基于PatSnap平臺的秸稈機械化打捆技術專利分析

關鍵詞：智慧芽；秸稈；機械化打捆技術；專利

中圖分類號：S225.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2023）05-0114-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.05.020

0引言

能源資源始終是推動人類社會進步的重要力量。傳統(tǒng)不可再生能源日益減少，并引發(fā)世界能源危機、環(huán)境污染及生態(tài)破壞等一系列問題。以農作物秸稈資源為代表的清潔可再生能源，能有效緩解能源供應短缺的矛盾，降低原有能源利用對生態(tài)和環(huán)境的破壞。我國是農業(yè)生產大國，農作物秸稈資源十分豐富，我國農作物秸稈資源量大面廣，據(jù)農業(yè)農村部統(tǒng)計，2020年全國秸稈資源中仍有約8900萬t未被有效利用。在政府的高度重視下，經(jīng)過廣大科研機構、相關企業(yè)的多年耕耘，秸稈綜合利用在國內已有一定發(fā)展，研究人員從飼料化、基料化、燃料化和肥料化利用等方面對秸稈資源化利用進行了探討，特別在國內糧食主產區(qū)和農牧交錯區(qū)，秸稈用作畜牧飼料的市場前景較為廣闊。

秸稈利用前一般需要秸稈打捆機將秸稈收集離田處理。作為秸稈收獲的重要裝備，秸稈打捆機是將田間的秸稈收集捆扎成外形整齊的草捆。收集方式主要有兩種：圓捆和方捆。在技術層面上，國內打捆機行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，裝備技術和質量穩(wěn)步提升，設備穩(wěn)定性高，與國外打捆機差距逐步縮小，關鍵部件打結器研制上取得了一定突破，開始出現(xiàn)自走式多功能打捆機，同時也申報了多項技術專利。因此，如何發(fā)揮專利信息價值，旨在研究相關技術領域的發(fā)展態(tài)勢和研發(fā)熱點，國內研究人員利用各種數(shù)據(jù)平臺進行了分析。本研究基于PatSnap平臺（智慧芽全球專利數(shù)據(jù)庫），針對秸稈機械化打捆技術相關專利情報篩選與整理的基礎上，利用專利分析方法與規(guī)范化的數(shù)據(jù)分析手段，從申請總量及趨勢、國家／地區(qū)分布、技術布局等方面分析了秸稈機械化打捆技術的發(fā)展態(tài)勢、研發(fā)熱點等，避免投入大量精力與資源重復研究，以期為我國秸稈機械化打捆技術研究提供客觀高效的情報信息支撐。

1數(shù)據(jù)來源與方法

數(shù)據(jù)來源于PatSnap平臺，該平臺是一款全球專利檢索數(shù)據(jù)庫，基礎數(shù)據(jù)涉及116個國家的1.4億項專利數(shù)據(jù)和1.37億條文獻數(shù)據(jù)；支持中、英、日、法和德5種檢索語言；提供智能檢索、高級檢索、命令檢索、批量檢索及分類號檢索等10種檢索方式。

專利文獻是商業(yè)經(jīng)營、科學研究和技術發(fā)展最重要的信息來源之一，專利信息數(shù)量龐大，價值突顯，來源廣泛。據(jù)世界知識產權組織（WIPO）統(tǒng)計，目前全世界累積可查的專利文獻已超過8000萬件。另據(jù)實證統(tǒng)計分析，專利文獻包含了世界科技技術信息的90%～95%。專利分析法通過定量分析與定性分析對有關的專利文獻進行篩選、統(tǒng)計和分析，使之轉化成可利用信息的方法。定量分析是指按照一定的指標對專利文獻的外部特征、專利文獻的各種著錄項目進行統(tǒng)計、解釋和分析。定性分析是指以專利的內容為對象按技術特征歸并專利文獻，使之有序化的分析過程。本文運用定量和定性相結合的分析方法，綜合考察多種分析指標，充分挖掘技術創(chuàng)新價值，以期達到良好的分析效果。

2專利概況

使用PatSnap平臺高級檢索，設置檢索式為（straw*or stalk*）and（baler* or knotter*） or（秸稈or莖稈）and（打捆機or打結器），檢索時間為2022年6月15日。因專利申請公開時間比申請日滯后1.5年左右，所以數(shù)據(jù)分析日期截至2020年12月31日，經(jīng)數(shù)據(jù)清洗后得到3547項專利。其中發(fā)明專利為2772項（發(fā)明申請1700項、授權發(fā)明1072項），占78.2%；實用新型專利為775項，占21.8%。此外，有效專利1656項，占46.7%；審查中專利324項，占9.1%；失效專利1366項，占38.5%；其他201項，占5.7%。

3指標分析

3.1專利申請趨勢

專利生命周期可分為萌芽期、成長期、成熟期和衰退期4個階段。萌芽期專利數(shù)量相對較少，大多是原理性的基礎專利；成長期專利申請激增，向縱向和橫向轉移；成熟期改進型專利大量涌現(xiàn)，但速度降低；衰退期專利明顯減少，呈現(xiàn)負增長。從獲得的專利信息可知，國外秸稈機械化打捆技術專利起源于1913年，但大多為簡易機械，基本以人力、畜力為動力的農具。直到1946年，英國的明尼阿波利斯一莫林動力裝置公司申報的機械化打捆發(fā)明專利，實現(xiàn)了以發(fā)動機為動力的秸稈打捆機（圖1），公開（公告）號GB625679A，該專利介紹了一種配有往復運動柱塞的打捆機，通過柱塞的運動來驅動擺針機構連續(xù)地將物料壓縮成捆狀，并拉動繩子進行捆扎，這一原理一直沿用至今。秸稈機械化打捆技術專利申請和布局由此開始。

專利申請趨勢如圖2所示，1913—1976年，專利申請量相對較少，基本保持在個位數(shù)，這一階段是國外秸稈機械化打捆技術的萌芽期；1977—2015年，專利申請數(shù)量經(jīng)歷3次激增，這一階段是國外機械化打捆機的成長期；2015—2020年進入成熟期。我國秸稈機械化打捆技術起步相對較晚，有關資料顯示，20世紀70年代末，我國開始從美國、法國等國家引進秸稈打捆機，而真正自主研發(fā)始于2000年左右，主要產品包括小圓捆打捆機、正牽引小方捆打捆機、側牽引小方捆打捆機及二次壓縮等，這與圖2中顯示一致。2000—2010年是我國秸稈機械化打捆技術的萌芽期；2011—2014年是成長期；2015-2020年是成熟期；其中2013—2015年達到了一個高峰。從上述可以得出：我國用20余年走完了國外近100年的發(fā)展歷程，雖有后發(fā)優(yōu)勢，但更多離不開國家發(fā)展戰(zhàn)略的調整和政策支持，特別是得益于農作物秸稈綜合利用政策和農機購置補貼政策的實施，對秸稈綜合利用急需的農機裝備應補盡補，調動生產主體研發(fā)的積極性，推動了秸稈機械化打捆技術的快速發(fā)展。

3.2專利分布情況

3.2.1專利來源區(qū)域

專利來源區(qū)域分布可以顯示該區(qū)域的技術創(chuàng)新能力和活躍程度，圖3顯示了秸稈機械化打捆技術專利申請數(shù)量排名前10位的國家，依次是中國、美國、比利時、荷蘭、愛爾蘭、日本、德國、意大利、挪威和法國。其中，我國是秸稈機械化打捆技術專利的主要來源國，專利數(shù)量為1313項，占37%；美國專利數(shù)量881項，占25%；其他國家專利數(shù)量相對較低。我國申報秸稈機械化打捆技術專利數(shù)量前10名的省（市、區(qū)）依次為安徽省、山東省、江蘇省、黑龍江省、河南省、吉林省、浙江省、內蒙古自治區(qū)、遼寧省和河北省，其中安徽省是我國秸稈機械化打捆技術專利的主要來源省（市、區(qū)），占16%；山東省和江蘇省分別占13%和11%；其他省（市、區(qū)）相對較少。

3.2.2專利受理機構

專利受理機構分布可以反映出該技術主要布局的區(qū)域及相關區(qū)域市場的受關注程度。圖4顯示了秸稈機械化打捆技術專利受理機構受理數(shù)量排名前10位的國家（組織），依次為中國、美國、歐洲專利局、英國、世界知識產權組織、加拿大、日本、澳大利亞、新西蘭和荷蘭。其中，我國受理專利1304項，占比36.8%，是全球最重要的目標市場。

3.3專利申請人

專利申請人分布可以反映出該技術主要歸屬哪些公司、機構或個人，也可以體現(xiàn)集中度，便于了解競爭對手的技術研發(fā)方向。圖5顯示了秸稈機械化打捆技術專利排名前10位的申請人，依次為約翰迪爾農業(yè)機械有限公司、凱斯紐荷蘭（比利時）農業(yè)機械有限公司、藍葉農業(yè)機械有限公司、凱斯紐荷蘭（美國）農業(yè)機械有限公司、庫恩農業(yè)機械有限公司、福林格農業(yè)機械有限公司、愛科農業(yè)機械有限公司、維爾芒特有限公司、蜻蛉工業(yè)株式會社和洋馬農機株式會社。在申請人前10名中，我國企業(yè)無一上榜，對比我國專利申請及受理數(shù)量首位可以看出，我國秸稈機械化打捆技術專利申請人分布相對分散，專利主要以實用新型為主，發(fā)明專利相對較少，特別是涉及基礎原理方面，多以中小型規(guī)模的企業(yè)為主，缺乏國際性大企業(yè)。反觀國外，技術專利申請人以大型跨國公司為主，特別是約翰迪爾農業(yè)機械有限公司，在秸稈機械化打捆技術方面擁有顯著性優(yōu)勢。

4專利技術主題

針對秸稈機械化打捆技術研究中重點領域構成的主要技術分支占比情況（表1），通過IPC國際專利主分類號進行分類、統(tǒng)計與分析可知，世界上秸稈機械化打捆技術專利的主要技術構成包括：AO1F15/08零件，占全部技術專利（3547項）的17.8%；AO1F15/07卷捆式撿拾壓捆機，即通過卷繞和擠壓形成圓柱形大捆的機器，占比14.5%；AO1F15/00禾稈、干草或類似物的壓捆機，占比14.4%；AOIF15/10作物材料的喂送裝置，占比5.8%；AO1F15/04柱塞式壓捆機，占比4.3%；AO1F15/02有壓捆室的，占比6.3%；AO1F15/14專門適用于壓捆機的打捆裝置，占比4.3%；AO1F15/12繩索的喂送裝置，占比1.3%；AO1F15/18環(huán)形帶、滾子等，占比0.7%；AO1F15/06帶雙作用柱塞的，占比0.7%。由表1可知，我國在零件、卷捆式撿拾壓捆機（圓草捆）、有壓捆室的（方草捆）和作物材料喂送裝置4個技術主題申報的專利較多，與美國類似，而美國方草捆相關技術專利較少。

5結論與建議

使用PatSnap平臺對國內外秸稈機械化打捆技術專利進行分析，得出以下結論。我國秸稈機械化打捆技術僅用20余年走完國外近100年歷程。在專利申請趨勢方面，國外秸稈機械化打捆技術研究正處于成熟期，我國相關技術研究與國外基本保持一致，在數(shù)量上具有優(yōu)勢。但是，在專利申請人分布上也存在不足，國外大型跨國公司是秸稈機械化打捆技術專利的主要擁有者，而國內專利申請人相對比較分散且相關技術專利主要集中在高校和科研機構，導致產品轉化程度相對較低。因此，對于我國秸稈打捆機的發(fā)展方向有以下建議。

（1）政府相關主管部門應進一步優(yōu)化頂層設計，細化獎勵機制和相關支持政策，擴大獎勵范圍并提升獎勵幅度，努力提高我國自主研發(fā)水平。尤其是相較于國外水平，目前國內急需大力發(fā)展的秸稈機械化打捆技術專利研究與申報工作，增強相關企業(yè)的研發(fā)熱情與實際投入，切實從根本上解決企業(yè)的后顧之憂，不斷提升國際話語權，提高我國秸稈機械化打捆技術及產品市場競爭力。

（2）伴隨我國在智能制造產業(yè)上的快速發(fā)展與取得的成就，秸稈機械化打捆技術已經(jīng)向大型化、智能化與高效高質化方向發(fā)展，對于一些在秸稈機械化打捆技術智能化水平上有特殊貢獻的突破性企業(yè)，應給予額外的單獨補貼和獎勵機制；以此同時，加強知識產權保護力度，幫助企業(yè)提升技術專利布局能力，逐步淘汰落后企業(yè)，培育“隱形冠軍”企業(yè)。

（3）積極推進高校的專利技術成果轉移轉化，充分發(fā)揮高校主觀能動性與科研能力，與企業(yè)研發(fā)需求相結合，不斷提升專利轉化率。搭建交易運營平臺，促進產學研與知識產權協(xié)同運用。通過高校知識產權交易轉化示范建設、研究基地建設，引導高校、科研機構與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)、運營，促進知識產權協(xié)同運用等系列舉措，強化高校專利成果轉化助推知識產權協(xié)同運用，為我國秸稈機械化打捆技術專利的發(fā)展提供堅實的科技支撐。