孫艷姣

（遼寧省重要技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)基地建設(shè)工程中心，遼寧 沈陽 110168）

智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行和自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式[1]。隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃興起，制造業(yè)發(fā)展格局正在全面重塑，智能制造已成為制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。目前我國正處于轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長(zhǎng)動(dòng)力的攻關(guān)期，智能制造技術(shù)的發(fā)展將為傳統(tǒng)制造業(yè)注入強(qiáng)勁動(dòng)力，對(duì)于推動(dòng)我國制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、建設(shè)制造強(qiáng)國具有十分重要的意義。

專利信息集技術(shù)、法律和經(jīng)濟(jì)信息于一體[2]，能夠體現(xiàn)出技術(shù)研發(fā)主體的研發(fā)策略和行為，以及技術(shù)發(fā)展的程度和趨勢(shì)。對(duì)專利信息進(jìn)行分析可以幫助研發(fā)人員了解某領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)水平、發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)[3]，為該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)提供方向。本研究從專利信息的角度，以國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社中國專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，對(duì)1985-2023 年的智能制造領(lǐng)域?qū)＠M(jìn)行了檢索，檢索日期為2023 年3 月1 日。經(jīng)過清洗、篩選得到6 511 件相關(guān)專利作為本次研究的樣本數(shù)據(jù)，從技術(shù)發(fā)展總體趨勢(shì)、技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域、技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)領(lǐng)域、技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)主體等四個(gè)方面進(jìn)行深入分析，以揭示智能制造專利技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀和競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，為促進(jìn)國內(nèi)智能制造技術(shù)發(fā)展提供借鑒和參考。

1 專利技術(shù)發(fā)展總體趨勢(shì)分析

圖1 所示為智能制造領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)時(shí)間分布情況，可以看出該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量近十年呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。我國的智能制造研究起步較晚，在2002 年之前，該領(lǐng)域無專利申請(qǐng)；2003-2013年為該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展萌芽期，專利申請(qǐng)數(shù)量較少；2014-2019 年為該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展成長(zhǎng)期，隨著《中國制造2025》《智能制造工程實(shí)施指南（2016—2020）》《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020 年）》《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》等一系列促進(jìn)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策措施的施行，相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量急速增長(zhǎng)，于2019 年達(dá)到小高峰；2020 年起該領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)入全面發(fā)展期，期間國家出臺(tái)了《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，明確了智能制造未來五年的發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)，啟動(dòng)實(shí)施了科技創(chuàng)新2030-“新一代人工智能”重大項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃智能傳感器及工業(yè)軟件等重點(diǎn)專項(xiàng)，該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)活動(dòng)更加活躍，相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量再創(chuàng)新高。預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間內(nèi)，智能制造領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量仍會(huì)保持較高的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。由于專利公開有18 個(gè)月的滯后期，故2021 年9 月1 日之后的數(shù)據(jù)不完整，僅供參考。

圖1 智能制造領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)時(shí)間分布情況

2 專利技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域分析

本次檢索到的6 511 件相關(guān)專利中，專利申請(qǐng)數(shù)量排名前十位的省市多數(shù)分布在東南沿海地區(qū)，前十位專利申請(qǐng)合計(jì)占總申請(qǐng)量的79.14%，其中，江蘇、廣東和浙江是智能制造專利技術(shù)申請(qǐng)數(shù)量較為集中的三個(gè)省份，合計(jì)占比50.55%，是該技術(shù)領(lǐng)域的主要競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域，如圖2 所示。江蘇在自動(dòng)化、機(jī)器人等方向具有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)實(shí)力，其智能制造領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量排名首位；廣東在智能制造應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化方面有一定的優(yōu)勢(shì)，其專利申請(qǐng)中實(shí)用新型專利所占比例較江蘇、浙江兩省略高；浙江擁有扎實(shí)的高端裝備制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，且民營經(jīng)濟(jì)活躍，較為重視中小企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型，近幾年在智能制造領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量較高。

圖2 智能制造專利申請(qǐng)地域分布情況

3 專利技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)領(lǐng)域分析

智能制造技術(shù)可應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。如在制造業(yè)方面，智能制造技術(shù)可應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括材料加工、生產(chǎn)流程控制和質(zhì)量管理等[4-7]，以提高生產(chǎn)效率、降低成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量和創(chuàng)新能力；在農(nóng)業(yè)方面，可通過智能農(nóng)機(jī)、智能溫室等設(shè)備，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、減少農(nóng)業(yè)投入成本以及提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[8-12]；在醫(yī)療方面，可通過智能醫(yī)療設(shè)備和系統(tǒng)，提高醫(yī)療效率、降低醫(yī)療成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)療數(shù)據(jù)的管理[13-15]；在建筑業(yè)方面，可通過3D 打印技術(shù)、智能建筑材料等，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)和高效施工，降低建筑成本、提高建筑質(zhì)量和安全性[16-19]。

國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局采用IPC 國際專利分類法對(duì)專利所屬技術(shù)領(lǐng)域分類，含A 部（人類生活必需）、B 部（作業(yè)、運(yùn)輸）、C 部（化學(xué)、冶金）、D 部（紡織、造紙）、E 部（固定建筑物）、F 部（機(jī)械工程、照明、加熱、武器和爆破）、G 部（物理）、H 部（電學(xué)）共8 個(gè)部及若干大類、小類和小組。本次檢索到的6 511 件相關(guān)專利的IPC 主分類號(hào)涉及8 個(gè)部、107 個(gè)大類、339 個(gè)小類、2 234個(gè)組，表明智能制造專利技術(shù)涉及領(lǐng)域非常廣泛。本研究通過分析IPC 小組分布數(shù)量情況來了解智能制造專利技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)和發(fā)展方向。

3.1 專利技術(shù)熱點(diǎn)分析

本次檢索到的6 511 件相關(guān)專利，約有77.71%的專利申請(qǐng)分布在B 部和G 部。其中，B 部主要集中在B23（機(jī)床；其他類目中不包括的金屬加工）和B65（輸送；包裝；貯存；搬運(yùn)薄的或細(xì)絲狀材料）領(lǐng)域，主要涉及智能制造中的自動(dòng)化裝備等相關(guān)技術(shù)；G 部主要集中在G06（計(jì)算；推算或計(jì)數(shù)）領(lǐng)域，主要涉及智能制造中的數(shù)據(jù)處理、人工智能等相關(guān)技術(shù)。圖3 所示為智能制造專利技術(shù)分布情況，可知G05B19/418（全面工廠控制，即集中控制許多機(jī)器，例如直接或分布數(shù)字控制DNC、柔性制造系統(tǒng)FMS、集成制造系統(tǒng)IMS、計(jì)算機(jī)集成制造CIM）、G06Q10/06（資源、工作流程、人員或項(xiàng)目管理；企業(yè)或組織規(guī)劃；企業(yè)或組織建模）相關(guān)技術(shù)為智能制造專利申請(qǐng)的熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，專利申請(qǐng)數(shù)量明顯高于其他技術(shù)領(lǐng)域，其次為G09B25/02（工業(yè)生產(chǎn)過程的；機(jī)器的）、B65G47/90（撿取或放下物件或物料的裝置）等相關(guān)技術(shù)。

圖3 智能制造專利技術(shù)分布情況

3.2 專利技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

由圖4 可以看出，G05B19/418 相關(guān)技術(shù)始終是智能制造領(lǐng)域的重點(diǎn)研發(fā)方向，在智能制造技術(shù)發(fā)展萌芽期、成長(zhǎng)期和全面發(fā)展期均有專利申請(qǐng)，且始終保持較高的專利申請(qǐng)量，是該技術(shù)領(lǐng)域的主要技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)；G06Q10/06、G09B25/02 相關(guān)技術(shù)自智能制造技術(shù)發(fā)展成長(zhǎng)期開始有專利申請(qǐng)，且研發(fā)熱度較高，成為當(dāng)時(shí)的研究熱點(diǎn)，進(jìn)入技術(shù)全面發(fā)展期后，G06Q10/06 相關(guān)技術(shù)的研發(fā)熱度持續(xù)升高，仍是該技術(shù)領(lǐng)域的重要技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)，而G09B25/02相關(guān)技術(shù)研發(fā)熱度在此時(shí)期有所下降；B65G47/90、B25B11/00（不包含在B25B1/00 至B25B9/00 各組中的工件夾持裝置或定位裝置，例如磁性工件夾持裝置、真空夾持裝置）相關(guān)技術(shù)為智能制造技術(shù)全面發(fā)展期興起的熱門研究方向，是該技術(shù)領(lǐng)域新的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。

圖4 智能制造歷年專利申請(qǐng)技術(shù)熱點(diǎn)變化情況

3.3 重點(diǎn)專利分析

智能制造領(lǐng)域的重點(diǎn)專利具有較高的技術(shù)和商業(yè)價(jià)值，對(duì)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展和提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要作用。通過對(duì)專利被引證次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到智能制造領(lǐng)域的重點(diǎn)專利，如圖5 所示。重點(diǎn)專利IPC 主分類號(hào)包括G05（控制；調(diào)節(jié)）、H04（電通信技術(shù)）、H01（電元器件）、B23、G06 等五個(gè)大類。G05 大類主要涉及智能制造的控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)，如CN110580026A 公開了一種包括基礎(chǔ)建模、計(jì)劃排程、綜合生產(chǎn)、物流管理、質(zhì)量管理等多個(gè)模塊的智能制造MES 系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能制造全流程監(jiān)控[20]；CN108919765A 公開了一種基于數(shù)字孿生的智能制造工廠虛擬調(diào)試和虛擬監(jiān)控方法及系統(tǒng)，通過基于數(shù)字孿生的智能制造工廠平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的數(shù)字模型與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)協(xié)同[21]。H04 大類主要涉及智能制造的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)通信等相關(guān)技術(shù)，如CN107040459A 公開了一種智能工業(yè)安全云網(wǎng)關(guān)設(shè)備系統(tǒng)和方法，能系統(tǒng)地防止用戶數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊，是構(gòu)建安全可靠的工業(yè)云服務(wù)智能系統(tǒng)的核心設(shè)備[22]，該專利為智能制造領(lǐng)域被引證次數(shù)最多的專利。H01 大類的重點(diǎn)專利為CN101859613A，涉及一種立體電路制造的工藝和激光塑膠原料的復(fù)合組份、制造方法，屬于智能制造工藝的創(chuàng)新[23]。B23 大類的重點(diǎn)專利為CN106078208A，涉及一種基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造系統(tǒng)，屬于機(jī)器人自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[24]。G06大類的重點(diǎn)專利為CN105427055A，公開了一種基于互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)4.0 智能制造管理的方法及系統(tǒng)，涉及互聯(lián)網(wǎng)營銷與物聯(lián)網(wǎng)智能制造的結(jié)合應(yīng)用[25]。

圖5 智能制造領(lǐng)域重點(diǎn)專利

4 專利技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)主體分析

4.1 專利主要申請(qǐng)人申請(qǐng)數(shù)量分析

通過對(duì)智能制造專利申請(qǐng)人的申請(qǐng)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以了解該領(lǐng)域技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的主體及其研發(fā)實(shí)力。智能制造領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人數(shù)量較多，在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量普遍較少，專利申請(qǐng)較為分散。該領(lǐng)域72.27%的專利申請(qǐng)人申請(qǐng)專利數(shù)量?jī)H有1 件，合計(jì)專利申請(qǐng)數(shù)量占該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)總量的46.55%，說明多數(shù)申請(qǐng)人在該技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力不強(qiáng)，競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱。專利申請(qǐng)數(shù)量超過20 件的專利申請(qǐng)人共9 個(gè)，包括上海愛餐機(jī)器人（集團(tuán)）有限公司、成都秦川物聯(lián)網(wǎng)科技股份有限公司、重慶大學(xué)等，是該領(lǐng)域的主要技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)主體，如圖6 所示。在智能制造9 個(gè)主要專利申請(qǐng)人中，企業(yè)和院校是最主要的申請(qǐng)人類型，占據(jù)了絕大部分的專利申請(qǐng)量，是智能制造專利申請(qǐng)的主要力量，個(gè)人在前9 位申請(qǐng)人中的專利申請(qǐng)比重較小。

圖6 智能制造主要申請(qǐng)人專利申請(qǐng)數(shù)量

4.2 專利主要申請(qǐng)人申請(qǐng)趨勢(shì)分析

由圖7 可知，成都秦川物聯(lián)網(wǎng)科技股份有限公司和華為技術(shù)有限公司為該領(lǐng)域近期較為活躍的專利申請(qǐng)人，這兩個(gè)企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域時(shí)間相對(duì)較晚，分別于該領(lǐng)域技術(shù)全面發(fā)展期和技術(shù)發(fā)展成長(zhǎng)后期開始進(jìn)行有相關(guān)專利申請(qǐng)，且近幾年的專利申請(qǐng)數(shù)量較多。重慶大學(xué)是前9 位申請(qǐng)人中最早進(jìn)入該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)人，于2011 年申請(qǐng)1 件專利，此時(shí)該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展處于萌芽期，該申請(qǐng)人在技術(shù)發(fā)展成長(zhǎng)期和全面發(fā)展期均有專利申請(qǐng)，但年均專利申請(qǐng)量不高。上海愛餐機(jī)器人（集團(tuán)）有限公司、佛山海格利德機(jī)器人智能設(shè)備有限公司、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院以及個(gè)人申請(qǐng)人劉道靈于2018 年左右進(jìn)入該領(lǐng)域，并在2018—2019 年期間集中申請(qǐng)了大量專利，專利申請(qǐng)峰值均超過20 件，此時(shí)亦為該領(lǐng)域整體專利申請(qǐng)數(shù)量的第一個(gè)高峰期，之后幾年這幾位申請(qǐng)人幾乎沒有相關(guān)專利的申請(qǐng)。

圖7 智能制造主要申請(qǐng)人發(fā)展趨勢(shì)

4.3 專利主要申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成分析

專利主要申請(qǐng)人的技術(shù)構(gòu)成情況反映了其在智能制造領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。由圖8 可以看出，智能制造領(lǐng)域主要申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)集中分布在G06 和A47（家具；家庭用的物品或設(shè)備；咖啡磨；香料磨；一般吸塵器）兩個(gè)大類。重慶大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院、北京航空航天大學(xué)在G06 大類布局了較多專利，是G06 大類相關(guān)領(lǐng)域的主要技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)主體。其中，重慶大學(xué)和佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院在G06 和G05 大類均有大量專利布局，同時(shí)在B23、G01（測(cè)量；測(cè)試）等大類有少量專利布局，兩者技術(shù)構(gòu)成相似度較高，有可能在相應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。上海愛餐機(jī)器人（集團(tuán)）有限公司在A47 大類中專利申請(qǐng)數(shù)量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，擁有該領(lǐng)域全部專利，表明該申請(qǐng)人在智能餐飲領(lǐng)域，特別是在智能炒菜機(jī)方面有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。成都秦川物聯(lián)網(wǎng)科技股份有限公司在B23 大類相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域有較大優(yōu)勢(shì)，該申請(qǐng)人專注于物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用，在智能燃?xì)獗淼确矫鎿碛休^高的技術(shù)實(shí)力。華為技術(shù)有限公司作為知名的通信設(shè)備供應(yīng)商和智能手機(jī)制造商，在G01 和H04 大類相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新能力和優(yōu)勢(shì)。相對(duì)而言，佛山海格利德機(jī)器人智能設(shè)備有限公司的專利布局較為分散，在各大類的專利申請(qǐng)數(shù)量沒有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。個(gè)人申請(qǐng)人劉道靈的專利申請(qǐng)大部分集中在B 部，如B23 等大類中，表明該申請(qǐng)人在工業(yè)設(shè)計(jì)及機(jī)械領(lǐng)域的技術(shù)研究和創(chuàng)新能力較強(qiáng)。

圖8 智能制造專利主要申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成

5 結(jié)語

總體來說，國內(nèi)智能制造專利技術(shù)正處于全面發(fā)展期，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。從專利技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域來看，江蘇、廣東、浙江作為我國制造業(yè)大省，在先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)、軟件與信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)等智能制造基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展水平較高，智能制造領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)研發(fā)能力較強(qiáng)，擁有豐富的智能制造技術(shù)儲(chǔ)備，是該領(lǐng)域主要的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域。從專利技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)領(lǐng)域來看，G06、G05、B23 和B65 等大類相關(guān)技術(shù)是國內(nèi)智能制造的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)領(lǐng)域，代表著不同的智能化制造研發(fā)方向和應(yīng)用場(chǎng)景，其中G05B19/418、G06Q10/06 小組相關(guān)技術(shù)是國內(nèi)智能制造專利申請(qǐng)的熱點(diǎn)，也是未來一段時(shí)間的重要技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。從專利技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)主體來看，國內(nèi)智能制造主要專利申請(qǐng)人有企業(yè)、院校和個(gè)人三種類型，其技術(shù)構(gòu)成復(fù)雜多樣，企業(yè)申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)主要分布在A47、B23、H04 等大類中，涉及自動(dòng)化裝備技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能控制系統(tǒng)等；高校申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)主要分布在G06、G05 和G01 等大類中，涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)、人工智能技術(shù)和智能化設(shè)計(jì)技術(shù)等；個(gè)人申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)主要分布在B23大類中，涉及自動(dòng)化裝備技術(shù)等。