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    油菜的专利大数据

    2019-01-03 11:16 | 作者: 刘勤等 | 标签: 油菜

    油菜是我国重要的油料作物,是关系国计民生的重要战略产品。我国是世界油菜生产大国,种植面积和产量均居世界首位。油菜每年可为我国提供约470万t食用植物油,占当前国产油料作物产油量的57%,在我国食用植物油供给中占有非常重要的地位,此外,油菜还为我国提供了800万t以上优质蛋白饲料,为1亿多油菜种植农民提供约675亿元的经济收入,也为生物燃料、医药、化妆品、冶金等行业提供重要工业原料,与第一、二、三产业的融合度较高。

    油菜产业涉及育种、种植、加工、流通销售、社会服务等多个方面,油菜产业的发展源自技术进步,油菜新品种选育、高效栽培、机械化生产、菜籽精深加工等核心技术的演化和提升均以知识扩散为基础。专利作为研究知识扩散的重要视角之一,能够揭示技术创新的演进脉络和专利主体的创新概况。国内学者在这方面取得了一定的研究进展,黄卫东等利用可视化工具,研究了云计算专利的热点领域,绘制了云计算专利发明人以及专利发明机构等信息的知识图谱;洪凡以专利文献数据分析视角,构建了产业技术情报挖掘的内容框架和测度指标体系,并建立了挖掘流程。但从专利大数据视角对油菜产业发展进行研究的文献不多。

    Innography是Pro Quest Dialog公司推出的专利分析平台,是近年来备受瞩目的一款知识产权工具。该平台收录了包括美国、法国、德国、英国、加拿大、日本、韩国等100多个国家和地区超过9000万件的专利数据,其独特的专利强度指标可用于挖掘核心专利,文本聚类功能可快速分析专利技术热点的分布情况。本研究以油菜产业专利数据为研究对象,采用Innography分析了油菜产业核心技术、创新机构、技术布局等,以期为政府在产业政策或规划制定、产业技术趋势预测、共性技术与关键技术识别、技术研发需求和技术资源分配等方面提供参考。

    发展态势分析

    从专利技术的发展过程看,基本上可分为4个阶段:萌芽阶段、生长阶段、成熟阶段、衰老阶段。其中萌芽阶段重要的核心技术、基本专利相继产生;生长阶段即基本发明向纵深发展和横向转移,并逐渐遍及各相关领域;成熟阶段即技术日趋成熟,在基本发明专利的基础上,一般的改良发明专利、二次开发专利大量涌现;衰老阶段即技术日显陈旧,专利数量大幅衰减。1998-2016年油菜产业全球专利总量及排名靠前的5个国家或地区的专利量见图1,由图1大致可推断出全球油菜产业专利技术发展过程为:1998-2002年为萌芽阶段,2003-2013为生长、成熟阶段,2013之后逐渐进入衰老阶段。中国大陆和全球发展态势大致趋同,专利量峰值均出现在2013年,从2013年开始逐年递减。而美国、中国台湾、欧洲专利局、日本的发展态势则与全球不尽相同。美国、日本的高速发展期集中于2006-2012年,美国专利量峰值出现在2011年,日本略早于美国,出现在2009年,两者均自2012年开始逐年走低;中国台湾的技术成熟期主要集中在2003-2007年,专利量峰值出现在2005年,自2008年开始出现明显下滑;欧洲专利局在油菜产业技术创新方面起步较早,技术成熟期集中于2001-2011年,专利量峰值出现在2007年,随后几年发展平稳,自2012年开始专利量大幅减少,步入技术衰老期。美国、欧洲专利局、日本、中国台湾均较中国大陆提前进入技术衰老期。

    技术来源与应用分析





    表1显示了发明人所在地和技术应用地专利数量居前的五个国家和地区,发明人数量居前五的国家和地区依次是:中国大陆、美国、日本、德国、中国台湾。这几个国家和地区的发明人主导了全球油菜产业的技术进步。中国大陆发明人专利数量位列第1,表明中国在该领域发展迅猛,知识产权?;ひ馐肚?,取得了一定的成绩。进一步按技术应用国或地区分析发现,排名前五的依次是:中国大陆、美国、中国台湾、日本、德国。值得注意的是,技术来源大国美国、日本、德国的专利量要远远大于其技术应用的专利量;而中国大陆和台湾恰恰相反,即技术应用的专利量要明显大于其技术来源的数量,表明美国、日本等国高度重视国际市场,注重在全球进行专利战略布局,中国大陆和台湾是其专利布局的重要目标市场。究其原因,可能由于中国油菜种植面积和产量均居世界首位,中国大陆和台湾饮食习惯相同,同属全球油菜籽消费主要市场,因此,美国、日本等国为占领市场,谋求技术垄断,纷纷在中国大陆和台湾进行专利布局。反观中国大陆和台湾在全球专利布局方面则明显偏弱,虽然国外油菜籽消费市场不大,但油菜其他领域的运用并不缺乏,因此中国大陆和台湾本身在专利布局能力方面的弱势不容忽视。国际专利申请量在一定程度上可以反映专利权人的技术发展水平,表2显示了主要专利权人在上述几个国家的专利布局情况,各国油菜产业技术的国际化程度存在较大差异,华中农业大学、湖南农业大学、中国农业科学院油料作物研究所仅在中国申请专利,海外专利数全部为0,中国石油化工股份有限公司虽然在美国、日本等申请了专利,但数量屈指可数。反观美国陶氏杜邦、孟山都等公司,在主要国家均有专利布局,可以预见这些国际巨头在未来一段时期内仍将保持竞争优势,中国未来若想在该领域突破国外核心技术的垄断和控制也并非易事。

    IPC分析

    IPC是目前国际上唯一通用的专利文献分类工具,它采用功能性为主、应用性为辅的五级分类原则,即部、大类、小类、大组和小组。专利数集中的IPC类组通常是技术研发的活跃区域。本研究采用IPC小类分析油菜产业的技术构成。图2显示了油菜产业最集中的10个IPC小类,其专利数占总量的76.5%。小类C12N、A01N和A61K位居前三位。从IPC看,油菜产业核心技术主要集中油菜基因工程、生物工程育种、植物生长调节剂、杀生剂、害虫驱避剂、引诱剂、化妆品或医用品制备等领域,具体来说,涉及甘蓝型油菜育性相关BnCP20基因及应用、芥菜型油菜基因ANS和埃塞俄比亚芥BAN共转化提高大肠杆菌中原花色素含量的方法、特异性检测转基因油菜RT73的标准分子及其应用、油菜呼吸代谢相关基因BnAOX1及应用、油菜籽油酸发酵产物制备植物酵素控油祛痘面膜、油菜籽作为烫伤外用药的一种成分等。

    随着技术的发展,IPC集中的区域也随之发生变化,表3显示了2012-2016年排名前十的IPC小类,A23D、C07C、C10L已经从前十大小类中消失,取而代之的是C11B、A01G、A01C,即油菜的压榨、萃取、栽培、种植方面的技术创新在这几年得到了更多关注和提升。C12N、A23K、A01N、C05G、A01H近几年明显呈技术衰退走势,尤以C05G、A01H衰退得厉害,C05G甚至在2016年的技术关注度为0,C11B、A23L、A01C虽近几年专利量有所衰减,但总体基本呈稳定发展的态势。

    也有小类从专利数量上来说并不占优,但其影响却不容小觑,比如H01L(半导体器件等、电器元件等)占比仅有2.1%,但无疑是近年来的技术热点,具体来说,比如在一种高效化合物太阳能电池的发明中,采用油菜花粉混合其他物质制备了电池的荧光吸收层粉体。

    创新机构分析

    Innography的专利申请人气泡分析图能直观体现专利申请人之间技术差距和综合经济实力。油菜产业专利申请量排名前20的全球创新机构的气泡分析见图3,主要分布在美国(5家)、德国(3家)、荷兰(2家)、瑞士(2家)、法国(1家)、日本(2家)、中国台湾(1家),中国大陆(4家)。专利量最多的是全球化工巨头美国陶氏杜邦公司,中国大陆4家上榜创新机构中,中国石油化工股份有限公司、华中农业大学、湖南农业大学、中国农业科学院油料作物研究所分列第2、第8、第10和第15,在全球技术创新中有一定的竞争优势,具备了追赶国际先进标杆的技术研发潜力和实力。中国大陆创新机构中除中国石化是公司外,另外3家均为高校和科研机构,表明中国大陆引领油菜产业技术创新的机构以高校和科研机构为主。

    图3分为四个不同的象限,处于第1象限的专利申请人,技术实力和经济实力都很强,是领域内的领导者;与之相对的处于第3象限的竞争者经济或技术实力稍显薄弱,是领域内的仿效者和加入者;处于第2象限的竞争者经济实力很强,是潜在购买方;处于第4象限的竞争者,技术实力很强,是潜在销售方,往往处于第二象限和第四象限的竞争者可以采用专利技术转让等合作模式达到共赢。由图3看出,美国陶氏杜邦和德国巴斯夫处于第1象限和第4象限的交界处,比较靠右,气泡也较大,表明其综合技术、综合经济实力最强,可以认为是领域内的领导者;美国孟山都和德国拜耳略逊于美国陶氏杜邦和德国巴斯夫;瑞士农化巨头先正达和中国华中农业大学、中国农业科学院油料作物研究所等同处第3象限,是该领域的技术加入者,在技术创新方面有进一步提升的空间;中国石油化工股份有限公司位列第2象限,经济实力很强,可以通过购买核心专利技术或专利许可等方式来快速增强技术实力,提升自己的整体实力。

    技术热点分析

    文本聚类分析就是对研究对象或指标诸多特性进行分类的一种统计分析技术。Innography的文本聚类功能可以根据词频快速提炼技术点。经反复检索,最终得出油菜产业技术热点的专利图景(图4)。白色区域代表大的技术点,面积越大,代表技术点下的专利量越多。这些热词是实施专利?;さ暮诵乃?,围绕这些核心,各国和各大公司申请大量相关专利,形成了庞大的专利?;ね?。专利量排名前5的国家或地区中,除中国台湾在转基因上覆盖度为0外,其余4个国家或地区均覆盖了全部技术热点,其中美国和中国大陆覆盖度最大,美国在脂肪酸、核酸、转基因技术热点中占据主要优势,而中国大陆在油菜籽和有机肥方面优势突出,但在核酸等方面尚需进一步加大研发力度。

    专利强度分析



    专利强度是Innography的核心功能之一,它是专利价值判断的综合指标。专利强度受权利要求数量、引用与被引用次数、是否涉案、专利时间跨度、同族专利数量等因素影响,其强度高低可反映出该专利的价值大小。通过Innography的专利强度分析功能,可快速从大量专利中筛选出核心专利,帮助判断技术领域的研发重点。Innography将专利强度为80%~100%的专利划归为核心专利,专利强度为30%~80%的专利划归重要专利,专利强度为0~30%的专利划归为一般专利,图5反映了油菜产业专利强度分布。全球专利强度>80%的核心专利共931件,占比仅7.23%;专利强度<30%的专利共5580件,占比高达43.35%,由此看来,油菜产业一般专利较多,但核心专利缺乏。5大主要国家和地区的专利强度均值见表4,美国遥遥领先,排名第1,欧洲专利局排名第2。进一步分析核心专利和一般专利的占比发现,美国核心专利占比大幅领先其他国家,而一般专利占比则明显低于其他国家。中国核心专利和一般专利占比表现虽落后于美国和欧洲专利局,但均优于全球均值。当然,全球专利中中国占比达32.92%,全球均值在一定程度上受中国影响较大,因此不能片面认为优于全球均值就意味着中国专利质量较高。

    为深入研究专利强度差异,分别选取这5个国家和地区专利强度得分最高的10件核心专利从被引、施引、权利要求3个维度进行分析,由表4可知,美国10件核心专利强度的均值高达61.93,排名第1,其核心专利占比、权利要求数、被引次数、施引次数指标均大幅领先其他国家。我国一般专利占比偏高,是美国的4.88倍;被引数却仅为美国的1/5;施引数为0,而美国该指标高达114.2。



    在分析专利强度差异时,本研究选取了被引、施引、权利要求3个指标。选取的原因在于,被引和施引是Innography两个很特别的专利价值判断指标,被引是专利被其他在后文献参考和引用,通常情况下,专利越重要,被引证的次数就越多;施引是专利对其他在先文献的参考和引用,既反映出在后专利对在先技术的熟识与借鉴,也反映出在先技术对后续技术发展的启发价值;权利要求则是专利的核心,是确定专利?;し段У淖钪苯右?。当然,相关指标的科学性和有效性有待进一步验证和完善。在今后的研究中,可尝试与其他指标灵活组配,以更深入、更全面地开展专利强度研究。

    从油菜产业专利布局看,我国海外专利申请数屈指可数,较美国、日本等国明显偏弱;从技术创新看,华中农业大学、中国农业科学院油料作物研究所虽引领国内油菜产业技术发展,但在世界范围内只是该领域的技术加入者和跟随者,虽然发明创新基本覆盖了全部技术热点,但仍有部分热点领域覆盖度不足;从专利强度看,我国一般专利较多,而核心专利明显缺乏,专利技术创新仍面临挑战,专利数量与质量不协调等难题亟待解决。

    基于此,本研究对我国油菜产业专利技术创新活动提出以下建议:一是坚持政策扶持和战略引领,提升技术创新质量;二是培育一批优势创新载体,创造一批高价值专利和专利组合,探索出一套符合油菜产业发展规律的高价值专利培育方法,示范引领全国创新能力的提升;三是鼓励各地基于地区优势有针对性地进行技术创新和专利布局;四是用好高校院所的研发资源和服务机构的服务资源,通过强化企业与高校院所合作,加强协同创新,在关键核心技术上取得重大突破,促进创新要素与生产要素在产业层面有机衔接;五是依托高端知识产权服务机构的深度介入,加强产业发展态势和市场需求的信息分析,提高专利挖掘、布局和依法?;さ哪芰?,为油菜产业技术创新提供情报支撑。

    作者:刘勤等,原标题《基于专利大数据的油菜产业发展研究 》,中国农业科技导报,2018。有删节。

    来源:中国农业科技导报

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