基于专利数据挖掘的我国烟草产业发展态势分析

高 杰, 龙 华, 邵玉斌, 杜庆治

昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明 650000)



基于专利数据挖掘的我国烟草产业发展态势分析

高 杰, 龙 华*, 邵玉斌, 杜庆治

昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明 650000)

在对2001～2015年我国烟草产业相关专利进行检索统计的基础上，从基本统计分析、深度挖掘分析两方面分析了我国烟草产业相关专利的整体态势、区域分布、竞争主体、竞争领域4大因素。结果表明：最近几年，我国烟草产业发展势头良好，专利申请数量普遍增多，相关的技术发展迅速且绝对多数技术正处于技术发展的成长期；我国烟草产业的发展具有很强的区域局限性，呈现出局部区域集中度高、区域发展程度及分布不均的特点，且不同类型的专利申请人在专利申请类型、专利申请数量方面差异很大；烟草的调味或加香技术、无烟气的烟草制品及其制备方法、口含型烟草制品及其制备方法等技术创新难度相对较小，可拓展、创新的空间比较大，属于重热点技术领域。

烟草产业；专利分析；竞争格局；数据挖掘

烟草产业是我国重要的经济支柱性产业，同时，也是带动农民致富增收的重要途径[1]。烟草产业的稳定发展与我国部分省市的经济稳定、繁荣密切相关，尤其是云南、湖南等烟草生产大省。目前，我国烟草产业呈现出产销量大，但综合实力欠缺的态势，主要体现在以下两方面：①整体产业生产集中度低，综合实力较弱；②缺乏全球性的跨国公司及市场占有率较高的高端品牌产品，国外市场份额占有率小，缺乏国际竞争力[2]。

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[3]。在市场经济条件下，专利信息是企业生存发展和技术创新的重要资源，能最大化地保护企业的技术经济效益[4-5]；同时，基于专利的情报分析[6-7]能有助于发现某一产业的技术前沿、研发动向等信息，可有效为企业、高校、政府部门、研究机构的知识产权布局、技术研发等提供参考依据[8]。

综上所述，考虑到我国烟草产业的发展现状以及专利分析方法的具体应用，开展国内烟草产业的专利分析研究，对我国烟草产业的发展、技术创新、人才引进以及核心竞争力的培育具有重要意义。

1　技术方案

该研究采用定性、定量的分析方法，对我国烟草产业的专利数据进行了分析。该研究分析了2001～2015年我国烟草产业相关的实用新型专利和发明专利(不包括港澳台的专利数据)。该研究将佰腾数据库作为专利的检索数据库，并借助佰腾网的专利分析平台[9]以及Excel、SPSS等软件对所检索的专利进行数据挖掘分析。

为较全面、准确高效地检索出烟草产业的相关专利，首先对烟草产业进行技术边界界定。考虑到技术边界界定的实际操作性以及该研究侧重点，结合相关文献[10-12]以及学术研究共识，确立了技术边界(图1)。其次，根据图1中技术边界界定的结果，采用“IPC分类号+技术边界+人工筛查”的检索策略，具体为：“ic2:((A24*)or(A01*)or(C12*)or(G01*)or(G06*)or(C05*)or(B65*)or(C07*)or(C11*)or(A61*)or(C08*)or(H04*)or(B01*)or(C02*))andti:((烟苗*)or(烟株*)or(烟叶*)or(烟草*)or(烟丝*)or(烟油*)or(烟液*)or(电子烟*)or(卷烟*)or(电子雾化器*))”，在专利数据库中进行专利检索，并将最终的检索结果确定为样本数据为8 019项。

2　烟草产业专利分析

2.1专利整体态势专利的法律状态及专利类型能有效反映专利结构以及专利技术的发展、更新程度。目前，烟草产业相关的专利中授权的多为实用新型专利(3 734项)，专利结构有待优化；授权的发明专利(1 891项)只占发明专利总量的43.22%，近57%的发明专利处于发明公开、实质审查状态，这有效说明了最近的1～3年是烟草产业技术发展、技术创新的高潮期，烟草产业相关技术的创新性、可拓展性强，技术发展空间大。

图1　烟草产业技术边界Fig.1　Tobacco industry technical boundary

烟草产业的技术发展大致可以分为4个阶段(图2)：第一阶段是2001～2005年，在此阶段涉及的专利申请人少，每年的专利申请量不足20件，技术发展不稳定，属于技术萌芽阶段；第二阶段是2006～2010年，在此阶段专利申请量及专利申请人较前一个阶段都有了较大的增幅，其中，2009年专利申请量达到131项，技术方向基本明确，属于技术成长期；第三阶段是2011～2014年，在此阶段专利申请量涨势明显，大量的专利申请人涉足该技术领域，技术创新取得了重大进展，技术方向明确，属于技术发展期；第四阶段是2015年，此阶段专利申请量、专利申请人皆有所下降，可能与我国最近相关的控烟政策及市场需求降低等有关，具体原因有待进一步分析。

图2　烟草专利技术生命周期Fig.2　Tobocco patent technology life cycle

2.2专利区域分布图3从专利区域分布的角度对我国烟草产业的技术区域分布进行了分析。从图3可以看出，我国烟草产业技术的发展与当地所在的烟草企业及研究机构存在很大的关联性，烟草产业的相关专利主要集中在广东、云南、河南、湖北、山东、湖南等省份。广东作为沿海地区，在电子烟专利技术申请方面占据绝对优势；相比沿海地区，地理位置欠佳的内地省份的烟草技术发展和相关专利的申请则多依托当地的中烟工业有限责任公司的引领和推动，例如云南中烟工业有限责任公司、河南中烟工业有限责任公司、川渝中烟工业有限责任公司等。

图3　烟草专利数量区域分布Fig.3　Regional distribution of tobacco patent quantity

2.3竞争主体专利申请人的专利占有量及局部范围内专利申请人的专利集中度能有效地反映竞争主体的竞争实力以及当前产业技术领域的竞争格局。烟草专利申请人深度分析见表1。从表1可以看出，不同类型的专利申请人在专利申请类型、专利申请数量方面差异很大；企业类型的专利申请人在发明专利申请数量、专利申请总量方面都占据绝对优势，但是相较于高校及研究机构类型的专利申请人，其发明专利的占有比例明显偏低，专利结构不合理，有待进一步优化；个人类型的专利申请人相对来说，技术创新能力不足，综合竞争力较差，整体上处于劣势。从表2中可以看出，排在Top10的企业基本都是各省的中烟工业有限责任公司，其研发团队的规模都比较大，但人均发明专利占有量整体偏低，研发效率有待提高。根据表1～2中的数据，通过简单计算，Top10、Top50的专利申请人分别占专利总申请量的25.12%、52.46%，说明目前烟草产业的专利集中度比较高，存在技术垄断的风险。

表1　烟草专利申请人深度分析

表2　Top10烟草专利申请人分析

采用K-means算法对表2中的数据进行聚类分析，结果见图4。结合表2、图4可以得出，在我国烟草产业相关技术领域中，中国烟草总公司郑州烟草研究院和豪尼机械制造股份公司是发明专利申请总量最多、研发团队规模最大的专利权人，两者申请的发明专利涵盖烟草产业的各个核心技术领域，专利布局较为合理，且专利授权率较高，被引证的专利数量较多；刘秋明、惠州市吉瑞科技有限公司以及深圳市合元科技有限公司主要涉及电子烟相关的技术领域，具体包括电子烟烟液(烟油)制备及调香方法、雾化器发热装置、电子烟的电池组件及相关装置等，其专利拥有量占电子烟技术领域的25.92%；相比以上2大类，各省份的中烟工业有限责任公司之间差异性较小，专利规模和人均发明专利占有量比较接近，其专利主要涉及烟草薄片的制备、烟叶浆料的处理、烟叶成丝的制备以及烟用香料的制备等领域。

图4　Top10专利申请人聚类分析Fig.4　Cluster analysis of Top10 patent applicants

2.4竞争领域该研究基于IPC小组分类方法，选取发明专利申请量Top10的技术领域进行专利系数的测算[13-14]，计算公式如下：

r=a/A;β=a/(a+b)

式中，a为发明专利数量；b为实用新型专利数量；A为最近5年内发明专利的累计数量；r表示技术生长率，其值越趋于1，表示该技术处于生长阶段；β为技术成熟系数，其值越趋于0，表示该技术处于成熟期。

利用以上方法，计算得到我国烟草产业相关专利技术领域分析结果(表3)。从表3可以看出：①A24F47/00领域近年来发展速度很快，r′达到了0.648，且该技术领域占据烟草产业发明专利中最大的小组份额；但就β′计算结果来看，其技术整体独立性较强，整体而言该技术领域的创新难度较以往相对增大，整体发展潜力较前期有所下降；②从专利系数测算结果分析，A24B3/12、A24B15/24技术领域的r′、β′数值较大，新技术特征明显；③相较于A24B3/12、A24B15/24技术领域，Top10中其他技术领域的专利系数测算结果表明最近3年的平均技术生长率都比较高，基本达到0.35左右，且技术成熟系数较大，平均值达到0.7，说明以上技术领域的技术正处于技术发展的成长期，技术创新难度相对较小，可拓展空间较大。由此可以预测：烟草薄片及相关处理方法、电子烟油(烟液)的制备方法、烟草加料香精的制备方法以及口含型烟草制品及其制备方法等是未来烟草产业的重热点技术领域。

表3　我国烟草产业相关专利技术领域分析

3　结论与建议

该研究采用“IPC分类号+技术边界+人工筛查”的检索方法对我国2001～2015年烟草产业相关专利的专利整体态势、区域分布、竞争主体、竞争领域等进行分析，结合我国具体国情，得出以下结论和建议。

(1)最近几年，我国烟草产业发展势头良好，专利申请数量普遍增多，相关的技术发展迅速。整体而言，绝对多数技术正处于技术发展的成长期，例如：烟草(烟丝)的调味或加香技术、无烟气的烟草制品及其制备方法、烟草加料香精的制备方法等技术创新难度相对较小，可拓展、创新的空间比较大，属于重热点技术领域。

(2)我国烟草产业的发展具有很强的区域局限性，呈现出局部区域集中度高、区域发展程度及分布不均的特点，其主要与当地烟草企业及研究机构存在很大的相关性；且不同类型的专利申请人在专利申请类型、专利申请数量方面差异很大。因此，不同区域、不同类型的相关企业及研究机构应多加强合作交流，打破区域、技术隔阂，有效实现跨越式发展。

(3)目前，我国烟草相关的企业在专利信息资源管理、利用及整合等方面仍存在很多不足，企业普遍只关注专利的申请，而忽视了专利的运营及其本身的情报价值挖掘。主要体现在以下几个方面：①前期专利申请布局规划不合理；②专利授权后产业化进程慢且效率低；③企业间缺乏专利池的构建；④基于专利分析在寻求发展商机、规避专利纠纷、制定竞争策略、失效专利的信息挖掘及二次创新等方面的应用还不够深入、普遍。

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AnalysisonTobaccoIndustryDevelopmentTrendinChinaBasedonPatentDataMining

GAOJie,LONGHua*,SHAOYu-binetal

FacultyofInformationEngineeringandAutomation,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650000)

ThroughretrievalstatisticsoftobaccoindustryrelatedpatentsinChinaduring2001-2015,fourfactorsincludingoverallsituation,regionaldistribution,maincompetitionsubject,competitionfieldwereanalyzedbybasicstatisticalanalysisanddeepanalysis.TheresultsshowedthattobaccoindustryinChinakeepsagoodmomentumofdevelopment,thenumberofapplicationsofpatentsisincreasingandtherelatedtechnologyisgrowingrapidly,furthermore,mostofwhichareatastageoftechnologicaldevelopment;thedevelopmentoftobaccoindustryinChinahasastrongregionallimitations,showingahighconcentrationinalocalareaandcharacteristicsofunevenregionaldevelopmentanddistribution,what’smore,typesandnumberofpatentapplicationarewidelyaccordingtotheapplicants;theinnovationoftechnologyonflavoring,perfuming,smoke-freetobaccoproductsandbuccaltobaccoproductsarelessdifficultthanothers,whichleadstoarelativelylargerinnovativespace,andmakesitahottechnologyarea.

Tobaccoindustry;Patentanalysis;Competitivelandscape;Datamining

2014年云南省科技厅基金项目(2014RA051)；2013年云南省科技厅基金项目(2013FZ010)。

高杰(1991- )，男，安徽潜山人，硕士研究生，研究方向：信息处理。*通讯作者，教授，硕士生导师，从事信息处理研究。

2016-07-04

S126

A

0517-6611(2016)26-0240-04