基于专利的德国技术创新分布格局与发展趋势

慎金花 陈欣 杨锋

摘要：技术创新是创新型国家经济和社会发展的核心驱动力，能够给国家的重要产业带来较强的国际技术竞争力。专利作为衡量国家技术创新能力的一大重要指标，在全球技术竞争日益激烈的今天得到了越来越多的关注。本文基于1994～2013年德国的专利数据，从专利活动的时间趋势、全球布局和创新主体的格局分布等角度入手，解析德国技术创新的动力与源泉。

 

2014年5月，德国联邦教研部提交了《2014年德国研究与创新报告》，报告认为德国政府2006年以来推行的高技术战略是德国创新能力上升的重要原因。众所周知，技术创新是创新型国家经济和社会发展的核心驱动力，能够给国家的重要产业带来较强的国际技术竞争力。德国经济一直走在世界的前列，其中一个重要的原因就是德国实施了卓有成效的专利战略，通过专利的产业布局和海外布局促进国家的产业结构转型和升级，由此不断提升和保持“德国制造”强大的市场竞争能力。

专利作为衡量一个国家技术创新能力的重要指标之一，在全球技术竞争日益激烈的今天得到越来越多的关注。本文基于1994~2013年德国的专利数据，从专利活动的时间趋势、全球布局和创新主体的格局分布等角度入手，解析德国技术创新的动力与源泉。

一 指标与数据处理的说明

（一）数据获取

检索时间：2014年12月4日

专利国别界定：德国经济、科技发展过程中产出的专利，区别于德国专利局受理的专利。

数据的时间范围：1994年1月1日~2013年12月31日。

（二）报告中涉及的术语说明

专利强度：专利强度指标是美国加州大学伯克利分校和乔治梅森大学的共同研究成果，它基于单篇专利的权利要求数量、专利申请时长、专利引证与被引证次数，专利同族数量等十多个指标作为复合指标来判断专利质量。利用该指标可以快速筛选出专利检索结果中的核心专利。

高强度专利：高强度专利指的是专利强度打分为50~100分的专利（满分100分），即高质量的核心专利。

专利族：专利族亦称专利家族，是基于同一优先权文件，在不同国家或地区的专利组织申请、公布或批准的内容相同或基本相同的一组专利文献。

国际专利分类号：国际专利分类法是国际上通用的专利文献分类法。用国际专利分类法分类专利文献（说明书）而得到的分类号，称为国际专利分类号，通常也写为IPC号。IPC采用了功能和应用相结合，以功能性为主、应用性为辅的分类原则。它采用等级的形式，将技术内容注明“部-大类-小类-大组-小组”，五级分类形成完整的分类体系，现有A~H共8个部类。

权利要求数量（Claims）：专利的权利要求数量越多，说明专利保护的范围界定越好，专利权越稳定。

引证/被引证次数（Fwd Cites/Cites）：专利的引证次数越多，说明专利被关注程度越高，专利价值越高。

发明人数量（Inventors）：发明人数量体现发明团队的规模，发明人数量越多，说明研发实力越强。

诉讼数量（Litigation）：诉讼数量越多，说明申请人在行业的市场竞争占据的位置越重要。

专利寿命（Life）：专利剩余的保护年限，表示技术有效保护的剩余时间。

工业应用范围（Industries）：专利技术适用的范围，应用范围越广，专利越重要。

二 德国专利活动的概况分析

如图1所示，1994~2013年的20年间，从专利总量来看，全球专利产出前5的国家分别是日本、美国、中国、德国和韩国。德国是全球第四大专利来源国，共产出专利3786435件，涉及1317454个专利族，在全球90个国家/地区进行了专利布局。

（一）时间-专利组织趋势

由图2的时间趋势可以看出，1994年至2004年，德国专利保持了较为稳定的增长态势；2005年至2013年，德国专利产出相对平稳。从中可以推测出，德国的创新环境日趋成熟，创新活动已经步入理性的发展轨道。

由于专利保护地域性的限制，从宏观情况来看，日本、美国、中国、欧洲专利局（以下简称“欧专局”）、世界知识产权组织向来是专利申请的兵家必争之地。图2中德国专利申请的时间-专利组织趋势反映：20年间，德国在本土、欧专局保持了相对稳定的申请态势；在世界知识产权组织和中国的申请处在上升通道；与之形成对比的是，2001年以后德国在日本的专利申请逐渐下降。由此可以看出，德国对全球市场采取的专利战略有所不同。

（二）全球战略布局

由于专利具有地域性，专利族的大小能够反映出市场的全球扩张程度。图1专利产出最多的5个国家中，德国平均每个专利族包含2.87件专利，美国为2.48件/专利族，韩国为1.53件/专利族，日本为1.36件/专利族，中国为1.06件/专利族。德国对全球市场的重视程度可见一斑。

图3显示，德国35.4%的专利在其本土布局，高达64.6%的专利在海外进行布局，海外布局比例在专利产出最多的5个国家中排名第一，在全球战略方面相当具有优势。德国专利主要流向欧专局、美国、世界知识产权组织、日本、中国、奥地利等国家和地区。从图4的时间趋势上来看，德国自20世纪90年代开始就非常重视海外市场的开拓和保护，专利的海外布局比例自1994年的56.2%一路上升到2008年的70%，从2009年开始有小幅回落。

（三）技术创新领域

图5显示的是德国在8个IPC部类中的专利产出与全球该部类专利总产出的比例关系。从中可以看出，A部“人类生活必需”的专利占比一直保持稳定状态；B部“作业、运输”的专利占比前10年稳步增长，后10年保持基本稳定状态；C部“化学、冶金”进入21世纪后，其专利占比逐年稳步下降；D部“纺织、造纸”的专利占比在20年间一直处在下降通道，且降幅较大；E部“固定建筑物”的专利占比分别在2000年和2005年出现两个峰值，其余时间表现较为平稳；F部“机械工程”的专利占比逐年上升，2008年以后趋于稳定；G部“物理”和H部“电学”的专利占比一直在稳步增长。从这些趋势可以看出，德国的产业结构调整和技术创新之间呈现出相辅相成的关系。

从IPC大组的专利产出数量来考量，可以得知德国在汽车、机械、医药、化工、家用电器等产业上积累了较强的专利实力，专利产出的绝对数量在全球排名中处于领先地位。如表1所示，以德国最具优势的汽车产业为例，其“活动车顶”技术领域的专利数量全球第1，全球占比高达41%，也就是说在该技术领域德国基本处于垄断地位；在“车辆发动机控制”“排气管”“车辆制动力分配控制系统”“车载安全保护装置”“汽车管路”“车灯”“汽车座椅”等技术领域，德国的专利数量均为全球第2，仅次于日本；“车载空调”技术领域专利数量位列日本、韩国之后，居全球第3。

高强度专利，也就是核心专利，能够使一个国家在技术创新中保持强大的竞争优势。图6的雷达图显示的是德国专利产出数量最多的30个IPC大组的总产出与高强度专利产出在全球的占比情况，从中可以看出德国专利质量颇高，就全球占比来看其高强度专利的表现比专利产出总量更为突出，在汽车技术领域德国表现尤为出色。

三 主要产业的创新主体及其格局分布

专利数量排名前100位的专利权人名单中，只有排名第14位的弗朗霍夫应用研究促进协会（也被称为弗朗霍夫学会）是非企业的专利权人，该协会是德国也是欧洲最大的应用科学研究机构，下设80多个研究所，年经费10亿欧元，总部位于慕尼黑。

从对专利权人的分析结果来看，德国的各类企业目前已经成为德国创新活动的主体，是创新活动的发起者、主要投资者和创新成果的使用者，它们决定了创新的力度，从而使德国的创新体制具有通过迅速吸收新技术来促进工业创新的惊人能力。

西门子作为德国掌握专利数量最多的专利权人，其产业涉及通信、建筑、自动化、照明、医疗、铁路列车、水处理、家用电器等诸多领域，专利产出也相应地分散在各个技术领域。

我们可进一步根据专利产出数量确定掌握专利数量最多的前30位专利权人。除去以西门子为代表的综合型企业，其余企业专利权人基本可以分为五大类，分别是以保时捷、戴姆勒等为代表的汽车制造企业，以博世、大陆等为代表的汽车配件企业，以卡尔蔡司、蒂森克虏伯等为代表的机械设备制造企业，以拜耳、赛诺菲等为代表的医药企业，以及以巴斯夫、赢创工业等为代表的化工企业。

汽车、汽车配件、机械设备制造、医药、化工是德国的支柱产业，在这些产业中，专利较为集中地产自于产业中的领先企业。对这些产业的创新主体进行的分析在一定程度上能够揭示德国创新活动的轨迹。

（一）汽车产业

汽车产业是德国国民经济的主要支柱产业，德国1/7的就业岗位、1/4的税收收入依赖于汽车及其相关产业。

由图7可以看出，从1994年到2013年的20年间，戴姆勒、保时捷、宝马、大众、通用为德国汽车产业创新活动的领跑者。从时间趋势上看，这些企业的专利产出维持了较为稳定的增长态势，其中大众在2000年、戴姆勒在2004年分别出现了峰值。

图8反映了五大汽车制造企业在权利要求数量、引证次数、被引证次数、发明人数量、诉讼数量专利寿命这六个专利强度指标上的表现。图中0~1的数值为企业在某一指标的平均值与在该指标上表现最好的公司的平均值之比。可以看出，通用汽车在权利要求数量、被引证次数、工业应用范围、专利寿命4个指标上拔得头筹，说明通用的专利权较为稳定、专利价值较高、专利技术适用的范围较广，并且其技术有效保护的剩余时间较长；宝马的诉讼数量指标最高，表明其在汽车的市场竞争中占据的位置较为重要；戴姆勒的引证次数最多，说明其专利的受关注程度高。

（二）汽车配件产业

德国的汽车生产企业与汽配企业紧密合作，建立研发、生产、物流协作等方面的合作伙伴关系成为一种趋势，这种伙伴关系有利于提高各自的竞争力和抗风险能力。德国拥有博世、大陆、采埃孚、舍弗勒、天合汽车等世界一流的汽车零部件供应商。这些供应商从来不是整车厂的附庸，而是独立的零部件供应商，这对德国汽车在动力、传动系统及其匹配方面保持世界领先技术水平起到了很好的支撑作用。

从图9可以看出，博世的专利数量遥遥领先。从时间趋势上看，大陆、采埃孚、舍弗勒、天合汽车等汽配企业维持了较为稳定的专利申请态势。

由图10可知，大陆集团在工业应用范围、发明人数量两个指标上有一定优势，说明大陆集团的专利技术适用的范围较广，研发队伍较为稳定；舍弗勒在权利要求数量、专利寿命两个指标上有一定优势，说明舍弗勒的专利权较为稳定，技术有效保护的剩余时间较长；采埃孚在被引证指标上优势明显，说明该公司的专利得到了同行的更多关注；博世的诉讼数量指标最高，这在一定程度上反映出其在市场竞争中的重要地位。

（三）机械设备制造产业

机械设备制造业是德国重要的支柱产业之一，可与之相比的只有汽车及汽车配件产业。面对未来的诸如提高资源和能源效率、改善交通状况、保证全球粮食供应等主要挑战，机械设备制造业能够提供关键的技术服务。德国的机械设备制造业属于创新型产业，欧专局大部分的机械制造专利申请都源自德国。

卡尔蔡司、蒂森克虏伯、福伊特、ABB公司是该产业排名前4位的专利权人。由图11可以看出这些公司的专利申请基本保持了较为稳定的态势。图12显示，卡尔蔡司在多个指标方面优势明显，福伊特更加注重通过专利诉讼保护市场。

（四）医药产业

德国曾有世界“医药基地”之称。然而，20世纪90年代以来，由于受到来自美、英等国的竞争压力，德国在医药产业的支配地位被削弱。

拜耳、赛诺菲、默克、勃林格殷格翰、罗氏是德国专利申请数量最多的前5位专利权人。从图13、图14可以看出，这些医药企业的专利申请稳中有降，拜耳公司的降幅尤为明显。跨国医药研发生产商罗氏公司在专利强度的各项指标中的表现都较为突出。

（五）化工产业

化工产业也是德国重要的支柱产业之一。德国是目前世界上最大的化学产品出口国，拥有为数众多的世界级大型化工企业，其中巴斯夫股份公司是世界最大的化学企业，汉高公司是世界第三大日用品化工品生产商。

从专利申请的角度看，巴斯夫、赢创工业、科莱恩、瓦克化学是德国专利申请数量排名前4位的化工企业。从图15的时间趋势可以看出，四家化工企业专利申请数量在1994~2013年的前10年处于稳步上升状态，后10年基本都处在下降通道，巴斯夫的专利申请下降趋势尤为明显。

从图16来看，赢创工业的专利质量较高；巴斯夫的研发实力最强，涉及的诉讼也最多，市场竞争中的地位非常重要。

四 总结

在1994年到2013年的20年间，德国是全球第四大专利来源国，其创新环境日趋成熟，创新活动已经步入理性的发展轨道。从专利分析的结果来看，高度全球化和以企业为创新主体是德国技术创新的两个最明显的特点。

德国高达64.6%的专利在海外进行了布局，海外布局比例在专利数量最多的5个国家中排名第1，在全球战略方面具有相当优势。德国专利的海外布局比例自1994年的56.2%一路上升到了2008年的70%。

汽车、汽车配件、机械设备制造、医药、化工是德国的支柱产业，在这些产业中，专利产出集中地来自于产业中的领先企业，出现了西门子、戴姆勒、博世、巴斯夫、拜耳等重量级的专利权人。企业是德国创新活动的主体，企业通过技术创新，始终使自己的产品保持在产业链的高端，在激烈的市场竞争中立于不败之地。

另外，这20多年间德国专利的布局情况在一定程度上反映了德国产业结构调整的轨迹。德国A部“人类生活必需”、B部“作业、运输”、F部“机械工程”、G部“物理”和H部“电学”的专利在全球的占比保持了基本稳定或者稳中有升的状态，而C部“化学、冶金”、D部“纺织、造纸”的专利占比一直处在下降通道。从这些趋势可以看出，德国的产业结构调整和技术创新之间呈现出相辅相成的关系。

本文数据来源于Innography专利检索系统，尽管笔者在后期处理中进行了大量的数据清洗，但是受专利申请延迟公开，以及机构合并、重组、分拆等因素影响，本文所使用的数据从微观角度来看未必完全精确，只能在一定程度上反映出德国技术创新的分布格局。同时，对德国主要产业的创新主体及其格局分布进行深入的专利分析将是非常有意义的一个尝试，有助于进一步挖掘德国技术创新的基础和源泉。