知識基礎測量的5個指標上，即創新網絡結構、知識基礎規模、知識基礎廣度、知識基礎多元度、知識基礎深度，僅從專利數量等單一指標已經很難判斷一個區域專利技術產業化的基礎條件，還應全面考慮與域外創新研發合作、專利技術組合與布局、域內技術資源的分配和技術熟悉程度。盡管江蘇省的專利技術知識基礎相對陜西省和湖北省更強，但在單一指標上，其多元度和深度上則并不突出，即域內技術資源分配過于集中和對技術要素的熟悉程度不高，這可能構成其未來技術產業化實施中的潛在障礙，例如技術資源配置不均衡可能導致的技術應用市場漸窄和行業技術壟斷的形成，技術熟悉程度不高則可能導致技術實施和推廣的難度較大，在關鍵技術與應用上受制于人。

在不同區域和工藝背景下推進3D打印技術與產業發展時，應站在產業系統布局的高度分門別類，培育產業化的知識基礎與要素組合，客觀看待專利數量在技術產業化中的作用，推動由專利技術的量變增長到產業的質量躍升，通過政策重點引導和扶持具備較好知識基礎的區域和成熟的技術工藝優先發展產業化。綜合來看，我國3D打印技術在不同區域和工藝上存在知識基礎的顯著差異，僅從專利數量等單一因素來判斷該區域或技術工藝是否具備技術產業化的知識基礎并以此為依據進行技術規劃和投資顯然是不客觀的，也會導致產業的盲目上馬造成資源浪費。本研究重在提供一種研究思路，從知識基礎維度揭示我國3D打印專利技術產業化的機會與障礙，對3D打印的區域和工藝的專利技術知識基礎進行的量化分析，評價和對比了在不同區域和工藝推進技術產業化的專利條件與實施潛力。應當認識到，新興技術產業化的驅動依賴于區域和工藝的技術優勢對比和科學的決策選擇。