基于专利地图的数控机床专利研究报告1. 导言1.1 数控机床的概念数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床与传统机床相比，具有高度柔性、加工精度高、加工质量稳定且可靠、生产率高、改善劳动条件、利用生产管理现代化等特点。数控机床技术研发主要分布在机床主体、数控系统相关技术、关键部件和金属加工四大领域。数控技术和智能装备是现代制造技术的核心，是提高制造业的产品质量和劳动生产率的重要手段，是改造传统装备制造业的抓手1。1.2 泉州地区数控机床领域的发展机遇2013年，国家发改委、科技部、工信部、中国工程院联手开展“制造强国战略”重大课题研究和实施“数控一代”机械产品创新应用示范工程，并在全国选择一些重点地区推广应用。在福建省政府的积极推动，泉州市的主动争取下，泉州市成功被确定为中国制造2025地方试点和中国工程院“数控一代”应用示范地区，并获得国家科技支撑计划项目支持。作为“中国制造2025”唯一的地方样板和实践范例，泉州提出“泉州制造2025”的总体目标是到2025年，将泉州建成国内外知名的先进制造业基地、品牌之都、民营经济创新发展之城和制造业转型升级典范、成为海峡西岸经济区最重要的工业城市，我国沿海重要的进出口贸易与科技合作窗口，21世纪丝绸之路的新起点世纪海上丝绸之路先行区。同时，泉州积极推进“数控一代”示范工程建设，现已公布两批“数控一代”示范项目产品名单，带动一大批企业竞相发展2。基于数控机床的广阔发展前景，企业在加大对数控机床的研究步伐的同时，应该将自身的智力资源转化为专利，对核心技术及时申报专利，一方面获得专利保护，另一方面也可以通过专利在融资、合资、合作等方面获得更大的收益，同时应该充分利用专利信息，避免开发的盲目性和技术的重复研究，还可以有效防止侵权行为的发生。1.3 本文目的本文通过广泛收集专利数据，进行专利信息的分析，了解国内外数控机床领域发展概况，基于专利地图着重分析了泉州地区数控机床领域专利现状，并对泉州地区数控机床领域知识产权保护提出了建议。2. 国际数控机床领域专利现状机床用于生产工业备件，也是先进技术的载体，其发展的水平，已变成国家综合实力和国防安全的标志。发达国家在不断投入资金和人力进行研发外，也在全球其他国家进行大范围专利申请，确保自身的优势地位。通过分析国外数控机床专利申请情况，可以比较得知这个技术领域的发展水平，为我国的技术发展做指导，也可以反映出我国的竞争实力3。2.1国际发展的总体态势复合机床技术的出现，数控机床专利数量迅速上升，各国政府积极支持下，全球专利申请数量都呈现稳步上升的局面。2006年以后，我国数控机床方面逐步崛起，发明专利数量日益攀升，促进了全球机床技术的发展。2010年后，在全球范围内，数控机床专利申请量每年都在4000件以上4。在科技浪潮的更迭中，数控机床方面的专利竞争情况将更加严峻，更加激烈。2.2国际数控机床专利数量申请概况机床专利申请多集中于发达国家和地区。截至2012年，美国，日本和德国分居前三位，在专利申请方面占据绝对的优势，申请总量站全球的45%左右。美国作为经济技术发展前沿的国家，数控机床的发明创造也处于领先地位。美国对数控机床的专利申请数量共5148件。除在本国外，在其他国家专利申请中，也有他们大量的专利，形成同族专利优势。韩国数控机床配套设施发展迅速，意大利，捷克和瑞士在数控机床方面有很大的影响，专利申请量紧随其后5。以下为美国，日本以及欧洲在数控机床方面的专利申请数量：国家专利数量美国1986283日本935647欧洲1000002.3国际数控机床专利技术构成对机床专利进行国际专利分类号技术构成分析，以及对国内外机床知名企业的专利数量和技术重点进行分析（见图2.1）。图2.1 专利技术构成发达国家侧重于技术创新，掌握有大量的核心技术，质量和速度方面可靠性大，申请的专利多为机床专利方面的热点，有发展前景，是复合加工中心，引领世界机床快速发展。截至现在，机床整机专利的申请约占全球的三分之二，数控及测试系统则占据20%左右，加工工艺等占据12%左右6。图2.2 国际数控机床专利IPC小组分析从图2.2可以看出，世界机床类专利热点侧重于电主轴，刀具，测量仪器等关键部件，属于核心技生产。近年来，智能技术，电子技术飞速发展，促进了机床技术的智能化电子化。如少无切削加工工艺，得益于激光等离子等技术发展。其他类专利如工程材料类和机械手工类等，所占份额较小。2.4国际数控机床专利优势布局通过调查分析，在中国数控机床领域专利申请中的企业中，外国企业占到了半数以上，并且是关键技术的专利申请。日本公司占有绝对优势，德国企业也很强劲，是很大的竞争对手，同时也是学习的对象。他们围绕自身的技术优势，形成专利族重点布局，在专利市场上占有大份额。日本企业的专利布局从横交错，交叉互补，已形成完整的数控机床产业生产线。日本政府不断地投入资金以及政策的支持，使得其机床产业发展壮大。不仅生产机床主机，包括零部件，功能部件 以及数控系统等都形成了专利优势，在中国有大量的专利申请。德国企业在中国的专利申请范围广泛，如主要涉及机床的工艺和机器控制，工业电器设备领域的西门子公司，专利申请多在手持小型工具，机床以及工业电气设备中的控制与传送系统的博世公司，侧重数控机床的测试系统专利申请的海德汉公司，在于数控机床的精密仪器仪表、一般测试方法等方面有较多的申请。可以看的出，德企专利优势在于高档数控机床及功能部件，包括数字控制、测量系统以及通用手持工具如机械手等领域7。3. 我国数控机床领域专利现状83.1我国数控机床专利数量分析3.1.1我国数控机床历年专利数量分析从收集我国自1996年的专利申请总量的变化中可以看出，数控机床领域专利申请可以分为三个阶段（见图3.1和图3.2）。19962004年，该产业处于起步阶段，维持一个缓慢而稳定的增长；20042013年是专利申请的快速增长期，说明该阶段数控机床领域受到广泛关注并有极大的发展；2013年以后专利数量开始下降，推测数控领域可能进入了瓶颈时期，正处于技术革新转换阶段。图3.1中国数控机床发明专利申请情况图3.2 中国数控机床实用新型专利申请情况3.1.2我国数控机床专利结构分析我国数控机床领域申请专利的结构分布如图3.3所示。在19962015年间，共申请专利件，其中发明专利5447件、实用新型专利6675件、发明授权1903件，实用新型专利的数量占多数。图3.3我国数控机床领域专利结构图3.2我国数控机床申请人分析通过检索中国数控机床领域专利申请情况，由图3.4和图3.5得出该领域我国发明专利前3位申请人分别是华中科技大学、大连创达技术交易市场有限公司和上海交通大学，高校申请数控机床领域发明专利的比数量占多数；发明实用新型专利前3位申请人分别为重庆麦斯特精密机械有限公司、齐重数控设备股份有限公司和无锡华联精工机械有限公司，机械公司所占比重较大。图3.4我国数控机床领域发明专利申请人区域分析图3.5我国数控机床领域实用新型专利申请人区域分析3.3我国数控机床IPC分析由图3.6和图3.7可知，我国数控机床领域申请专利主要集中在B（作业、运输）类和G（物理）类两大类，B类申请的专利占多数，说明我国的数控机床产业比较注重B（作业、运输）领域技术的研究。同时可以看出所涉及的主要的 IPC 分类号是B23Q、B23B、 B24B和G05B 。B23Q 主要涉及机床的零件、部件或附件, 如仿形装置或控制装置 ( 在车床或镗床上使用的各类刀具入B23B27/00); 以特殊零件或部件的结构为特征的通用机床。B23B 主要涉及车削及镗削。G05B 主要涉及一般的控制或调节系统; 这种系统的功能单元; 及用于这种系统或单元的监视或测试装置。B24B主要涉及磨削、抛光或刃磨用的工具(磨削或抛光光学透镜表面或类似形状表面的工具入B24B13/01;磨头入B24B41/00;包含高分子物质的磨料或摩擦件或型材的制造入C08J5/14;抛光剂成分入C09G1/00;磨料入C09K3/14)。图3.6我国数控机床领域发明专利IPC部类分析图3.6我国数控机床领域实用新型IPC部类分析4泉州地区数控机床领域的专利概况4.1. 专利检索策略的制定提取主题词“机床”、“数控机床”、“NC” 、“CNC”等，并对主题词进行扩充，得到检索式：数控 or 计算机控制 or 数字控制 or 柔性加工 orNCor CNC or FMS or数控装置 or 数控设备；通过上述关键词确定相应的IPC分类为B23%。由于仅利用主题词检索，检索范围相对较小，故通过主题词与国际专利分类号相结合，确定既包括金属加工机床主机本身，又涵盖数控系统、功能部件与关键部件等部分较为准确的组合检索策略，并在检索结果中将地区限定在泉州，通过二次检索进而更加全面又精确地反映泉州地区数控机床领域的专利情况。4.2. 泉州地区数控机床专利数量分析4.2.1. 历年专利数量分析从收集泉州近十年的专利申请总量的变化中可以看出，数控机床领域专利申请可以分为四个阶段（见图4.1）。20062008年，该产业处于起步阶段，专利数量较少；在20082010年期间，专利数量平稳增长，数控机床领域开始有了初步发展；而在20102012年之间出现了专利数量猛增的情况，说明该产业在此阶段受到广泛关注并促进其迅猛发展；2012年以后专利数量开始下降，可能该产业处于瓶颈时期，急需新的技术革新。图4.1 历年专利数量图4.2.2.专利结构分析泉州地区数控机床领域申请专利的结构分布如图4.2所示。在20052015年间，共申请专利190件，其中发明专利45件、发明授权14件、实用新型专利131件。实用新型专利占专利总量的三分之二，是发明专利数量的两倍。这是由于使用新型专利创新范围较广，创新含量不高，比较容易实现的缘故。图4.2 专利结构图4.3. 泉州地区数控机床专利申请人分析4.3.1. 申请人构成分析通过对各申请人在申请专利数量的统计分析（见表4.1）发现，福建敏捷机械有限公司、福建瑜鼎机械有限公司、华侨大学、黑金（福建）自动化科技股份公司等四家申请机构申请数量较多，占全市专利申请量一半以上。其中大部分为机械制造企业，除了福建敏捷机械有限公司和福建瑜鼎机械有限公司外，其他申请人水平差距不大。表4.1 申请人综合分析4.3.2. 申请人趋势分析从各申请人历年专利数量变化情况（见图4.3）来看，南安市贝斯泰石业有限公司和泉州佳泰数控有限公司在2012年之前专利数量具有领先的优势，2012年以后福建敏捷机械有限公司和福建瑜鼎机械有限公司异军突起，专利数量呈现大幅度增加；2011年以后专利申请人迅速增多。图4.3 申请人趋势分析4.4. 泉州地区数控机床专利IPC分析4.4.1. IPC部类分析图4.4为泉州数控机床产业专利申请量的IPC部类分布情况。图4.4 IPC部类分析从图4.4可以明显看出，泉州数控机床专利主要集中在B（作业、运输）大类、H（电学）大类和G（物理）大类。由此可见，泉州数控机床产业比较注重B（作业、运输）领域技术的保护，说明在该领域研究较多，并具有一定优势。除此之外，在H（电学）大类和G（物理）大类也进行了一定的研究，并申请了专利，从而形成了一个以作业、运输为主，以电学、物理为辅的专利保护网。4.4.2. IPC小类分析图4.5 IPC小类分析图4.5展示了泉州地区数