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    科學技術論文

    基于專利分析的美日衛星產業發展模式研究

    時間:2021年09月07日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

    摘要為了研究美國和日本衛星產業的發展模式,識別具有競爭力的創新機構及合作方式,以DerwentInnovation數據庫中衛星產業12萬項專利申請為數據源,構建全球衛星產業的專利合作申請網絡,劃分合作網絡層級,總結美日衛星產業的發展策略,提出對衛星產業發展啟

      摘要為了研究美國和日本衛星產業的發展模式,識別具有競爭力的創新機構及合作方式,以DerwentInnovation數據庫中衛星產業12萬項專利申請為數據源,構建全球衛星產業的專利合作申請網絡,劃分合作網絡層級,總結美日衛星產業的發展策略,提出對衛星產業發展啟示,為產業發展提供借鑒參考。

      關鍵詞衛星產業;專利分析;合作網絡

    衛星導航

      引言根據美國衛星產業協會(SIA)2020年衛星產業年度報告數據,2019年衛星發射數量再創新高,共發射了386顆商業采購衛星,較2018年增長了17%,再創歷史新高,衛星產業延續繁榮發展態勢。近年來,隨著埃隆·馬斯克提出的星鏈計劃逐漸被眾人熟知,衛星互聯網成為全球各國關注的焦點。衛星互聯網是將衛星作為網絡傳輸節點,用戶不需經過地面系統就可直接接入衛星互聯網絡。衛星互聯網被明確列入“新基建”的范圍,將迎來重大發展機遇。衛星產業發展是高技術產業領域的研究熱點。

      衛星論文范例: 多通道衛星導航信號實時轉發系統的設計

      衛星技術在發展過程中積累了豐富的經驗,形成了大量的知識產權成果,記載于專利文獻當中,通過對專利文獻的挖掘能夠獲取國外技術及產業專利情報。本文通過專利導航對各國衛星產業發展模式進行研究并對各國衛星產業發展模式進行總結,一方面梳理各時期專利申請量突出的創新機構,從數量維度分析各國巨頭企業發展動態;另一方面構建創新機構合作網絡,選取不同時期專利申請量100件以上的企業,將具有共同申請的創新機構組成可視化網絡,并根據kcore算法將合作網絡分層,以探究各國創新主體間的合作關系。

      1.日本衛星產業研究分析

      通過對衛星產業專利進行分析,發現日本衛星產業通過日本財團巨頭“強強聯手”以打通產業鏈條,形成產業模式。

      1.1衛星產業發展初期,日本企業專利布局優勢明顯

      日本自1975年即開始申請衛星領域相關專利,直至21世紀前,日本公司布局的專利申請表現為持續上升的態勢。該時段日本公司專利申請在全球占據優勢地位,排名前五位的企業均為日本企業。排名前20位公司中日本企業占到近半數,有9位來自日本,此外有5位來自歐洲(包括法國、瑞典和荷蘭等),3位來自美國,3位來自韓國。這說明在衛星產業發展初期,日本企業專利布局優勢明顯,專利申請數量多,且專利申請集中度高,已經形成了較為可觀的產業規模。

      1.2強強聯合優勢互補,日本財團企業形成合作網絡

      日本企業的合作水平在全球范圍位于前列,日本的合作網絡共涵蓋了19家日本企業,從企業合作網絡中可以看到,日本在衛星產業發展的前期就已經形成了多企業聯合的合作模式,發展初期專利申請量全球排名前20的9家日本企業均處于日企合作網絡中。其中,日本電氣股份有限公司專利數量申請位于該時期的首位,該公司是一家擁有120年歷史的電信設備制造商和國防承包商。申請量第二的日本三菱電機公司是日本JAXA的主要制造商,并作為分包商為440多顆國際衛星提供了設備。

      兩家公司同為日本版的GPS——準天頂衛星系統(QZSS)的制造商,且均為世界武器銷售額前100名企業。除日本電氣股份有限公司和三菱電氣公司外,合作網絡還涵蓋了日本最大的半導體制造商東芝公司、日本最大的電信服務提供商日本電報電話公司、日本排名第一的IT廠商富士通公司、日本最古老的企業集團之一的住友集團、世界著名的國際綜合性電子技術企業集團松下公司等世界500強企業,上述企業歷史悠久且均為綜合性跨國企業集團,歸屬于日本三菱財團、三井財團、住友財團、富士財團、三和財團和勸銀財團,由此日本衛星產業的發展模式可謂是財團企業間的“強強聯合”。

      1.3共同發展互利共贏,日本產業鏈上下游緊密聯動

      日本的合作網絡涵蓋了產業鏈上中下游,衛星通信產業鏈涵蓋發射服務、衛星制造、地面設備制造和運營與服務等環節。日本的合作網絡不僅涵蓋了日本三菱電氣公司、日本電氣股份有限公司等衛星發射及制造領域的巨頭,還包括了大量地面設備制造和運營服務等衛星應用端企業,其中索尼公司、東芝公司、松下公司及夏普公司等著重在衛星電視系統進行研發,而日立公司、日本電報電話公司、富士通公司等著重在衛星通信技術領域發力。

      例如,專利JP3652837提出了一種時分多址(TDMA)通信系統,該專利申請人為夏普公司、日立公司、三菱電氣公司和日本電報電話公司四家公司共同申請。由此可見,日本公司在衛星產業鏈之間也可謂是各取所需下的強強聯合,實現上下游緊密聯動,從而共同發展互利共贏?偠灾,日本不僅在發展初期形成了合作網絡,合作伙伴實力強勁,更是在全產業鏈建立了牢固的合作關系。

      2美國私營企業持續創新,壟斷衛星通信技術

      通過研究發現美國衛星產業的發展模式與日本產業發展模式存在較大差異,和日本企業間的強強聯合相比,美國更傾向以壟斷方式開展市場經營。

      2.1美國行業巨頭傾向單打獨斗,企業合作程度低

      相比于日本傳統巨頭之間的強強聯合,美國企業之間合作程度較低。20世紀之前,美國在衛星產業的代表企業為摩托羅拉系統公司、休斯電子公司和高通公司,其中摩托羅拉公司并沒有出現在合作網絡中,而其他兩家公司也只是處于網絡邊緣層。這與同時期的日本公司則有4家企業處于合作網絡的核心層形成了強烈的對比。進入21世紀后,高通公司成為美國衛星產業的代表性企業,在衛星通信技術領域取得了壟斷性的地位,然而美國公司始終沒有形成合作網絡體系,這說明美國企業更傾向于獨立作戰,行業巨頭之間合作程度較低。

      2.2美國私營企業創新能力突出,創新推動市場變革

      摩托羅拉公司專利申請數量在同時期美國申請人中位列首位,在20世紀之前共申請了770項衛星產業相關技術,重點布局了衛星通信技術、衛星交換技術、無線通信網絡和人造衛星系統相關專利。摩托羅拉一直扮演著通信領域拓荒者的角色,1987年以摩托羅拉為首的美國公司在政府的幫助下提出了銥星通信系統,解決了衛星互聯網從0到1的有無問題。這是一個非常宏偉而超前的計劃,雖然從技術角度分析,銥星通信系統是科技精品,實現了許多重大的技術突破,但是在商業角度來看,銥星通信系統的巨大投資及維護費使得公司遭受了巨大打擊。2000年,銥星公司申請破產,摩托羅拉損失50億美元,此后摩托羅拉衛星專利申請數量驟減,逐漸淡出衛星通信領域專利競爭。

      與摩托羅拉公司走向衰落趨勢相對應的是高通公司的崛起,高通公司自1997年開始即在衛星通信領域布局大量專利,當主流技術都集中在TDMA技術時,高通公司堅持進行碼分多址(CDMA)技術,并在21世紀初布局了大量CDMA技術專利,僅在2002年,高通公司以CDMA技術為主題申請的專利就高達336件,達到了歷年申請的峰值,可見高通公司對該技術的重視。進入到2010年后,高通公司更是保持在衛星領域以近200件/年的速度持續開展專利布局。

      近年來,隨著埃隆·馬斯克提出的星鏈計劃逐漸被眾人熟知,衛星互聯網成為全球各國關注的焦點。星鏈計劃擬于2019—2024年間在太空搭建一個由1.2萬顆衛星組成的網絡,隨著計劃的順利進行,SpaceX將星鏈計劃的衛星發射總數量從1.2萬顆提升到4.2萬顆衛星,為整個地球提供高速、低成本的衛星互聯網。目前馬斯克依靠通信服務能否獲得計劃的收益回報還是未知數。SpaceX主要采取技術秘密的形式進行保護,目前為止SpaceX僅公開了32項專利,其中有23項為2019年申請,說明SpaceX的專利申請策略可能在近期有所改變。

      美國專利申請最為活躍的主體以私營企業為主,從摩托羅拉公司的銥星計劃到高通公司大力發展CDMA技術,再到如今埃隆·馬斯克提出的的星鏈計劃,美國私營企業一直在大力創新,衛星產業的代表性企業也在不斷更替,美國企業在創新與競爭中不斷前進以爭奪市場份額。然而創新所帶來的風險與機遇并存,創新能夠給企業帶來市場的巨大成功,但同時也應意識到創新的持續投入也可能會拖垮企業,造成難以挽回的損失。

      2.3美國企業通過標準必要專利壟斷衛星通信技術

      通信是最為重要的衛星應用領域之一,高通公司作為美國通信行業巨頭在該領域布局了大量的標準專利。對高通公司的專利進行全面檢索可以發現,高通公司在全球共申請了174633項專利,其中有21883項專利為標準專利,高達總申請量的12.5%,共涉及全球42個國家及地區。憑借著這些標準專利,高通公司不斷提高行業門檻,削弱其他公司的市場優勢,成為游戲規則的制定者,其強勢的姿態雖然受到供應鏈上其他公司的強烈不滿,但不得不承認的是高通公司憑借壟斷性的專利獲取了豐厚的利潤。各國反壟斷部門也將高通公司列為重點關注對象,由此可見高通公司的行業壟斷在全球范圍內產生的巨大影響力。

      3.建議

      一是制定衛星產業長期行動計劃,吸納多方主體拓展產業合作網絡。美國2018年制定的首個《國家航天戰略》強調要使國家安全航天、商業航天和民用航天三個領域更具活力,同時要加強三者間的合作。

      日本在發展初期采用了產業鏈上下游企業強強聯合的模式,使其在資源有限的情況下得以迅速發展。因此,建議制定長期行動計劃,調動多方資源尤其是產業鏈應用端主體參與合作,吸引民營強企加入到衛星產業合作網絡當中,增強市場活力,擴大市場份額,實現全產業鏈的強強聯合,促進衛星產業的穩定發展。

      二是建立健全政策法律環境,保障商業創新力量健康發展?v觀美國衛星企業更替發展的歷史,私營企業創新在其中起到了至關重要的作用。從摩托羅拉公司的銥星計劃到高通公司大力發展CDMA技術,再到如今埃隆·馬斯克提出的的星鏈計劃,一次次創新推動著美國甚至是全球衛星產業發展。而美國私營航天力量的創新發展與美國政府通過《通信衛星法案》《商業航天發射法案》等法律的頒布所建立的良好市場環境是密不可分的。近年來,商業航天公司如雨后春筍般涌現,在商業航天尚不成熟的條件下,急需政府牽頭建立健全政策法律環境,為商業創新力量發展提供沃土。

      三是鼓勵企業參與標準制定,運用知識產權策略搶占市場。隨著航天領域企業國際化經營進程的不斷加快,標準產品、流程和服務成為企業獲取競爭優勢的關鍵性因素。

      美國高通公司正是通過標準必要專利的布局贏得了在衛星通信市場中的壟斷地位。由于標準必要專利的不可或缺性,其專利權人往往對市場擁有支配地位,這極大地提高了專利權人在專利許可談判中的談判能力,進而向潛在實施者索取過高的許可費率。在衛星互聯網產業發展的新時期,在鼓勵企業大力創新的同時,更要積極爭取標準必要專利等戰略性資源,搶占市場先機,扭轉被動局面,實現主導地位。

      4.結束語

      衛星領域是國內外均重點關注的熱點領域,也是各國持續發力的高技術產業。根據對專利申請量以及專利合作網絡的解讀,可以發現,在產業發展的過程中,日本采取了財團企業強強聯合的發展模式,打通產業鏈上下游共同發展。而美國則更傾向于壟斷模式,通過標準必要專利壟斷創新成果,獲取高額利潤。建議未來衛星發展過程中,吸納多方主體拓展產業合作網絡、保障商業創新力量健康發展,同時鼓勵企業參與標準制定,運用知識產權策略搶占市場。

      參考文獻

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      作者:冉春艷1,李一鳴2,劉鶴2

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