基于PatSnap平台的秸秆机械化打捆技术专利分析.pdf

引用本文格式相姝楠基于 PatSnap 平台的秸秆机械化打捆技术专利分析 J农业工程，2023，13（5）：114-118 DOI：10.19998/ki.2095-1795.2023.05.020 XIANG ShunanPatent analysis of straw mechanization baling technology based on PatSnap blatformJAgricultural Engineering，2023，13（5）：114-118基于 PatSnap 平台的秸秆机械化打捆技术专利分析相姝楠（农业农村部农业机械化总站，北京 100122）摘要：秸秆打捆机是秸秆收获的重要装备，相关技术专利研究有利于精准确定产品研制方向。基于 PatSnap 平台（智慧芽全球专利数据库）针对秸秆机械化打捆技术相关专利情报筛选整理的基础上，利用专利分析方法与规范化的数据分析手段，从申请总量及趋势、国家/地区分布、技术布局等方面分析了秸秆机械化打捆技术的发展态势、研发热点等，以期为我国秸秆机械化打捆技术的研究提供客观高效的情报信息支撑。关键词：智慧芽；秸秆；机械化打捆技术；专利中图分类号：S225.5文献标识码：A文章编号：2095-1795（2023）05-0114-05DOI：10.19998/ki.2095-1795.2023.05.020Patent Analysis of Straw Mechanization Baling Technology Based on PatSnap BlatformXIANG Shunan（Agricultural Mechanization Station of Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Beijing 100122，China）Abstract：Straw baling machine is an important equipment for straw harvesting，and research on relevant technology patents is benefi-cial to accurately determine direction of product developmentBased on PatSnap platform（Wisdom sprout global patent database），patent analysis methods and standardized data analysis methods were used to screen and sort out patent information related to straw mech-anization baling technologyFrom total number of applications and trends，distribution of countries/regions，technical layout，develop-ment trend and research hotspots of straw mechanized baling technology were analyzed to avoid repeated research，in order to provide ob-jective，scientific and effective information theory support for development of straw baling machine in ChinaKeywords：PatSnap，straw，mechanization baling technology，patent 0引言能源资源始终是推动人类社会进步的重要力量。传统不可再生能源日益减少，并引发世界能源危机、环境污染及生态破坏等一系列问题。以农作物秸秆资源为代表的清洁可再生能源，能有效缓解能源供应短缺的矛盾，降低原有能源利用对生态和环境的破坏。我国是农业生产大国，农作物秸秆资源十分丰富，我国农作物秸秆资源量大面广，据农业农村部统计，2020 年全国秸秆资源中仍有约 8 900 万 t 未被有效利用1。在政府的高度重视下，经过广大科研机构、相关企业的多年耕耘，秸秆综合利用在国内已有一定发展，研究人员从饲料化、基料化、燃料化和肥料化利用等方面对秸秆资源化利用进行了探讨，特别在国内粮食主产区和农牧交错区，秸秆用作畜牧饲料的市场前景较为广阔2-4。秸秆利用前一般需要秸秆打捆机将秸秆收集离田处理。作为秸秆收获的重要装备，秸秆打捆机是将田间的秸秆收集捆扎成外形整齐的草捆。收集方式主要有两种：圆捆和方捆。在技术层面上，国内打捆机行业经过多年发展，装备技术和质量稳步提升，设备稳定性高，与国外打捆机差距逐步缩小，关键部件打结器研制上取得了一定突破，开始出现自走式多功能打捆机，同时也申报了多项技术专利5-8。因此，如何发挥专利信息价值，旨在研究相关技术领域的发展态势和研发热点，国内研究人员利用各种数据平台进行了分析。本研究基于 PatSnap 平台（智慧芽全球专利数据库），针对秸秆机械化打捆技术相关专利情报筛选与 收稿日期：2022-07-08修回日期：2022-10-14基金项目：农业农村部行业管理业务经费项目（2022）作者简介：相姝楠，硕士，高级工程师，主要从事农机试验鉴定工作E-mail：第 13 卷 第 5 期农业工程Vol.13No.52023 年 5 月AGRICULTURAL ENGINEERINGMay 2023整理的基础上，利用专利分析方法与规范化的数据分析手段，从申请总量及趋势、国家/地区分布、技术布局等方面分析了秸秆机械化打捆技术的发展态势、研发热点等，避免投入大量精力与资源重复研究，以期为我国秸秆机械化打捆技术研究提供客观高效的情报信息支撑。1数据来源与方法数据来源于 PatSnap 平台，该平台是一款全球专利检索数据库，基础数据涉及 116 个国家的 1.4 亿项专利数据和 1.37 亿条文献数据；支持中、英、日、法和德5 种检索语言；提供智能检索、高级检索、命令检索、批量检索及分类号检索等 10 种检索方式。专利文献是商业经营、科学研究和技术发展最重要的信息来源之一，专利信息数量庞大，价值突显，来源广泛。据世界知识产权组织（WIPO）统计，目前全世界累积可查的专利文献已超过 8 000 万件。另据实证统计分析，专利文献包含了世界科技技术信息的90%95%。专利分析法通过定量分析与定性分析对有关的专利文献进行筛选、统计和分析，使之转化成可利用信息的方法。定量分析是指按照一定的指标对专利文献的外部特征、专利文献的各种著录项目进行统计、解释和分析。定性分析是指以专利的内容为对象按技术特征归并专利文献，使之有序化的分析过程9。本文运用定量和定性相结合的分析方法，综合考察多种分析指标，充分挖掘技术创新价值，以期达到良好的分析效果。2专利概况使用 PatSnap 平台高级检索，设置检索式为（straw*or stalk*）and（baler*or knotter*）or（秸秆 or 茎秆）and（打捆机 or 打结器），检索时间为 2022 年 6 月15 日。因专利申请公开时间比申请日滞后 1.5 年左右，所以数据分析日期截至 2020 年 12 月 31 日，经数据清洗后得到 3 547 项专利。其中发明专利为 2 772 项（发明申请 1 700 项、授权发明 1 072 项），占 78.2%；实用新型专利为 775 项，占 21.8%。此外，有效专利 1 656项，占 46.7%；审查中专利 324 项，占 9.1%；失效专利 1 366 项，占 38.5%；其他 201 项，占 5.7%。3指标分析 3.1专利申请趋势专利生命周期可分为萌芽期、成长期、成熟期和衰退期 4 个阶段。萌芽期专利数量相对较少，大多是原理性的基础专利；成长期专利申请激增，向纵向和横向转移；成熟期改进型专利大量涌现，但速度降低；衰退期专利明显减少，呈现负增长10-11。从获得的专利信息可知，国外秸秆机械化打捆技术专利起源于1913 年，但大多为简易机械，基本以人力、畜力为动力的农具。直到 1946 年，英国的明尼阿波利斯莫林动力装置公司申报的机械化打捆发明专利，实现了以发动机为动力的秸秆打捆机（图 1），公开（公告）号 GB625679A，该专利介绍了一种配有往复运动柱塞的打捆机，通过柱塞的运动来驱动摆针机构连续地将物料压缩成捆状，并拉动绳子进行捆扎，这一原理一直沿用至今。秸秆机械化打捆技术专利申请和布局由此开始。专利申请趋势如图 2 所示，19131976 年，专利申请量相对较少，基本保持在个位数，这一阶段是国外秸秆机械化打捆技术的萌芽期；19772015 年，专利申请数量经历 3 次激增，这一阶段是国外机械化打捆机的成长期；20152020 年进入成熟期。我国秸秆机械化打捆技术起步相对较晚，有关资料显示，20 世纪 70 年代末，我国开始从美国、法国等国家引进秸秆 图 1明尼阿波利斯-莫林动力装置公司发明的秸秆打捆机Fig.1 Straw baling machine invented by Minneapolis-Moline Power Plant 相姝楠：基于 PatSnap 平台的秸秆机械化打捆技术专利分析 115 打捆机，而真正自主研发始于 2000 年左右，主要产品包括小圆捆打捆机、正牵引小方捆打捆机、侧牵引小方捆打捆机及二次压缩等，这与图 2 中显示一致3。20002010 年是我国秸秆机械化打捆技术的萌芽期；20112014 年是成长期；20152020 年是成熟期；其中 20132015 年达到了一个高峰。从上述可以得出：我国用 20 余年走完了国外近 100 年的发展历程，虽有后发优势，但更多离不开国家发展战略的调整和政策支持，特别是得益于农作物秸秆综合利用政策和农机购置补贴政策的实施，对秸秆综合利用急需的农机装备应补尽补，调动生产主体研发的积极性，推动了秸秆机械化打捆技术的快速发展。图 2专利申请趋势Fig.2 Tendency of patent application 3.2专利分布情况 3.2.1专利来源区域专利来源区域分布可以显示该区域的技术创新能力和活跃程度，图 3 显示了秸秆机械化打捆技术专利申请数量排名前 10 位的国家，依次是中国、美国、比利时、荷兰、爱尔兰、日本、德国、意大利、挪威和法国。其中，我国是秸秆机械化打捆技术专利的主要来源国，专利数量为 1 313 项，占 37%；美国专利数量 881 项，占 25%；其他国家专利数量相对较低。我国申报秸秆机械化打捆技术专利数量前 10 名的省（市、区）依次为安徽省、山东省、江苏省、黑龙江省、河南省、吉林省、浙江省、内蒙古自治区、辽宁省和河北省，其中安徽省是我国秸秆机械化打捆技术专利的主要来源省（市、区），占 16%；山东省和江苏省分别占 13%和 11%；其他省（市、区）相对较少。3.2.2专利受理机构专利受理机构分布可以反映出该技术主要布局的区域及相关区域市场的受关注程度。图 4 显示了秸秆机械化打捆技术专利受理机构受理数量排名前 10 位的国家（组织），依次为中国、美国、欧洲专利局、英国、世界知识产权组织、加拿大、日本、澳大利亚、新西兰和荷兰。其中，我国受理专利 1 304 项，占比36.8%，是全球最重要的目标市场。3.3专利申请人专利申请人分布可以反映出该技术主要归属哪些公司、机构或个人，也可以体现集中度，便于了解竞争对手的技术研发方向。图 5 显示了秸秆机械化打捆技术专利排名前 10 位的申请人，依次为约翰迪尔农业机械有限公司、凯斯纽荷兰（比利时）农业机械有限公司、蓝叶农业机械有限公司、凯斯纽荷兰（美国）农业机械有限公司、库恩农业机械有限公司、福林格农业机械有限公司、爱科农业机械有限公司、维尔芒特有限公司、蜻蛉工业株式会社和洋马农机株式会社。在申请人前 10 名中，我国企业无一上榜，对比我国专 图 3专利申请前 10 名国家及我国前 10 名省（市、区）Fig.3 Top 10 countries in patent application and top 10 provinces（cities and regions）in China 图 4专利受理前 10 名国家（组织）Fig.4 Top 10 countries（organization）in patent acceptance 116 农业工程科研与教学 利申请及受理数量首位可以看出，我国秸秆机械化打捆技术专利申请人分布相对分散，专利主要以实用新型为主，发明专利相对较少，特别是涉及基础原理方面，多以中小型规模的企业为主，缺乏国际性大企业。反观国外，技术专利申请人以大型跨国公司为主，特别是约翰迪尔农业机械有限公司，在秸秆机械化打捆技术方面拥有显著性优势。图 5前 10 名专利申请人Fig.5 Top 10 patent applicants 4专利技术主题针对秸秆机械化打捆技术研究中重点领域构成的主要技术分支占比情况（表 1），通过 IPC 国际专利主分类号进行分类、统计与分析可知，世界上秸秆机械化打捆技术专利的主要技术构成包括：A01F15/08 零件，占全部技术专利（3 547 项）的 17.8%；A01F15/07 卷捆式捡拾压捆机，即通过卷绕和挤压形成圆柱形大捆的机器，占比 14.5%；A01F15/00 禾秆、干草或类似物的压捆机，占比 14.4%；A01F15/10 作物材料的喂送装置，占比 5.8%；A01F15/04 柱塞式压捆机，占比 4.3%；A01F15/02 有压捆室的，占比 6.3%；A01F15/14 专门适用于压捆机的打捆装置，占比 4.3%；A01F15/12 绳索的喂送装置，占比 1.3%；A01F15/18 环形带、滚子等，占比 0.7%；A01F15/06 带双作用柱塞的，占比 0.7%。由表 1 可知，我国在零件、卷捆式捡拾压捆机（圆草捆）、有压捆室的（方草捆）和作物材料喂送装置 4个技术主题申报的专利较多，与美国类似，而美国方草捆相关技术专利较少。5结论与建议使用 PatSnap 平台对国内外秸秆机械化打捆技术专利进行分析，得出以下结论。我国秸秆机械化打捆技术仅用 20 余年走完国外近 100 年历程。在专利申请趋势方面，国外秸秆机械化打捆技术研究正处于成熟期，我国相关技术研究与国外基本保持一致，在数量上具有优势。但是，在专利申请人分布上也存在不足，国外大型跨国公司是秸秆机械化打捆技术专利的主要拥有者，而国内专利申请人相对比较分散且相关技术专利主要集中在高校和科研机构，导致产品转化程度相对较低。因此，对于我国秸秆打捆机的发展方向有以下建议。（1）政府相关主管部门应进一步优化顶层设计，细化奖励机制和相关支持政策，扩大奖励范围并提升奖励幅度，努力提高我国自主研发水平。尤其是相较于国外水平，目前国内急需大力发展的秸秆机械化打捆技术专利研究与申报工作，增强相关企业的研发热情与实际投入，切实从根本上解决企业的后顾之忧，不断提升国际话语权，提高我国秸秆机械化打捆技术及产品市场竞争力。表 1前 10 项技术主题主要国家专利分布情况Tab.1 Distribution of patents in major countries of the top 10 technical topicsIPC 主分类号技术分类专利数量/项占比/%国家受理量/项中国美国英国加拿大日本A01F15/08零件63317.8329253 91230A01F15/07卷捆式捡拾压捆机51614.5286170 746 7A01F15/00禾秆、干草或类似物的压捆机51014.4155821975521A01F15/10作物材料的喂送装置2065.811972 0 7 8A01F15/04柱塞式压捆机1544.3 9557 0 1 1A01F15/02有压捆室2256.3219 4 0 0 2A01F15/14适用于压捆机的打捆装置1534.37062 515 1A01F15/12绳索的喂送装置451.317 5 0 023A01F15/18环形带、滚子等240.7 612 0 1 5A01F15/06带双作用柱塞100.3 8 1 0 1 0 相姝楠：基于 PatSnap 平台的秸秆机械化打捆技术专利分析 117 （2）伴随我国在智能制造产业上的快速发展与取得的成就，秸秆机械化打捆技术已经向大型化、智能化与高效高质化方向发展，对于一些在秸秆机械化打捆技术智能化水平上有特殊贡献的突破性企业，应给予额外的单独补贴和奖励机制；以此同时，加强知识产权保护力度，帮助企业提升技术专利布局能力，逐步淘汰落后企业，培育“隐形冠军”企业。（3）积极推进高校的专利技术成果转移转化，充分发挥高校主观能动性与科研能力，与企业研发需求相结合，不断提升专利转化率。搭建交易运营平台，促进产学研与知识产权协同运用。通过高校知识产权交易转化示范建设、研究基地建设，引导高校、科研机构与企业联合研发、运营，促进知识产权协同运用等系列举措，强化高校专利成果转化助推知识产权协同运用，为我国秸秆机械化打捆技术专利的发展提供坚实的科技支撑。参考文献 霍丽丽，姚宗路，赵立欣，等秸秆综合利用减排固碳贡献与潜力研究J农业机械学报，2022，53（1）：349-359HUO Lili，YAO Zonglu，ZHAO Lixin，et alContribution and po-tential of comprehensive utilization of straw in GHG emission reductionand carbon sequestrationJ Transactions of the Chinese Society forAgricultural Machinery，2022，53（1）：349-3591 陈玉华，田富洋，闫银发，等农作物秸秆综合利用的现状、存在问题及发展建议J中国农机化学报，2018，39（2）：67-73CHEN Yuhua，TIAN Fuyang，YAN Yinfa，et alCurrent status，ex-isting problems and development suggestions for comprehensive utiliza-tion of crop strawJJournal of Chinese Agricultural Mechanization，2018，39（2）：67-732 高忠坡，倪嘉波，李宁宁，等我国农作物秸秆资源量及利用问题研究J农机化研究，2022（4）：1-6，25GAO Zhongpo，NI Jiabo，LI Ningning，et alResearch on the quant-ity and utilization of crop straw resources in China JJournal of Agri-3cultural Mechanization Research，2022（4）：1-6，25 张静，韩长杰，郭辉，等玉米秸秆收获机械研究现状与展望J中国农机化学报，2020，41（1）：209-214，236ZHANG Jing，HAN Changjie，GUO Hui，et alResearch status andprospect of corn straw harvesting machineryJJournal of Chinese Ag-ricultural Mechanization，2020，41（1）：209-214，2364 赵小娟，杨莉，戴晓军，等秸秆打捆机研究现状与趋势J农业工程，2019，9（10）：24-28ZHAO Xiaojuan，YANG Li，DAI Xiaojun，et alResearch status andtrend of straw balerJAgricultural Engineering，2019，9（10）：24-285 宋淑美，姜丽玲，杨善东，等方捆打捆机打结装置的研究现状及发展趋势J中国农机化学报，2020，41（1）：223-228SONG Shumei，JIANG Liling，YANG Shandong，et al Researchstatus and development trend of knotting device for square balersJ Journal of Chinese Agricultural Mechanization，2020，41（1）：223-2286 魏瑞涛，岑海堂，李沛文，等D 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