基于专利分析的谷物联合收割机全球技术布局

摘要  基于专利数据揭示谷物联合收割机技术的全球布局、研究热点以及竞争态势，为中国联合收割机技术挖掘、产业化发展提供参考。以谷物联合收割机为研究对象，基于IncoPat专利数据库，从专利整体布局、技术申请趋势、专利申请机构、高价值专利分析等方面剖析联合收割机技术领域的全球创新布局和竞争力态势。近年来，全球联合收割机技术进入新一轮创新活动活跃期，日美中德4国专利申请量占全球的86.95%。中国专利申请在数量上与美日等国差距不断缩小，但高价值专利较少。久保田、井关农机、迪尔公司、CNH全球有限公司等国际农机巨头是谷物联合收割机技术创新的主要企业。中国技术研发关注联合收割机的控制和测量装置，而谷物分离清选还需要进一步加强研发以追赶世界先进水平。中国谷物联合收割机面临国际农机巨头的专利封锁，海外布局专利不足，高价值专利数量少，国内企业竞争力不足等问题。我国在该领域应发挥后发优势，积极利用失效专利合理开展专利布局，加强高校和科研机构与企业合作推进技术成果转化。

关键词  联合收割机；技术创新；专利分析；技术布局

中图分类号  G353.12;G306  文献标识码  A

文章编号  0517-6611（2024）18-0207-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.18.044

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Global Technical Distribution of Grain Combine Harvester Based on Patent Analysis

WANG Xing1，WANG Hong-yan1，2，ZHANG Xue-fu1，2 et al

（1.Agricultural Information Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081;2.Key Laboratory of Agricultural Big Data，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Beijing 100081）

Abstract  Based on patent data，we revealed the global technical distribution，research topics and competition trend of grain combine harvester technology.It provided reference for the technology mining and industrialization development of grain combine harvester in China.Based on IncoPat patent database，we analyzed the global innovation layout and competitiveness of grain combine harvester from the perspectives of patent overall layout，patent application trend，patent applicant and its research topics.The results showed that the technology of combine harvester entered a new round of innovation activities in recent years.The patents from China，the United States，Japan and Germany accounted for 86.95% of the total world.The gap between China and advanced technology countries in patent application narrowed.International agricultural machinery giants，such as Kubota，Iseki，Deere Company，CNH Industrial，were the main enterprises of grain combine harvester technology innovation.Great attention had been paid to the control and measurement devices of combine harvesters in China，and further research were needed to catch up with the world’s advanced level in grain separation and cleaning.In addition，China’s grain combine harvester innovation was facing problems like patent blockade from international agricultural machinery giants，low share of high-value patents，insufficient patents distribution overseas，and weak technological innovation competitiveness of domestic enterprises.In the future，China should take the advantage of backwardness，and carry out patent layout with invalid patents.Furthermore，cooperation among universities，research institutions and enterprises should be strengthened to promote the transformation of technological achievements.

Key words  Combine harvester;Technological innovation;Patent analysis;Technical distribution

基金项目  中央级公益性科研院所基本科研业务费专项“基于多源数据的农业领域技术机会实现路径研究”（JBYW-AII-2021-31）；“科技自立自强背景下农业企业技术创新路径研究”（JBYW-AII-2022-30）；“基于机器学习的农业技术领域专利数据集构建方法研究”（JBYW-AII-2023-30）。

作者简介  王兴（1996—），男，安徽淮南人，硕士，从事科技情报分析研究。*通信作者，助理研究员，博士，从事产业情报分析研究。

收稿日期  2023-10-07

农业机械化已经成为转变农业发展方式、提高农村生产力的重要基础，成为实施乡村振兴战略的重要支撑［1］。谷物联合收割机主要用于收获水稻、小麦、玉米、谷子等粮食作物以及油菜、大豆等部分经济作物，在田间可完成切割、脱粒、分离、清选、装袋或随车卸粮等若干项工序［2］。联合收割机在解决农业机械化程度低、劳动强度大和生产成本高等问题上发挥了重要作用，其发展水平代表了世界农机行业的技术水平。国外联合收割机的技术和产品已经较为成熟，向着系列化、大型化、智能化、高效率和高质量的方向发展，产量监测系统高度普及［2-5］。随着中国土地流转、规模化和标准化种植加快，对大型化、智能化、高效环保等高品质收割机需求加大。2021年中国小麦、水稻和玉米的机收水平分别达到97.49%、93.73%和78.67%［6］。中国设计生产的谷物联合收割机依然是以完成基本收获功能的中小型传统机型为主，信息化、智能化技术配备较少，大型谷物联合收割机的研制与国外的先进技术差距较大［7］。同时有研究表明，进口美国农业机械成本高的主要原因是美国农业机械的技术和质量优于中国［8］。中国连续3年（2017—2019年）在联合收割机的每台进口均价均超出口均价100%以上，且来自日本的久保田为我国联合收割机市场占有率最高的品牌，可以看出我国在一些高端产品上对外界依旧存在一定依存关系。受核心技术、关键零部件及制造能力的制约，喂入量10 kg/s以上谷物收割机等高端产品虽然已经实现量产，但竞争优势不足。国内联合收割机研发存在关键技术缺失，产品可靠性和实用性差、故障率高等问题［9］。国外联合收割机企业，如久保田株式会社在中国进行了大量的专利布局［10］，进一步挤占国内市场。

专利分析作为企业战略与竞争分析的重要方法之一，可以了解竞争对手的技术发展与专利布局。专利分析方法已经在农业机械领域得到应用［11-13］，为领域科技创新、技术发展提供产业情报支撑。陈旭娟等［14］采用专利地图分析法，对国内外玉米收割机的专利数据进行对比与分析，认为国外企业在该技术领域占垄断地位。目前，针对联合收割机开展的专利分析研究［15-17］侧重于特定作物、特定地区的研究应用，为该研究提供了良好的研究基础，而针对全球谷物联合收割机的专利竞争情报研究仍较为欠缺。鉴于此，笔者以谷物联合收割机为研究对象，通过专利分析揭示该领域技术发展态势、重点国家专利布局、重要机构研发主题等竞争情报，以期为农机管理部门政策制定提供战略指导，为农机企业和研究机构开展技术研发创新提供产业情报支撑。

1  数据来源与分析方法

数据来源于IncoPat专利索引数据库，通过关键词与IPC相结合的方法进行专利检索和数据采集。综合应用了IncoPat专利分析模块、Microsoft Excel 2016等分析工具进行数据清洗、统计分析与可视化。

检索时间范围为申请年2000—2022年，检索式为：TIAB=（"combine harvester" OR "corn harvester" OR wheat harvester OR rice harvester OR maize harvester OR 玉米收割机 OR 水稻收割机 OR 小麦收割机 OR 联合收割机 OR 联合收获机 OR 收获机 OR 收割机）） AND （ AD=［20000101 TO 20221231］ ）） AND PT=（1 OR 4），获得全球谷物联合收割机相关专利5.59万条检索结果，通过IPC分类号和关键词限定以及人工标引，剔除不相关专利并进行申请号合并后剩余29 438件。从专利申请时间、技术来源与流向、公开国家与地区、申请机构、技术分析、高价值专利申请等方面展开深入分析，旨在揭示国内外谷物联合收割机领域的研发布局及发展趋势。

2  结果与分析

2.1  专利申请趋势分析

由图1可知，全球范围内谷物联合收割机在2000—2022年呈现波动上升的趋势，2018年突破2 000件，达到近年来的峰值。中国在联合收割机产业起步较晚，2000年申请量仅为13件，仅占当年全球专利申请总量的1.22%。从2007年开始，中国谷物联合收割机技术相关专利申请开启快速增长模式。近5年中国谷物联合收割机专利申请数量累计占全球专利总量的42%，年均专利申请量在440件左右，处于稳定发展时期。

从申请趋势看，德国在联合收割机技术领域的专利申请量相对稳定，日本在该领域的专利申请呈先波动缓慢下降的趋势，而美国则呈现先缓慢上升后波动增长的趋势（图2）。美国和日本的专利申请量具有绝对优势，中国在谷物联合收割机技术领域的研发起步晚，但是得益于国家的农业机械发展战略和补贴政策，联合收割机技术得到了发展，专利申请经历了缓慢发展的阶段后进入快速增长模式，专利申请量分别在2009和2013年超过德国和美国，又在2015年赶超日本。发明专利从申请到公开需要至少18个月，因此2021年以后的部分数据尚未公开，仅供参考。