专利视角下广东省软件产业创新发展现状、面临的挑战与对策分析

杨雨清，姜檬檬，胡勇军

（1.广州大学经济与统计学院，广东广州 510006；2.广州大学管理学院，广东广州 510006）

随着新一代信息技术对日常生活、产业发展、科技创新的影响日益显著，国家发展战略的视线也聚焦于以新一代信息技术为支撑的现代化产业体系建设。软件产业作为信息技术服务产业的重要组成部分，在推进我国现代化产业体系建设中发挥重要作用。然而，近年我国产业的数字化转型发展面临不少“卡脖子”技术的挑战，各产业亟需探索各自的技术创新发展路径。习近平总书记在党的二十大报告中明确指出要完善科技创新体系，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，健全新型举国体制，强化国家战略科技力量。广东省作为科技大省、工业大省、人才大省，在软件产业发展上具有较大优势，能够有力推动国家科技创新发展建设。本研究根据软件产业专利数据，对广东省软件产业发展的技术瓶颈与创新态势进行深入分析，以助力广东省软件产业发展，赋能实体工业升级。

1 相关文献评述

创新是产业发展的关键要素。李伟庆等［1］深入研究技术创新与产业升级间的动力机制发现，产业升级的创新溢出效应越明显，我国技术创新能力越强。王玉冬等［2］认为，产业的高质量持续创新发展不仅取决于产业创新链的质量和功能,而且受到创新链与资金链协同匹配水平和有效性的影响。李巍等［3］从创新链视角出发，构建了包含社会需求、科技研发、技术传播、创新效益和产业转型5 个子系统在内的战略性新兴产业创新系统，并对信息产业创新提出发展建议。席笑文等［4］认为技术相似性是企业、组织或国家进行技术情报分析的重要内容，通过专利数据分析多主体之间的技术相似性，能够为不同主体的潜在竞争或是合作关系提供策略分析依据，从而提高自身创新竞争性。朱雪忠等［5］从中观层面对我国工业软件创新的驱动机制与路径选择问题展开探索性研究，认为从短期发展来看，可以以政策激励为创新动力基础，从长期发展来看，则应构建以市场为导向的产业创新驱动机制。Edison 等［6］发现创新策略的制定并不是产业创新的关键决定因素，由于对“创新”定义的不明确、有效度量指标以及框架的缺乏，软件产业创新的度量面临挑战。

随着经济的发展和科技的日益进步，专利在科技工作和社会生活中所发挥的作用日益凸显。在发达国家，企业或者学者通过对专利文献进行计量分析从而指导企业的创新活动已有很长的历史。专利数据中包含大量创新事件，能够体现产业的创新发展能力，因而基于专利数据的技术路径研究已成为国际上重要的研究方向。为了更好地测度产业创新能力，乔虹［7］构建了以研发投入和产出能力为一级指标的产业创新能力指标体系，并通过对研发人员、研发经费、申请专利和有效发明专利等关键数据进行分析，计算不同行业的技术创新得分；王黎萤等［8］认为申请专利数量是贯穿产业的科技产出、物化产出、价值产出3 个阶段创新效率的重要测度指标；Bellstam 等［9］构建了一种基于文本的创新测度方法来挖掘专利、研发数据中的技术发展态势；创新问题解决理论（TRIZ）包含了40 条不同维度的关键创新事件，能够更好地分析专利数据中潜在的创新要素［10］；胡正银等［11］提出了基于TRIZ 理论的专利自动分类方法，为基于专利文本的技术路径探析提供基础；Cherifi 等［12］面向中小企业的产品开发，基于一种新的矛盾矩阵，在TRIZ 理论的基础上提出了Ecatriz 方法来帮助实现产品的生态创新目标。

从上述国内外有关研究发现，产业高质量发展离不开技术创新的支撑，而专利文本因包含了大量创新元素，所以能够通过其较好分析产业的技术创新能力。鉴于此，本研究搜集了广东省软件行业的大量专利数据，从专利视角出发分析广东省软件产业的技术创新水平及其面临的挑战，并为广东省软件产业的高质量发展提供参考建议。

2 广东省软件产业技术创新能力分析

2.1 产业经济实力分析

产业的经济实力是产业可持续发展以及技术创新升级、竞争力提升的重要支撑。在近几年新冠疫情的影响下，经济收入的波动更能反映产业经济实力的稳健性，因此，从企业年报等公开有效渠道收集和分析了广东省软件与信息服务产业2019 年至2021 年的产业数据1），对产业经济实力和发展规模进行深入分析，以评估广东省软件产业进一步创新的潜在能力。2021 年广东省软件业务总体收入为15 692 亿元，较2020 年增长15.4%，由于当年受到新冠疫情的冲击，相比于2019 年至2020 年增速幅度略有下降，但总体仍呈上升态势（见图1）。对不同收入规模的软件企业进行统计发现，广东省千亿元级企业从2019 年的1 家到2020 年增长至2 家；2021 年全省软件企业共有5 341 家，其中收入亿元以上企业为1 514 家，占企业总数的比重为28%；未达到亿元级的软件企业数量仍占比较高，表明中小微企业是构成广东省软件产业队伍的主力军，是软件产业生态发展的重要组成部分。以上产业数据反映了广东省软件产业良好的经济发展态势。逐步扩大的产业规模可以提供更多的资源和市场，能够吸引更多的资金和人才投入到技术创新领域，而这些资源可以用于研发、试验、推广和应用新的技术和产品，有助于加速技术的发展和应用

图1 广东省软件与信息服务业收入及增速的年度分布

图2 广东省软件业务出口金额及增速的年度分布

对广东省工业和信息化厅依相关标准确定的29家软件与信息服务业重点监测企业（以下简称“样本”）进行分析。2021 年，样本实现软件业务收入共计3 422.9 亿元，利润总额达1 152.5 亿元，同比增长42.4%；软件业务出口179.9 亿元，同比增长11.1%。其中，龙头企业华为技术有限公司（以下简称“华为”）的技术创新与品质保障使得其销售收入优势明显，剔除华为后全省软件收入为2 089.6亿元，华为一家企业的收入就占据样本企业总收入接近70%；同样，在软件出口方面更为明显，华为软件业务出口额占样本企业的总出口金额的比重达97%，构成了全省软件出口的绝对主力。诸如华为、中兴通讯股份有限公司（以下简称“中兴”）、深信服科技股份有限公司（以下简称“深信服”）等广东软件龙头企业是全省乃至我国软件产业高质量发展的重要支柱，带动了供应商、服务商等产业链上下游企业的发展；同时，龙头企业积极创新研发、推广先进技术，并将这些先进技术应用到各个领域，能够有力引领产业中小微企业发展。如图 2 所示，相比于2019 年，广东省软件业务的2020 年出口额同比下降1.4%，但2021 年的出口增额远超过去两年，同比增速为14.4%，可见软件出口业生命力旺盛。

为进一步了解广东省出软件口业务结构，对产业细分领域出口情况进行统计（见图3），可知嵌入式系统软件一枝独秀，远大于软件产品、信息技术服务、信息安全等3 个领域的出口收入。相比起软件产品、信息技术服务、信息安全领域的软件，嵌入式系统通常作为集成产品的一部分，需要芯片、硬件供应商等支持，使得嵌入式系统软件具有更高的市场集中度和更多的实际应用需求，从而容易形成稳定的客户关系与合作伙伴，因此，广东省软件产业形成以嵌入式系统为主力的出口布局，嵌入式系统软件也成为该产业中更具技术创新突破潜力的领域。

图3 2021 年广东省软件产业细分领域出口情况

2.2 产业技术创新能力分析

产业的研发费用、研发人员、研发成果等数据更集中地体现了产业技术创新研发水平，尤其专利数据包含了多元技术创新活动情况，能够更好地反映企业及产业的技术创新能力，因此从专利视角出发，通过整理大量产业相关数据进一步分析广东省软件产业的技术发展水平，并聚焦工业软件技术发展情况加以深入分析，以期为推进广东制造大省升级成为制造强省提供决策参考。如图4、图5 所示，广东省软件产业的研发费用投入、软件著作、专利数量不断增加，研发创新态势良好。2021 年，广东省软件产业研发费用总额，同比增长19%；登记软件著作权约27 万件，占全国登记总量的11.8%，居全国首位；同时，在全球专利合作条约（PCT）国际专利申请量2021 榜单中，华为以6 952 件申请量继续位居全国榜首，OPPO 以2 208 件申请量位居第六。2021 年广东省软件产业的研发费用投入相较于2019年增加了约788 亿元，增速极快，说明企业愿意将更多资金投入到研发当中；但2021 年研发费用增速较2020年下降较多，尽管企业认识到研发创新的重要性，但在新冠疫情的持续影响下，企业放缓投入趋势以更好地应对突发情况。总体而言，企业研发费用的增加推动了广东省软件产业的软件著作权及发明专利数量逐年增加，说明产业创新实力不断提高。

图5 广东省软件产业研究成果数量的年度分布

通过整理2019—2021 年广东省软件产业重点检测企业的研发人员与研发成果数据（分别如表1、表2 所示）可以发现，产业研发人员规模大，在样本企业中就有7 家研究人员规模3 年都在3 000 人以上，华为和深圳怡化电脑股份有限公司的规模分别更在7 000 人以上。由于产业研发人员规模的巨大优势，大型龙头企业在技术研发上占据着明显的优势，广东省软件产业在专利和软件著作数量方面取得了显著成果。其中，2021 年软件著作权获得授权在500 项以上的企业就有11 家，而中兴、大族激光科技产业集团股份有限公司（以下简称“大族激光”）等4 家企业的软件著作权数量更是在1 000 项以上；发明专利获得授权的难度更大，因此通过发明专利能够更好地体现企业创新能力，而2021 年发明专利获得授权在500 项以上的企业也有7 家，龙头企业华为和中兴的授权专利数量分别达到了11 334 项和21 038 项，远超其他企业。说明这些龙头企业的研究成果越来越受到行业的广泛认可，贡献显著，引领着整个产业的发展方向。

表2 2019—2021 年广东省重点监测企业授权专利及发明专利数量 单位：件

广东省作为工业大省和工业强省，在数字经济时代继续响应国家高质量发展要求，积极推进制造业数字化转型和智能制造升级，而工业化与信息化的融合离不开工业软件的支撑。工业软件包括自动化控制系统、计算机辅助制造软件、仿真软件、安全软件等多个生产控制领域的软件，能够提高生产精度与效率、降低生产成本与风险、提高产品质量和市场竞争力，可以有力赋能广东制造业转型升级。从关键技术看广东省软件产业的专利布局情况，专利作为科技水平高低的衡量尺度之一，重视自主创新的企业也凭借着专利技术赢得巨大的市场。专利总申请量可以反映一家企业的技术活跃程度，其中发明专利代表实质性的技术创新，通常被视为高价值专利。以“工业软件”“研发设计软件”“控制软件”“业务管理软件”等关键词在incoPat 专利数据库中检索和统计，最终得到2021 年广东省工业软件重点监测企业专利授权数量为7…386 件，同比上升39.5%（见图6），增速较快，可见广东省软件产业重视工业软件发展，能够较好赋能广东制造业的发展；然而，同期发明专利占总授权专利数量的比重仅为23.75%，即使发明专利授权数量同比上升近28.60%，增速也远低于专利授权数量增速。表明虽然广东省工业软件领域技术水平正逐步提升，但高质量创新能力仍有待提升，需进一步突破瓶颈技术，以更好推动广东制造业发展。

图6 广东省工业软件重点监测企业专利授权数量

从研发经费情况来看（见图7），2019—2021年广东省工业软件重点监测企业的研发经费投入稳步上升，与发明专利授权数量上升趋势吻合，可见研发费用对于发明专利的产出起到实际推动作用，广东省工业软件技术水平在研发经费的投入下逐年提高。其中，有2 家企业在2021 年获得广东省工程技术研究中心认定，有助于广东省工业软件加强技术攻关和协同合作，加速成果转化和人才培育，促进工业软件高质量发展。

图7 广东省工业软件重点监测企业研发经费投入年度分布

3 广东省软件产业创新发展面临的主要问题与挑战

以上通过从产业经济实力和专利视角进行产业技术创新分析，除了发现广东省软件产业的一些优势布局，也感知到了产业创新发展中存在的主要问题。

一是软件发展市场需进一步扩大。广东省软件业务收入可观，上升趋势显著，然而，通过收集2018—2021 年我国不同地区的软件业务收入情况可知（见表3），不少地区的软件业务收入增长速度超过了广东省。其中，2021 年全国（未含港澳台地区。下同）累计完成软件业务收入为94 994 亿元，同比增长17.7%；广东省累计完成软件业务收入为15 692 亿元，其15.4%的增速低于全国2.3 个百分点；而北京市、浙江省和山东省的增速也都高于广东省。北京市、浙江省等地区拥有更强的互联网生态和技术基础，已经形成了如百度、恒生电子股份有限公司等知名软件企业和品牌引领当地软件产业的创新和发展，而且这些地区已经形成了相对完善的产业链和优势分工，软件业务发展活跃；相比之下，广东省软件产业发展相对滞后，需深入了解其他发展好的地区的优秀做法，并进一步了解自身发展特点，在市场竞争方面需加大在云计算、大数据、人工智能、物联网（IoT）等前沿领域的高端市场需求，从而进一步刺激软件市场活跃度增加。

表3 2018—2021 年我国部分省市软件产业收入 单位：亿元

二是人才队伍支撑作用仍需进一步加强。人才队伍是软件产业发展的重要支撑力量与保障，从表1 可知广东省软件产业的研发成功率与研发人员数量呈正相关，为了进一步分析人才对广东省软件产业发展支撑情况，统计分析相关数据可知，2020 年广东省软件产业从业人员较2019 年增加91 382 人，2021 年较2020 年增加86 112 人，增长幅度略有下降，但从业人员规模总体呈现不断增长状态（见图8）。在从业人员结构方面，2021 年广东省软件产业基地总人数为766 649 人，软件从业人数为590 070 人，占比达77%，其中有5 年及以上软件从业经验的人员为135 918 人，有2～5 年（不含5 年）软件从业经验的人员为155 945 人；软件研发人员为302 959人，其中的12.5%为测试人员。在学历构成方面，博士研究生学历软件从业人员占0.5%，硕士研究生学历占14.5%，本科学历占41.7%，接近半数的人员为本科以下学历，高层次人才占比不足。高层次人才是推动产业创新的重要力量，他们具备较高的科研能力和创新能力，能够引领产业前沿技术发展方向，并提供新的思路和解决方案，如果缺乏高层次人才的参与，产业的创新能力将会受到限制，难以在技术上实现真正突破。

图8 广东省软件从业人员数量年度分布

三是创新资源集中于龙头企业，创新集群效应尚未高效凸显。从前面的数据分析已知，广东省软件产业的研发费用总体上逐年增加，同时登记的软件著作权及授权的发明专利数量也逐步上升，但在剔除华为的数据后增速由2020 年的30%降至2021年的17%，降幅较大；同时，华为和中兴等龙头企业在研发人员等相关创新资源方面的占比很高，软件产业的创新资源过于集中在龙头企业，但技术外溢效应未能得以有效表现，仍需进一步强化建设软件产业创新生态。相似地，在工业软件专利方面，虽然广东省工业软件领域整体申请发明专利数量增速较快，其中大族激光申请的发明专利占大多数，龙头效应依旧显著，但剔除大族激光企业的贡献后，全省工业软件申请数量骤降（见图9），反映出软件产业创新能力不平衡，产业龙头企业的带动势头不足，高质量技术创新仍需加强。

图9 广东省软件产业申请专利数量年度分布

此外，相较于2020 年，2021 年广东省软件产业中软件企业数量及国家认定的高新技术企业数量、设立研发机构的企业数量均有所下降，其中高新技术企业数量降幅较大，同比下降36.1%（见图10）。这一现象值得引起关注，相关部门需重视对软件产业中具有较好创新质量企业的扶持力度，以帮助这些企业在新冠疫情、恶性技术竞争等大环境中更稳健地运行。

图10 广东省软件企业、高新技术企业及设立研发机构企业数量变化情况

四是工业软件发展势头难以有力推进广东工业强省锻造。尽管广东省工业软件研发投入与成果转换绩效不断增加，但与全国其他主要地区工业软件发展情况相比，广东省工业软件的创新发展势头仍有不足。具体而言，广东省在业务管理类工业软件的专利申请数量相比其他省份具有显著优势，但发明专利申请数量占比在所有细分领域中均落后于其他主要省市。如图11 所示，统计2019—2021 年北京、上海、浙江和广东各省市排名前十的企业或机构的工业软件专利申请数量，可以发现广东省业务管理类的专利申请数量排名第一，但是发明专利申请量占比仅有62.3%，比北京市（75.6%）低13.3 个百分点，高质量创新方面的能力离北京市还有一定差距。其中，生产控制类软件可以对实际产线进行全方位控制和管理，实时监测生产过程和设备状态，及时发现问题并采取措施预防故障发生，从而提高生产线的稳定性和可靠性，但这类软件的精度要求较高、创新难度大，数量最多的北京市也仅有202 件，而广东省排在最末位，反映了广东省目前的工业软件技术水平难以有力推动广东制造强省的快速升级。

图11 我国主要四省市不同类型工业软件专利申请量

另外，如图12 所示，广东省ERP 管理软件专利申请数量排名前三的分别是金蝶软件（中国）有限公司、华为、珠海格力电器股份有限公司，其发明专利占比均达到90%以上，创新性十分强劲。其中排名第九的是华南理工大学，说明高校研究对产业发展的推进有实际作用。

图12 2019—2021 年广东省ERP 管理软件专利申请数量排名前十机构

4 广东省软件产业创新发展对策

综上分析发现，广东省软件产业综合实力和发展规模仍位居全国前列，尽管在受到新冠疫情冲击、市场节奏放缓的情况下，仍能保持市场收入在年增长率10%以上，并且在以华为为主力的软件业务出口方面依旧活跃，同时呈现出逐步国际化的发展态势。然而，广东省软件产业的发展也面临着一些问题，如中小微企业软件创新人才缺失、核心技术有“卡脖子”风险、产学研成果创新质量不够高、软件产业与生产痛点需求结合不充分等问题，尤其面向广东智能制造发展战略而言，工业软件并未充分发挥其应有的实力，领域内仍存在高端人才不足、研发经费投入较低、高质量技术创新效益差等问题，其中生产控制类工业软件和芯片设计软件（电子设计自动化EDA 工具）是最为薄弱的环节。广东省制造业企业为了快速交付好的制造产品，首先选用最好的设计类软件来优先满足工作需要，因而国产软件未能在省内以及国内广阔的市场背景下发展起来。此外，广东省内以及国内的软件企业大多做嵌入式软件，如大族激光等的工业软件企业实力有限，工业软件创新能力比较弱，存在工业设计和制造软件断源风险，不利于广东制造强省的发展。

根据广东省软件产业发展现状，结合广东省工业转型升级需求，亟须从顶层做好软件产业发展规划。面对软件产业高端人才支撑以及高质量技术创新力度不足的重要挑战，产业单方面的解决能力是不够的，高校与科研院所的研究优势可以是助力产业技术升级的重要抓手，须在产业的实际需求指引下进行相关创新性研究才能充分发挥其作用及价值。鉴于此，本研究构建了一种产业融合下的软件产业发展公共服务平台（见图13），基于此可结合产业、高校、科研院所、政府等多主体的优势与力量来研判软件应用场景和技术发展趋势，发挥各主体未来在其相应创新点位的引领作用，服务于软件产业的高质量发展。该平台采用产学研新型“问诊”方式赋能产业创新生态体系，促进“产业应用— 科学突破—技术攻关”的循环迭代。首先，实现龙头企业牵引下从场景检验到科学问题转化与基础理论突破的第一次飞跃，进而实现由科学问题突破到“卡脖子”技术清单下技术性能提升的第二次飞跃，进而实现对“问诊”发现问题的解决。软件产业发展公共服务平台将以智慧服务中心为支撑，对上满足各类典型应用场景的需求，对下连通大数据底座的各类数据，赋能政府、企业、高校等主体，降低各单位的交互成本，吸引优势力量聚焦国家战略、科技前沿、市场急需开展重大科学问题和软件关键核心技术攻关，实现“数据—知识—决策”技术路线的两次飞跃；还将通过构建产学研新型“问诊式”综合保障体系确保平台的整体运行顺畅，同时对产学研协同模式进行约束与指导，真正发挥平台的指挥棒作用，保障软件产业创新系统的生态健康。

图13 软件产业发展公共服务平台结构

产学研新型“问诊”赋能产业创新生态体系通过连接政府、企业、高校、科研院所等主体，以进行更高效的关键科学技术攻关。在产业应用上，以龙头企业为牵引，总结产业应用引发的软件创新需求，同时为科研成果提供场景验证；在科学突破上，高校和科研院所将业务问题转化为科学问题，带头实现科学理论重大突破，并结合“卡脖子”问题进一步指导技术攻关，最后赋能于产业实际应用。产学研新型“问诊”赋能产业创新生态体系实现3 层协同：第一层协同旨在顶层科学问题的探析与突破，通过国际国内学术会议、科研基金立项等布局连接产业界和学术界的专家，并为青年研究人员提供更好的科研支持，贯通顶层科学攻关机制，培育国际一流、国内领先的优势核心技术突破和共性关键技术研发能力；第二层协同旨在对青年学者进行培养，鼓励建设高水平创新载体、培育产业创新创业氛围，提高创新创业的孵化成功率，以最大限度释放青年学者的潜力与价值；第三层协同旨在对企业发展进行引导，通过产业立项形成对企业的实践指引，并依托企业实际场景进行科学成果检验，构建和推进相关应用场景开放，开展核心技术攻关与应用示范推广，贯通产学研链条，实现软件关键技术自主可控的产业新业态。

5 结论

本研究面向数字经济下广东省软件产业创新发展需求，从专利视角出发分析广东省软件产业的综合创新能力。收集了2019—2021 年的相关产业数据，从整体营收、出口业务、研发投入、人才结构、创新产出几个方面分析了新冠疫情冲击下广东省软件产业的创新发展态势。从相关数据分析中可以感知到，尽管在新冠疫情冲击的大环境下，广东省软件产业依然重视创新研发投入，相信科技创新引领价值。在细分领域中，广东省软件产业形成以嵌入式软件为出口主力、业务管理类软件为研发重点的局势。尽管产业整体发展趋势不错，但在从专利分布结构来看，在更具有创新价值的研发设计类、生产控制类软件的研发势力有待加强；同时，软件产业的龙头企业牵引效应并没有充分发挥，产业中占据主体的中小企业研发创新能力有待提高。产业整体创新能力的提高，不能仅靠企业自身，为了更好地让龙头企业发挥牵引作用，以及提高软件产业创新生态效益，研究提出了一种产学研协同的软件产业发展公共服务平台，通过产学研“问诊”新模式，结合产学研协同赋能、产学研综合保障的机制为推进广东省软件产业实现高质量的创新发展保驾护航。

注释：

1）如无特别说明，文内相关数据均由笔者通过2019—2021 年《广东省软件和信息技术服务业年报》整理得出。