基于制造業專利空間計量的京津冀協同創新演進研究

趙繪存，高 田

（天津市科學技術發展戰略研究院，天津 300011）

1 引言

打造區域創新共同體、實現產業創新突破是加快京津冀協同發展的關鍵。經文獻檢索發現，目前京津冀制造業研究已經受到學者的關注，并產生了一定量的研究成果。從研究機制看，有關于京津冀制造業產業同構的機制研究［1］、制造業的轉移及區域合作分析機制研究［2］、制造業與生產性服務業產業關聯性分析［3］；從研究尺度看，宏觀層面有京津冀、長三角、珠三角、東北地區等城市群制造業的比較研究［4］，中觀層面有京津冀區域內制造業產業轉移研究［5-6］，微觀層面有京津冀制造業集群研究［7］、企業競爭力的評價研究［8］；從研究方法看，主要是運用面板數據，借助區位商、吉尼斯系數、靜態和動態集聚指數［9］等方法或是建立空間模型等進行區域的分析。對上述研究的梳理發現，對京津冀制造業協同創新發展的研究主要集中在產業研究的層面，更多的是從產業規模等角度設計相應的研究體系，研究過程中受到數據采集難、數據滯后的影響比較大，并且研究過程中對制造業創新的關注明顯不足。已有研究證明創新在地理上呈現非均衡分布的特征［10］，并有學者采用專利數據研究中國區域技術創新總體演變特征［11-12］，但在京津冀層面鮮有研究，特別是制造業層面未有涉及。課題組曾從京津冀層面開展專利研究，揭示了京津冀區域創新存在的產業創新規律［13］。本研究力求在制造業領域進行深入探索：京津冀制造業在創新層面是否有鮮明的區域化特征，制造業創新是否仍在延續京津雙城的格局？京津冀制造業創新轉移趨勢如何，是由資源稟賦效應主導還是由梯度臨近效應主導？京津冀制造業創新技術轉移和技術合作發展如何？本文試圖對上述問題進行回答，并對京津冀制造業協同創新發展提出對策建議。

2 京津冀制造業創新的空間特征

專利內容具有及時性和詳盡性等特點，專利分析常用于揭示特定領域的技術發展現狀和創新發展趨勢，正成為當今學術研究領域熱點之一［14］，同時鑒于發明專利相比于實用新型專利和外觀設計專利能夠更好地反映產業的創新狀況，本文擬采用制造業發明專利申請受理量來衡量京津冀地區的制造業創新情況。為了更好地反映制造業創新在細分行業的變化情況，本研究采用incoPat數據庫（國內主流分析數據庫之一，2020年加入科睿唯安，該數據庫支持發明專利按照國民經濟行業分類對專利進行統計分析）作為分析平臺，數據檢索時間跨度為2010—2020年，數據檢索時間為2021年3月20日。在數據的處理過程中，2020年的數據受制于申請文本的公開時間，有可能存在數據滯后的情況，故在實際分析過程中，更多地參考2019年的數據，2020年的數據變化作為間接參考。

2.1 京津冀制造業創新的空間總體特征

京津冀制造業創新的整體情況可以采用制造業發明專利申請量來表征，2010—2020年京津冀制造業發明專利申請量如表1所示。從表中可以看出，2010—2020年，北京、河北兩地制造業發明專利申請量整體呈現上升趨勢，2018年和2019年北京制造業發明專利年度申請量突破10萬件，河北接近2萬件。天津制造業發明專利申請量呈現出不同的趨勢，2010—2016年一直保持增長的趨勢，2016年以后天津制造業發明專利申請量開始下滑，并維持在2萬件左右的水平，呈現出倒“U”形結構特征。進一步觀察河北制造業發明專利申請量在下轄11個地級市的情況，對11個地級市的制造業發明專利年度申請量也同樣做了統計，并整合在表1中。從表中可以看出，石家莊、唐山、保定、秦皇島、廊坊等地2019年制造業發明專利年度申請量超過2 000件，為河北省重點制造業創新支撐區域，邯鄲、滄州、邢臺、承德、張家口、衡水等地制造業發明專利年度產出相對較低?？傮w上看，盡管京津冀發展過程中存在向核心城市過度集中（主要為北京、天津）的問題［15］，但從制造業創新上看，河北呈現出比較明顯的追趕之勢，石家莊—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇島制造業創新發展帶這種多中心的格局正在形成。

表1 2010—2020年京津冀制造業發明專利申請量

在京津冀制造業創新發展的過程中，京津冀各個城市的制造業主導產業變化趨勢如表2所示。從表中可以看出，京津冀制造業創新發展呈現出結構性變化特征。一是城市制造業重點行業持續穩定發展，以北京、保定、唐山、滄州、衡水為代表：北京制造業中C39（計算機、通信和其他電子設備制造業）和C40（儀器儀表制造業）一直處于行業優勢地位，C26（化學原料和化學制品制造業）和C38（電氣機械和器材制造業）呈現出波動變化趨勢；保定主要圍繞C26（化學原料和化學制品制造業）、C38（電氣機械和器材制造業）和C34（通用設備制造業）；唐山一直圍繞C34（通用設備制造業）、C35（專用設備制造業）和C33（金屬制品制造業）。二是城市制造業結構性調整比較大，涉及天津、石家莊、邢臺、承德、張家口等城市:天津制造業中行業變化比較大，由C26（化學原料和化學制品制造業）、C27（醫藥制造業）、C38（電氣機械和器材制造業）轉變為C39（計算機、通信和其他電子設備制造業）、C40（儀器儀表制造業）和C34（通用設備制造業）；石家莊C27（醫藥制造業）、C26（化學原料和化學制品制造業）等醫藥相關產業創新比重開始下調，C40（儀器儀表制造業）產業開始上升。三是京津冀城市制造業結構性趨同開始出現，產業有向北京趨同的趨勢。例如，2010年北京與天津排名前三的制造業細分行業相同的僅有1項，到2020年，增加到2項；2010年北京與石家莊排名前三的制造業細分行業相同的僅有1項，到2020年，增加到3項；廊坊、邯鄲、承德、秦皇島也表現出相似的現象，開始與北京的優勢產業有交集。具體到石家莊—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇島制造業創新發展帶來看，在C35（專用設備制造業）、C39（計算機、通信和其他電子設備制造業）等產業有共性發展基礎，在C26（化學原料和化學制品制造業）、C33（金屬制品業）等產業有錯位發展需求。

表2 京津冀城市重點制造業細分行業年度變化表

2.2 京津冀制造業創新的空間轉移特征

對京津冀制造業創新轉移的測度采用份額測度的方法［16］。城市制造業發明專利申請量在t時期和t+1時期的份額（占同年度京津冀制造業發明專利申請總量）分別為Sit和Sit+1，如果Sit>Sit+1，那么表明該城市制造業創新在京津冀各個城市中呈現出轉移趨勢；反之，則表現為集聚趨勢。從表3中可以看出，北京在制造業發明專利的申請量占三地（北京、天津、河北）制造業發明專利申請總量的比重在2010—2016年間先逐漸下降，而后逐漸上升，形成明顯的“U”形結構，這表明北京經歷了由制造業創新轉移向制造業再度集聚轉變。從申請人構成上看，2010—2019年，北京制造業發明專利申請中企業申請占比由50.69%上升到68.10%，從側面反映出北京制造業在發展過程中企業創新能力明顯提升。天津則表現出不同的趨勢，2010—2016年，天津制造業發明專利申請量占三地（北京、天津、河北）制造業發明專利申請總量比重整體呈上升趨勢，2016年達到最高，而后開始下降并趨于穩定，形成明顯的倒“U”形結構，表明天津制造業由承接制造業創新轉移的集聚區開始向制造業創新轉移的輸出地轉變，這與同時期天津主動擠水分、污染企業關停治理以及制造業轉型升級的階段性特征是相吻合的。河北整體上呈現逐年上升的態勢，處于制造業創新轉移承接地狀態，具體到河北地級市層面：石家莊制造業發明專利申請量在整個河北處于龍頭地位，到2019年，接近整個河北的1/3，形成明顯的龍頭優勢；唐山、廊坊、秦皇島三地也呈現出明顯的上升趨勢；保定雖然與唐山和秦皇島相比在數量上有一定的優勢，但近10年保定制造業發明專利申請量處于波動狀態，專利申請數量沒有明顯上升；滄州、邢臺、承德、張家口、衡水等地盡管制造業發明專利申請量增長比較明顯，但整體上占比依然偏少，單個城市年度制造業發明專利數量不及區域制造業發明專利總量的2%?？偟膩碇v，京津冀制造業創新的承接和轉移主要發生在北京、天津、石家莊、唐山、廊坊和秦皇島等城市。

表3 京津冀各省市制造業發明專利申請量占區域總量年度變化

京津冀制造業創新區域的轉移現象反映了京津冀每個城市的相對變化趨勢，在這種創新轉移現象的背后，創新既來源于京津冀各個城市之間的技術轉移，又來源于京津冀外部創新資源的遷移，以及各個城市本身產業的成長。為進一步觀察京津冀主要城市制造業創新技術流動情況，以京津冀地區的發明專利技術轉移數據進行測度，如圖1所示。從圖中可以看出，2010—2020年，北京—天津和北京—河北之間整體上發明專利技術轉移數量先增加后減少，呈現出倒“U”形的結構性特征，其中北京—河北之間的發明專利技術轉移量整體上要高于北京—天津的發明專利技術轉移量。天津—河北之間發明專利技術轉移則顯得不活躍，2018年達最高峰值，僅有50件左右，在研究階段處于波動狀態。

圖1 京津冀制造業發明專利技術轉移情況

為了進一步分析京津冀制造業區域間的技術流動方向，通過北京—天津、天津—北京、北京—河北、河北—北京、天津—河北，河北—天津等六個維度，對技術轉移的方向和強度進行雙向判斷。從圖2中可以看出，京冀之間，2012年北京向河北的制造業發明專利技術轉移強度要小于河北向北京的制造業發明專利技術轉移強度；2012年之后，北京向河北的制造業發明專利技術轉移強度開始增大。京津之間，北京與天津之間的制造業發明專利技術轉移則表現出相反的情況。2016年以前，北京向天津的制造業發明專利技術轉移強度遠大于天津向北京的制造業發明專利技術轉移強度；2016年以后，天津向北京的制造業發明專利轉移強度開始大于北京向天津的制造業發明專利技術轉移強度。津冀之間，除2018年以外，天津向河北的制造業發明技術轉移強度要明顯大于河北向天津的制造業發明專利技術轉移強度。綜合來講，京津冀制造業協同發展過程中，北京、天津更多地承擔了制造業發明專利的技術轉移供給方的角色，河北更多地承擔了制造業發明專利技術轉移需求方的角色。

圖2 京津冀制造業單項發明專利技術轉移情況

在技術流動方向的基礎之上，按國民經濟行業中制造業細分行業分類統計，選取專利數量前三的制造業細分行業繪制技術轉移表，形成表4。從表中可以看出，2010—2020年，京津冀之間的制造業細分領域流入與流出略有不同。從京冀來看，北京流向河北方向，制造業創新技術轉移主要是通用設備制造業、化學原料制造業和非金屬礦物制造業；河北流向北京方向，制造業創新技術轉移主要是電氣機械和器材制造業、儀器儀表制造業以及專用設備制造業。從京津來看，北京流向天津方向，制造業創新技術轉移主要是計算機、通信和其他電子制造業，化學原料和化學制品制造業以及儀器儀表制造業；天津流向北京方向，制造業創新技術轉移主要是計算機、通信和其他電子制造業，專用設備制造業以及儀器儀表制造業。從津冀來看，天津流向河北方向，制造業創新技術轉移主要是化學原料和化學制品制造業、通用設備制造業、電氣機械和器材制造業；河北流向天津方向，制造業創新技術轉移主要是通用設備制造業，電氣機械和器材制造業，計算機、通信和其他電子制造業。從整體上看，可以發現，京津在計算機、通信和其他電子制造業上有優勢，北京正在不斷積聚津冀兩地的專用設備制造業，河北正在不斷承接京津兩地的化學原料和化學制品制造業以及通用設備制造業。

表4 京津冀制造業細分行業流動方向

2.3 京津冀制造業創新合作分析

除了京津冀制造業存在創新技術轉移，京津冀之間也存在創新技術合作。為此，通過發明專利中兩個或兩個以上單位在屬地上的劃分，本文構建了京津冀城市間技術合作圖（圖3），重點分析京津冀制造業創新合作的特點和規律。從圖3中可以看出，2010—2020年，京津冀制造業合作發明專利申請的數量整體處于上升狀態，說明京津冀協同發展過程中，三地制造業的創新發展協同效應比較明顯。從整體上講，2010—2020年，北京—天津、北京—河北之間制造業合作發明專利申請數量，要遠遠大于天津—河北之間的制造業合作發明專利申請數量；從年度上講，2017年作為一個分界點，2017年及以后，北京—河北之間的制造業合作發明專利申請數量開始大于北京—天津之間的制造業合作發明專利申請數量。此外，對標圖2可以看出，從專利總量上看，京津冀之間的技術合作要明顯大于京津冀之間的技術轉移，技術合作正成為京津冀制造業創新發展的主導型趨勢。

圖3 京津冀制造業發明專利申請技術合作情況

在京津冀制造業發明專利申請技術合作的趨勢上，進一步研究京津兩地與河北11個地市之間合作區域化關系，為此，本文對京津兩地分別與河北11個地市之間的制造業合作發明專利申請數量進行統計，如表5所示。從表中可以看出，北京—河北與天津—河北之間的制造業合作發明專利申請表現出不同的區域結構性特點，北京—河北之間的制造業合作發明專利申請更多地集中在石家莊、保定、廊坊、邯鄲等地，上述地區自身也是制造業發明專利申請比較多的區域（表1所示），特別是北京—石家莊之間的合作，接近北京—河北制造業合作發明專利申請總量的一半，從地理距離上講，二者之間的地理距離相對于滄州、承德而言要遠很多，也從側面反映出制造業區域創新的資源稟賦在合作過程中起到了主要的作用。同時天津—河北制造業合作發明專利申請則更多地表現為臨近效應，天津與保定、秦皇島、唐山、廊坊等地的合作發明專利申請量之和占天津—河北制造業合作發明專利申請總量的64.3%，盡管天津—石家莊之間合作發明專利申請占到了17.40%，但沒有形成明顯的優勢，又遠遠低于北京—石家莊之間的合作發明專利申請比例。

表5 京津冀制造業創新發明專利合作比例情況

在京津冀制造業創新合作發明專利申請的基礎上，本文對于京津冀制造業發明專利的重點合作領域進行詳細的分析，選取合作總量國民經濟行業分類代碼排名前三的進行分析形成表6。從表6中可以看出，京津冀之間的合作發明專利申請表現出比較強的技術區域趨同性。儀器儀表制造業為京津冀三地制造業創新合作的共同細分行業，北京—天津和北京—河北其余兩個領域均為電氣機械和器材制造業，計算機、通信和其他電子制造業，這說明北京在這兩個行業的合作上有明顯的主導優勢；反觀天津—河北，二者之間的合作則聚焦在專用設備制造業和通用設備制造業。此外，對標表2，北京—河北、北京—天津的合作領域與北京的優勢領域一致，天津—河北的合作領域與天津的優勢領域有兩個重合，這說明合作過程中存在明顯的資源路徑依賴。

表6 京津冀制造業合作發明專利申請表

3 研究結論與建議

3.1 研究結論

本研究從專利的角度，通過商業數據庫對京津冀制造業創新情況進行了分析，并得出以下研究結論。

①京津冀制造業創新格局開始發生新的變化，2010—2020年間，京冀制造業發明專利申請總量整體處于上升態勢，天津制造業發明專利申請呈現出明顯的倒“U”形結構特征，京津雙城創新格局正在向京津冀多中心城市格局演變，石家莊、唐山等河北地級市開始加快發展，石家莊—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇島制造業創新發展帶正在形成。從各個城市制造業細分行業創新發展情況上來看，京津冀制造業行業創新演進呈現出三種不同的特征，既有城市產業穩定性持續發展，又有城市產業結構性大幅度變遷，更有北京、天津、石家莊等城市優勢制造業細分行業趨同性發展。在石家莊—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇島制造業創新發展帶上，優勢產業錯位與聯系發展共存。

②京津冀制造業相對創新轉移過程中，2010—2020年間，北京經歷了由制造業創新轉移到制造業創新再集聚的過程；天津經歷了由制造業創新集聚到制造業創新轉移的過程；河北則一直處于制造業創新不斷集聚的過程，河北內部創新集聚并不均衡，石家莊、唐山、廊坊、秦皇島等地制造業創新集聚比較明顯。京津冀制造業內部創新轉移過程中，京津、京冀的制造業創新轉移形成明顯的倒“U”形結構，京津、京冀之間的技術轉移要明顯強于津冀的技術轉移情況。再具體到流向上而言，京津之間，2016年是分界線，之前北京向天津技術轉移強，之后天津向北京技術轉移強，京冀則是以2012年為分界線，但變化趨勢與京津相反。就京冀和津冀而言，河北則一直作為技術轉移的承接方，再具體到細分領域而言，計算機、通信和其他電子制造業是京津技術轉移的重點，津冀兩地的專用設備制造業向北京轉移比較多，河北更多地承接了京津兩地化學原料和化學制品制造業及通用設備制造業轉移。

③京津冀制造業創新技術合作要明顯強于京津冀制造業創新技術轉移，并且與技術轉移發展趨勢不同。在發明專利申請數量上，技術合作專利占據明顯優勢。在發明專利申請變化趨勢上，京津冀技術合作強度隨著時間的推移呈現出明顯的上升趨勢。在具體合作區域上，京津、京冀之間的技術合作要遠遠大于津冀之間的技術合作，北京與津冀兩地城市間的合作更多的是基于城市間的資源稟賦；而津冀之間的合作，更多地表現出了地理臨近效應，即主要發生在天津周邊城市，如廊坊、保定、唐山和秦皇島等地。在技術合作的細分行業上，北京—河北以及北京—天津的合作重點行業相同，河北—天津合作領域存在行業差異。此外，在合作過程中，資源路徑依賴比較明顯，兩個城市合作的過程中，合作的領域更多地依賴于制造業資源豐富的城市所涉及的技術優勢領域。

3.2 研究建議

3.2.1 推動京津冀聯合創新。北京在制造業創新方面一直處于龍頭引領地位，要強化北京制造業創新對津冀的輻射帶動作用，特別是在當前京津冀合作不斷深化的背景下，要加快構建以產業鏈創新和供應鏈創新建設為發力點的京津冀制造業現代產業鏈條體系，形成區域性制造業創新網絡。

3.2.2 強化津冀合作創新。津冀兩地合作創新規模與效率已經成為京津冀合作創新環路中的薄弱環節，要強化頂層設計，推動津冀在制造業領域的深度合作，充分發揮天津全國先進制造研發基地和河北產業轉型升級試驗區的優勢，強化跨區域的產業合作。

3.2.3 統籌推進石家莊—保定—廊坊—北京—天津—唐山—秦皇島制造業創新發展帶的制造業發展?！笆奈濉逼陂g，要進一步豐富京津冀一體化過程中的制度性供給，加快構建一體化的制造業高質量創新支持政策體系，率先推動制造業創新政策和金融政策在上述制造業創新發展帶的先行先試，輻射帶動京津冀制造業高質量發展。

3.2.4 加快打造京津冀產業發展集群。聚焦京津冀三地的共有優勢產業，充分發揮北京在制造業創新中的龍頭引領優勢，如聚焦計算機、通信和其他電子制造業，生物醫藥制造業，專用設備制造業等制造業細分領域，鼓勵企業成立產業聯盟，開展協同技術攻關，形成跨區域的產業集群。