專利視角下我國軌道交通裝備制造業(yè)pest分析

邱開忠， 肖 蘅

(昆明理工大學 管理與經(jīng)濟學院， 昆明 650093)

“十三五”時期，我國國內外形勢發(fā)生著深刻復雜的變化，我國經(jīng)濟由高速增長轉向高質量發(fā)展階段，軌道交通運輸正處于支撐全面建成小康社會的攻堅期，優(yōu)化網(wǎng)絡布局關鍵期，提升質量效益的轉型期，對于軌道交通裝備科技發(fā)展提出了更高更新的要求。到2018年，我國對高技術產業(yè)研究與試驗發(fā)展經(jīng)費接近3千億元，占總體科研經(jīng)費的14.8%，我國軌道交通裝備制造專利總量超過其他所有國家總量之和，正處于持續(xù)發(fā)展階段。然而，我國的專利密度和部分國家之間尚有些差距，區(qū)域分布不均衡也會對我國經(jīng)濟的全面發(fā)展造成不良影響。

我國對于軌道交通裝備制造業(yè)相關研究比較少，主要集中在對部分區(qū)域軌道交通現(xiàn)狀分析和部分軌道交通技術現(xiàn)狀分析。江新，蘇玲，楊銳分別對常州，上海，四川等地軌道交通制造業(yè)進行了專利信息分析[1]；蘇博，王陽，劉新旭分別對軌道交通輪胎，環(huán)境智能節(jié)能控制，防撞安全技術進行分析并給出了相應的策略[2-3]。

本文將專利信息分析指標引入到PTST分析模型中，從政治、經(jīng)濟、社會和技術四個層面對我國軌道交通裝備制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，有效地避免了從單層面分析行業(yè)現(xiàn)狀的局限性。專利作為行業(yè)發(fā)展程度的重要指標，專利文獻當中記載了整個專利技術的完整資料，能夠有效反映技術的各個角度。因此從專利的角度對我國軌道交通裝備制造業(yè)進行PEST分析具有重大的意義[4]。

1 數(shù)據(jù)來源及方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

Incopt科技創(chuàng)新情報平臺是將全球頂尖發(fā)明專利進行深度整合并翻譯成中文的專利信息數(shù)據(jù)庫，完整收錄了全球120個國家和地區(qū)一億多項專利數(shù)據(jù)，并對22個主要國家的專利數(shù)據(jù)進行了特殊收錄和加工處理，使其數(shù)據(jù)字段更加完善，質量更高。本文所需要的是軌道交通裝備幾個主要制造國家的專利信息數(shù)據(jù)。因此，選擇incopat科技創(chuàng)新情報平臺作為本文主要信息檢索來源。

1.2 檢索式

根據(jù)2015年國務院印發(fā)的《中國制造2025》以及2018年國家工業(yè)部印發(fā)《高端裝備制造業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中所定義的軌道交通裝備制造發(fā)展內容對軌道交通裝備進行分解分類，然后通過IPC分類號進行篩選分析，得到軌道交通裝備制造業(yè)主要專利技術IPC小類(見表1)。隨后借助incopat軟件中的關鍵詞工具，選取軌道交通裝備專利關鍵詞進行整理后建立檢索式。

TIAB=(“軌道車輛” OR “軌道列車” OR “列車” OR “地鐵車輛” OR “軌道交通車輛” OR “城軌” OR “高速動車組” OR “動車” OR “城軌車輛” OR “動車組” OR “運行列車” OR “地鐵車” OR “列車車廂” OR “鐵路列車” OR “城市軌道車輛” OR “鐵路車輛” OR “鐵路客車” OR “有軌電車” OR “列車制動” OR “城市輕軌” OR “輕軌列車” OR “城鐵” OR “旅客列車” OR “客運列車” OR “貨物列車” OR “鐵路機車” OR “重載貨運列車” OR “快捷貨運列車” OR “城市軌道” OR “單軌” OR “城市軌道交通” OR “軌道交通” OR “鐵路” OR “列車軌道” OR “軌道線路” OR “交通列車” OR “高速鐵路” OR “現(xiàn)代有軌電車” OR “鐵路線” OR “地鐵” OR “高鐵” OR “鐵路交通” OR “工程機械裝備” OR “重型工程機械” OR “養(yǎng)路機械裝備” OR “養(yǎng)路機械” OR “鐵路養(yǎng)護” OR “鐵路運營” OR “鐵路運營管理系統(tǒng)” OR “鐵路信號管理系統(tǒng)” OR “軌道電路” OR “軌道繼電器” OR “鐵路信號系統(tǒng)” OR “列車自動監(jiān)控” OR “列車總線” OR “鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)” OR “列車核心零部件” OR “軌道核心零部件” OR “直軌道” OR “軌道系統(tǒng)” OR “軌道運動” OR “軌道平行” OR “軌道式” OR “軌道間” OR “接軌” OR “變軌”)。

表1 軌道交通裝備制造業(yè)主要專利技術IPC小類及含義

2 基于專利分析PEST模型構建

PEST分析是指宏觀環(huán)境分析，是指對行業(yè)和企業(yè)造成影響的宏觀因素，包括政治(Political)、經(jīng)濟(Economic)、社會(Social)、和技術(Technological)四個層面。專利是集技術、經(jīng)濟、法律等方面于一體的知識產權保護方式，專利信息能夠有效地體現(xiàn)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，因此，本文將專利分析指標引入到PEST模型中并進行改進具有現(xiàn)實可行性。

P(Political)是指行業(yè)的政策，在此層面分析政府對軌道交通裝備制造業(yè)推行的發(fā)展政策，政府對其支出等方面。不僅可以窺探現(xiàn)階段我國軌道交通裝備發(fā)展的現(xiàn)狀，還可以預測其行業(yè)下一步的發(fā)展策略。

E(Economic)是指整體經(jīng)濟，該層面旨在從專利總量、發(fā)展趨勢、專利密度等方面分析我國軌道交通裝備制造業(yè)的總體發(fā)展態(tài)勢。

S(Social)是指社會大環(huán)境層面，通過專利地域分布分析，了解我國軌道交通裝備專利分布情況和地區(qū)科技實力，通過優(yōu)先權國家G指數(shù)分析我國軌道交通裝備制造業(yè)在全世界大環(huán)境中的位置，并從中分析我國與其他成員之間的關系，可以為下一步專利布局提供啟示。

T(Technological)即技術，通過技術生命周期，技術發(fā)展階段等方面分析我國軌道交通裝備制造業(yè)專利技術發(fā)展歷程，從而為我國軌道交通裝備進一步發(fā)展對策提供依據(jù)。

3 專利視角下我國高端裝備制造業(yè)PEST分析

3.1 P(Political)層面分析

3.1.1 發(fā)展政策

2015年國務院印發(fā)《中國制造2025》，將先進軌道交通裝備制造業(yè)納入我國十大重點制造領域，指出要研發(fā)新一代綠色智能、高速重載軌道交通裝備系統(tǒng)，要建成世界領先的現(xiàn)代軌道交通產業(yè)體系；2017年政府發(fā)布《鐵路十三五發(fā)展規(guī)劃》，指出要從大力推進機車車輛裝備升級，加快發(fā)展先進列車控制系統(tǒng)，著力強化監(jiān)控檢測保障能力等方面提升軌道交通技術裝備水平，完善《鐵路法》、《鐵路運輸條例》等法律法規(guī)的修訂工作，建立健全軌道交通裝備制造業(yè)高效協(xié)同的鐵路科技創(chuàng)新機制，加大技術創(chuàng)新力度，加速重大科研成果轉化應用，加強鐵路行業(yè)研究實驗、創(chuàng)新平臺建設，深化基礎性、前瞻性、通用性研究，進一步推動基礎研究、應用研究、成果轉化及產業(yè)化之間緊密結合[5]；2019年“一帶一路”軌道交通發(fā)展論壇中開展了“中國鐵路走出去”、“智能鐵路建設”、“西部鐵路發(fā)展”等議題，指出要將軌道交通建設通用施工裝備的第—優(yōu)勢始終穩(wěn)固、持續(xù)做強，將軌道交通建設專用施工裝備以專精特新打造出一批隱形冠軍，要以數(shù)字化推動成套裝備解決方案供應商向全場景智慧賦能商轉型，全力搏擊“一帶一路”和全球化建設裝備市場，加快“一帶一路”國家市場布局[6]。

從以上國家戰(zhàn)略中可以看出我國對軌道交通制造業(yè)的重視，我國大力扶持軌道交通制造業(yè)的發(fā)展，需要在飛速發(fā)展的基礎上提升該行業(yè)發(fā)展的質量，以此為我國國民經(jīng)濟的突飛猛進提供支撐。

3.1.2 政府投入力度

圖1是2009-2018年我國研究與試驗發(fā)展(R&D)經(jīng)費投入、高科技產業(yè)研究與試驗發(fā)展(R&D)經(jīng)費投入情況與m指數(shù)折線圖，從堆積的條形圖中可以看出我國R&D經(jīng)費年年創(chuàng)新高，到2018年我國總體R&D經(jīng)費投入突破19 000億元，高科技產業(yè)R&D經(jīng)費投入突破2 900億元。但是光從R&D投入經(jīng)費中只能得出我國越來越重視總體科技的發(fā)展的結論，并不能有效體現(xiàn)對子行業(yè)的重視程度，因此引入m指數(shù)這個指標，m指數(shù)是指高科技產業(yè)研究與試驗發(fā)展(R&D)經(jīng)費投入與我國研究與試驗發(fā)展(R&D)經(jīng)費投入之間的比值，以此評價我國對高科技產業(yè)的重視程度，進而探究我國對先進軌道交通裝備制造業(yè)的重視。從折線圖中可以看出我國對軌道交通裝備制造業(yè)的重視程度呈增長態(tài)勢，到2005年達到頂峰，隨后下降。說明隨著科技的發(fā)展，我國軌道交通裝備制造業(yè)發(fā)展逐漸朝著平穩(wěn)方向發(fā)展，而不像以往突飛猛進的勢頭。

圖1 2009-2018年我國研究與試驗發(fā)展(R&D)經(jīng)費投入及m指數(shù)

3.2 E(Economic)層面分析

3.2.1 整體趨勢分析

圖2是 2000-2019年全球軌道交通裝備專利公開量，從圖2中可以看出，軌道交通裝備專利從2001年開始逐步公開，但在2005年之前的專利公開數(shù)量比較少，在此之后開始迅猛增長，說明交通軌道裝備制造業(yè)得到越來越多的關注，漸漸重視該行業(yè)科技研發(fā)。而我國從2007年開始起步，隨后發(fā)展迅速，到2010年便成為全世界軌道交通裝備專利公開量最高的國家，此后更是增速不減，到2019年我國當年該領域專利公開量超過85%，全球占有量超過60%。說明我國在交通軌道裝備制造領域專利量具有巨大的優(yōu)勢，為我國交通軌道裝備制造業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展奠定了巨大的基礎。

圖2 2000-2019年全球軌道交通裝備制造業(yè)專利公開量

3.2.2 專利密度分析

雖然我國軌道交通裝備制造業(yè)專利量具有巨大的優(yōu)勢，但卻很難準確衡量單位研發(fā)人員的專利產出。本文用某個地區(qū)的專利申請量與專利科研人員數(shù)量的比值得出專利密度，用專利密度這個指標科學有效地反映各個地區(qū)在軌道交通裝備制造領域的專利產出現(xiàn)狀[7]。圖3是主要國家軌道交通裝備制造業(yè)專利密度指數(shù)折線圖，通過該圖，可以看出我國雖然專利產量第一，然而單位研發(fā)人員產出卻不是第一，我國與歐洲專利局(EPO)、澳大利亞國家專利密度大致相當，與排名第一的韓國尚有一定的差距。

3.3 S(Social)層面分析

3.3.1 地域分布分析

圖4是我國軌道交通裝備制造業(yè)專利區(qū)域分布情況圖，左圖描述了該領域專利數(shù)量在我國各省市分布情況，右圖描述了該領域IPC小類主要分布，從整體上看軌道交通裝備制造業(yè)專利主要分布在我國東部沿海地區(qū)。專利數(shù)量方面，從圖中可以看出我國軌道交通裝備制造業(yè)專利主要集中在江蘇、浙江、北京、廣東四省，占全國專利數(shù)量42%;從IPC小類分布方面，該雷達圖體現(xiàn)了軌道交通裝備制造業(yè)主要專利在我國分布，其中B61D,B61L兩類分布比較極端，B61D主要分布在江蘇、北京、山東三個省市，B61L主要分布在浙江、江蘇、北京三個省市，而其他小類專利分布較為均衡。

圖3 主要國家交通軌道裝備制造業(yè)專利密度

圖4 我國軌道交通裝備制造業(yè)專利數(shù)量區(qū)域分布與IPC小類分布圖

3.3.2 優(yōu)先權國家G指數(shù)分析

優(yōu)先權國家G指數(shù)是指描述國家之間專利申請關聯(lián)性的指標，是指本國專利中，其他優(yōu)先權國家專利公開數(shù)量的占比，可以用以分析在專利數(shù)據(jù)大環(huán)境下某國與其他國家之間的潛在關系。表2是軌道交通裝備制造業(yè)主要幾個國家的G指數(shù)，從表中可知，我國在該領域主要5個國家中的G指數(shù)偏低，占14.60%，只略微領先于韓國的14.40%，而G指數(shù)最高是美國的57.60%，說明我國軌道交通制造業(yè)專利大多數(shù)用于國內，在國外尚且比較封閉，在國外保護不夠。

表2 主要國家G指數(shù)

3.4 (Technological)層面分析

3.4.1 技術生命周期分析

對專利申請數(shù)量和專利申請人數(shù)隨著時間的關系分析，可以探究某地區(qū)的技術生命周期[8]，圖5是2009-2018年間主要國家軌道交通裝備制造業(yè)專利技術生命周期。對中國的分析中，我國軌道交通裝備制造業(yè)專利研發(fā)起步較晚，專利申請數(shù)量從2009年開始增長，隨后專利申請數(shù)量和專利申請人數(shù)持續(xù)猛增，說明我國軌道交通裝備制造業(yè)正處于技術發(fā)展階段；美國在一段技術發(fā)展階段中出現(xiàn)了一段時間專利申請數(shù)量停滯，與德國一樣，在2007年以前都處在技術發(fā)展階段；而日本雖然起步期較早，但是其技術衰退期也來的早，日本在2014年便進入技術衰退期。美國、日本、德國專利技術都有一個相同的趨勢，就是在2018年專利申請數(shù)量和專利申請人數(shù)都驟降，急速進入技術衰退期。

圖5 2009-2018年間主要國家軌道交通裝備制造業(yè)專利技術生命周期

3.4.2 技術發(fā)展階段分析

為了進一步研究近幾年軌道交通裝備制造業(yè)專利技術所處的發(fā)展階段，本文通過計算該領域的技術生長率(V)、5年內技術成熟度(α)和性特征指數(shù)(N)(見表3)，根據(jù)V、α、N隨著時間的變化情況計算該技術領域的技術發(fā)展階段[9]。經(jīng)測算得到圖6所示的2015-2019年我國軌道交通裝備制造業(yè)技術發(fā)展階段，從圖中可知我國軌道交通裝備制造業(yè)專利技術生長率(V)一直遞增，表明該領域專利技術正在生長階段；技術成熟度(α)指數(shù)從2016年來一直呈現(xiàn)遞減趨勢，表明該領域專利技術日漸成熟；新特征指數(shù)(N)自2016年達到頂峰，隨后下降到2018年趨于平穩(wěn)狀態(tài)，表明該領域專利技術幾乎達到技術瓶頸，只有不斷創(chuàng)新才能突破現(xiàn)有技術。

表3 技術發(fā)展階段計量指數(shù)

注：a：當年該領域的發(fā)明專利公開數(shù)量；b: 當年該領域的實用新型公開數(shù)量；A：前5年該技術領域的發(fā)明專利累積公開數(shù)量。

圖6 2015-2019年我國軌道交通裝備制造業(yè)技術發(fā)展階段

4 結論與建議

本文引入PEST分析模型結合專利信息對我國軌道交通裝備制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，分別從政治、經(jīng)濟、社會、技術四個層面，識別出我國軌道交通裝備制造業(yè)政策支持，政府R&D投入力度，專利技術發(fā)展整體趨勢與密度，專利地域分布，國家關聯(lián)度，以及技術生命周期和技術發(fā)展階段。通過對軌道交通裝備制造業(yè)的專利信息進行分析，可以得出以下幾個結論和建議。

從政治政策層面上看，我國對軌道交通裝備制造業(yè)大力支持，通過政策和研發(fā)經(jīng)費等方面推動我國軌道交通裝備制造業(yè)的發(fā)展。因此，政府企業(yè)科研院所要牢牢抓住機會，充分有效地利用好現(xiàn)有的資源，為我國軌道交通裝備制造業(yè)的下一次突飛猛進做好準備。

從經(jīng)濟發(fā)展層面上看，我國軌道交通裝備制造業(yè)專利公開量獨占鰲頭，是我國交通領域經(jīng)濟發(fā)展重要支柱，極大地促進了我國經(jīng)濟的發(fā)展，但是我國單位研發(fā)人員的專利產出卻不高，這意味著我國大量的科研人員研發(fā)效率偏低。因此，我國政府企業(yè)科研院所之間可以多做一些科研學術交流，相互學習，相互支持，打破學術之間的壁壘。

從社會大環(huán)境層面上看，我國軌道交通裝備制造業(yè)專利集中分布在江蘇、浙江、北京、廣東幾個大省市，地域之間的分化嚴重，此外，我國軌道交通裝備制造業(yè)專利信息在國外稍少，存在一定的封閉性，在國外專利保護范圍很窄。因此，一方面需要在鼓勵強省大力發(fā)展科研的同時，對科研弱省做好扶持，另一方面要增強科研人員的知識產權保護意識，在國外做好專利布局，爭取與其他國家相互合作。

從專利技術本身的層面上看，我國軌道交通裝備制造業(yè)專利技術日漸成熟，專利技術特征趨于平穩(wěn)。我國要加強持續(xù)創(chuàng)新意識，在現(xiàn)有的基礎上持續(xù)創(chuàng)新突破。