基于专利视角下分析国内模具产业发展现状与分布情况

刘 静

（桂林电器科学研究院有限公司，广西 桂林 541004）

0 引言

近十年来，国内模具行业的技术得到了全面提升，CAD/CAE/CAM 一体化技术、三维设计技术、高速加工、快速成型、虚拟仿真、机器人技术、智能制造及网络技术等高新技术应用到了模具的设计、研发和生产当中。模具行业管理部门制定产业政策、引导技术升级和技术改造并实施其他宏观调控措施，对行业发展起到规划、引领、促进等宏观调控作用，有助于行业健康有序发展。以下立足产业、技术、政策、专利等多角度，通过信息采集、数据处理、数据可视化等方法，分析模具产业发展态势、技术热点研发趋势、产业高端人才情况，为模具产业发展提供知识产权支撑。

1 模具产业方面的鼓励政策

2009 年10 月，《国家火炬计划优先发展技术领域（2010 年）》[1]中提到精密模具及部分领域高端模具成为鼓励对象，重点支持采用CAD/CAM/CAE 技术开发制造大型、复杂、精密成型模和高速、精密、耐用冲模。2011年4月，《鼓励进口技术和产品目录（2011 版）》中[2]，模具混合浇注先进制造技术和搪塑镍合金电铸模具制造技术被列入“鼓励引进的先进技术”；大型、精密模具及汽车模具设计与制造项目被列入“鼓励发展的重点行业”。2011年6月，《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2011 年度）》[3]涵盖了与模具相关的产品，包括汽车覆盖件模具、多功能级进模、大型精密塑料模和压铸模。2012 年1 月，《重大技术装备自主创新指导目录（2012 年版）》[4]提到，大型及精密、高效塑料模、铸造模、轮胎模、精密、高效级进模及超高强度钢板热成形模以及为C级轿车整车车身成形生产配套的覆盖件及车身模具等被列入其中。2013 年9 月，工业和信息化部印发了《产业关键共性技术发展指南（2013 年）》[5]，将汽车高强度紧固件高速精密镦锻模技术研究与开发、塑料精密挤出成型模设计和制造技术、长寿命和高精度新型轻量化玻璃瓶模列入指南中。2016 年6 月，《工业绿色发展规划（2016-2020年）》[6]围绕模具等开展高端智能再制造示范推广，到2020 年，再制造产业规模达到2 000 亿元。2016年9月《绿色制造工程实施指南（2016-2020年）》[7]提出高端智能再制造专项，其中面向模具推广高效无损拆解、绿色清洗、毛坯快速智能检测、纳米复合成形、等离子喷涂、三维体积损伤零部件成形等技术。2016 年10 月，《信息化和工业化融合发展规划（2016-2020）》[8]推广个性化定制，支持发展面向中小企业的工业设计、快速原型、模具开发和产品定制等在线服务，培育“互联网+”新型手工作坊等小批量个性化定制模式，提升工业云与大数据服务能力，创新工业与服务内容和模式，推动工业设计模型、数字化模具、产品和装备维护知识库等制造资源集聚、开放和共享，鼓励培育基于工业云的新型生产组织模式。2017年11月发布的《增材制造产业发展行动计划（2017-2020 年）》[9]以直接制造为主要战略取向，兼顾原型设计和模具开发应用，推动增材制造在重点制造、医疗、文化创意、创新教育等领域规模化应用，利用增材制造云平台等新模式，线上线下打通增材制造在社会、企业、家庭中的应用路径。2019 年6 月，《鼓励外商投资产业目录（2019年版）》[10]鼓励外商投资模具产业；同年10 月发布的《产业结构调整指导目录（2019年本）》[11]中鼓励类包括大型模具、精密模具、多工位自动深拉深模、非金属制品精密模具等设计、制造。

此外，在其他行业领域的政策文件中也涉及模具技术及应用的相关指导意见或实施意见。如：2013年5月，《关于促进太阳能热水器行业健康发展的指导意见》[12]着力提升集热管、仪表、水箱等关键零部件和模具的制造技术水平和配套能力；2019 年11 月，《关于加快我国家用电器行业转型升级的指导意见》[13]提到着力提升高效环保节材型压缩机、直流电机、变频器、磁控管等关键零部件和模具制造的技术水平和配套能力，提高产品质量，保障产品品质；2020 年1 月，《关于印发第一批国家高值医用耗材重点治理清单的通知》[14]中将婴儿颅骨校形固定器、颅骨成形技术材料成形模列入清单；2021年1月，《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》[15]以钢筋制作安装、模具安拆、混凝土浇筑等工厂生产类关键工艺环节为重点，推进工艺流程数字化和建筑机器人应用。

2 国内模具产业专利状况分析

2.1 模具专利申请趋势

图1所示为模具产业国内专利数量随时间的变化趋势，模具产业专利申请量总体呈现逐步增长的趋势[16-18]，可将其划分为4 个阶段，萌芽期（1985 年-2000 年）、平稳发展期（2000 年-2007 年）、快速发展期（2007年-2015年）、飞速爆发期（2015年至今）。

图1 模具产业国内历年专利数量申请趋势

第一阶段（1985 年-2000 年）萌芽期，相较于国外，国内的模具产业发展起步较晚，于20 世纪80 年代初，才出现少量的专利。以中文形式出现的第一个模具方面的专利来自中国台湾的天美时公司（美国）于1979 年申请的《连续铸造模具总成》；国内模具企业第一个专利申请于1980年，来自中国台湾精模企业有限公司（现台湾精元电脑股份有限公司）的专利《双色塑胶射出成形模具及装置》。国内在1985 年4 月1 日实施第一部专利法，专利的收录才开始正规化，所以直到1985 年，国内模具产业的专利申请开始从无到有，第一年专利申请量为77 条（含外企在国内申请的专利数量），并保持逐年少量增长的趋势。

第二阶段（2000 年-2007 年）平稳发展期，本时期专利申请数量与第一阶段时期相比增速有所增加，此阶段随着国内经济的复苏与发展，汽车、航空航天等工业的发展，各种类别的模具如雨后春笋般被不断研发，每年的专利申请数量呈逐步增长趋势，主要是低端模具的研制，高档模具技术的研发主要依赖于引进与复制国外技术，造成专利申请的增长趋势缓慢。

第三阶段（2007 年-2015 年）快速发展期，本时期的专利申请数量增速明显，2008 年以来，随着国家科学技术部发布的《国家火炬计划优先发展技术领域（2010 年）》[1]、《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2011 年度）》[3]等一系列政策的实施，并经过前期模具基础技术的研发，同时随着国内快速发展相关制造业的急迫需求，高精度、高效率、高质量的高档模具需求量也逐年增多，此时模具产业发展进入快速发展期，同时国内对知识产权保护意识有所加强，相应的高档模具技术的专利申请数量也呈逐年快速递增的趋势。

第四阶段（2015 年至今）飞速爆发期，在国家相关产业政策的支持下，于2008 年后以及2015 年后呈现出两段爆发式增长趋势，尤其是2015年以后再次激增飞速爆发，至2020 年达到峰值，专利年申请量数量达50 000 件以上，可见国内在模具产业领域的技术产出速率愈来愈快，技术体量正日益壮大。由于专利申请公开滞后的影响，2022 年的专利申请数量呈现下降趋势。

2.2 各省市专利申请分析

模具产业领域的国内专利主要省市申请数量排名如图2所示，主要分布在江苏、广东、浙江等省，江苏为技术最密集的省份，专利申请量为85 374件，广东次之，专利申请量为66 337件。

图2 模具产业国内各省市专利申请数量排名

由图2 可以看出，江苏、广东、浙江3 个省份的专利申请数量远多于其他省份，这也与这三省的制造业发达程度以及经济活跃相呼应，显示了江苏、广东、浙江3 个沿海经济大省对国家产业政策的支持，对市场经济发展方向的积极响应以及与国家经济发展步伐的一致性；其次是安徽、山东、上海位居第二阶梯的领队，安徽作为新兴的制造业大省，在专利申请数量上仅次于上述三省，体现了安徽在模具产业领域技术实力的快速上升，尤其是安徽具有传统优势的家电产业，经过多年发展形成了成熟的家电产业集群，产业链及配套体系完善，进一步推动智能模具产业的融合发展。而广西和吉林则在模具产业方面的专利申请数量较少，排名靠后。

图3所示为模具产业国内各省市专利法律状态分析，从国内主要省市申请的模具领域专利法律状态来看，已失效专利的失效原因均以未缴年费和撤回为主，但大部分省市的授权专利和审中专利比例较高，有效专利占比都达到了52%以上，申请数量排名第一的江苏有效专利比例达到66.42%，申请数量第三的浙江有效专利比例达到61.42%，申请数量第二的广东在排名前10 省市中的有效专利占比最高，达到了72.63%。广东的专利申请数量虽然略低于江苏，但是广东技术创新活跃的同时也更注重本领域专利的维持，表明其专利质量更高。

图3 模具产业国内各省市专利法律有效性分析

现阶段国内模具产业领域的专利申请态势总体上呈现强劲的发展势头，江苏、广东、浙江三省在模具产业中起主导作用，广东、江苏和浙江都属于经济能力和科研能力较发达的地区，可在一定程度上反应经济能力和科研能力与机械制造业及模具产业发展之间相互促进，良性循环的作用。

上述提到江苏、广东、浙江三省在模具产业中起到了主导作用，从图4 显示的国内各市模具领域的专利法律状态较好地印证了这一点。由图4可以看出，排名前15 名的为江苏省的3 个市（苏州市、无锡市、常州市）、广东省的4个市（深圳市、东莞市、广州市、佛山市），浙江省的3个市（宁波市、台州市、杭州市），其余5 个市分别为4 个直辖市（上海、天津、重庆、北京）和山东省青岛市。

图4 模具产业国内各市专利法律状态分析

江苏在模具产业方面的专利申请数量位居第一离不开苏州市的贡献，由图4可见，苏州市在所有城市中的专利申请数量遥遥领先，专利申请数量是排名第二的深圳市的2.4 倍，且授权专利数量是深圳市的2.3 倍。当然，苏州市的无效专利数量也最多，与深圳市相比达到近3倍。

结合以上分析来看，国内模具产业主要分布在东部地区和南部地区，其中江苏、广东、浙江三省是模具产业的集聚地，说明经济发达与繁华的制造业之间形成了相辅相成的良性促进作用，其他地区如安徽、山东等因有各自制造业的特色而相对领先于其他省份，中部地区的模具产业相对落后，制造业相对没那么发达，但近些年也一直在不断发展中。

3 国内模具产业专利主要申请人分析

图5所示为模具产业领域申请人排名情况。从图5 可以看出，排名第一的是珠海格力电器股份有限公司，前10 名中来自企业的申请人占据8 家，说明在本领域技术目前主要是以企业为主导力量，以市场价值为主要导向。

3.1 珠海格力电器股份有限公司

珠海格力电器股份有限公司成立于1991年，公司成立初期，主要依靠组装生产家用空调，现已发展成为多元化、科技型的全球工业制造集团。经过长期沉淀积累，目前，公司累计申请国内专利116 543 件，其中与模具领域相关的专利申请673件，授权416 件。关于模具专利申请的技术功效如图6 所示，珠海格力电器股份有限公司主营空调及各类家电产品，所以其模具相关的专利申请多以塑料注射模为主、少量冲模为辅，围绕家电类产品中各类塑料制品进行模具结构的改进和优化以及塑料模中的动模镶件结构设计和热流道设计等，其研发的目标主要是为了提高生产效率、缩短周期，使新型产品可以早日上市，走在竞争对手前面抢占市场，获得最大的经济效益，也说明了一切研发的最终目的都是为了经济增长。另外，从图6可以看出，珠海格力电器股份有限公司在电动汽车方面的技术也有研究，说明其已跨界进入电动汽车行业，预计下一步的重点研究方向是电动汽车零部件的生产研发，未来关于电动汽车零部件成型的模具专利会逐渐增多。

3.2 山东豪迈机械科技股份有限公司

山东豪迈机械科技股份有限公司创建于1995年，公司主要研制轮胎模、轮胎模专用数控机床、汽车爆胎稳向系统、天然胶加工设备四大类产品。公司是国家知识产权示范企业，先后获得授权专利738 件，其中发明专利290 件；与模具领域相关的专利申请606 件，授权478 件，其中发明专利申请177件，发明授权专利86件。在科技创新活动也取得了显著成果，曾获山东省科学技术进步一等奖、中国机械工业科学技术奖一等奖、中国好设计银奖、中国专利奖优秀奖等奖项。

山东豪迈机械科技股份有限公司申请与模具相关的专利技术构成如图7 所示，因公司主营产业是轮胎模、轮胎模专用数控机床、汽车爆胎稳向系统、天然胶加工设备，所以其主要模具技术围绕轮胎的成型生产进行研究，申请的专利也是以轮胎的活络模为主。

图7 山东豪迈机械科技股份有限公司模具相关专利技术构成

3.3 安徽江淮汽车集团股份有限公司

安徽江淮汽车集团股份有限公司前身是巢湖汽车配件厂，始建于1964 年，集团于1997 年正式成立，是一家集全系列商用车、乘用车及动力总成研产销于一体、以“先进节能汽车、新能源汽车、智能网联汽车”并举，涵盖汽车出行、金融服务等众多领域的综合型汽车企业集团。目前，江淮汽车集团拥有专利申请23 377 件（包括以安徽江淮汽车股份有限公司为申请人申请的专利11 167 件，当前权利人归属安徽江淮汽车集团股份有限公司占93.84%），与模具领域相关的专利申请880 件，发明专利339件，授权专利290件。

图8所示为安徽江淮汽车集团股份有限公司的专利申请趋势，由图8 可以看出，公司2012 年才开始注重模具领域方面的专利申请，说明公司开始研发模具技术进军模具制造行业，自主生产汽车各类零部件，减少零部件外发模具厂加工生产。此外，安徽江淮汽车集团股份有限公司与安徽江淮汽车股份有限公司是控股关系，由图8可知，安徽江淮汽车集团股份有限公司对知识产权方面的结构也进行了调整，2015 年以前都是以安徽江淮汽车股份有限公司为申请人进行专利申请，经过2015-2016 年的过渡期后都是以安徽江淮汽车集团股份有限公司为申请人进行专利申请，且以前安徽江淮汽车股份有限公司申请的绝大部分专利的当前权利人都更改为安徽江淮汽车集团股份有限公司。

图8 安徽江淮汽车集团股份有限公司模具相关专利申请趋势

3.4 哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学（简称哈工大）始建于1920年，是工业和信息化部直属的全国重点大学，位列国家“双一流”、“985 工程”、“211 工程”，入选珠峰计划、强基计划、2011 计划、111 计划、卓越工程师教育培养计划、新工科研究与实践项目、全国深化创新创业教育改革示范高校等。哈工大在工科方面具有突出贡献及成果，立足航天、服务国防、面向国民经济主战场的办学定位，创立了中国高校第一个航天学院，发射了中国第一颗由高校牵头自主研制的小卫星，在中国首次实现了星地激光链路通信、首次实现了大型激光驱动器的全自动束靶耦合引导，诞生了中国第一台会下棋能说话的计算机、第一部新体制雷达、第一台弧焊机器人和点焊机器人、第一颗由高校学子自主设计研制管控的纳卫星、第一支登上春晚舞台的大学生机器人舞蹈队，实现了国际首次高轨卫星对地高速激光双向通信试验，突破了世界最大口径射电望远镜的支撑结构系统关键技术、支持中国“天眼”成功“开眼”。

哈工大关于模具方面的专利发明人排名前三的是单德彬、苑世剑、郭斌3 位教授，分别为70、63、53件专利。

单德彬是“长江学者”特聘教授（2012、2013年），曾入选2013年国家“百千万人才工程”，被授予“有突出贡献中青年专家”称号，他长期从事精密塑性成型理论、工艺和锻件组织性能控制，微型零件精密微塑性成型机理、关键技术和微型模具的设计和制造，强力旋压理论和工艺以及塑性成型过程的有限元和分子动力学模拟等方面的研究，获国家授权发明专利25项，在难变形材料精密旋压技术与装备、复杂形状锻件等温精密成型技术和精密微成型技术方面做出了杰出贡献。

苑世剑教授也是长江学者特聘教授（2006 年）、国家杰出青年基金获得者（2005 年），首批国防科技创新团队带头人，现任哈工大材料科学与工程学院院长、金属精密热加工国家级重点实验室主任、液力成形工程中心主任。他长期从事材料塑性成型理论与技术研究，主要研究方向为内高压成型、液压成型和超大构件特种成型，获国家授权发明专利26 项。主要学术贡献：对内高压成型进行了开创性研究，发展了内高压成型基础理论，形成了具有自主知识产权的关键技术，研究成果在轿车关键零件的批量生产和国防重要型号零件的研制中得到大量应用；在典型超大构件成型领域的研究成果，为国防大型特种容器的研制提供了技术基础。

郭斌教授现任哈工大校务委员会副主任、校友总会常务副会长，兼任“空间环境地面模拟装置”大科学工程总指挥、国家科技重大专项“高档数控机床与基础装备”总体组专家、微系统与微结构制造教育部重点实验室主任等职务。他主要从事塑性微成型、激光清洗、纤维3D 编织以及微纳米制造方面的研究工作，获国家发明专利30余项。作为项目负责人先后承担和完成国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、国家“863”项目等项目30余项。

3.5 鸿海精密工业股份有限公司

鸿海精密工业股份有限公司（又称鸿海科技集团），成立于1974年，其前身是中国台湾鸿海塑胶企业有限公司。富士康科技集团是鸿海科技集团在中国大陆投资兴办的专业研发生产精密电气连接器、精密线缆及组配、电脑机壳及准系统、电脑系统组装、无线通讯关键零组件及组装、光通讯元件、消费性电子、液晶显示设备、半导体设备、合金材料等产品的高新科技企业。

目前，鸿海科技集团在全球申请的专利数量达104 465 件，在国内申请的专利数量为51 404 件，与模具领域相关的专利申请412 件，其中发明申请专利257 件，发明授权专利131 件，实用新型专利24件，但有效专利仅32 件，失效专利高达379 件，失效率达92%，其中85%以上是因未缴年费和撤回而导致失效。这说明鸿海科技集团在该领域的专利技术放弃严重，其专利法律状态如图9所示，尤其是在2006-2014 年间因未缴年费、撤回和驳回导致的失效专利占比相当大，2014 年后在模具领域的专利申请数量寥寥无几。结合图10 所示的专利申请数量趋势来看，2005-2010 年鸿海科技集团在模具方面的专利申请数量爆发，但紧接着专利失效率也快速增涨，说明公司并不注重这方面专利技术的维护。

图9 鸿海科技集团在模具领域的专利法律状态

图10 鸿海科技集团在模具领域的专利申请趋势

4 结束语

以专利分析方法为基础，结合国家关于模具产业方面的鼓励政策，研究了模具产业的技术发展和专利布局情况。结果表明，国内模具产业主要分布在东部地区和南部地区，江苏、广东、浙江三省是模具产业的集聚地，安徽、山东因有各自制造业的特色大力发展了模具产业，中部地区的模具产业相对落后。通过信息采集、数据处理、数据可视化等方法，以专利申请趋势、专利区域布局、主要申请人、主要发明人、技术构成、法律状态等方面开展分析，重点针对专利申请数量较多的5 位申请人（包括企业和高校），分析了模具产业发展态势、技术热点研发趋势、产业高端人才情况。