基于PCT专利分析的冶金领域知识产权战略态势研究

王晓丽 ,  王瑜

科学观察 ›› 2023, Vol. 18 ›› Issue (2) :32-41

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科学观察 ›› 2023, Vol. 18 ›› Issue (2) :32-41 DOI: 10.15978/j.cnki.1673-5668.202302006
研究论文

基于PCT专利分析的冶金领域知识产权战略态势研究

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Strategic Situation of Intellectual Property Rights in Metallurgy Field Based on PCT Patent Analysis

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摘要

[摘要] [目的/意义] 冶金行业作为国民经济建设的基础,也是国家实力和工业发展水平的标志,在日益激烈的竞争条件下,专利技术已经成为行业核心竞争力。该文从PCT国际申请视角对冶金领域专利态势进行分析,为我国在该领域的创新研发及专利布局提供参考。[方法/过程] 以2011-2020年冶金领域PCT国际申请为研究对象,通过分析申请数量及趋势、热点技术方向、申请人、权利要求项数、同族国家/地区等,挖掘冶金领域知识产权战略态势,分析中国在该领域国际专利申请中的优劣势。[结果/结论] 这10年,冶金领域PCT国际申请数量整体呈现上升趋势,申请人数量大幅下降,申请人年均专利申请数量显著提高。C22C(合金)小类技术方向创新热度最高,C22C38(铁基合金)和C22C21(铝基合金)的研究热度位居大组前两位。主要申请人均为钢铁冶金企业,日本企业表现突出,中国宝钢集团进入前10名。中国申请人的冶金领域PCT国际申请在权利要求项数和同族国家/地区数方面均低于该领域全球平均水平。

Abstract

[Objective/Significance] As the foundation of national economic construction, metallurgy industry is also the symbol of national strength and industrial development level. With the increasingly fierce competition, patent technology has become the core competitiveness of the industry. This paper analyzes the patent situation in metallurgy field from the perspective of PCT international application, and provides reference for China's innovation and patent portfolio planning in this field. [Method/Process] PCT international applications in metallurgy field during the period of 2011 to 2020 are researched in this paper from aspects of number & trend of applications, research hotspot, applicants, number of claims, countries / regions of patent families to analyze the situation of intellectual property rights in metallurgy field and to find out China's advantages and disadvantages in international patent applications. [Results/Conclusions] The number of PCT international applications in metallurgy field shows an overall upward trend in the past decade. The number of applicants decreases significantly while the number of annual average applications of applicants increases significantly. Subclass C22C (alloys) attracts the highest innovation enthusiasm, and the research heat of Group C22C38 (iron base alloy) and Group C22C21 (aluminum base alloy) rank the first two. The main applicants are iron and steel metallurgy enterprises. Japanese enterprises perform well, and China BaoSteel Group enters the top ten. The number of claims and countries / regions patent families of the Chinese applicant's PCT international applications in the metallurgy field are lower than the global average.

Graphical abstract

关键词

冶金领域 / 知识产权战略态势 / PCT国际申请

Key words

metallurgy field / strategic situation of intellectual property rights / PCT international application

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王晓丽, 王瑜. 基于PCT专利分析的冶金领域知识产权战略态势研究[J]. 科学观察, 2023, 18(2): 32-41 DOI:10.15978/j.cnki.1673-5668.202302006
Wang Xiaoli, Wang Yu. Strategic Situation of Intellectual Property Rights in Metallurgy Field Based on PCT Patent Analysis[J]. Science Focus, 2023, 18(2): 32-41 DOI:10.15978/j.cnki.1673-5668.202302006

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1 研究背景

冶金行业是国民经济建设的基础,为机械、能源、化工、交通、建筑、航空航天、国防军工等各行各业提供所需的材料产品,也是国家实力和工业发展水平的标志。随着国际竞争日趋激烈,知识产权成为核心竞争力,冶金行业的科技创新主体不仅申请本国专利,还积极开展国际专利布局以获取海外利益。中国是世界第一冶金产业大国,开展冶金领域专利态势分析有助于了解本领域的知识产权布局策略,挖掘中国在国际竞争中的优劣势。

通过文献调研发现,当前涉及冶金领域专利研究主要有三个层面。(1)企业层面,以代表性企业或企业群组为研究对象,例如对韩国浦项、日本新日铁、日本钢铁JFE、宝钢、武钢、邯钢、济钢等钢铁企业的专利状况进行研究[1-4]。(2)技术问题层面,以冶金领域某个具体技术问题为研究对象,诸如对钒冶金提取、铋冶金提取、钨冶金等相关技术专利进行研究[5-9]。(3)分支领域层面,针对某个冶金分支领域的专利开展研究,例如针对我国粉末冶金技术[10,11]、我国真空冶金产业[12]等专利研究。

上述研究从微观企业层面或中观技术分支层面研究冶金领域专利状况,未呈现冶金领域专利全景态势。另外,为了更准确地表征专利战略态势,有必要区分申请人的本国申请和国际申请。尤其在专利技术已经成为产业核心竞争力的当下,国际申请更能表征专利技术的先进性和经济价值。因此,本文以2011-2020年冶金领域PCT国际申请专利信息为研究对象,通过对申请数量及趋势、热点技术方向、申请人、权利要求项数、同族国家/地区等维度统计分析,旨在更全面更准确地挖掘激烈国际竞争下冶金领域知识产权战略新态势,分析中国在冶金领域国际专利申请中的优劣势。

2 专利申请趋势分析

利用incoPat数据库,检索世界知识产权组织(WIPO)公开的主分类号为国际专利分类号IPC=C21和IPC=C22的专利,申请时间跨度为2011-2020年。经申请号合并,获得冶金领域PCT国际申请13 186件,各年度申请量分布如图1所示。

2011-2020年间,冶金领域PCT国际申请数量整体呈现平稳上升趋势,年均增长率3.76%;2011-2014年PCT国际申请数量在1 100~1 200件阶梯水平;2015-2017年增长较快,从1 315件跨越到1 501件;2018-2020年调整性增长,2018年PCT国际申请1 369件,随后两年持续增长到1 518件。

图2展示了冶金领域PCT国际申请2011-2020年的生命周期图,表1为同时期全球及中国的冶金领域PCT国际申请量年度分布。

2011-2016年间,冶金领域PCT国际申请的全球申请人数量由2011年的3 152骤降至2016年的598;专利申请量呈现了“增-降-增”周期波动;申请人年均PCT国际申请数量由0.35件增长到2.18件。2017-2019年,全球冶金领域PCT国际申请人数量保持在639~657相对稳定水平,申请人年均PCT国际申请数量也稳定在2.2件左右。

2011-2020年正值我国“十二五”“十三五”期间,落实《钢铁工业“十二五”发展规划》对于我国冶金领域PCT国际申请也有所影响。我国的申请人数量由2011年的345大幅降至2015年的74,2020年回升至177。总的看来,“十三五”期间我国冶金领域PCT国际申请数量增长幅度高于“十二五”期间。我国申请人年均PCT国际申请数量由2011年的0.23件增长到2020年1.63件,但各年度均低于全球同期申请人年均申请数量。

2020年全球及我国冶金领域PCT国际申请人数量及专利申请数量均较上一年度有较大增长。

3 热点技术方向分析

按照国际专利分类体系(IPC),冶金领域专利分布于C21(铁的冶金)和C22(冶金;黑色或有色金属合金;合金或有色金属的处理)两个大类。此两个大类共下设六个小类技术方向,即C21B、C21C、C21D、C22B、C22C、C22F。通过统计各技术方向的PCT国际申请数量,可以了解各技术方向的创新热度。

3.1 热点技术分析——IPC小类

图3表2展示了冶金领域PCT国际申请在六个小类技术方向的数量分布情况。由图表可见,IPC主分类号C22C技术方向的PCT国际申请6 994件,位居第一,占比高达53%,创新热度高。C21D技术方向和C22B技术方向分别以18%和17%位居第二位和第三位。C21B、C21C、C22F三个技术方向的PCT国际申请较少,合计占比12%,创新热度较低。

3.2 热点技术分析——IPC大组

冶金领域IPC分类号六个小类技术方向共涉大组技术方向82个。位居Top10的大组技术方向如图4表3所示。从材料角度看,铁基合金(C22C38)和铝基合金(C22C21)的研究热度位居前两位,PCT国际申请数量占比分别为40%和11%。铜基合金(C22C9)、镍或钴基合金(C22C19)的研究热度也进入了Top10,PCT国际申请数量占比分别为6%和4%。

表3可见,在全球Top10大组技术方向中,中国专利申请占比波动较大。在全球热点铁基合金(C22C38)方向不具备数量占比优势。热处理(C21D9)、通过伴随有变形的热处理或变形后再进行热处理来改变物理性能(C21D8)、镍或钴基合金(C22C19)三个技术方向占比也较低。有色金属合金的制造(C22C21)技术方向中国专利占比高达26.5%;另外,处理非矿石原材料(如废料)以生产有色金属或其化合物(C22B7)和镁基合金(C22C23)两个非全球Top10技术方向,中国专利占比表现突出,分别以72件和44件占据25.7%和24.9%份额。

3.3 技术申请趋势

图5是2011-2020年间冶金领域PCT国际申请的IPC主分类号小类技术申请趋势图。由图可见,C22C小类技术方向是冶金领域PCT国际申请的主要布局方向,该小类各年度PCT国际申请数量在600~900件范围内起伏变化较大。C21D小类技术方向PCT国际申请数量在2011-2016年变化很小,稳定在200~250件;2017年开始,该小类方向的专利申请量连续四年持续增长,2020年达到400余件。C22B、C21B、C21C、C22F四个小类技术方向在2011-2020年间PCT国际申请数量均保持较好的稳定性。

4 申请人分析

4.1 申请人国别

2011-2020年,冶金领域PCT国际申请的申请人主要来自日本、中国、美国、韩国、德国等五个钢铁冶金大国。各国PCT国际申请数量及占比见表4

来自这五个国家的申请人年度PCT国际申请总量的全球占比保持在76%~82%,表现出钢铁冶金大国在冶金领域的知识产权优势。

五国中,日本申请人在冶金领域PCT国际申请方面处于领先地位,10年申请数量合计5 369件,全球占比40.72%;2011-2017年,日本申请人的年度PCT国际申请数量全球占比均在40%以上;2018年的PCT国际申请数量下降明显,全球占比34.84%,为10年里最低;2019-2020年,申请量及全球占比呈现回升态势。

中国、美国、韩国、德国的PCT国际申请数量均超过1 000件,与五国外的其他国家相比具有明显数量优势。

4.2 申请人排名及趋势分析

2011-2020年,冶金领域PCT国际申请位居前10位的申请人及其年度申请趋势如图6图7所示。

冶金领域PCT国际申请量前10位的申请人依次为日本钢铁、日本新日铁、韩国浦项制铁、日本住友、卢森堡安赛乐米塔尔、日本神户制钢、日本日立、日本三菱、中国宝钢、德国西门子。可见,日本钢铁企业优势显著,共有6家进入前10名。其中,日本钢铁和新日铁在2011-2020年间一直保持较大优势,处于第一梯队。韩国浦项制铁2014-2017年冶金领域PCT国际申请增长迅猛,进入了年度申请100件行列。日本钢铁、新日铁及韩国浦项的PCT国际申请优势与三者的海外销售和投资的增长密切相关[2],我国钢铁企业要真正“走出去”需要积极缩小知识产权差距。

住友、日立、三菱、宝钢2011-2020各年度冶金领域PCT国际申请数量保持在较稳定状态;安赛乐米塔尔的冶金领域PCT国际申请保持持续增长态势,由2011年的9件增长到2020年的52件;神户制钢的冶金领域PCT国际申请相对波动较大,2012年1件,2017年最高,为63件;西门子在冶金领域PCT专利布局呈现收缩态势,2011-2014年申请量保持在20件以上,此后各年度申请均为个位数水平。

5 专利价值分析

权利要求数量和同族国家/地区数量是表征专利价值的两个重要指标。权利要求数量在宏观上表明专利所保护的范围,一件专利的权利要求数量越多,保护范围越广,一定意义上表明该专利的质量越高。一件专利的同族国家/地区数量越多,表明这件专利的重要程度越高,可以衡量专利的经济价值。

5.1 权利要求数量

将权利要求数量分为9个不同的组别,统计对应组别下全球和中国冶金领域PCT国际申请件数,得到2011-2020年不同权利要求数量的冶金领域PCT国际申请数量分布情况如表5所示。在全球和中国的冶金领域PCT国际申请中,权利要求数量6~10项的申请占比最高,分别为32.87%和54.95%。全球冶金领域PCT国际申请中具有1项权利要求的专利数量为67件,其中中国申请人申请10件。在10项以上权利要求数量组别中,全球和中国基本同步呈现权利要求数量越多,PCT国际申请数量越少的规律;但对于同一组别,中国申请人的申请数量占比均低于全球占比,一定意义上表明中国高质量的冶金领域PCT国际申请的占比低于全球平均水平。

5.2 同族国家/地区

截至2022年9月28日,2011-2020年申请的13 186件冶金领域PCT国际申请的同族国家/地区数量分布如表6所示。从全球范围看,在2个国家/地区进行布局的PCT国际申请数量最多,共2 309件,占比17.51%;对应时段,中国申请人在2个国家/地区(包括WIPO)进行布局的PCT国际申请数量为764件,占中国申请人专利的48.48%。此764件PCT国际申请中有723件布局在WIPO和中国,尚未进入其他国家/地区。全球范围布局3个国家/地区的PCT国际申请1 201件,比重为9.11%;其中中国申请人的申请为241件,占中国申请人专利的15.29%。在4个及以上国家/地区布局的国际申请总体呈现出布局国家/地区数越多PCT申请数量及比重越低的趋势,且中国申请人的国外布局情况不及全球平均水平。

6 结论与建议

通过对2011-2020年冶金领域PCT国际申请趋势、热点技术方向、申请人国别、主要申请人、权利要求数量、同族国家/地区数量等进行统计分析,得出如下结论。

(1)冶金领域PCT国际申请数量呈现小幅波动总体上升趋势;日本、中国、美国、韩国、德国五个钢铁大国在冶金领域PCT国际申请中处于优势地位。我国申请人的平均申请数量低于同期全球申请人的平均申请数量。

(2)合金(C22C)技术方向是冶金领域国际申请布局热点;铁基合金(C22C38)、铝基合金(C22C21)、铜基合金(C22C9)、镍或钴基合金(C22C19)的研究热度高。

(3)Top10冶金领域PCT国际申请的申请人均为钢铁冶金相关知名企业;日本企业表现尤其突出,中国宝钢集团位居第九名。

(4)权利要求数量6~10项的冶金领域PCT国际申请数量及占比高。从权利要求数量角度看,中国冶金领域高质量的PCT国际申请占比低于全球平均水平。

(5)从同族国家/地区数量看,在包括WIPO在内进行2个国家/地区布局的PCT国际申请占比最高;中国冶金领域PCT国际申请的国外布局情况未达到全球平均水平。

基于上述分析,我国应在优化冶金行业结构,淘汰钢铁、有色金属落后产能,进一步提高先进产能所占比重,做大做强优势骨干企业的基础上积极推进知识产权强国战略,持续提升冶金领域科技创新能力。我国冶金行业的企业需要在专利申请数量和质量上双管齐下,缩小与国际同类企业的差距,积极开展知识产权国际布局,争取冶金行业的国际竞争优势地位。

(1)鼓励并购重组提高产业集中度,缔造有竞争力的“大钢企”。

从近百年全球钢铁工业的发展看,大规模并购重组不断优化钢铁产业结构,使得全球钢铁产业集中度持续上升。20世纪,美、日、欧的三次大规模并购重组分别奠定了美国钢铁公司、新日铁、安赛乐在钢铁行业中的优势地位。21世纪初,米塔尔在横跨北美、欧洲、亚洲、南美、非洲等地区并购重组后又与安赛乐重组,成为全球钢铁巨头。相比之下,我国钢铁行业集中度低,2020年我国钢铁行业前10大钢铁企业的粗钢产量占比约37%,离日韩等钢铁强国60%的水平相去甚远。我国需要从产业布局角度进一步鼓励支持优势冶金企业加快兼并重组步伐,大幅提高冶金产业集中度,通过优质要素资源和产能向优势企业集中,缔造有竞争力的“大钢企”,以增强市场话语权和产业运行稳定性,增进“大钢企”的创新活力。2016年,原宝钢集团与原武钢集团联合重组为中国宝武集团,成为我国最大的钢铁企业集团。全国范围内的钢铁企业并购重组兴起,标志我国将进入“大钢企”时代。“大钢企”在规模合并的基础上,通过发挥人、财、物、产、供、销等环节的协同效应,必将提升我国钢铁企业的竞争优势。

(2)积极“引进来”与勇敢“走出去”,开展多形式的钢铁企业并购重组。

冶金行业为国民经济的各行各业提供所需的材料,产品销售半径很大,下游市场不分地域,原料采购范围也覆盖了国内和全球,因此,除了鼓励本国钢铁企业跨区域并购重组外,还可以跨国、跨产业链并购重组。一方面,鼓励本土企业积极引进国际钢铁巨头和战略投资者,提升企业产品竞争力和创新能力,例如:唐山市支持本地钢铁企业积极对接日本制铁、神户制钢、韩国浦项等日韩钢铁巨头,与日韩企业设立合资公司,推动钢铁产品向钢铁制品转化、传统钢铁向精品钢铁转型。另一方面,鼓励有条件的企业“走出去”,拓展海外投资销售市场,培育国际产能合作新优势,以我国冶金企业积极融入“一带一路”建设项目为代表,例如:宝山钢铁股份有限公司与沙特阿拉伯国家石油公司计划在沙特阿拉伯合作建设全流程厚板工厂项目;武安新峰公司与成都建材院的新峰埃及钢铁项目;泰达控股与天津市新天钢钢铁集团有限公司在沙特年产1 000万吨钢铁制造及特色钢铁产业园区项目等。

(3)发挥优势、补齐短板,依靠技术升级推动产业升级。

对标全球,我国冶金领域PCT国际申请数量位居第二,但在铁基合金(C22C38)、热处理(C21D9)、通过伴随有变形的热处理或变形后再进行热处理来改变物理性能(C21D8)等钢铁产品和工艺相关技术方向并不占优势。在当前我国钢铁工业粗钢产量和消费量全面达峰阶段以及深入推进绿色低碳目标下,要继续淘汰钢铁、有色金属落后产能,进一步提高先进产能所占比重,优化工艺结构,提高电炉钢产量占粗钢总产量比例。提高行业研发投入强度,增强行业创新能力,着重关注氢冶金、低碳冶金、洁净钢冶炼、薄带铸轧、无头轧制等先进工艺技术研发和专利布局。强化钢铁工业与新技术、新业态融合创新,提升钢铁行业的智能制造水平,通过关键工序数控化和生产设备数字化,打造更多的“黑灯工厂”“智慧工厂”,依靠技术升级推动钢铁产业升级。

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基金资助

☆中国冶金教育学会教育科研课题“高校图书馆知识产权信息服务主要问题研究”(2022YB28)

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