基于专利情报定标比超分析的中国机器人产业发展研究

陈　军,张韵君

(1.广东培正学院管理学院，广东　广州　510830；2.百色学院工商管理学院，广西　百色　533000)



基于专利情报定标比超分析的中国机器人产业发展研究

陈军1,张韵君2

(1.广东培正学院管理学院，广东广州510830；2.百色学院工商管理学院，广西百色533000)

从专利情报定标比超角度，以日本机器人产业作为定标比超对象，分析比较中日两国机器人产业发展的差异，发现中国机器人产业无论在产业发展阶段、技术创新能力还是在技术成熟度等方面与日本相比都存在较大的差距。中国机器人产业未来发展潜力和空间巨大，但是存在核心技术比较缺乏，关键技术有待突破，技术创新体系以高校为主，产学研合作不够紧密等问题，因此，应从扶持政策、技术创新体系的重构以及产业龙头企业的培育等方面予以解决。

专利情报；定标比超；机器人；产业发展

1　引言

目前，国内外基于专利情报分析的产业发展研究主要集中在区域内多个产业发展决策和特定产业发展决策两大领域。这些研究大都仅仅从区域产业自身专利信息的角度进行分析，缺乏与国际/国内行业先进水平的比较分析，因此在产业发展决策方面不够深入和全面。为了弥补上述研究的不足，黄圆圆等提出了专利情报对比分析方法，并建立了对比分析体系框架[1]。然而，对比分析法是基于静态角度的专利情报分析，且比较对象不明确。因此，林甫进一步提出了基于专利情报定标比超分析的产业发展决策框架，认为可以通过与行业最佳机构专利情报的持续的定标比超分析，找出自身产业发展差距，从而进行产业发展决策[2]。

机器人技术是现代科学与技术交叉和综合的体现。一国机器人(特别是工业机器人)产业发展水平体现了该国的制造业和科学技术发展水平，因此被许多发达国家上升为国家战略。

进入21世纪以来，中国机器人产业得到了快速发展。据国际机器人联合会(IFR)统计,2013年、2014年中国市场连续两年成为全球第一大工业机器人市场。尽管如此，2013年中国每万名制造业从业人员仅拥有25台机器人，不到日本的十分之一。中国尽管已成为机器人消费大国，但并非机器人制造大国，机器人产业发展整体上还处于初级阶段。因此，大力发展机器人产业，既是提升制造业水平，加快制造业转型升级的战略发展需要，又是适应中国的人口红利逐渐消失，人工成本不断上升，需要实现机器部分代替人工的现实选择。

目前，日本是全球机器人产业最发达的国家，被称为“机器人王国”，因此，将日本作为定标比超对象，利用专利情报分析中日两国在机器人产业发展方面的差异，对于中国明确自身机器人产业发展的差距，制定正确的机器人产业发展政策，促进中国机器人产业快速发展具有重要意义。

2　基于专利情报定标比超分析的产业发展决策框架

定标比超(Benchmarking)又称标杆法，是将企业的业务过程和性能指标与行业最佳或是拥有相类似过程的其他行业中最佳的企业做法进行比较的一种方法[3]。通过结合定标比超分析的内涵、流程特征和专利情报特点，林甫提出了基于专利情报的定标比超分析的产业发展决策框架[2]，该框架从产业发展决策对专利情报的需求和服务功能出发，以国际或国内产业领域的技术总体发展水平为定标比超对象，通过总体分析、技术分析和创新主体定标比超分析能够挖掘产业技术发展阶段和发展现状，明确产业技术布局、技术演化路径和技术发展的优弱点，找出创新主体与先进创新主体之间的差距，挖掘创新主体的潜在合作对象等信息，从而为产业发展提出产业技术总体决策、产业技术引进决策以及技术领域内科技资源的配置和产学研合作等决策。

从国内外研究来看，除了黄圆圆等提出的专利情报对比分析体系框架外[1]，目前尚未有其他学者提出过类似的分析框架。而相对于对比分析法，专利情报定标比超分析的比较对象明确，指标体系更科学、合理，因此，将其作为本文的分析方法。

3　数据来源与检索

本研究数据来源于德温特创新索引数据库(Derwent Innovations Index，DII)。DII收录了全球100多个国家和地区的3千万条专利情报和1千多万条基本发明专利，数据可回溯至1963年，并且以每周的速度更新，是目前最权威的专利数据库之一[4]。DII独特的手工代码(MC)也提高了检索的全面性和准确性[5]。

通过查找机器人技术相关英文文献确定其英文关键词，同时结合DII数据库的检索特点最终确定检索式为:主题=(robot*)AND德温特手工代码=(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)，分别检索了中国大陆和日本机器人专利申请情况。本次检索限定专利的申请日下限为2014年(检索时间为 2015年9月15日)。需要说明的是，由于专利从申请到公开具有一定的时滞性，因此本文所采用的2014年数据具有一定的局限性，可能并不是完整的年度数据，但这并不影响我们对于整个研究的分析和把握。

4　基于专利定标比超分析的中国机器人产业发展分析

4.1总体定标比超分析

(1)专利申请时间序列比较分析。通过中日两国机器人专利申请时间序列比较分析，能够明确中日两国机器人产业发展时间及发展阶段的差异，进而判断中国机器人产业未来发展前景。

通过专利检索并统计，绘制出中日两国机器人专利申请量随时间变化的趋势图，如图1所示。

图1　1976—2014年中日两国机器人专利申请趋势图

由图1可知，从专利申请时间来看，日本从1976年就开始了机器人专利申请，截止到2014年，日本国内机器人专利申请量为15058件，平均年申请量为386件。中国大陆机器人专利申请始于1985年，比日本晚了将近10年，截止到2014年，中国大陆机器人专利申请量为7200件，平均年申请量为240件，约为日本平均年申请量的60%。

从产业发展趋势来看，日本机器人产业经过1976—1983年的酝酿起步阶段，到1984年开始步入成长阶段，其中1984—1994年成长比较缓慢，专利申请增长速度不快；1995—1997年属于快速成长阶段，专利年申请量比前一阶段有了较大幅度的增长；1998—2002年步入阶段性的成熟阶段，专利年申请量有了一定程度的下降；从2003年开始，又经历了一定阶段的快速成长并向成熟阶段过渡，专利申请量经历了快速增长后，在较长一段时间里保持相对稳定的态势。

相比而言，中国机器人产业经历了较长时间的起步阶段，1985—1999年专利平均年申请量只有6件；从2000年开始机器人产业步入成长阶段，专利年申请量有了较大幅度的增长；到了2012年，专利申请量有了跳跃式的增长，并且也在当年超过日本国内专利申请。因此，从发展阶段来看，日本机器人产业经历了20世纪70年代末80年代初的起步阶段，到80年代中期已经进入成长阶段，进入21世纪，日本机器人产业(特别是工业机器人)已经步入相对成熟阶段，成为发达成熟市场的一个标志。中国机器人产业发展从20世纪80年代中期才开始起步，比日本晚了将近10年，而且经历了较长时间的起步阶段，到了21世纪初才开始步入成长阶段。目前，中国机器人产业正经历跳跃式的发展，也成为世界机器人新兴发展市场的一个标志。由此可见，中国机器人产业未来还有广阔的发展空间，发展潜力巨大。

(2)PCT及EP专利比较分析。PCT是有关专利的国际条约，专利申请人可以通过PCT途径递交国际专利申请；EP为欧洲专利局专利，依照该组织公约，一项欧洲专利申请可以在40个指定国家获得保护[6]。经过检索并统计，截止到2014年，全球有关机器人的PCT专利为4790件，其中来自日本得专利为1920件，占机器人PCT专利总量的40%，来自中国的只有49件，所占比例为1%；有关机器人的EP专利为4896件，其中来自日本的专利为2056件，所占比例为42%，来自中国的专利为25件，所占比例只有0.5%。由此可见，日本在机器人产业方面进行了专利的全球化布局，重视通过PCT和EP专利申请进行技术保护，这对于日本机器人产业的全球化发展起到了重要作用，使日本迅速成为世界机器人技术、制造和出口第一大国。相比之下，中国机器人研发机构却缺乏相应的专利全球化布局意识，不重视专利技术的国际保护，这将对未来中国机器人产业的国际化发展造成很大障碍，不利于未来的国际化发展。

(3)技术发展阶段比较分析。技术发展阶段是指某项技术在各个时期(或时点上)所处的发展阶段和所表现的成熟度，可以通过专利技术生命周期法进行分析。专利技术生命周期是指在技术发展的不同阶段中，专利数量与专利申请人数量的特征规律[7]。通常可分为五个阶段，分别为技术萌芽阶段、技术成长阶段、技术成熟阶段、技术衰退阶段和技术复苏阶段。

通过检索并统计，我们分别绘出中日两国机器人专利技术生命周期图，如图2所示。

图2(a)　中国机器人专利技术生命周期图

图2(b)　日本机器人专利技术生命周期图

从中日两国机器人专利技术生命周期来看，日本已经经历了两轮的技术生命周期循环，目前进入新一轮的技术复苏阶段，意味着日本已经在机器人技术方面取得了几轮突破，掌握了大量机器人核心技术，而中国还处于第一轮技术发展阶段，虽然专利申请人和专利数量不断增长，但是在关键核心技术方面还没能取得突破。由此可见，中国机器人总体技术发展水平与日本相比还存在较大差距。如何提高技术研发能力，缩小与发达国家特别是日本在机器人整体技术发展水平的差距，是摆在中国机器人产业决策者面前的一大任务。

4.2技术定标比超分析

(1)IPC总体分析。通过比较中日两国机器人产业主要 IPC 技术构成情况，可以找出双方在机器人技术研发重点领域的差异，为中国机器人产业的技术开发方向提供借鉴与指导。通过统计，得到1976—2014年中日两国机器人专利申请前10位的IPC技术领域分布表，如表1所示。

从表1可以看出，中国机器人产业和日本机器人产业整体技术的IPC分布比较相似，其中B25J、G05B、H01L、G06F、G05D、B65G、B23K都是双方关注的重点领域，涉及到机械手及相关操纵技术、调节或控制技术、半导体技术、电数字数据处理技术以及焊接、运输或贮存等方面的技术，表明中日两国在机器人技术发展方向上基本保持一致。但是，进一步统计发现双方在具体的技术领域关注重点方面又存在一定的差异。首先，在专利数量方面，中国在上述各技术领域的专利数量大大少于日本，表明中国在上述各领域的技术创新能力低于日本；其次，在技术开发方向上，除上述共同关注的技术领域外，日本更加偏向于H02P、G06T、G01B等技术领域，涉及到图像数据处理技术、机电控制技术以及计量技术，这些均属于机器人领域的核心关键技术，而中国更加偏向于A47L、B62D、G06K等技术领域，涉及到家政服务机器人控制技术、转向机构技术和数据识别和记录技术，这些技术大多属于机器人领域的非核心技术。由此可见，中国在机器人热点技术创新能力与日本相比也存在较大差距。

表1　1976—2014年中日两国专利申请前10位的机器人IPC技术领域分布

(2)IPC技术领域时间趋势分析。进一步对中日两国机器人IPC专利申请排名前10位的技术领域进行时间趋势分析(由于1991年前各领域专利申请量都比较少，所以本时间趋势分析统计时间段为1991—2014年，结果如图3所示)，从而比较两国在具体技术领域的技术成熟度的差距。

从图3可以看出，中日两国在机器人具体领域的技术成熟度方面存在较大差距。在双方共同关注的技术领域，B25J、G05B、H01L、G06F、G05D等在日本经过多年的发展，专利年申请量处于相对稳定或下降趋势，表明已经处于技术成熟或衰退阶段；而上述领域技术中B25J、G05B、G05D等在中国专利年申请量处于快速上升趋势，因此属于技术发展阶段；H01L和G06F在中国专利年申请量较少，还处于技术起步阶段。由此可见，对于一些国际上比较成熟的机器人技术领域，中国还存在一定程度的重复研究，这说明在具体的机器人技术领域，中国还存在某些研究方向上的偏差，这将导致宝贵的研究资源的浪费。因此，如何抓住最新的机器人技术研发热点，避免重复研究是中国机器人产业决策者面临的又一重要任务。

图3(a) 日本排名前10位的机器人IPC专利申请时间

图3(b) 中国排名前10位的机器人IPC专利申请时间

4.3创新主体定标比超分析

本文分别统计了截止到2014年中日两国市场以及中国国内机器人技术主要创新主体，结果如表2和表3所示。

表2　1976—2014年中日两国机器人专利申请前10位的专利权人名称及专利申请数量

表3　1985—2014年中国国内机器人专利申请前10位的机构及专利申请数

综合表2、表3可以看出，截至2014年，中国大陆机器人专利申请量前10名的机构只有3家，其中2所大学、一家企业，其他6家有5家为日本公司，一家为韩国公司；在日本国内申请机器人专利的前10名全部为日本公司。中国国内专利申请前10名的中国机构中，有7所大学、3家企业，而日本的全部为企业；从各创新主体的专利数量来看，中国各机构的专利数远少于日本机构，体现了技术创新主体创新能力的差异。再进一步考察中日两国的产学合作专利情况，发现不管是日本还是中国，其机器人产学合作专利申请数都很少，几乎可以忽略不计。由此可见，中日两国机器人技术创新主体存在巨大差异。首先，中国创新主体的创新能力与日本相比还存在较大差距。其次，日本形成了以企业为主导的机器人技术创新体系，所以其技术创新以市场为导向，紧紧围绕市场需求，把技术创新与应用紧密结合在一起，从而推动技术不断进步；中国形成了以高校和研究院所为主体的机器人技术创新体系，许多技术创新还处于实验室阶段，产学研合作不紧密，离产业化应用还存在较大距离。最后，日本不仅重视本国的机器人市场，也非常重视中国的机器人市场，并进行了大量的专利布局，而中国有关机构却没有能力进行日本市场的专利布局。

5　结论及建议

目前中国机器人产业还处于发展的初级阶段，虽然未来具有较大的发展潜力和发展空间，但是却未重视技术的国际保护，将不利于未来产业的国际化发展；从技术发展来看，中国机器人产业正处于技术生命周期的成长阶段，虽然有关机器人的技术成果数量快速增长，但是机器人核心技术专利却比较缺乏，许多关键技术还有待突破，在具体技术领域方面还存在一定的重复研究；从技术创新主体来看，中国形成了以高校和研究院所为主体的技术创新体系，创新主体的技术创新能力不强，产学研合作不紧密，离产业化应用还存在较大的距离。

日本机器人产业的快速发展主要有以下几个原因：

(1)政府的高度重视和全面细化的政策支持。为了发展机器人产业，日本政府从1971年颁布的《机电法》开始，根据机器人发展历程分别制定了《机情法》《财政投融资租赁制度》《机电一体化税制》《FMS机器租赁制度》等一系列针对性的法律和制度，从税收、资金、技术研发、应用等方面采取了多种细化的扶持政策，大力推动机器人的研发和应用，大大促进了日本机器人应用的普及和产业的发展[8]。

(2)良好的市场需求环境。从20世纪60年代开始，日本经济高速增长与劳动力不足的矛盾日益突出，劳动力成本不断上升，此外，随着石油危机以后能源价格的大幅提高加剧了制造业成本，企业面临转型升级的迫切需要，因此，对节能化、自动化的机器的需求日益迫切，从而为工业机器人的发展提供了良好的市场需求环境。

(3)良好的研发模式和研发战略。面对巨大的市场需求和高昂的研发成本，日本形成了以安川机电、松下、丰田等大企业集团为主导的，包括官、产、学、研的机器人研发模式，注重对技术的持续投入和自主创新，注重机器人核心技术的积累，其技术创新以市场为导向，紧紧围绕市场需求，把技术创新与应用紧密结合在一起，积累了大量核心技术。此外，面对激烈的市场竞争，各企业注重专利的战略布局，从而推动日本机器人产业的不断发展和技术的不断进步。

为了促进中国机器人产业快速健康发展，借鉴日本经验并结合中国实际，本文提出如下建议：

(1)加快制定新的发展规划和扶持政策。为了在未来的机器人产业竞争中赢得先机，应加紧制定中国机器人产业“十三五”规划，从国家层面指导机器人未来发展方向。在扶持政策方面，要对现有的政策进行梳理，并借鉴日、美、欧等先进国家和地区的经验，对现有的扶持政策予以优化和更新，特别是借鉴日本当年的做法，根据中国机器人产业发展阶段量身制定针对性的以研发和应用为主的扶持政策，以应用需求带动供给，从而形成机器人产业的快速发展政策推进效应。

(2)协调整合产学研用和跨学科资源，建立企业为中枢、科研院所进行配套支持的研发体系。技术只有在应用中才能不断提升，中国目前以高校和科研院所为主的机器人研发体系不利于技术的产业化应用，一定程度上阻碍了机器人产业核心技术的提升，因此，建立以企业为中枢、科研院所进行配套支持的研发体系对机器人产业技术发展具有重要意义。一方面，对有关机器人的基础、前沿、重大关键技术，由国家设立重大攻关项目，进行多部门联合攻关，并设立公共研发平台进行关键技术的突破；另一方面，对应用技术，由企业以市场为导向提出研发项目，协调整合相关高校和科研院所，采取联合攻关、集中攻关等形式进行技术开发，开发的成果在企业中加以应用，在应用中予以进一步校正、提高。

(3)加快机器人产业龙头和产业集群的培育。目前中国机器人产业处于小、散、弱的局面，企业规模普遍偏小，产业分布分散，技术力量薄弱，研发资金不足，没有形成能够与占据中国市场大部分份额的国际4大机器人巨头(ABB、FANUC、安川和库卡)相抗衡的龙头企业。这既不利于企业的技术积累，也不利于国产机器人市场份额的扩大。因此，应加快机器人产业龙头和产业集群的培育，以产业龙头加快技术积累并带动产业发展，以产业集群规范产业的发展，从而形成中国机器人长远发展的良好格局。

(4)建立机器人知识产权联盟和专利池。美、日、欧等发达国家和地区在中国进行了大量的机器人专利布局，这对中国机器人产业的发展形成了一定的技术壁垒。因此，通过建立机器人知识产权联盟，能够整合国内知识产权资源，为企业的技术创新提供服务，并依托联盟进一步推动产学研合作，提高企业的研发能力；此外，构建若干个集中授权许可的专利池，开展专利运营，能够提升企业的知识产权运营水平，减少专利侵权纠纷，促进机器人产业整体有序发展。

[1]黄圆圆，朱东华，任智军，等.对比分析方法在专利情报分析中的应用[J].现代图书情报技术，2006(10)：60-65.

[2]林甫.专利情报定标比超分析视角下的产业发展决策分析框架构建及实证研究[J].情报理论与实践，2014,37(9)：92-96.

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

[4]庞杰，刘则渊，梁永霞.太阳能电池材料技术专利国际竞争趋势分析[J].中国科技论坛，2010(9):142-147.

[5]郑伟.Derwent Innovations Index数据库的主要特点及其检索方法[J].中国索引，2009(1)：56-60.

[6]王友发，周献中.基于专利地图的机器人产业知识产权发展对策[J].中国科技论坛，2015(9)：31-37.

[7]袁辉，陈艳，李红梅.专利技术生命周期图示法的应用研究[J].专利文献研究，2010(5):46-50.

[8]宁山聪.日本机器人产业的发展及对中国的反思[J].现代经济信息，2014(17)：396-396.

(责任编辑刘传忠)

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

广东省普通高校人文社会科学研究一般项目“广东高校专利发展与科技创新能力提升研究”(2013WYXM0143)，广东省教育厅特色创新项目(人文社科类)“企业家的专利意识影响企业的经济效益吗？—基于珠三角地区的实证研究”(2014WTSCX139)。

陈军(1972-)，男，湖北荆门人，广东培正学院管理学讲师，硕士；研究方向：技术创新、中小企业管理。

G306.0

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