哪些专利将是智能制造时代的"金钥匙"?
时间:2016-02-04    来源: 国家知识产权局   

从世界经济发展看,2015年可以说是制造业大热的一年。“中国制造2025”“工业4.0”“工业互联网”等新概念频频出现在国际合作、国家战略制定的最前沿,而所有这些概念都有一个核心,那就是智能制造,其昭示着一个工业新时代的开端。那么智能制造到底有何特别之处?又是哪些关键技术在引领着这个新的工业时代?本文将围绕智能制造相关的发明专利申请,探究哪些技术是进入这个新工业时代的“金钥匙”。

早在本世纪初,德国政府就首先提出了“工业4.0”的工业战略,直到近几年才开始大力推动。在德国企业中,西门子已凭借全集成自动化(TIA)和“数字化企业平台”抢占先机,ABB和施耐德两家公司也是推行这一战略的领跑者。而美国版“工业4.0”实际上就是“工业互联网”革命。在美国,这一概念最早由通用电气公司于2012年提出,随后,美国5家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟(IIC),将“工业4.0”概念大力推广开来。因此,笔者选择从西门子、ABB、施耐德和通用电气4家代表性企业的专利申请入手,着重分析智能制造时代的核心技术。

研究领域各不同

西门子、ABB、施耐德和通用电气4家企业的产品技术领域各不相同,这在其专利申请的分类上有明显体现。笔者通过在中国专利文摘数据库(CNABS)中对这4家企业近几年专利申请涉及的技术领域进行统计后发现,西门子的专利申请主要集中在医疗器械、电磁测量等技术领域,通用电气的专利申请则多涉及发动机、燃气轮机装置等,领域差别可见一斑。但他们却在一个共同的技术领域G05B19上有相当规模的专利布局。

进一步分析该领域的专利申请情况,有一个技术主题逐渐进入笔者的视线,它就是G05B19/418,其IPC分类定义为:“全面工厂控制,即集中控制许多机器,例如直接或分布数字控制(DNC)、柔性制造系统(FMS)、集成制造系统(IMS)、计算机集成制造(CIM)。”这一分类定义恰与智能制造相吻合,为了更深入地了解具体的技术点,笔者通过在CPC分类进行了专利检索。

 在CPC分类体系中,G05B19/418小组包含19个细分领域,均与智能制造密切相关。据此,笔者以CPC分类信息较全的SIPOABS数据库作为数据源,将目标企业近年来的专利申请(申请日在2005年及以后,检索日期截至2015年11月31日)中CPC分类为G05B19/418+的专利申请作为研究对象,对这一领域的技术特点进行了梳理。如上图所示,西门子、ABB和施耐德3家德国企业在这一领域的专利申请量在2008年前后均出现了一个峰值,而美国通用电气公司的专利申请量峰值晚于这一时间,出现在2012年。这样的申请趋势与其国家对智能制造推动政策的出台密切相关,由此更进一步说明了这一技术领域在智能制造时代的重要地位。我国已提出了“中国制造2025”的战略计划,国内企业如果想在未来的制造业中抢占先机,在这一领域进行专利布局将极为重要。

关键技术成重点

那么在这个技术领域中,有哪些技术分支处于关键地位?笔者在对上述4家公司的相关专利申请进行统计后发现,其不约而同地在如下技术分支上给予了更多关注,包括G05B19/4183(数据采集)、G05B19/41845(系统通用性,可重构性,模块性)、G05B19/4185(网络通信)、G05B19/4186(制造自动化协议,传输控制协议)、G05B19/41865(作业调度,工艺规划,材料流)和G05B19/41885(制造系统的仿真、建模)。

西门子、通用电气和ABB提交的专利申请量最多的技术领域均为G05B19/41845(系统通用性,可重构性,模块性),其中,西门子提交的专利申请量为249件,ABB为79件,通用电气为32件。可见,这3家公司在同一技术分支上都有较大的研发投入。其次,几家公司将专利申请重点全部集中在G05B19/4186(制造自动化协议,传输控制协议)这一分支上,其中,西门子提交的专利申请量为198件,ABB为51件,通用电气为29件。施耐德在该领域的专利申请侧重稍有不同,其专利申请量最多的技术分支是G05B19/41885(制造系统的仿真、建模),相关专利申请共33件。

通过研究发现,G05B19/4183(数据采集)主要涉及对生产中物理设备和产品的识别,可以通过向产品或物理设备上设置电子标签或传感器的方式实现,是使生产过程智能化的基础;G05B19/4185(网络通信)、G05B19/4186(制造自动化协议,传输控制协议)主要涉及上述智能化物理设备或产品之间的互联和协同控制,是构建智能化生产平台的重要依托;而G05B19/41845(系统通用性,可重构性,模块性)和G05B19/41865(作业调度,工艺规划,材料流)则着眼在更高层次,通过生产工序的模块化和灵活的作业调度,突破传统生产线的限制,实现生产过程的个性化定制,是智能制造的灵魂所在。正是基于这样一个高度灵活的智能制造平台,使得G05B19/41885(制造系统的仿真、建模)领域的相关技术难度更高。
       由此可见,上述几个技术分支在构建智能制造平台时具有关键作用,我国相关制造企业在向“中国制造2025”所要求的智能化转型过程中,至少需要在这几个方面进一步加大研发力度。(知识产权报 作者 孙艳)

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