作者：吴静，傅晓亮；国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心材料部。赵呈刚；清华大学美术图书馆
摘要
利用德温特世界专利索引数据库定量分析钛合金专利技术。结果表明，航空航天领域钛合金专利申请量排名居首位，由此可见，掌握钛合金在航空航天领域的专利情报对完成航空航天领域知识产权战略部署具有重要意义。以此为契机，详细分析了航空航天领域钛合金历年专利技术申请概况、主要申请人、专利被引频次以及专利布局等特点，并用统计学方法检验专利申请在申请人与被引频次两个方面是否存在二八定律。结果表明，专利分析体现了二八定律的一般特点。最后对我国钛合金企业制定研发策略和专利布局提出建议和参考。
正文
钛作为优质轻型高强耐蚀材料，其应用的深度和广度标志着一个国家和地区的经济水平、社会发展和战略地位。专利文献包含了丰富的技术信息、法律信息和经济信息，同一发明成果出现在专利文献中的时间比出现在其他媒体上的时间平均早1~2年。由此可见，分析专利信息可以获得丰富的竞争信息，对国家战略高新技术发展规划的制定与布局、对企业研发投资与市场策略的制定等都具有积极作用。本课题从专利的角度对钛合金领域现状及专利布局进行分析，总结了目前钛合金在全球的总体研发状况与发展趋势，在此基础上对钛合金研发的热点产业进行深入分析，以期为相关研发机构或企业提供数据和信息支撑。
１研究方法
采用的检索工具是《德温特世界专利索引》数据库（Derwent Innovations Index, DII），数据检索时间截至2012年6月30日，使用了IPC分类号C22C-001，C22F-001以及C22C-014，德温特分类号M26，M29以及关键词Titanium的不同组合进行全面检索，检索涵盖了钛合金全部技术领域，然后对检索结果进行筛选，人工过滤检索噪音。需要说明的是，由于专利公开日期相对申请日期的滞后，因此2011~2012年申请的有些专利截至检索时还没有公开，所以仅统计分析2011年底前的专利数据，但是所使用的2011年的专利数据并不完整。
根据二八定律，从统计学角度看，精确的20%和80%其实并不多，而且做比较的两个数字加起来也不一定等于100%。二八定律在文献计量研究中正发挥重要作用，目前国内已有数家机构发布核心期刊统计报告，二八定律被列为研究的理论基础之一。但是二八定律用作专利分析是否可行，目前还没有相关报道。本文选取DII数据库中钛合金专利申请作为数据来源，统计相关分布特征，检验在专利分析中是否存在二八定律。
２钛合金的专利申请状况
通过在DII数据库中检索，共得19182件有关钛合金的专利申请，并以此作为分析的数据样本。从全球范围来看，在钛合金技术领域专利申请量排名前5位的国家／地区／组织分别为日本、美国、欧洲专利局、中国、德国。日本最为突出，以6734件的专利申请量居世界第一，美国和欧洲专利局以4968和3284件分别居世界第二、第三。
以钛合金的应用技术为特点进行技术筛分，钛合金主要应用领域可以大致分为以下１１大类：医疗卫生、航空航天、车辆工业、兵器工业、船舰及海洋工程、电力工业、化工和石化工业、建筑工业、运动器械领域、表面处理及制备方法、生活休闲和其他领域。图１为钛合金相关的主流应用技术分支的专利申请数量的柱状图。从图１可以看出，排在首位的是航空航天领域，共有2390件，申请人关注程度最高；其次是车辆工业和医疗卫生，分别为2059件和1215件。
航空航天领域是研制和应用钛合金最早的领域，由于航空航天工业快速发展的需求，各国政府的重视和政策倾斜，导致申请人的关注度最高。此外，随着节能减排等环境意识逐渐增强，降低燃油消耗，减少有害废弃物排放已经成为汽车行业技术进步的主要动力和方向之一，因此，选择高比强度的轻质材料钛替代传统的汽车材料（如钢铁）得到广泛重视，导致申请人的关注度增高。再者，由于钛合金比强度高、生物相容性和耐体液腐蚀性好，使得其成为一种重要的外科金属植入物，在医疗卫生领域获得广泛的研究。
３钛合金在航空航天领域的专利申请状况
2006年中国提出建设创新型国家的发展战略，2007年3月做出大飞机项目立项的决定，并且新出台的“国家高新技术十二五规划”明确把高端装备制造业作为新时期高新技术产业的发展重点。其中航空航天领域处于高端装备制造产业当中最重要的一个分支，而钛合金作为一种高性能轻型合金，成为航空航天领域最有潜力的新材料之一，备受关注。
３．１专利申请总体发展状况
图２是钛合金在航空航天领域专利申请量逐年变化图。从全球申请量可以看出，1958~1986年期间发展缓慢，申请数量较少；从1987年起，开始大幅增长，在1990年达到一个峰值，为153件，然后出现数量小幅下降的趋势，到1997年全球经济危机期间申请量跌至谷底为42件，在2004年又出现一个峰值，之后出现回落，但是也维持在70件以上。而在中国的申请量远远小于全球申请量，1987年首次出现3件申请，此后均维持在个位数的申请量，直至2003年申请量突破两位数，此后申请量均维持相对较低水平，2010年达到最高时也仅32件。
３．２主要申请人专利状况
如果二八定律适用于专利情报分析，可以预测20%的申请人拥有约80%的专利申请量。基于DII数据库检索结果对专利申请人进行统计，在统计分析时先将申请人按照专利申请量降序排序，取排序前20%的申请人，然后统计其累计申请量占总申请量的比例。由于二八定律也是经验定律，虽然理论上20%的专利申请人应累计80%的专利申请量，实践中，70%~90%的专利申请量也可以接受。
统计数据显示，钛合金在航空航天领域专利申请人为445个，前20%的申请人覆盖了70.4%的专利申请量，表明该结果符合二八定律，该20%的申请人具有集中优势，常被视为核心区。笔者认为该核心区集中优势的形成过程可用马太效应解释，即“强者愈强，弱者愈弱”，在技术萌芽阶段，企业投入大量资金和人力进行技术研发并申请专利，专利获得授权将赋予企业一定时间的独占权和排他权，企业将会逐步占领市场，获取丰厚的利润。市场资金的回笼和优秀科研人员的流入会激励企业技术创新，企业通过专利布局进一步控制产业发展，从而形成集中优势。
表１为在航空航天领域专利申请量排名前10位的企业，并分析了该技术领域中主要申请人的专利申请延续时间和近10年专利数量占总量的比例情况，以此研究竞争对手保持技术领先的时间和最近的发展态势。排列第一的GENERALELECTRIC CO公司（通用电气公司，美国）专利申请延续时间最长，从1967~2010年，近10年申请比例占其专利总量的19%，增长平稳，而排名第二的UNITEDTECHNOLOGIES CORP公司（联合科技公司，美国）和排名靠后的AVIATION MATERIALS RES INCS（航空材料研究院，俄罗斯）虽然专利总量远少于GENERAL ELECTRIC CO公司，但是近10年来专利比例分别占其专利总量的37%和61%，说明上述申请人在该领域的发展态势十分强劲。
此外，NIPPON STEEL CORP（YAWA）（新日铁公司，日本）的专利申请总量也较高，维持在100件以上，但是近10年的专利所占比例仅为6%，说明该公司在该领域的研发缩水，有可能退出该领域的专利竞争。
３．３专利引证分析
专利被引频次体现了专利申请的核心优势，在统计专利申请被引频次分布时，以每件专利申请为最小统计单元，按被引频次降序排列，取被引频次的前80%，统计其对应的专利申请量占总申请量的比例。与此前的做法类似，实践中，10%~30%的专利申请量也可以接受。据此初步界定：如果占总被引频次80%的被引频次对应10%~30%的专利申请量，则认为该领域的专利分布符合二八法则。
统计数据显示，钛合金在航空航天领域专利申请总被引频次为3393次，前80%的被引频次覆盖了28.9%的专利申请量，表明该结果符合二八定律，占总被引频次80%的核心专利在专利申请中占据较少的比例。
此外，一件专利被引用的次数越多，表明其对在后发明者所依据的思想越重要，因而其越处于核心地位。将钛合金在航空航天领域专利按同族被引证的次数排名取前10位，见表２。
从表２看出，前7个专利同族申请被引证次数均超过30次，表明这些专利具有较高的价值，其技术内容是该技术领域的重点技术。同时DE2133103A和US19930044814A专利申请被引用的次数均在80次以上，而且比其他排名靠前的专利申请高出许多，说明这2个同族专利申请所代表的技术内容是钛合金在航空航天领域的核心技术。
３．４专利布局研究分析
３．４．１专利优先权国家／地区分析
图３为航空航天领域钛合金优先权国家分布。从图３可以看出，在航空航天领域专利申请中，有1148件的优先权国家是美国，说明美国是钛合金的航空航天领域应用技术最大的技术输出国；其次是日本，有1112件专利技术，说明日本在该领域具备较强的技术优势，同时反映出美国和日本是专利申请的主要国家，说明他们在该技术领域投入较大，掌握了大量的专利申请，基本上控制了该技术市场。而其他优先权国家的专利数量都比较少，依次是德国、英国、中国等。
３．４．２目标市场分析
通常情况下，在某个国家／地区／组织申请专利表明申请人希望将该国家／地区／组织作为专利应用技术的目标市场，因此通过分析专利申请的国家代码，可以了解某一技术在全球目标市场的分布情况。图４为钛合金航空航天领域应用技术在不同国家／地区／组织所占的份额。从图４中可以看出，排名前5名的国家分别为日本、美国、中国、德国、欧洲专利局。
４总结与建议
通过对钛合金专利文献的计量分析，可以看出：①日本、美国和欧洲专利局在钛合金领域占有绝对优势，其覆盖了全球专利申请数量的78.1%，其中航空航天领域的申请量居首位。②中国在航空航天领域钛合金专利的申请量远远小于全球申请量。专利申请量排名前10位的申请人被美国、日本和俄罗斯的企业所占据，且专利申请延续时间长，美国和日本是该领域最大的技术输出国。③二八定律在航空航天领域钛合金专利申请和被引频次中得到体现，20%申请人覆盖了占总专利申请量70.4%的专利申请量，28.9%的专利申请量占据了占被引总频次80%的被引频次，统计结果表明二八法则中的20%具有集中优势，是该领域的核心区。
针对以上情况，首先，学习美国和日本以企业为研发主体的经验，鼓励企业作为主体进行研发，发展产学研结合的研发模式，有效学习和利用各方面资源，慢慢从模仿型向创新型过渡，开发新技术，促进新技术向产品的转化。其次，鼓励和引导企业形成、拥有和使用知识产权，提高企业对知识产权掌控能力，要把专利、知识产权战略放在企业发展战略中，鼓励具有技术优势的企业积极开展专利挖掘，针对潜在的目标市场有针对性进行专利布局，为我国企业进入国际市场打破技术壁垒创造条件。
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