應向偉　林志堅　諶凱　張帆　方飛　吳巧玲

摘要：在國內(nèi)外劍桿織機技術領域?qū)＠墨I統(tǒng)計分析的基礎上，從專利申請的時間屬性、地域?qū)傩?、專利權人屬性、技術屬性和專利質(zhì)量等5個角度對國內(nèi)外劍桿織機技術進行研究。從專利技術分析這一客觀角度總結了劍桿織機領域的專利技術發(fā)展狀況以及未來發(fā)展趨勢，并對中國相關行業(yè)的技術研發(fā)重點和專利申請策略提出了建議。

關鍵詞：劍桿織機；專利分析；發(fā)展趨勢；專利質(zhì)量；專利布局

劍桿織機是通過做往復運動的細長劍狀桿叉人或夾持緯紗，將織機外側紗筒上的緯紗引入梭口的方式引緯的無梭織機，是目前織造生產(chǎn)中使用最多的無梭織機。劍桿織機的劍頭具有極強的通用性，可應用于不同原料、不同截面大小和形狀的緯紗織造。其選紗功能也非常強，不僅可以隨意地進行8色換緯（最高可達16色），而且選緯運動不影響織機速度。因此，劍桿織機特別適合多色緯織造，可加工其他無梭織機難以實現(xiàn)的不同層次和凹凸風格的高檔精紡織物，可稱為“萬能織機”。

劍桿織機20世紀初發(fā)源于歐洲，經(jīng)過1個世紀的發(fā)展，融合了新材料、機電一體化、傳感技術、變頻調(diào)速技術等研究成果，國外劍桿織機的轉(zhuǎn)速及引緯率實現(xiàn)了巨幅提升，并逐步形成了智能化、網(wǎng)絡化、模塊化、應用多元化的發(fā)展模式。目前，代表國際劍桿織機先進制造水平的廠商主要有比利時Picanol（必佳樂）公司、德國Dornier（多尼爾）公司、意大利Itema（意達）集團及斯密特（Smit）公司、日本Tsudakoma（津田駒）株式會社等。中國劍桿織機產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，1980年前后才開始從國外引進相關設備，并進行仿造、研發(fā)、創(chuàng)新再設計。當前，國產(chǎn)劍桿織機技術性能的各項指標與國外先進設備的差距在逐漸縮小，但總體來說，國內(nèi)劍桿織機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍不能滿足國內(nèi)外市場需求，智能化水平有待提高。國產(chǎn)高檔設備的穩(wěn)定性、可靠性、兼容性和技術水平等與國外同類產(chǎn)品相比，在硬件、軟件方面仍然存在不小的差距。

目前，中國高檔劍桿織機市場仍然是以進口為主，而國產(chǎn)高檔機型卻很難走出國門。這導致國內(nèi)企業(yè)以生產(chǎn)中低檔劍桿織機為主，往往同一檔次產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家重復較多，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重?？梢妵鴥?nèi)劍桿織機生產(chǎn)企業(yè)自主研發(fā)創(chuàng)新意識不強，對產(chǎn)品智能化、信息化發(fā)展的重視度不足。另外，國產(chǎn)產(chǎn)品應用領域不夠廣，市場適應性不強。而國外中高端產(chǎn)品不僅可織造棉、毛、絲、麻等普通紡織品，還可織造環(huán)保、農(nóng)業(yè)、土工、國防、航空航天等領域的特殊品種織物。

中國的劍桿織機技術研究起步較晚，處于由仿制向自主研發(fā)創(chuàng)新的過渡階段?？萍紕?chuàng)新，專利先行。當前，企業(yè)在做好技術創(chuàng)新的同時，加強對知識產(chǎn)權戰(zhàn)略布局也極為重要。專利分析作為一種可視化的大數(shù)據(jù)分析技術，是從海量專利信息中挖掘潛藏科技情報的有效手段，其分析功能強大、分析結果易于理解，是產(chǎn)業(yè)技術分析和發(fā)展趨勢研究的強有力工具；同時也是企業(yè)避免專利糾紛、規(guī)避經(jīng)營風險的重要手段，是企業(yè)提高創(chuàng)新水平、把握市場方向的有效途徑。

本文擬通過專利分析工具結合情報研究方法，對比研究不同國家/地區(qū)和國內(nèi)外企業(yè)的劍桿織機專利申請現(xiàn)狀，掌握劍桿織機技術領域?qū)＠暾埌l(fā)展態(tài)勢、區(qū)域分布、主要國家專利技術構成及專利質(zhì)量、技術生命周期、主要專利權人技術特征、核心專利技術等內(nèi)容。從科技競爭情報的角度為中國劍桿織機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供情報支持，為當前國家“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃劍桿織機領域的規(guī)劃提供決策參考。

1.專利分析數(shù)據(jù)采集與清洗

使用德溫特專利數(shù)據(jù)庫（檢索時間范圍：1962年至2016年4月8日），綜合運用主題詞、德溫特手工代碼和國際專利分類號（IPC）進行專利檢索。所采取的關鍵詞有：rapier loom、rapier weavingmachine等，選取的IPC分類號為D03D接D03J，選取的德溫特手工代碼為F02-A04B和X25-T0481。

在專利文獻檢索的基礎上，進行數(shù)據(jù)清洗、去重和人工篩選，共得到劍桿織機相關專利族1765項，包含中國專利913項。在對專利權人/申請人的檢索分析中，不僅考慮了申請人特別是國內(nèi)外公司和高校的歷史沿革，而且進行了手工標引與分類。例如，同一申請人更名或合并前后專利數(shù)量的合并，以及母公司下屬子公司專利數(shù)量的累計計算等情況均考慮在內(nèi)。

2.國內(nèi)外劍桿織機專利申請基本狀況

2.1專利年度分布情況

縱觀劍桿織機全球?qū)＠暾埌l(fā)展歷程（圖1），劍桿織機技術發(fā)展階段性明顯，主要有3個技術快速發(fā)展階段。劍桿織機技術相關專利最早出現(xiàn)于1965年，歷經(jīng)6年的技術孕育，在1971-1976年間開啟了第一個快速增長階段，專利申請量于1976年達到小高潮（22項）。之后申請量有所回落，年均專利申請量維持在17項上下長達20年之久。1994年以后，劍桿織機專利申請進入第二個快速增長階段（1994-1999年），1998年達到峰值46項。之后受國際經(jīng)融危機影響申請量逐漸下降。從2005年起劍桿織機專利增長極為迅速，2015年的申請量高達202項，目前正處于第三個快速增長階段。

中國劍桿織機技術起步比國外晚了約20年，到1985年劍桿織機專利才零星出現(xiàn)，基本與國際劍桿織機技術的前兩個快速發(fā)展期失之交臂。中國劍桿織機專利申請自2001年起快速增長并持續(xù)到現(xiàn)在。從中國劍桿織機專利申請占全球申請量的比例來看（圖2），2000年以前維持在20%左右，2003年迅速上升到83%，2015年也維持在85%上下。中國可以說是引領了國際上的第三個劍桿織機專利快速增長期，作為劍桿織機主要生產(chǎn)、消費國家，中國在劍桿織機領域的技術研發(fā)實力不斷增強。

2.2中國劍桿織機技術生命周期

從中國劍桿織機技術生命周期圖可以看出（圖3），中國劍桿織機技術在1985-2004年間經(jīng)歷了第一階段技術孕育期，再經(jīng)過2005-2009年間短暫的波動發(fā)展后，迅速進入技術成長期，專利數(shù)量和申請人數(shù)量大幅度攀升，目前正處于此階段，還未見技術進入成熟期的跡象。

2.3主要國家專利申請與區(qū)域布局

專利的優(yōu)先權是指申請人就發(fā)明或者實用新型在某國首次申請專利之日起12個月內(nèi)，可以就相同的主題在其他國家申請專利，而且在后的申請將被等同為第一次申請的申請日提出的。由于申請人通常會對其發(fā)明創(chuàng)造首先在本國申請專利，所以對優(yōu)先權專利的地區(qū)分布進行分析，可以較直觀地掌握國家的技術水平。

劍桿織機優(yōu)先權專利申請的全球分布情況如圖4所示。中國的專利數(shù)量最多，占全球?qū)＠暾埧偭康?2%，其次是日本、德國；這3個國家的專利申請量占全球劍桿織機專利總量的76%，遠遠超過第4～7名的比利時、意大利、瑞典和韓國。比利時、意大利、瑞士、韓國4國專利僅占全球劍桿織機專利總量的4%、4%、3%和3%。

從主要國家全球?qū)＠植細馀輬D不難看出，雖然中國劍桿織機專利申請量最大，但是申請主要集中于本國，在海外的專利申請極少（如圖5）。相比之下，日本對海外市場的重視程度較中國強，在中國、美國和歐洲地區(qū)均有不少專利布局；日本在中國的專利布局主要來自于津田駒、豐田兩家公司。德國劍桿織機的專利申請量位列全球第三，不僅技術實力雄厚、技術發(fā)展早，而且對國際市場爭奪十分積極。不僅在本國進行專利保護，而且在中國、意大利、比利時、日本等國也積極申請專利，以占領知識產(chǎn)權先機并向目標國出售其劍桿織機產(chǎn)品及技術。德國在中國的專利布局主要來自于多尼爾和IRO兩家公司。比利時在中國也進行了專利布局。從德國、日本、比利時等發(fā)達國家同族專利的申請情況也可洞察其擴張型的市場戰(zhàn)略。

3.主要技術領域?qū)＠治?/p>

3.1主要技術領域?qū)＠宸植?/p>

由表1劍桿織機專利的IPC按小組的覆蓋情況可知，與運轉(zhuǎn)速度和引緯率相關的投緯用的傳動和導向機構（D03D-047/27）和投緯器之間的緯紗交換處理技術（D03D-047/18）所包含的專利最多，所占比例分別為21.3%與16.6%；專利量排第三、四位的小組夾線器（D03D-047/23）和筒子與投緯機構間緯紗的處理技術（D03D-047/34），專利數(shù)量占比僅分別為8.0%和7.9%。

3.2技術熱點變遷

基于上文的劍桿織機專利技術發(fā)展趨勢分析結果，本小節(jié)選取2002年來劃分劍桿織機專利申請情況，將所有技術按照2002年后與2002年前進行劃分，分別代表近期技術（白色）和早期技術（黑色），如圖6所示。由于近期技術專利量占總申請量的67%，故在圖6中橫坐標67%處作基準線，作為技術熱點變遷的評價依據(jù)。圖6直觀反映了技術熱點向D03D-051/00、D03D-015/00、D03J-001/00和D03D-047/20等技術領域遷移。其中，D03D0-051/00是涉及傳感器、變頻調(diào)速和計算機技術的傳動、起動或停車裝置，可大大提高織機的自動監(jiān)控和智能化水平，降低工人的勞動強度；D03D-015/00技術涉及劍桿織機在土工、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、消防、國防等領域的應用。這些技術領域有可能是未來劍桿織機發(fā)展的方向。相比之下，D03D-047/27、D03D-047/18和D03D-047/34等涉及劍桿織機運轉(zhuǎn)速度和引緯率的技術近期專利較少，提示技術已較為成熟，屬于長期研究技術。

4.專利權人分析

4.1全球劍桿織機主要專利權人

在全球劍桿織機技術專利權人排名中（圖7），日本津田駒工業(yè)株式會社和豐田紡織株式會社的專利申請量處于第一梯隊，分別為93和89項，遠超第三、四位的申請人。顯示這兩家公司不僅是國際上生產(chǎn)劍桿織機設備的主要企業(yè)，也表明其在該技術領域有很強的研發(fā)和專利創(chuàng)造能力。比利時必佳樂公司、意大利意達集團及德國多尼爾以58、39和39項專利分列第三、四、五位。2000年，意大利著名紡機企業(yè)舒美特（Somet）公司和范美特（Vamatex）公司強強聯(lián)合，合并成為意大利普魯馬泰克（Promatech）公司；隨后普魯馬泰克和瑞士紡機巨頭蘇爾壽紡織（Sulzer）重組成立意大利意達集團（Itema）?？梢哉f目前意達、必佳樂和多尼爾三家企業(yè)在國際劍桿織機專利方面處于第二梯隊。處于第三梯隊的機構有：中國的經(jīng)緯紡織機械股份有限公司和浙江理工大學，其專利數(shù)量均接近30項。

4.2中國主要劍桿織機專利權人及其合作情況

進一步分析發(fā)現(xiàn)，目前已有445家國內(nèi)外科研機構、公司或自然人在中國申請了劍桿織機相關專利，主要專利權人排序如圖8所示。經(jīng)緯紡機排名第一，申請了29項，共36件專利；緊隨其后的是浙江理工大學，申請了29項，35件專利；再次是紹興紡機集團（19件）、浙江萬利紡機（15件）和紹興文理學院（15件）。在中國申請劍桿織機相關專利最多的國外企業(yè)是豐田紡織株式會社，但其在華專利申請均在1998年以前，且均處于無權狀態(tài)。浙江省紹興市有4家企業(yè)劍桿織機專利申請量躋身全國前10位，可見紹興地區(qū)在該技術領域技術實力雄厚。另外，外國公司在中國申請的劍桿織機專利占比并不高，這提示中國企業(yè)在該技術領域?qū)＠Ｗo意識較高，這對中國劍桿織機產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展非常有利。

高校院所和企業(yè)之間的技術合作不僅可有效提升專利申請量的質(zhì)與量，還能各取所長，提升二者的技術創(chuàng)新能力，提高在某技術領域的競爭力及影響力。另一方面，分析某個技術領域內(nèi)創(chuàng)新主體的合作情況，有助于了解技術的集中程度和創(chuàng)新主體的協(xié)同創(chuàng)新強度，并了解競爭對手的戰(zhàn)略合作意圖。從技術合作情況看，國內(nèi)僅有紹興紡織機械集團有限公司和浙江賢天高科股份有限公司有11件專利合作申請，主要涉及劍桿織機及其引緯、打緯和送經(jīng)裝置，合作時間主要集中在2003-2005年；此外，浙江萬利紡織機械有限公司和浙江理工大學有3件專利合作申請，中國紡織科學研究院和北京中紡精業(yè)機電設備有限公司有2件專利合作申請；其他創(chuàng)新主體間合作申請專利的情況則很少。這提示中國劍桿織機技術領域的創(chuàng)新主體之間合作意識薄弱、合作對象單一，沒有構建穩(wěn)定的專利技術合作與共享網(wǎng)絡，產(chǎn)學研合作還有待加強。

4.3主要專利權人技術領域布局

由圖9可知，劍桿織機專利數(shù)量最多的日本津田駒和豐田公司均在D03D-047/27技術領域進行了大量專利布局，并且注重在D03D-05I/00、D03D-047/20等新技術領域申請專利；德國多尼爾則在D03D-015/00領域具有明顯優(yōu)勢?？傮w而言，國外紡機巨頭除了在傳統(tǒng)技術領域有較好技術累積以外，非常注重紡機智能化和應用多元化的發(fā)展。相比之下，國內(nèi)專利數(shù)量較多的經(jīng)緯紡機和浙江理工大學在專利布局上較多關注D03D-047/27、D03D-047/18等成熟技術，在新技術領域的創(chuàng)新力度還有待加強。

5.主要國家專利質(zhì)量分析

國家專利授權H指數(shù)是指某國擁有至多H件至少被引用了H次的授權專利。專利H指數(shù)是評價國家/地區(qū)專利影響力的主要指標，專利被引率、被引頻次也是專利質(zhì)量和影響力評估的重要依據(jù)。通過對主要國家專利質(zhì)量指標的分析可知（表2），比利時的專利申請量雖然不多，但是其專利被引率、平均被引次數(shù)、被引H指數(shù)和PCT專利申請比例等指標均優(yōu)于其他國家，這表明該國劍桿織機專利質(zhì)量普遍較高，也反映了比利時在該技術領域具有很高技術實力。德國的劍桿織機專利質(zhì)量也很高，專利被引率與被引H指數(shù)分別為30.7%和10，平均被引次數(shù)5.95次/件。相比之下，中國雖然專利數(shù)量眾多，但是專利被引率僅占17.1%，被引H指數(shù)僅為5，平均被引次數(shù)也僅有0.42次/件，PCT專利數(shù)量和美國專利數(shù)量等指標也落后于歐、美、日等國，這表明中國在劍桿織機領域的專利質(zhì)量較低，綜合技術實力還比較弱。

6.技術引證分析

技術引證分析不僅可以了解專利被其他申請人引用的情況，而且能發(fā)掘該領域的強勢競爭對手及核心技術要素。選取該領域核心專利研究其外圍技術分布情況，揭示關鍵技術的基本變遷歷程，有助于國內(nèi)企業(yè)拓寬技術開發(fā)思路，增強技術保護程度或規(guī)避侵權風險。

根據(jù)Thomson Innovation提供的數(shù)據(jù)，在全球1765項劍桿織機專利中有被引記錄的共計675項，被引用30和20次以上的專利分別有2和9項（如表3所示）。在所有的高頻被引專利當中，以美國Safety Components Fabric Technologies Inc公司的USl997787743和意大利意達集團的ITl98622841兩項專利被引用次數(shù)最高，分別達39、38次，分別涉及劍桿織機在汽車安全氣囊織物生產(chǎn)中的應用和劍桿織機投緯用的傳動、導向機構。表3列舉的11項高被引專利，均來自歐美國家。

7.結語

中國是紡織工業(yè)大國，但在劍桿織機技術領域中國申請人的專利布局僅限于國內(nèi)，而國外專利申請非常少。然而當前中國勞動力成本不斷提高，經(jīng)濟增長方式加速轉(zhuǎn)變，可以預見未來國內(nèi)低端劍桿織機產(chǎn)能將有很大一部分會轉(zhuǎn)移到其他發(fā)展中國家。技術含量低、附加值低的劍桿織機出口必將被應用多元化、智能化的機型出口所取代。因此，中國企業(yè)須防患于未然，加強國際專利申請，特別是有針對性地在某些目標國家積極開展專利布局，避免產(chǎn)品和技術出口海外侵權。從而提高自己在國際范圍內(nèi)使用專利權的能力，在國際競爭中獲得更大的生存發(fā)展空間。

在專利區(qū)域戰(zhàn)略布局方面，日本、德國和比利時除在本國申請專利以外，也在歐洲進行了大量專利布局；但在美國，劍桿織機專利數(shù)量相對較少。國內(nèi)企業(yè)可以加快開拓海外市場的步伐，重點關注美國，可通過PCT途徑加強在美專利申請。在國內(nèi)，外國公司在華專利申請量不多，而且時間均較早。國內(nèi)企業(yè)需重點關注日本津田駒、瑞士艾羅帕（Iropa）、意大利意達、意大利斯密特等公司的在華專利，避免侵權風險。可以針對這些專利，采取外圍專利戰(zhàn)術，以獲得交叉許可的權利。

在專利技術戰(zhàn)略布局方面，與智能化劍桿織機相關的傳感器、變頻調(diào)速和計算機技術（D03D-051/00）和產(chǎn)品應用領域多元化相關技術（D03D-015/00）等技術領域，是近年來的研發(fā)熱點，中國企業(yè)和科研單位在這些技術領域的專利布局比較欠缺，而國外企業(yè)已有較多布局，占得先機。在此背景下，對于技術實力較強又在相關領域有一定累計的國內(nèi)企業(yè)，如經(jīng)緯紡機等可采取外圍專利戰(zhàn)略，圍繞他人的基本專利進行技術加工再創(chuàng)新，申請外圍專利，編織專利網(wǎng)；對于經(jīng)濟實力較強的企業(yè)可采取專利收買戰(zhàn)略，占領相關領域的知識產(chǎn)權高地。相比之下，D03D-047/27、D03D-047/18和D03D-047/34等涉及提升劍桿織機運轉(zhuǎn)速度和引緯率的技術，專利數(shù)量大、成果多、技術比較成熟。而中國企業(yè)和科研機構申請的專利出現(xiàn)在這些成熟技術扎堆的現(xiàn)象。建議國內(nèi)創(chuàng)新主體應重點關注劍桿織機智能化、模塊化、網(wǎng)絡化的研究成果，以及在在土工、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、消防、國防等領域的應用情況，緊密關注必佳樂、多尼爾、意達、豐田、津田駒等公司的研發(fā)工作，密切跟蹤國外同類企業(yè)的研發(fā)動態(tài)與最新成果，適時進行技術引進并消化吸收再創(chuàng)新，研發(fā)出更好的技術和產(chǎn)品，并及時申請相關專利，通過法律來保護自己的科研成果。

在理論基礎研究方面，中國劍桿織機專利申請大多數(shù)來自于具有研發(fā)機構的生產(chǎn)企業(yè)，高校院所的專利占比例較小，僅占9.0%，這反映了中國劍桿織機技術研究主要朝著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。另一方面，也表明國內(nèi)科研機構在該領域的理論研究投圖較少。建議中國劍桿織機企業(yè)加強校企合作，將傳感技術、變頻調(diào)速技術、網(wǎng)絡化技術等智能化技術應用到高端劍桿織機設備中。