李欣 齊元?jiǎng)? 劉世祿 程前 張亞洲 谷玉蘭 劉玉琴

摘要：本文對(duì)近十年印刷裝備的主要設(shè)備模切機(jī)的專利數(shù)量變化進(jìn)行了分析，通過(guò)分析模切機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r預(yù)測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)用佰騰專利數(shù)據(jù)庫(kù)，基于ITGInsight和SPSS大數(shù)據(jù)分析工具，分析了模切機(jī)的技術(shù)發(fā)展路線。模切機(jī)的技術(shù)改進(jìn)主要集中于結(jié)構(gòu)優(yōu)化、自動(dòng)控制和數(shù)字化等幾個(gè)方面。數(shù)字化和智能化將成為推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：模切機(jī)；專利分析；大數(shù)據(jù)

資助項(xiàng)目：“國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”課題（2019YFB1707202）。企業(yè)橫向課題（11000300852，11000300774）

1 引言

隨著美國(guó)發(fā)布“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃”、德國(guó)發(fā)布“工業(yè)4.0戰(zhàn)略計(jì)劃實(shí)施建議”、日本提出“社會(huì)5.0戰(zhàn)略”、英國(guó)提出“工業(yè)2050戰(zhàn)略”、法國(guó)提出“未來(lái)工業(yè)計(jì)劃”、韓國(guó)提出“制造業(yè)創(chuàng)新3.0計(jì)劃”，我國(guó)提出了《中國(guó)制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略是面向制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的政策，印刷業(yè)是制造業(yè)的重要門類之一。2018年我國(guó)印刷業(yè)的產(chǎn)值已居世界第二位，規(guī)模以上企業(yè)有5 888家，主要分布在我國(guó)的珠三角、長(zhǎng)三角及京津冀地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，這些地區(qū)的總就業(yè)人數(shù)達(dá)300萬(wàn)。

據(jù)《基于專利信息分析的創(chuàng)新技術(shù)預(yù)測(cè)方法綜述》所述，“專利文件記載著人類80%以上的創(chuàng)新成果，是創(chuàng)新活動(dòng)非常有價(jià)值的資源”。 在世界范圍內(nèi)，印刷工業(yè)飛速發(fā)展，印刷機(jī)械行業(yè)已是世人普遍關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域之一 ，成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，印后設(shè)備是印刷行業(yè)的重要裝備之一，而模切機(jī)是其最為重要的一部分。本文利用大數(shù)據(jù)對(duì)近十年模切機(jī)的專利和文獻(xiàn)進(jìn)行分析，評(píng)測(cè)模切機(jī)的技術(shù)發(fā)展方向及趨勢(shì)。

2 數(shù)據(jù)的選擇與分析方法

本文所述內(nèi)容是以專利的已經(jīng)授權(quán)模切機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析的，本文選擇了近十年來(lái)專利的年申請(qǐng)數(shù)、申請(qǐng)人類型，觀察了十年來(lái)模切機(jī)的發(fā)展。授權(quán)專利相對(duì)于僅處于申請(qǐng)階段的專利來(lái)說(shuō)，更能準(zhǔn)確反映創(chuàng)新主體的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，《華爾街日?qǐng)?bào)》、IEEE 等在評(píng)估專利競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的時(shí)候，均將專利的授權(quán)數(shù)量作為重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

佰騰網(wǎng)是國(guó)內(nèi)知名的知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)平臺(tái)，2017年成功通過(guò)ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證，被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局認(rèn)定為“全國(guó)專利文獻(xiàn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)”；2019年被商務(wù)部批準(zhǔn)為全國(guó)9家“商務(wù)部應(yīng)對(duì)貿(mào)易摩擦工作站”之一，承擔(dān)著為全國(guó)外貿(mào)企業(yè)提供知識(shí)產(chǎn)權(quán)預(yù)警服務(wù)的責(zé)任。利用佰騰專利查詢系統(tǒng)，檢索模切機(jī)專利申請(qǐng)數(shù)量，然后通過(guò)佰騰專利網(wǎng)自身的分析系統(tǒng)，分析每年專利申請(qǐng)數(shù)量的趨勢(shì)，形成數(shù)據(jù)圖，再根據(jù)申請(qǐng)人類型及申請(qǐng)人團(tuán)隊(duì)規(guī)模形成表格。通過(guò)分析每年申請(qǐng)數(shù)量可以清楚地看出這個(gè)行業(yè)的發(fā)展速度；通過(guò)分析申請(qǐng)人的專利數(shù)量排名可以直接看出這個(gè)行業(yè)的領(lǐng)頭羊企業(yè)和有力的競(jìng)爭(zhēng)者；通過(guò)分析專利申請(qǐng)人團(tuán)隊(duì)規(guī)?？梢灶A(yù)測(cè)未來(lái)行業(yè)的帶頭人。

ITGInsight是一款高級(jí)的科技文本挖掘與可視化分析工具，利用ITGInsight文獻(xiàn)分析工具，生成專利關(guān)鍵詞熱度圖，熱度圖清晰地展現(xiàn)出專利研究的主要方向。

SPSS最早由美國(guó)斯坦福大學(xué)的三位研究生Norman H. Nie、C. Hadlai （Tex） Hull 和 Dale H. Bent于1968年研究開(kāi)發(fā)成功，后被IBM公司購(gòu)買，是用于統(tǒng)計(jì)學(xué)分析運(yùn)算、數(shù)據(jù)挖掘、預(yù)測(cè)分析和決策支持的軟件，是世界上最早用于統(tǒng)計(jì)分析的一款軟件。將從佰騰專利網(wǎng)上檢索的結(jié)果導(dǎo)入SPSS，進(jìn)行回歸分析，以預(yù)測(cè)結(jié)果。

通過(guò)選取中國(guó)知網(wǎng)收錄的與模切機(jī)相關(guān)的文獻(xiàn)，分析近十年來(lái)模切機(jī)的學(xué)術(shù)關(guān)注度和年度熱點(diǎn)文獻(xiàn)。分析學(xué)術(shù)關(guān)注度利于了解該機(jī)械目前的發(fā)展速度，分析近幾年的熱點(diǎn)文獻(xiàn)可以了解目前該機(jī)械的發(fā)展方向。

數(shù)據(jù)的選擇如圖1所示。

3 模切機(jī)專利和文獻(xiàn)分析

2020年8月21日從佰騰專利系統(tǒng)中共檢索出模切機(jī)專利5 044件，下面對(duì)這些專利進(jìn)行分析。

3.1 年度專利申請(qǐng)數(shù)量分析

模切是印刷包裝行業(yè)最常用的加工工藝之一，即利用模切刀及相關(guān)五金模具，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣要求制作組合成模切版，在設(shè)備壓力作用下，將印刷品或其他柔性料軋切成所需形狀或壓痕、壓凹凸的成形工藝。模切機(jī)作為完成模切壓痕工藝過(guò)程的主要設(shè)備， 其發(fā)展也得到了人們的普遍重視?；厥走^(guò)去，模切機(jī)經(jīng)歷了從手動(dòng)到半自動(dòng)再到自動(dòng)的演變，而“自動(dòng)”一詞的內(nèi)涵也不斷得到豐富。今天，諸多新技術(shù)的誕生和應(yīng)用，既推動(dòng)了傳統(tǒng)印刷包裝行業(yè)的發(fā)展，也改變了人類的生活。

模切機(jī)專利申請(qǐng)趨勢(shì)如圖所示，從圖2可以看出，自2010年起，模切機(jī)的專利申請(qǐng)數(shù)量逐年增長(zhǎng)，其中2014～2018年的增長(zhǎng)速度最快，數(shù)量也最多。我國(guó)模切機(jī)在2014年后發(fā)展很快，加快了印刷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2018～2019年專利申請(qǐng)數(shù)量有所下降，模切機(jī)技術(shù)發(fā)展或已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)入相對(duì)成熟期。

3.2 模切機(jī)專利申請(qǐng)人類型

模切機(jī)專利前10名申請(qǐng)人類型見(jiàn)表1。

表1顯示模切機(jī)專利前10名申請(qǐng)人類型全部為企業(yè)，且企業(yè)之間的申請(qǐng)數(shù)量差距不大。院校和個(gè)人沒(méi)有進(jìn)入專利申請(qǐng)數(shù)量的前10名。數(shù)據(jù)顯示針對(duì)模切機(jī)的研究多以企業(yè)根據(jù)自身的需求自發(fā)研究為主。近年來(lái)國(guó)家政策鼓勵(lì)企業(yè)自主創(chuàng)新，從表1中看出，自主創(chuàng)新成果很明顯。企業(yè)擁有自己的核心技術(shù)，對(duì)企業(yè)自身的穩(wěn)定發(fā)展有很大作用。

東莞市飛新達(dá)精密機(jī)械科技有限公司擁有發(fā)明專利38件、海德堡（中國(guó)）印刷機(jī)械股份公司擁有發(fā)明專利34件，天津長(zhǎng)榮科技集團(tuán)股份有限公司擁有發(fā)明專利31件。發(fā)明專利代表著企業(yè)的創(chuàng)新能力，這三家企業(yè)的創(chuàng)新能力較強(qiáng)。

歐洲專利局網(wǎng)站的數(shù)據(jù)顯示，海德堡模切機(jī)的授權(quán)專利數(shù)量為86件；博斯特模切機(jī)的授權(quán)專利數(shù)量為55件。不得不說(shuō)的是博斯特?fù)碛惺澜缟献詣?dòng)化程度最高，速度最快的模切機(jī)MASTERCUT 106 PER，生產(chǎn)速度高達(dá)11 000 張/h。由于生產(chǎn)速度快、不間斷和安裝時(shí)間極短，該系列模切機(jī)提供了無(wú)與倫比的生產(chǎn)效率。我國(guó)模切機(jī)生產(chǎn)企業(yè)天津長(zhǎng)榮科技集團(tuán)股份有限公司（簡(jiǎn)稱長(zhǎng)榮股份）正奮起直追，長(zhǎng)榮股份與國(guó)際巨頭海德堡緊密合作，有夢(mèng)MK1060CSB全清廢模切機(jī)是長(zhǎng)榮股份與海德堡戰(zhàn)略合作后，面向世界推出的首臺(tái)全能型全清廢模切機(jī)，該款設(shè)備以8 000 張/h的模切速度搭配1 060 mm幅面紙張，為企業(yè)提供更加便捷高效的生產(chǎn)解決方案。其電子定位（MasterSe）系統(tǒng)、全自動(dòng)飛達(dá)（Master Feeder）系統(tǒng)、選配自動(dòng)物流（Master Logistic）系統(tǒng)都是這臺(tái)機(jī)器的亮點(diǎn)，由此可見(jiàn)，國(guó)產(chǎn)模切機(jī)未來(lái)可期。

3.3 模切機(jī)專利申請(qǐng)人團(tuán)隊(duì)規(guī)模

模切機(jī)專利申請(qǐng)人團(tuán)隊(duì)規(guī)模見(jiàn)表2。

從表1和表2可以看出，公司擁有的專利數(shù)目和研發(fā)團(tuán)隊(duì)人數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。專利數(shù)目多的，團(tuán)隊(duì)人數(shù)越多，后面用SPSS回歸分析驗(yàn)證這一結(jié)論。

3.4 專利熱點(diǎn)詞分析

進(jìn)行熱點(diǎn)詞分析有助于了解領(lǐng)域主題詞產(chǎn)生、消亡、增強(qiáng)、減弱、擴(kuò)張和收縮的過(guò)程，可作為技術(shù)新興趨勢(shì)探測(cè)的方法之一。基于ITGInsight的技術(shù)主題圖繪制功能，從全部專利中篩選出出現(xiàn)100次以上頻次的詞語(yǔ)形成熱力圖。圖3中每個(gè)點(diǎn)表示一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)詞，顏色深淺表示該詞詞頻數(shù)量多少。從圖3中可以看出，專利中熱度最高的詞語(yǔ)是機(jī)械結(jié)構(gòu)與機(jī)身，底板、原材料、切削原理和轉(zhuǎn)軸這幾個(gè)詞緊隨其后，表明模切機(jī)發(fā)展主要圍繞模切機(jī)的主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材料革新發(fā)展，這和模切機(jī)的發(fā)展歷程不謀而合，因?yàn)闄C(jī)器結(jié)構(gòu)在不斷改進(jìn)升級(jí)。在20世紀(jì)80年代以前，國(guó)產(chǎn)模切設(shè)備主要以立式平壓平模切設(shè)備為主，至今一些設(shè)備制造商仍在生產(chǎn)立式平壓平模切機(jī)。立式平壓平模切設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、調(diào)整維修方便、價(jià)格低廉和適用性廣，可進(jìn)行白板紙和瓦楞紙板的模切。立式平壓平模切設(shè)備的缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低、模切精度不高，特別是無(wú)法達(dá)到高檔紙制品模切的精度要求，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差，易發(fā)生安全事故。改革開(kāi)放以后，通過(guò)引進(jìn)、消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)模切燙印設(shè)備制造企業(yè)走上了自主研發(fā)，獨(dú)立創(chuàng)新的道路。全清廢自動(dòng)模切燙印設(shè)備制造企業(yè)也逐步發(fā)展起來(lái)，以長(zhǎng)榮股份、上海亞華為代表的國(guó)產(chǎn)模切燙印設(shè)備制造商，所生產(chǎn)的全自動(dòng)模切設(shè)備在性能上也有了大幅提高，得到了市場(chǎng)的廣泛接受和認(rèn)可。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著智能互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，印后設(shè)備已發(fā)展成為智能化的聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線，去除了多余的生產(chǎn)步驟，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

我國(guó)模切機(jī)發(fā)展歷程如圖4所示。

3.5 專利技術(shù)發(fā)展分析

總結(jié)近些年模切機(jī)專利技術(shù)的發(fā)展情況，可以直觀看出模切機(jī)技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)。在控制方面，自動(dòng)模切機(jī)的控制技術(shù)細(xì)化成紙張定位控制、追色控制、跳步控制、驅(qū)動(dòng)裝置控制、修整診斷控制和在線剔除控制等，全面覆蓋了模切機(jī)工作的每個(gè)環(huán)節(jié)。在裝置改善方面，改善了輸送系統(tǒng)、更換工具、刮擦器、清廢裝置、傳動(dòng)裝置和廢邊輸送裝置，各部分的升級(jí)改造全面提升了模切機(jī)的工作效率、精度、產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)用性等，完全適應(yīng)了不同大小不同厚度的模切任務(wù)需求。

專利技術(shù)發(fā)展情況如圖5所示。

3.6 模切機(jī)學(xué)術(shù)關(guān)注度分析

近十年知網(wǎng)收錄的模切機(jī)文獻(xiàn)數(shù)量如圖6所示。

從圖6中可以看出，平均每年被知網(wǎng)收錄的模切機(jī)相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量在40篇左右，學(xué)術(shù)關(guān)注度較為平緩。發(fā)表數(shù)量較熱門領(lǐng)域如人工智能，大數(shù)據(jù)等方面還差很多。

3.7 模切機(jī)年度學(xué)術(shù)關(guān)注的熱點(diǎn)文獻(xiàn)分析

從文章的關(guān)注度可以看出整個(gè)學(xué)術(shù)圈在重點(diǎn)研究什么，可從中總結(jié)出該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。本文分析了近三年的年度熱點(diǎn)文獻(xiàn)，從圖7中可以看出模切機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是從數(shù)字化、自動(dòng)化向智能化方向發(fā)展；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，機(jī)器的工藝在不斷更新，工藝創(chuàng)新和智能化是未來(lái)的發(fā)展主流。

4 分析模切機(jī)專利申請(qǐng)人團(tuán)隊(duì)規(guī)模對(duì)申請(qǐng)人專利數(shù)量的影響

從佰騰專利網(wǎng)站檢索專利申請(qǐng)數(shù)量在前10位的申請(qǐng)人并統(tǒng)計(jì)該其申請(qǐng)人團(tuán)隊(duì)的規(guī)模，經(jīng)SPSS線性回歸分析，分析模切機(jī)的申請(qǐng)人團(tuán)隊(duì)規(guī)模對(duì)專利數(shù)量的影響。模型因素表見(jiàn)表3，模型數(shù)據(jù)擬合表見(jiàn)表4，模型系數(shù)表見(jiàn)表5。

統(tǒng)計(jì)模型的變量為專利團(tuán)隊(duì)規(guī)模，因變量（結(jié)果變量）為專利團(tuán)隊(duì)人數(shù)。表4中的R方為0.858，專利團(tuán)隊(duì)規(guī)模和專利數(shù)量的擬合度為85.8%，從中可以看出專利團(tuán)隊(duì)人數(shù)在很大程度上受專利數(shù)量的影響。表5中的顯著性水平為0.000，從中可以看出專利數(shù)量非常顯著地影響著專利團(tuán)隊(duì)人數(shù)，且影響系數(shù)B為0.487（大于0），說(shuō)明專利數(shù)量和專利團(tuán)隊(duì)人數(shù)正相關(guān)，專利數(shù)量越多，那么專利團(tuán)隊(duì)的人數(shù)就會(huì)越多。

5 結(jié)論與展望

從以上所列舉的數(shù)據(jù)來(lái)看，2010年以來(lái)，我國(guó)模切機(jī)的發(fā)展速度明顯，專利數(shù)量較2010年每年都有很大提升，只在2019年出現(xiàn)了放緩的趨勢(shì)。申請(qǐng)人團(tuán)隊(duì)規(guī)模位于前幾位的有上海亞華印刷機(jī)械有限公司、杭州康得新機(jī)械有限公司、安徽蘭兮工程技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司和青島海剛燙印設(shè)備制造有限公司，相信在未來(lái)幾年，這些企業(yè)將繼續(xù)領(lǐng)跑行業(yè)。模切機(jī)的專利申請(qǐng)基本集中于企業(yè)，企業(yè)發(fā)展決定了模切機(jī)的發(fā)展。

許多中小企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的人數(shù)較少，資源較少，難以攻破多方面復(fù)雜的技術(shù)難題。人才也是決定企業(yè)發(fā)展的核心因素。另外，還應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)和院校、科研院所之間的合作創(chuàng)新。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不僅可以在很大概率上解決企業(yè)難題，而且還能增加研究人員的科研經(jīng)歷，增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，使研究人員與行業(yè)、與機(jī)械更加融合。

模切機(jī)的新增授權(quán)專利下降，表明國(guó)家對(duì)專利的質(zhì)量有了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。專利技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的獲取必須建立在高價(jià)值專利的基礎(chǔ)之上。毫無(wú)價(jià)值或者價(jià)值很低的專利并不能產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。自2016年年底，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局著力實(shí)施專利質(zhì)量提升工程，明確提出要以“高水平創(chuàng)造，高質(zhì)量申請(qǐng)，高效率審查，高效益運(yùn)用”為目標(biāo)，全面促進(jìn)高價(jià)值專利培育。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及的學(xué)科知識(shí)也越來(lái)越多。之前許多企業(yè)依靠資深技工師傅申請(qǐng)的專利大多是傳統(tǒng)專利，這些傳統(tǒng)專利已不能滿足目前智能化的需求，需要經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)改善升級(jí)機(jī)器，以此來(lái)申請(qǐng)最新的專利。相信通過(guò)智能制造技術(shù)與多方面信息技術(shù)的融合，會(huì)在很大程度上改善目前我國(guó)模切機(jī)的生產(chǎn)現(xiàn)狀。

智能化的觀念已深入人心，也被絕大多數(shù)人認(rèn)定為未來(lái)的必經(jīng)道路，智能制造將成為模切機(jī)發(fā)展的主流。我國(guó)印刷行業(yè)，尤其工人聚集的印后行業(yè)由于采取長(zhǎng)期依賴人口紅利的發(fā)展之路，導(dǎo)致轉(zhuǎn)型升級(jí)極為困難。只有發(fā)展技術(shù)，才能改善印后生產(chǎn)勞動(dòng)密集的現(xiàn)狀，才能提高生產(chǎn)效率，才能縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。積極地將生產(chǎn)設(shè)備與計(jì)算機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化、車間的少人化，才是印后生產(chǎn)的出路，才是模切機(jī)的發(fā)展之路。相信未來(lái)幾年設(shè)備的智能化會(huì)很快普及到各個(gè)企業(yè)，但只有設(shè)備的智能化還不夠，還要有管理的智能化。要把設(shè)備智能化和精益管理相結(jié)合，要做到車間的生產(chǎn)從原料進(jìn)入到產(chǎn)品出廠，生產(chǎn)鏈全覆蓋地互聯(lián)響應(yīng)，形成真正的智能化、立體化生產(chǎn)，這才是印后機(jī)械產(chǎn)業(yè)的最終發(fā)展之路。

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