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集装箱港口机械设备专利技术态势分析

作者:刘晓琴 李军华 燕翔 李慧等   发布时间:2021年05月24日    浏览量:413   字体大小:  A+   A- 

    港口的建设水平影响着一个国家的经济发展程度。在经济全球化发展的浪潮中,国际贸易量剧增,集装箱这种运输方式依靠其自身优势也得到快速发展和完善。集装箱港口为了满足客户的需求,提高码头的运营能力及服务水平,对港口机械设备的绿色、高效、智能的要求越来越高。

    产业专利导航的主要目标是为产业发展提供决策支撑。本报告将通过集装箱港口机械领域的专利文献进行产业分析,从专利申请态势、技术领域、主要竞争者、专利价值等方面,揭示近20年港口机械设备专利技术的发展现状,旨在为集装箱港口机械产业结构升级、企业培育、技术升级、人才培养、专利布局运营等方面的决策提供支撑建议。

    根据自动化集装箱码头的作业流程和工作区域,集装箱港口装卸机械分为岸边装卸机械、水平运输机械和堆场装卸机械三种基本类型,如表1所示。本报告采用合享智慧科技有限公司的IncoPat全球专利数据库,对表1中的集装箱港口机械设备进行专利检索,进一步通过机器和人工对数据清洗,获得2000—2020年间集装箱港机设备专利9252件(检索日期为2020年11月10日)。

    1申请态势分析

    1.1专利申请年度趋势

    图1为全球港口机械设备近20年专利申请量的年度发展趋势。可以看到,全球港口机械设备专利申请量总体呈振荡上升趋势,其中:2006年之前专利数量正增长,2006-2007年出现短暂负增长后,除2010年和2014年,至今保持正增长的状态。这表明,2006年开始显现的美国“次贷危机”由金融危机波及到实体行业,港口产业也受到一定影响,但港口产业经历短暂调整后,仍呈现缓慢稳定增长状态。尽管目前全球新冠疫情、政治因素等使全球经济的不稳定、不确定因素显著增加,也将给港口产业带来一定影响,但港口装备智能化水平已是大势所趋,随着物联网、云计算、大数据等新一代信息技术的快速发展,港口设备智能化相关的专利仍然会是该领域的研发热点,专利数量将得到提升。

 

    1.2专利申请类型

    图2为统计期内港口机械设备相关专利的专利类型情况。全球港口机械设备相关专利中,发明专利5312件,占比57.4%;实用新型专利3501件,占比37.9%;外观设计专利215件,占比2.3%;另涉及检索报告和译文等其他专利文本,占比2.4%。国内发明专利占比远低于国外,其中,国内发明专利申请占比42.4%;而国外发明申请占比高达85.4%,这表明国内专利申请人在专利创造中存在一定“重数量轻质量”的问题,而国外专利申请人由于受专利申请费用等因素的影响,更倾向于申请技术含量较高的发明专利。

    1.3专利申请国别分布

    专利具有地域属性,一个专利要进入其他国家市场,必须在当地进行专利布局。图3是全球港口机械装备相关专利布局情况。由图可知,中国专利申请数量遥遥领先,约占全球港口机械设备专利的64.5%,是港口机械相关技术最重要的市场和技术原创国家。另外,日本、韩国和美国分别以635件、525件和444件专利,成为该领域专利技术的主要布局国家,分别占据全球相关技术专利的6.8%、5.7%和4.8%。

 

    2技术领域分析

    根据前文自动化集装箱码头的作业流程和工作区域,将港口装卸机械分为七个技术分支小类,对总体专利数据的人工技术标引结果进行统计,结果见图4。岸桥相关专利2601件,占比最多,为24%;其次是轨道吊,占整体的21%;另外,正面吊和轮胎吊分别占整体的18%和17%,这表明岸桥和轨道吊作为岸边和堆场作业的重要设备,对其技术的投入是港机装备领域的发展基础,同时正面吊和轮胎吊技术也是该领域研发的热点。此外,门座起重机专利占比9%;AGV领域专利占比8%;跨运车领域专利占比3%。

 

    对专利数据的标题进行词频统计分析发现(见图5),统计年限内港口机械设备领域的研究热点集中在岸桥、集装箱起重机领域;通过对控制方法及系统(Control Method、Control System、System)、自动化(Automatic)、定位系统(Position)、结构(Frame、Structure)、装卸方法(Unloading Method)、流程(Process)、液压系统(Hydraulic system)、小车(Trolley)等方面的改进,提高港口智能化自动化水平,提高工作效率,降低码头运营成本。

 

 

    3主要竞争者分析

    全球港口机械设备相关技术9252件专利共涉及3040个专利权人。图6为国内和国外龙头机构的排名情况。其中,振华重工以720件专利位列全球榜首;三菱重工、科尼起重机分别以427、417件专利位列全球第二和第三。我国三一重工以324件专利排名全球第四,表明三一重工不再仅仅涉及工程机械领域,其在港口机械领域的布局也日益深入。天津港集团和青岛港集团的专利数量分别高达256件和239件。三井造船以船舶建造闻名,但其在港口领域也有较多专利布局。现代重工的业务范围较为广泛,资金和科技投入不仅仅集中造船和散货装卸装备,还涉及港口机械模块。上海海事大学因其港航物流强势特色学科,以147件专利位于全球第八名。港机著名企业卡尔玛以112件专利排名全球第10。从专利数量来看,国内龙头企业整体超过国外龙头企业;从机构的类型来看,国外企业主要来自港航、船舶海工、工程机械等设备研发制造机构,国内的港口企业、大学等机构占据前20近半席位。

 

    3.1主要竞争者专利概况 

    选择国内龙头企业代表振华重工,国外企业代表卡尔玛、佩斯科、科尼起重机、利勃海尔、奥地利kuenz、三菱重工、三井造船、现代重工、斗山重工进行竞争者对比分析。对主要竞争者专利年度发展趋势(见图7)进行分析发现,振华重工、三菱重工和科尼起重机是涉足港口机械装备技术领域较为活跃的公司,并且积累了较多专利,在目前仍然有较多专利申请;斗山重工和奥地利Kuenz在该领域的技术研发出现不连续的现象,表现不佳;卡尔玛、佩斯科、利勃海尔等企业虽然在统计年限内表现稳定,但专利申请量每年不超过20项,一直处于相对低迷状态。

    3.2主要竞争者研发技术点 

     图8揭示了主要竞争者研发技术领域的分布。振华重工、科尼起重机、三菱重工和利勃海尔专利布局较为全面,但专利布局的侧重点存在差异,其中,振华重工在岸桥、轮胎吊、轨道吊的专利最多,科尼起重机最侧重轨道吊,三菱重工在AGV领域的专利最多,利勃海尔的专利集中在正面吊、门座起重机;卡尔玛的专利不涉及门座起重机和AGV,其他几个领域发展较为均衡;三井造船、佩斯科和奥地利Kuenz技术研究主要涉及岸边装卸装备和堆场装卸装备。

    3.3主要竞争者全球专利布局 

    主要竞争者专利分布统计结果显示(见图9),振华重工的专利主要布局在中国,并在欧洲专利局、美国、日本等国家进行了少量专利布局;来自日本的三菱重工和三井造船市场布局差异较大,其中三菱重工极为重视全球布局,但三井造船的市场主要集中在日本、美国和中国;韩国企业现代重工仅在本国存在布局,而斗山重工在除本国外的美国和中国存在少量布局;科尼起重机和佩斯科专利基本布局全球市场,利勃海尔和卡尔玛对于日韩市场少有专利布局,奥地利Kuenz仅在WIPO、EPO、US和西班牙存在专利申请。

    4 专利价值分布

    IncoPat专利检索分析平台通过提炼多个影响专利价值度的指标,构建出一套专利价值度评价模型。按照IncoPat的专利价值度评价体系,全球港口机械设备相关专利中专利价值度大于等于8的专利共计有3259件,占总量的35.2%(见图10)。对价值度大于等于8的专利申请机构进行分析,共涉及1326个机构或个人,其中高价值专利数量排名前30的机构,依次为振华重工、科尼起重机、三菱重工等。对比高价值专利占比的排名发现,机构间的排名情况差别较大,佩斯科、科尼起重机、ABB、三菱重工、西门子、村田机械等国外机构,高价值专利占比在50%以上,而全球重要港机竞争者卡尔玛、利勃海尔等机构的高价值专利占也比较高,分别达48.1%和47.8%。国内企业如振华重工、三一重工虽然在专利总数及高价值专利数量上占绝对优势,但高价值专利占比仅为41.5%和34.6%,天津港、青岛港等港口龙头企业高价值专利占比更低。

 

    小结

    通过对港口机械装备专利技术态势进行分析后,得出以下结论:

    (1)在专利质量与规模方面,全球港机专利申请量总体上呈现稳步增长的态势,其中发明专利占比超过50%,经Incopat专利价值评估体系的评估,约三分之一的专利为高价值专利,专利质量整体较高。国外发明专利占比(85.4%)远高于中国的发明专利占比(42.4%),从一定程度上反映出国内相关专利的质量还有待提升。

    (2)在专利地区分布方面,中、美、日、韩及欧洲地区是全球港机设备专利的主要布局国,占到了全球专利总量的近80%,上述国家和地区都是集装箱港口吞吐量大国,相应的港口机械市场规模也较大。与国际港机巨头大规模专利布局中国市场形成鲜明对比的是,我国港机企业在海外的专利布局相对较少。例如,振华重工虽然在五大知识产权局(WIPO、EPO、US、JPO和KIPO)均有布局,但是相对于三菱重工和科尼起重机等企业而言,其在海外布局的港机专利相对较少,建议我国相关企业加大核心技术研发的力度,加强专利的全球布局意识,为“大国重器”的出海保驾护航。

    (3)在竞争机构方面,港机专利量排名前十位的机构分别为:振华重工、三菱重工、科尼起重机、三一重工、天津港、青岛港、三井造船、上海海事大学、现代重工和卡尔玛。振华重工、三菱重工和科尼起重机是港口机械装备技术领域研发最为活跃的企业。

    (4)在技术领域方面,港机设备专利量较大的细分技术领域依次为岸桥、轨道吊、正面吊、轮胎吊、门座起重机和AGV。岸桥和轨道吊分别作为岸边和堆场作业的重要设备,对其技术的投入是港机装备领域的发展基础,同时正面吊和轮胎吊技术也是该领域研发的热点。在技术路线及功效上,港机设备旨在通过对控制方法及系统、自动化、定位系统、结构、装卸方法、流程、小车、液压系统等方面的改进,提高港口智能化自动化水平,提高工作效率,降低码头运营成本。

来源:上海海事大学TISC中心