摘" 要：《北京市“十四五”時期高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出北京市智能制造與裝備的發(fā)展方向，為此，該文關(guān)注2016—2023年北京市在智能機器人、高端數(shù)控機床、傳感與控制系統(tǒng)、檢測與裝配設(shè)備方面智能制造裝備專利申請數(shù)據(jù)，建構(gòu)LMDI模型，包括特定智能制造裝備優(yōu)先序、智能制造裝備專利份額以及研發(fā)活動規(guī)模的智能裝備制造分解模型，利用區(qū)間分解和時間序列分解相結(jié)合的方式對北京市智能制造裝備專利數(shù)量變化的影響因素進行分析。研究結(jié)果表明，北京市智能制造裝備專利申請量的變化規(guī)律與研發(fā)活動規(guī)模效應(yīng)的變化有著密切聯(lián)系，研發(fā)份額效應(yīng)反映出北京市在智能裝備與制造各領(lǐng)域不同的驅(qū)動效果，研發(fā)優(yōu)先序指標可以反映出研發(fā)活動的側(cè)重點。

關(guān)鍵詞：智能制造關(guān)鍵技術(shù)；LMDI；Kaya公式；研發(fā)優(yōu)先序；研發(fā)份額效應(yīng)

中圖分類號：G306" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）08-0006-05

Abstract： The \"Beijing High-tech Industry Development Plan During the 14th Five-Year Plan\" proposes the development direction of intelligent manufacturing and equipment in Beijing City. To this end， this paper focuses on the patent application data of intelligent manufacturing equipment in Beijing City from 2016 to 2023 in intelligent robots， high-end CNC machine tools， sensing and control systems， testing and assembly equipment， and constructs an LMDI model， including specific intelligent manufacturing equipment priorities. The intelligent equipment manufacturing decomposition model based on the patent share of intelligent manufacturing equipment and the scale of Ramp;D activities uses a combination of interval decomposition and time series decomposition to analyze the influencing factors of changes in the number of intelligent manufacturing equipment patents in Beijing City. The research results show that the change pattern of patent applications for intelligent manufacturing equipment in Beijing City is closely related to the change in the scale effect of Ramp;D activities. The Ramp;D share effect reflects the different driving effects of Beijing City in various fields of intelligent equipment and manufacturing， and the Ramp;D priority indicator can reflect the focus of Ramp;D activities.

Keywords： key technologies for intelligent manufacturing; LMDI; Kaya identity; Ramp;D priorities; Ramp;D share effect

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，以智能制造為核心的制造業(yè)變革，對鞏固實體經(jīng)濟根基，建成現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，實現(xiàn)新型工業(yè)化具有重要作用?！吨悄苤圃旃こ虒嵤┲改希?016—2020）》[1]提出加大智能制造實施力度，關(guān)鍵技術(shù)裝備、智能制造標準/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/信息安全、核心軟件支撐能力顯著增強，構(gòu)建新型制造體系，重點產(chǎn)業(yè)逐步實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。2021年，工信部、國家發(fā)改委等8部門聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》[2]，提出了我國智能制造“兩步走”戰(zhàn)略，聚焦感知、控制、決策、執(zhí)行等核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)，推進產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合創(chuàng)新，攻克關(guān)鍵技術(shù)裝備，提高質(zhì)量和可靠性。

北京市是全國科技資源分布最密集地區(qū)，擁有全國最多的科研院校和科技院所，近年來，北京市加快國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)，《北京市“十四五”時期高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》[3]提出，在智能制造與裝備方面，智能機器人領(lǐng)域聚焦構(gòu)建醫(yī)療健康機器人、特種機器人、協(xié)作機器人、自主移動機器人四大整機加關(guān)鍵零部件的“4+1”發(fā)展格局，構(gòu)建具有北京特色的機器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)。自動化成套裝備領(lǐng)域促進高端數(shù)控機床、傳感與控制系統(tǒng)、檢測與裝配設(shè)備等自主研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

為了深入了解北京市在智能制造與裝備方面的創(chuàng)新能力，本文將從專利視角對北京市在智能機器人、高端數(shù)控機床、傳感與控制系統(tǒng)、檢測與裝配設(shè)備相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)方面的專利申請情況構(gòu)建LMDI指數(shù)分解模型，從而可以客觀了解北京市在智能制造與裝備方面的創(chuàng)新驅(qū)動效應(yīng)。

從專利視角進行創(chuàng)新趨勢研究，主要是利用IncoPat、Derwent Innovations Index（DII）等專利數(shù)據(jù)庫的相關(guān)數(shù)據(jù)[4-6]，根據(jù)五類關(guān)鍵技術(shù)裝備專利數(shù)據(jù)信息作為分析樣本，并針對上述專利文獻的中國申請趨勢、主要申請人分布、專利技術(shù)情況等方面進行統(tǒng)計分析，了解該技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展脈絡(luò)。

1" 文獻綜述

國內(nèi)外許多學(xué)者通過建立數(shù)學(xué)模型對指標的變化進行觀察研究，其中，日本學(xué)者Kaya Yoiti（茅陽一）于1989年在IPCC的研討會上提出的Kaya恒等式，能夠量化反映能源、經(jīng)濟、人口等因素對能源消費碳排放的關(guān)系[7]。Sun等[8]提出的LMDI分解法（對數(shù)平均迪氏指數(shù)法，Logarithmic Mean Divisia Index），在Kaya恒等式的基礎(chǔ)上進行對數(shù)變換，可計算出各影響因素總排放量變化的貢獻，成為社會經(jīng)濟和環(huán)境經(jīng)濟常用的分析工具。

由于LMDI分解法在分解對象后沒有無法解釋的殘值，可用于分析理解經(jīng)濟、環(huán)境、就業(yè)等社會經(jīng)濟的變化，在世界上許多國家和地區(qū)得到普遍使用。保拉·費爾南德斯·岡薩雷斯等使用LMDI分解法，對西班牙溫室氣體排放進行了分解，將農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)等行業(yè)對溫室氣體排放的強度效應(yīng)，人均生產(chǎn)效應(yīng)和碳化效應(yīng)進行了分析[9]。陳愛萍等[10]基于LMDI模型，利用區(qū)間分解和時間序列分解相結(jié)合的方式對中國上市公司各類綠色技術(shù)專利申請數(shù)量變動的影響因素進行分析。劉志迎等[11]選擇專利申請量為創(chuàng)新產(chǎn)出的衡量指標，基于擴展的Kaya恒等式建立因素分解模型，通過構(gòu)建創(chuàng)新產(chǎn)出變化的LMDI分解模型，綜合考量長江區(qū)域經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、區(qū)域研發(fā)強度、區(qū)域創(chuàng)新效率及整體經(jīng)濟發(fā)展4個因素對長江經(jīng)濟帶的創(chuàng)新產(chǎn)出變化的驅(qū)動效應(yīng)進行了分析。

2" 數(shù)據(jù)來源和模型構(gòu)建

2.1" 數(shù)據(jù)來源

IncoPat是一個專利信息平臺。完整收錄全球102個國家/組織/地區(qū)1億余件專利信息，國內(nèi)許多學(xué)者都采用IncoPat數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)進行分析研究[12-13]。采用IncoPat數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計出的專利申請數(shù)量和公開數(shù)量，由于申請數(shù)量更能反映創(chuàng)新的活躍程度，因此，本文將以專利申請量來進行統(tǒng)計。

為了更加準確地獲取專利數(shù)量，本文對智能制造與裝備關(guān)鍵詞按不同的項目分類進行了分解，按照項目名稱、應(yīng)用領(lǐng)域與類型、關(guān)鍵零部件與技術(shù)進行提煉，得到表1所示內(nèi)容。

2.2" 模型構(gòu)建

LMDI對數(shù)平均迪氏指數(shù)法具備完全分解、無殘差、因素可逆等優(yōu)勢，被認為是目前最好的因素分解法。

創(chuàng)新驅(qū)動效應(yīng)受諸多因素影響，這些因素可能單獨起作用，也可能與其他因素交互起作用，專利申請趨勢可以從一個側(cè)面反映某一領(lǐng)域的科技創(chuàng)新驅(qū)動狀況，因此，本文將構(gòu)建3個指標：特定智能制造關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)先序、北京市專利份額以及研發(fā)活動規(guī)模作為影響因素，列出Kaya公式如下

式中：Bi代表北京在i領(lǐng)域?qū)＠暾埩浚珽為北京在智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利申請總量，T為全國智能制造關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)專利申請總量，Pi表示i類智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利的優(yōu)先序，即i類專利占北京全部智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利的比例，B為北京市專利份額，即北京市專利數(shù)量占全國同類專利的比例，A為全國研發(fā)活動規(guī)模，數(shù)值為全國同類專利的申請總量。

3" 結(jié)果與分析

為了深入分析北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的變化情況，首先根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利申請概況，然后根據(jù)加法原理的LMDI分解方法，對北京市2016年度到2023年度的智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利申請的數(shù)據(jù)變動情況進行分解，并識別各因素對北京智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利變動的影響。

3.1 專利總數(shù)申請趨勢分析

從圖1可以看出，我國在《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016—2020）》發(fā)布之后，我國的專利申請數(shù)量快速上升，北京市在智能制造關(guān)鍵技術(shù)方面專利申請數(shù)量從2016年到2021年間也呈現(xiàn)連年增長趨勢，但絕對數(shù)量占比卻出現(xiàn)下降和持平趨勢。2022年和2023年專利的絕對數(shù)量雖然減少，但所占比例呈現(xiàn)上升勢頭，從2022年占全國總數(shù)的5.84%，上升到2023年的6.39%，反映了北京市在專利申請方面與全國總數(shù)量之間走向的不同趨勢。

3.2 智能制造關(guān)鍵技術(shù)不同領(lǐng)域LMDI結(jié)果分析

北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)方面相關(guān)專利共搜索到24 934項。表2列出了按照技術(shù)領(lǐng)域劃分的智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利的申請情況，其中，智能機器人相關(guān)專利為11 676項，占比為46.83%，高端數(shù)控機床相關(guān)專利2 595項，占比為10.41%，傳感與控制相關(guān)專利3 745項，占比為15.02%，檢測與裝配相關(guān)專利6 918項，占比為27.75%。

從驅(qū)動效應(yīng)來看，智能機器人的總體效應(yīng)為191.119 7，檢測與裝配設(shè)備的總效應(yīng)為77.647 7，高端數(shù)控機床為22.444 3，均起到正向驅(qū)動作用，而傳感與控制為-124.227 2，起到抑制作用。在諸多影響因素中，智能機器人方面的優(yōu)先效應(yīng)和份額效應(yīng)比較顯著，顯示出北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新比較集中在智能機器人方面這一現(xiàn)象（圖2）。

如圖2所示，在用途方面，機器人本體的專利數(shù)量為5 504項，占總量的57.95%；在控制方面，共計2 182項，其中控制方法為803項，其他計算控制為659項，定位方法為357項，識別方法為186項，控制系統(tǒng)為177項；檢測方面的檢測方法為382項。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，交通運輸相關(guān)的機動車輛和電子電氣相關(guān)的電子設(shè)備專利數(shù)量分別為572項和383項。

高端數(shù)控機床的總效應(yīng)為22.444 3，但主要驅(qū)動因素為規(guī)模效應(yīng)，份額效應(yīng)和優(yōu)先效應(yīng)均為負數(shù)，相對于智能機器人在驅(qū)動效應(yīng)方面占比偏低（圖3）。

如圖3所示，在用途方面，與數(shù)控機床等為主的機械設(shè)備相關(guān)專利占比為34.80%，材料制品相關(guān)專利為12.69%，計算控制相關(guān)的專利占比為11.14%，在檢測與裝配方面，與制造制備相關(guān)的方法過程相關(guān)專利占比為24.59%，與測量實驗相關(guān)的專利占比為8.15%。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，電子電器、交通運輸、航空航天各有一定占比。

檢測與裝配設(shè)備的規(guī)模效應(yīng)達到了101.131 6，雖然優(yōu)先效應(yīng)和份額效應(yīng)均為負數(shù)，但總體效應(yīng)達到了77.647 7，說明隨著我國的制造業(yè)在智能化改造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面力度不斷加大，與智能制造相關(guān)的檢測與裝配設(shè)備的創(chuàng)新數(shù)量很多，對北京市高精尖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到重要作用，但在重視程度方面需進一步加強（圖4）。

如圖4所示，在用途方面，與測量實驗相關(guān)的檢測、測量、分析等方面的專利占比為40.43%，與方法過程相關(guān)的專利占比為16.58%，與計算控制相關(guān)的控制方法、監(jiān)測與識別等方面的占比為25.39%。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，交通運輸、醫(yī)藥醫(yī)療以及電子電器方面的專利比較集中。

智能傳感與控制的總效應(yīng)為-124.227 2，主要是因為份額效應(yīng)僅為-137.734 0，優(yōu)先效應(yīng)方面為-60.600 1，數(shù)值都較低，可以看出北京市在傳感器、微機電、PLC控制器等基礎(chǔ)原器件方面的創(chuàng)新能力有待提高。

3.3" 智能制造關(guān)鍵技術(shù)整體LMDI結(jié)果分析

根據(jù)北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利申請數(shù)量變動的分解模型，對2016—2023年各類智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利申請數(shù)量變動影響因素分別進行時序分解，以便詳細研究各因素對北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利申請數(shù)量變動的影響機理（表3）。

從分解結(jié)果可以看出，驅(qū)動北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的影響因素中，總體效應(yīng)為91.127 4，說明北京市智能制造核心技術(shù)的創(chuàng)新整體正向驅(qū)動作用。其中，規(guī)模效應(yīng)的均值達到132.403 6，說明近年來，我國在創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的引領(lǐng)下在智能制造關(guān)鍵技術(shù)方面的創(chuàng)新規(guī)模不斷加大，促進了北京在智能制造領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。份額效應(yīng)為-55.350 7，主要原因是某些年份國內(nèi)專利申請總量提高幅度比較大，而北京市的專利數(shù)量相對比較平穩(wěn)，導(dǎo)致了份額效應(yīng)值的波動。在優(yōu)先效應(yīng)方面，各年份數(shù)值都相對較低，對總體效應(yīng)的影響較小。

4" 結(jié)論

本文運用北京市2016—2023年智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利申請數(shù)量相關(guān)數(shù)據(jù)，基于LMDI模型框架，建立包括特定智能制造關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)先序效應(yīng)、份額效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng)的北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)專利因素分解模型。

研究結(jié)果表明，北京市智能制造關(guān)鍵技術(shù)驅(qū)動效應(yīng)中，規(guī)模效應(yīng)起到了正向驅(qū)動作用，有力促進了北京市科技創(chuàng)新能力的提高與我國創(chuàng)新能力的整體發(fā)展。研發(fā)優(yōu)先效應(yīng)比較客觀地反映出北京市在技術(shù)創(chuàng)新方面?zhèn)戎厍闆r，從分析結(jié)果可以看出，智能機器人在北京市科技創(chuàng)新活動中處于突出位置，智能機器人技術(shù)與高端數(shù)控機床、傳感與控制技術(shù)、裝配檢測與裝配設(shè)備相關(guān)技術(shù)相互交融，在交通運輸、電子電器、醫(yī)藥醫(yī)療和航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。研發(fā)份額效應(yīng)客觀反映了北京市科技創(chuàng)新活動在全國范圍內(nèi)影響力的變化，從分析結(jié)果可以看出，北京市在加強智能制造關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用之外，在基礎(chǔ)元器件和核心技術(shù)方面的創(chuàng)新能力需要進一步加強，為首都的高質(zhì)量發(fā)展貢獻更大力量。

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