1、基于專利地圖的數控機床專利研究報告1. 導言1.1 數控機床的概念數控機床是數字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。數控機床與傳統機床相比，具有高度柔性、加工精度高、加工質量穩定且可靠、生產率高、改善勞動條件、利用生產管理現代化等特點。數控機床技術研發主要分布在機床主體、數控系統相關技術、關鍵部件和金屬加工四大領域。數控技術和智能裝備是現代制造技術的核心，是提高制造業的產品質量和勞動生產率的重要手段，是改造傳統裝備制造業的抓手1。1.2 泉州地區數控機床領域的發展機遇2013年，國家發改委、科技

2、部、工信部、中國工程院聯手開展“制造強國戰略”重大課題研究和實施“數控一代”機械產品創新應用示范工程，并在全國選擇一些重點地區推廣應用。在福建省政府的積極推動，泉州市的主動爭取下，泉州市成功被確定為中國制造2025地方試點和中國工程院“數控一代”應用示范地區，并獲得國家科技支撐計劃項目支持。作為“中國制造2025”唯一的地方樣板和實踐范例，泉州提出“泉州制造2025”的總體目標是到2025年，將泉州建成國內外知名的先進制造業基地、品牌之都、民營經濟創新發展之城和制造業轉型升級典范、成為海峽西岸經濟區最重要的工業城市，我國沿海重要的進出口貿易與科技合作窗口，21世紀絲綢之路的新起點世紀海上絲綢之

3、路先行區。同時，泉州積極推進“數控一代”示范工程建設，現已公布兩批“數控一代”示范項目產品名單，帶動一大批企業競相發展2。基于數控機床的廣闊發展前景，企業在加大對數控機床的研究步伐的同時，應該將自身的智力資源轉化為專利，對核心技術及時申報專利，一方面獲得專利保護，另一方面也可以通過專利在融資、合資、合作等方面獲得更大的收益，同時應該充分利用專利信息，避免開發的盲目性和技術的重復研究，還可以有效防止侵權行為的發生。1.3 本文目的本文通過廣泛收集專利數據，進行專利信息的分析，了解國內外數控機床領域發展概況，基于專利地圖著重分析了泉州地區數控機床領域專利現狀，并對泉州地區數控機床領域知識產權保護提

4、出了建議。2. 國際數控機床領域專利現狀機床用于生產工業備件，也是先進技術的載體，其發展的水平，已變成國家綜合實力和國防安全的標志。發達國家在不斷投入資金和人力進行研發外，也在全球其他國家進行大范圍專利申請，確保自身的優勢地位。通過分析國外數控機床專利申請情況，可以比較得知這個技術領域的發展水平，為我國的技術發展做指導，也可以反映出我國的競爭實力3。2.1國際發展的總體態勢復合機床技術的出現，數控機床專利數量迅速上升，各國政府積極支持下，全球專利申請數量都呈現穩步上升的局面。2006年以后，我國數控機床方面逐步崛起，發明專利數量日益攀升，促進了全球機床技術的發展。2010年后，在全球范圍內，數

5、控機床專利申請量每年都在4000件以上4。在科技浪潮的更迭中，數控機床方面的專利競爭情況將更加嚴峻，更加激烈。2.2國際數控機床專利數量申請概況機床專利申請多集中于發達國家和地區。截至2012年，美國，日本和德國分居前三位，在專利申請方面占據絕對的優勢，申請總量站全球的45%左右。美國作為經濟技術發展前沿的國家，數控機床的發明創造也處于領先地位。美國對數控機床的專利申請數量共5148件。除在本國外，在其他國家專利申請中，也有他們大量的專利，形成同族專利優勢。韓國數控機床配套設施發展迅速，意大利，捷克和瑞士在數控機床方面有很大的影響，專利申請量緊隨其后5。以下為美國，日本以及歐洲在數控機床方面的

6、專利申請數量：國家專利數量美國1986283日本935647歐洲1000002.3國際數控機床專利技術構成對機床專利進行國際專利分類號技術構成分析，以及對國內外機床知名企業的專利數量和技術重點進行分析（見圖2.1）。圖2.1 專利技術構成發達國家側重于技術創新，掌握有大量的核心技術，質量和速度方面可靠性大，申請的專利多為機床專利方面的熱點，有發展前景，是復合加工中心，引領世界機床快速發展。截至現在，機床整機專利的申請約占全球的三分之二，數控及測試系統則占據20%左右，加工工藝等占據12%左右6。圖2.2 國際數控機床專利IPC小組分析從圖2.2可以看出，世界機床類專利熱點側重于電主軸，刀具，測

7、量儀器等關鍵部件，屬于核心技生產。近年來，智能技術，電子技術飛速發展，促進了機床技術的智能化電子化。如少無切削加工工藝，得益于激光等離子等技術發展。其他類專利如工程材料類和機械手工類等，所占份額較小。2.4國際數控機床專利優勢布局通過調查分析，在中國數控機床領域專利申請中的企業中，外國企業占到了半數以上，并且是關鍵技術的專利申請。日本公司占有絕對優勢，德國企業也很強勁，是很大的競爭對手，同時也是學習的對象。他們圍繞自身的技術優勢，形成專利族重點布局，在專利市場上占有大份額。日本企業的專利布局從橫交錯，交叉互補，已形成完整的數控機床產業生產線。日本政府不斷地投入資金以及政策的支持，使得其機床產業

8、發展壯大。不僅生產機床主機，包括零部件，功能部件 以及數控系統等都形成了專利優勢，在中國有大量的專利申請。德國企業在中國的專利申請范圍廣泛，如主要涉及機床的工藝和機器控制，工業電器設備領域的西門子公司，專利申請多在手持小型工具，機床以及工業電氣設備中的控制與傳送系統的博世公司，側重數控機床的測試系統專利申請的海德漢公司，在于數控機床的精密儀器儀表、一般測試方法等方面有較多的申請。可以看的出，德企專利優勢在于高檔數控機床及功能部件，包括數字控制、測量系統以及通用手持工具如機械手等領域7。3. 我國數控機床領域專利現狀83.1我國數控機床專利數量分析3.1.1我國數控機床歷年專利數量分析從收集我國

9、自1996年的專利申請總量的變化中可以看出，數控機床領域專利申請可以分為三個階段（見圖3.1和圖3.2）。19962004年，該產業處于起步階段，維持一個緩慢而穩定的增長；20042013年是專利申請的快速增長期，說明該階段數控機床領域受到廣泛關注并有極大的發展；2013年以后專利數量開始下降，推測數控領域可能進入了瓶頸時期，正處于技術革新轉換階段。圖3.1中國數控機床發明專利申請情況圖3.2 中國數控機床實用新型專利申請情況3.1.2我國數控機床專利結構分析我國數控機床領域申請專利的結構分布如圖3.3所示。在19962015年間，共申請專利件，其中發明專利5447件、實用新型專利6675件、

10、發明授權1903件，實用新型專利的數量占多數。圖3.3我國數控機床領域專利結構圖3.2我國數控機床申請人分析通過檢索中國數控機床領域專利申請情況，由圖3.4和圖3.5得出該領域我國發明專利前3位申請人分別是華中科技大學、大連創達技術交易市場有限公司和上海交通大學，高校申請數控機床領域發明專利的比數量占多數；發明實用新型專利前3位申請人分別為重慶麥斯特精密機械有限公司、齊重數控設備股份有限公司和無錫華聯精工機械有限公司，機械公司所占比重較大。圖3.4我國數控機床領域發明專利申請人區域分析圖3.5我國數控機床領域實用新型專利申請人區域分析3.3我國數控機床IPC分析由圖3.6和圖3.7可知，我國數

11、控機床領域申請專利主要集中在B（作業、運輸）類和G（物理）類兩大類，B類申請的專利占多數，說明我國的數控機床產業比較注重B（作業、運輸）領域技術的研究。同時可以看出所涉及的主要的 IPC 分類號是B23Q、B23B、 B24B和G05B 。B23Q 主要涉及機床的零件、部件或附件, 如仿形裝置或控制裝置 ( 在車床或鏜床上使用的各類刀具入B23B27/00); 以特殊零件或部件的結構為特征的通用機床。B23B 主要涉及車削及鏜削。G05B 主要涉及一般的控制或調節系統; 這種系統的功能單元; 及用于這種系統或單元的監視或測試裝置。B24B主要涉及磨削、拋光或刃磨用的工具(磨削或拋光光學透鏡表面

12、或類似形狀表面的工具入B24B13/01;磨頭入B24B41/00;包含高分子物質的磨料或摩擦件或型材的制造入C08J5/14;拋光劑成分入C09G1/00;磨料入C09K3/14)。圖3.6我國數控機床領域發明專利IPC部類分析圖3.6我國數控機床領域實用新型IPC部類分析4泉州地區數控機床領域的專利概況4.1. 專利檢索策略的制定提取主題詞“機床”、“數控機床”、“NC” 、“CNC”等，并對主題詞進行擴充，得到檢索式：數控 or 計算機控制 or 數字控制 or 柔性加工 orNCor CNC or FMS or數控裝置 or 數控設備；通過上述關鍵詞確定相應的IPC分類為B23%。由于

13、僅利用主題詞檢索，檢索范圍相對較小，故通過主題詞與國際專利分類號相結合，確定既包括金屬加工機床主機本身，又涵蓋數控系統、功能部件與關鍵部件等部分較為準確的組合檢索策略，并在檢索結果中將地區限定在泉州，通過二次檢索進而更加全面又精確地反映泉州地區數控機床領域的專利情況。4.2. 泉州地區數控機床專利數量分析4.2.1. 歷年專利數量分析從收集泉州近十年的專利申請總量的變化中可以看出，數控機床領域專利申請可以分為四個階段（見圖4.1）。20062008年，該產業處于起步階段，專利數量較少；在20082010年期間，專利數量平穩增長，數控機床領域開始有了初步發展；而在20102012年之間出現了專利

14、數量猛增的情況，說明該產業在此階段受到廣泛關注并促進其迅猛發展；2012年以后專利數量開始下降，可能該產業處于瓶頸時期，急需新的技術革新。圖4.1 歷年專利數量圖4.2.2.專利結構分析泉州地區數控機床領域申請專利的結構分布如圖4.2所示。在20052015年間，共申請專利190件，其中發明專利45件、發明授權14件、實用新型專利131件。實用新型專利占專利總量的三分之二，是發明專利數量的兩倍。這是由于使用新型專利創新范圍較廣，創新含量不高，比較容易實現的緣故。圖4.2 專利結構圖4.3. 泉州地區數控機床專利申請人分析4.3.1. 申請人構成分析通過對各申請人在申請專利數量的統計分析（見表4

15、.1）發現，福建敏捷機械有限公司、福建瑜鼎機械有限公司、華僑大學、黑金（福建）自動化科技股份公司等四家申請機構申請數量較多，占全市專利申請量一半以上。其中大部分為機械制造企業，除了福建敏捷機械有限公司和福建瑜鼎機械有限公司外，其他申請人水平差距不大。表4.1 申請人綜合分析4.3.2. 申請人趨勢分析從各申請人歷年專利數量變化情況（見圖4.3）來看，南安市貝斯泰石業有限公司和泉州佳泰數控有限公司在2012年之前專利數量具有領先的優勢，2012年以后福建敏捷機械有限公司和福建瑜鼎機械有限公司異軍突起，專利數量呈現大幅度增加；2011年以后專利申請人迅速增多。圖4.3 申請人趨勢分析4.4. 泉州

16、地區數控機床專利IPC分析4.4.1. IPC部類分析圖4.4為泉州數控機床產業專利申請量的IPC部類分布情況。圖4.4 IPC部類分析從圖4.4可以明顯看出，泉州數控機床專利主要集中在B（作業、運輸）大類、H（電學）大類和G（物理）大類。由此可見，泉州數控機床產業比較注重B（作業、運輸）領域技術的保護，說明在該領域研究較多，并具有一定優勢。除此之外，在H（電學）大類和G（物理）大類也進行了一定的研究，并申請了專利，從而形成了一個以作業、運輸為主，以電學、物理為輔的專利保護網。4.4.2. IPC小類分析圖4.5 IPC小類分析圖4.5展示了泉州地區數控機床專利申請集中分布的前十位IPC小類。

17、其中主要集中在B23Q（機床的零件、部件或附件；以特殊零件或部件的結構為特征的通用機床；不針對某一特殊金屬加工用途的金屬加工機床的組合或聯合）、B23B（車削；鏜削）、B23P（金屬的其他加工；組合加工；萬能機床）、B44B（用于藝術制品的機器、設備或工具，例如用于雕塑、扭索飾、雕刻、烙印或鑲嵌）、B23C（銑削）上。4.4.3.IPC小組分析圖4.6顯示了泉州地區數控機床專利申請的前十位IPC小組分類號的分布情況，可以看出，數控機床專利的申請熱點主要集中在B23P23/02（用于不同機械加工的機床）、B23Q5/40（用進給軸，如導程絲杠）上。圖4.6 IPC小組分析4.5. 泉州地區數控機

18、床專利技術分布分析從圖4.7可以看出，泉州地區數控機床專利技術側重于金屬加工、車削、鏜削、雕刻等傳統加工工藝。這說明，由于泉州地區技術儲備不足，起步較晚等諸多原因，專利還主要停留在機床加工工具結構創新等方面，制造方法和工藝專利上還有欠缺。圖4.7 技術分布大類5.關于泉州地區知識產權保護的幾點建議對數控機床的專利保護，離不開政府的支持與鼓勵，在良好的制度環境下，企業知識產權才能得到更好的應用。企業自身的創新研發是企業生存的根本所在。5.1針對政府的建議5.1.1加強健全專利制度政府應完善知識產權制度的立法工作，并且對于企業專利管理工作制度加以完善。以此作為企業發展的基石，實現企業更加長遠的發展

19、。加強推動法規的健全、管理制度的完善、執法機制的形成、法律知識的普及、專業人才的培養5.1.2加強對企業的鼓勵和支持企業的發展離不開政府政策性的支持和鼓勵。政府部門可以加大對數控機床產業的資金支持，良性的指導，使得泉州地區的數控機床產業集中力量發展，以便形成健全的產業鏈，實現完整的工業化生產。5.1.3加強完善科技管理體制目前，我國部分國家資助的創新項目或給予的優惠政策規定了知識產作為權約束條件，大大促進了我國機床企業專利數量的增長。但同時一些深層的問題仍然存在，比如一些項目的專利管理和原有科技體制下的科技成果管理沒有很好地銜接，還有政府部門在項目的具體管理中缺乏有效的監管機制，致使一些政策規

20、定流于形式，或者并未實現政策初衷。針對這些情況，政府要加快改革科技計劃管理體制，將專利管理納入科技計劃管理的全過程。一方面，在科技創新計劃的制訂、項目申報、項目下達、項目合同簽訂、項目驗收鑒定等環節，強化全流程專利管理。另一方面，強化科技評價體系中的專利比重，在高技術研究、科技攻關、科技基礎設施建設計劃項目立項前，進行國內外專利情況分析，并以獲得專利作為立項目標和驗收指標。5.2針對企業的建議5.2.1 加大對數控機床的研究2004年后，我國數控機床領域專利數量驟增，量上的業績可謂可觀。然而，通過對比我們發現，我國數控機床領域的專利數量與國外仍然相差甚遠。同時，從調查看，泉州地區數控機床專利技

21、術側重于金屬加工、車削、鏜削、雕刻等傳統加工工藝，世界機床類專利熱點側重于電主軸，刀具，測量儀器等關鍵部件，智能技術的飛速發展，促進了機床技術的智能化電子化。因此，泉州地區的企業在數控機床的研究方面不僅要加大研究的規模，還需注意跟進國際趨勢，與國際先進技術接軌，從而自助創新，開發企業核心技術。5.2.2 加大對核心技術專利的保護泉州地區的企業在加大數控機床研究的同時，應該將自身的智力資源轉化為專利，對核心技術及時申報專利，一方面獲得專利保護，另一方面也可以通過專利在融資、合資、合作等方面獲得更大的收益，同時應該充分利用專利信息，避免開發的盲目性和技術的重復研究，還可以有效防止侵權行為的發生。5