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産業用ロボット時代のパテントポートフォリオ--産業用ロボット特許は世界全体で6万件超

産業用ロボット時代のパテントポートフォリオ形成
ロボットの多様な技能により工業生産の構造が刷新されつつある。
国際ロボット連盟(IFR)のデータによると、2005年~2015年の産業用ロボットの販売高成長率は世界全体で年平均9%であり、なお、中国の産業用ロボットの販売高成長率は年平均25%である。中国の消費高は2015年に8万台を超え、2025年には現在の世界市場全体を遥かに上回る25万台以上に達する。また、今後30年間は中国がロボットの最大市場になると予想される。
需要はますます高まっているが、中国国内のロボット産業を別の角度から見ると、競争力は日本、米国、ドイツ等の先進国より遥かに劣っている。これらの国はロボット分野のコア技術を掌握すると同時に、1960年代以降、ロボット技術分野のパテントポートフォリオをグローバルに形成することに尽力して、世界市場全体で国際競争力を強化している。
中国のロボット企業500社が中国市場に占める割合は30%未満にすぎない。なお、50%超のシェアが「ロボット最大手4社」(スイスのABB、日本のファナック、日本の安川電機、ドイツのKUKA)により占められている。30%のシェアではあっても、中国企業はミドルエンド、ハイエンドのサーボモーター、制御装置、減速機等のコア部品においては基本的に輸入に依存している。
8月5日に工業情報化部が発表した情報によると、「中国ロボット産業第13次5カ年計画」(2016年~2020年)の初稿が完成しており、年末に発表される見込みであるという。それでは、産業用ロボット分野におけるパテントポートフォリオは世界的にどのような状況なのだろうか?先進国は中国でどのような特許を出願しているのだろうか?中国の産業用ロボット技術の転換利用はいずれの方面から着手すべきなのだろうか?

産業用ロボット特許は世界全体で6万件超
2014年末現在、産業用ロボット技術分野の特許出願件数は世界全体で既に6万件を超えており、重複するファミリーパテントを除くと3万5千件余りになる。最初の特許出願は1958年であったが、1985年になってから特許出願件数が大幅に増加し始めた。中国が1985年に「特許法」を制定し、その後、産業用ロボット分野の主なライバルが中国市場を重視して中国で次々にパテントポートフォリオを形成していったことが主な原因である。目下、産業用ロボット技術は急成長の時期にある。
技術発展の流れから見ると、産業用ロボット技術は3つの段階を経ている。
産業用ロボット分野の最初の特許は米国人のジョージ・デボルが1958年に出願したものであり、プログラム可能なトランスファーマシンという。ジョセフ・F.エンゲルバーガーがこの特許に興味を示し、デボルと共同で1959年にRobot(中国語訳は機器人)と呼ばれる世界最初の産業用ロボットを製造した。すなわち、人がロボットの手を取って達成すべき任務を一度やると、ロボットは教えられた手順通りに作業を繰り返すものである。主に工業生産の鋳造、鍛造、プレス、溶接等の製造分野に用いられるものが特に産業用ロボットと言われる。
1970年~1984年が第2段階である。この時期の産業用ロボットは、作業対象の状況に応じて作業内容を変更可能なことが特徴であり、感覚機能と適応能力とを或る程度有するオフラインプログラミングロボット、すなわち「知覚判断ロボット」である。この期間に産業用ロボットの最大手4社、KUKA、ABB、安川、ファナックがそれぞれ1974年、1976年、1978年及び1979年にパテントポートフォリオをグローバルに形成し始めた。
1985年から現在までがスマートロボットの段階である。スマートロボットは複数のセンサーを備えており、複数のセンサーにより得られた情報を統合することができ、変化する環境に効果的に適応することができ、適応能力、学習能力及び自律能力が高い。2000年以降、米国、日本等の国が軍事用スマートロボットの研究を開始しており、2002年に最初の軍事用スマートロボット特許「ビッグドッグ(Boston Dynamics BigDog)」を米国のボストンダイナミクスと日本企業とが共同出願し、2004年には米国の国防高等研究計画局(DRAPA)/アメリカ海軍の宇宙戦争システム部隊(SPAWAR)の支援の下で軍事用スマートロボット特許を出願した。

ロボット最大手4社の中国特許出願
中国の産業用ロボットは1972年に始まった。その発展過程は1972年~1985年の萌芽期、1985年~2000年の技術開発期、2000年から現在までの産業化期の3段階に大別される。
現在中国ではロボットの基幹部品の一部が製造されており、アーク溶接、スポット溶接、パレタイジング、組立て、搬送、射出、プレス、ラッカースプレー等の産業用ロボットが開発されている。中国産の産業用ロボットは一部の中国企業の生産ラインで稼働しており、ロボット技術の研究者も増えている。一部の軍需産業企業、科学研究機関及び企業は、産業用ロボットのアクチュエーターの最適化設計製造技術、産業用ロボットの制御系、駆動系ハードウェア設計技術、ロボットソフトウェアの設計及びプログラミング技術、並びに運動学及び軌跡計画技術等の技術をマスターしており、いくつかの基幹技術は世界の先端レベルに達するか又は近づいてさえいる。しかし、中国特許出願データによると、スイスのABB、日本のファナック、日本の安川電機、ドイツのKUKAはすでに中国で大量に特許出願しており、中国の出願人は蘇州工業園区職業技術学院、昆山市工業技術研究院、湖南大学、清華大学等の大学に集中していて、中国に技術の優位性がある科学研究機関及び企業は産業用ロボット技術分野のパテントポートフォリオにあまり関心がない。
民間用分野では、世界的に産業用ロボットの市場の大部分を占める最大手4社、すなわちABB、ファナック、安川電機、KUKAが、1970年代中頃からパテントポートフォリオをグローバルに形成し始めており、それは年々強化されている。また、中国の経済成長により世界トップの産業用ロボット大手の視線がこの地に向けられた。ABB、ファナック、安川電機、KUKAは、申し合わせたかのように、いずれも中国統括本部を上海に設けている。現在、中国市場においてこの4社の合計で8割以上のシェアがあり、ABB、ファナック、安川電機の3社は世界全体における各社のロボット販売数が20万台を超えている。
軍事用分野では、米国政府の支援する軍事用ロボット開発業者が軍事用ロボットの世界市場の85%を占め、欧州が15%を占めているのに対し、中国はわずか0.1%にすぎない。軍事用ロボットのリーディングカンパニーであるジェネラルダイナミクスの市場シェアが27%であり、ノースロップグラマン、ロッキードマーティンがこれに続く。

産業用ロボット技術の産業化では特許が突破口
民間用ロボットの最大手4社の特許出願動向からみると、各技術の産業化の時期はいずれも特許出願件数のピーク時であり、特に日本企業はそうである。特許は製品の市場参入を庇護するものであり、特許出願の時期及び地域の選択は産業化の方向と密接な関係がある。例えば、日本のファナックは主に関連技術の漏洩を防止するため、2003年までは中国でロボット関連の特許を出願したことがなかったが、広州、深圳等中国で支社を10箇所近く設立した2003年に、中国で特許出願を開始して、特許出願件数が急増した。このようにすれば、自社製品を保護することができるだけでなく、ライバルの発展を抑制することができる。

技術開発力のある会社の買収で競争力を強化
独自の知的財産権と強力な研究開発チームと市場のトップの座とを有する国内外の関連企業の合併、買収は、中国企業が急速に規模を拡大し、核心的競争力を高め、経営のグローバル化を急速に実現させる重要なルートになってきており、軍需産業企業が軍民融和型の発展と急速な産業転換と構造調整とを実現させる手軽な道でもある。一方では特許を大量に直接取得することができ、他方では研究開発力を有するチームを手に入れることができる。例えば、ABBは1987年からの3年間に世界で60社以上の企業を買収した。しかし、ロボット技術の点では急速に発展したわけではなく、1998年6月にアルファラバルを買収し、1998年10月にElsag Baileyを買収してから、ロボット関連の特許出願が急増し、そこから技術的優位性を維持し始めた。
なお、KUKAはドイツの企業であり、米国、日本に比べると技術協力がしやすく、また、KUKAの中国市場参入が早いことから中国市場に対する関心が高いことがわかる。最初に中国に参入したのは1986年であり、第一汽車(FAW Group)に産業用ロボットを贈るという友好的な手段を採った。2008年にKUKAは上海交通大学と共同で、技術協力の機会を作り人材を引き入れるための研究室を立ち上げた。また、KUKAは中国における特許出願件数が多く、技術の優位性がすでに或る程度あるので、KUKAとの提携によってより多くの知的財産権のリスクを避けることができる。

産業用ロボット技術の転換利用は軍需転換に注目
2000年から米国は産業用ロボット技術を軍事分野に転換利用するようになった。また、2011年には製造用ロボット、健康介護/医療用ロボット、サービスロボットの3種類のロボットに関する国家ロボティクス・イニシアティブ(NRI:National Robotics Initiative)を発表し、米国のロボット技術の成長路線を明確化した。しかし、2013年に発表された米国ロボット技術成長ロードマップには、宇宙及び国防分野のロボット技術発展計画も追加された。また、米国は巨費を投じて、軍事用ロボットを研究する際には関連する知的財産権の保護も重視しており、例えば、米国ボストンダイナミクスの発明特許であるUS2004864715Aによると、この特許が米国政府DARPA/SPAWARの計画支援を得ており、また、この特許が国に属すことも規定している。一方、米国の軍事用ロボットの研究開発は多くの協力を得ており、例えば、ビッグドッグの最初の技術は日本のソニーとボストンダイナミクスとの共同開発に由来しており、他のメディアの報道によると、このモデルはFoster-Miller社、ジェット推進研究所、ハーバード大学のConcord Field Stationと共同で開発したという。
中国企業は産業用ロボット産業の検証において特許分析、評価を徹底的に行うとよいと思われる。基幹技術の特許分析により研究開発の始点の引上げ、資源配置の合理化、研究の進捗の加速化がなされ、基幹技術を打ち破って改良することによって、技術革新能力を急速に引き上げることができる。また、外国のベンチマーキング企業のパテントポートフォリオを把握し、モデルの進化と外国の技術指標との差を探り出すとともに、研究において科学技術知識のサポート情報に対するニーズを満たすことができる。その上で、企業の産業用ロボットの産業分野の技術の強みと弱みとを組み合わせ、外国のハイテク技術の焦点、未開の分野、発展傾向及び方向性を分析し、産業のために知的財産権のポートフォリオを提案して、戦略の研究、プロジェクトの検証、プロジェクトの立案のために方策決定のサポートを提供するのがよい。(科技日報 李蓱)

2015-08-13

工业机器人时代如何专利布局 全球工业机器人专利已超6万件

工业机器人时代如何进行专利布局
有机构预测,2015年中国的消费量将超过8万台,而到2025年,这一数字将达到25万台以上,远远超过目前全球市场总量。未来30年中国都将是全球机器人最大市场。
机器人的十八般武艺,正深度刷新工业生产格局。
根据国际机器人联合会IFR数据,2005至2015年,全球工业机器人的年均销售增长率为9%,其间中国工业机器人年均销售增长率达到25%。有机构预测,2015年中国的消费量将超过8万台,而到2025年,这一数字将达到25万台以上,远远超过目前全球市场总量。未来30年中国都将是全球机器人最大市场。
尽管需求越来越大,但反观国内机器人产业,竞争能力却远远落后于日本、美国、德国等发达国家。他们在掌握机器人领域核心技术的同时,自20世纪60年代以来就致力于机器人技术领域的全球专利布局,以此巩固了在全球市场范围内的国际核心竞争力。
中国500家机器人企业仅占国内市场的不到30%,其中超过50%份额被“机器人四大家族”(瑞士ABB、日本发那科、日本安川电机、德国库卡)占有。即使在30%的份额里面,中国企业在中高端的伺服电机、控制器、减速器等关键零部件上基本都得依赖进口。
8月5日,工信部发布消息说,《中国机器人产业十三五规划》初稿已完成,有望年底发布。那么在工业机器人领域,全球专利布局情况如何?发达国家在华都申请了哪些专利?我国工业机器人技术转化应用该从哪些方面着手?

全球工业机器人专利已超过6万件
截至2014年底,工业机器人技术领域的全球专利申请量已超过6万件,去掉重复的同族专利后为3.5万余项。最早的专利申请出现在1958年,直到1985年后,专利申请数量才开始出现大幅度增长,主要原因是中国在1985年制定《专利法》后,工业机器人领域主要竞争对手十分注重中国市场,纷纷在中国进行专利布局。目前,工业机器人技术正处于高速发展期。
从技术发展历程来看,工业机器人技术共经历三大阶段。
工业机器人领域的第一件专利是美国人乔治德沃尔在1958年申请,名为可编程的操作装置。约瑟夫英格伯格对此专利很感兴趣,联合德沃尔在1959年共同制造了世界上第一台工业机器人称为Robot(中文译名机器人),即人手把着机械手,把应当完成的任务做一遍,机器人再按照事先教给它们的程序进行重复工作,主要用于工业生产的铸造、锻造、冲压、焊接等生产领域,特称为工业机器人。
1970年—1984年是第二阶段。这时期的工业机器人是具有一定的感觉功能和自适应能力的离线编程机器人,其特征是可以根据作业对象的状况改变作业内容,即所谓的“知觉判断机器人”。其间工业机器人“四大家族”:库卡、ABB、安川、FANUC公司分别在1974年、1976年、1978年和1979年开始了全球专利布局。
从1985年至今是智能机器人阶段。智能机器人带有多种传感器,能够将多种传感器得到的信息进行融合,能够有效地适应变化的环境,具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。2000年以后,美国、日本等国开始了智能军用机器人研究,并在2002年由美国波士顿公司和日本公司共同申请了第一件“机械狗”(Boston Dynamics BigDog)智能军用机器人专利,2004年在美国DRAPA/SPAWAR支持下申请了智能军用机器人专利。

“机器人四大家族”在华申请了大量专利
我国工业机器人起步于1972年,其发展过程大致可分为三个阶段:1972年—1985年的萌芽期;1985年—2000年的技术研发期;2000年至今的产业化期。
目前我国已生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内部分企业的生产线上;一批机器人技术的研究人才也涌现出来。部分军工企业、科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术、工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术、机器人软件的设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术等技术,某些关键技术甚至已达到或接近世界先进水平。但是,在华专利申请数据显示,瑞士的ABB、日本的FANUC(发那科)、日本的YASKAWA(安川电机)、德国的KUKA(库卡)已经在我国申请了大量专利,中国申请人集中在苏州工业园区职业技术学院、昆山市工业技术研究院、湖南大学、清华大学等高校,我国拥有技术优势的科研院所和企业反而不太关注工业机器人技术领域的专利布局。
在民用领域,国际上占据了工业机器人绝大部分市场的“四大家族”:安川、FANUC、KUKA、ABB公司,自上世纪70年代中期开始了全球专利布局,并且逐年上升。同时,“中国增长”让全球领先的工业机器人巨头都把目光投向这块土地,不约而同的是,总部在瑞士的ABB、日本的FANUC(发那科)、日本的YASKAWA(安川电机)、德国的KUKA(库卡)都将其中国总部设在上海。目前,这四家企业在中国市场占有率总共达到八成以上,前三家在全球的机器人销量都突破了20万台。
在军用领域,由美国政府支持的军用机器人开发商占据了全球军用机器人市场的85%,欧洲占据15%,而中国仅为0.1%。军用机器人领军企业General Dynamics市场占有率为27%,诺格公司、洛克希德-马丁公司紧随其后。

工业机器人技术产业化应以专利为突破口
从四大民用公司的专利申请趋势来看,每一次技术产业化的时间点都是专利申请量的峰值,尤其是日本企业。专利是产品进入市场的保护伞,专利申请的时间和地域选择与产业化发展方向密切相关。例如,日本FANUC公司在2003年以前从未在华申请机器人相关专利,主要是防止泄漏相关技术,但是于2003年在中国广州、深圳等地设立近十家分公司,同年就开始了在华地区的专利申请,专利申请量急剧上升,这样不仅可以保护自身产品,还能遏制竞争对手的发展。

收购具有技术研发实力的公司提升竞争力
收并购国内外具有自主知识产权、较强的研发团队以及领先的市场地位的相关企业也逐渐成为国内企业快速提升规模、提升核心竞争力、快速完成国际化经营布局的重要途径,也是军工企业实现军民融合式发展、产业快速转型升级和结构调整的便捷之路。一方面可以直接获得大量专利,另一方面是可以获得具有研发实力的团队。例如,ABB公司从1987年开始的3年内收购了全球60多家公司,但是机器人技术方面并未快速发展,但是自从1998年6月收购Alfa Laval自动化公司,1998年10月收购Elsag Bailey公司之后,机器人相关专利申请急速上升,自此开始保持了技术优势。
其中,KUKA是德国公司,相较于美国、日本来说更易于技术合作,并且KUKA进入中国市场较早,可见其对中国市场的关注度高,一开始进入中国是1986年赠送中国一汽工业机器人的友好方式。2008年KUKA与上海交大联合成立实验室,是比较有机会进行技术合作或者引进相关人才的。此外,KUKA在中国的专利申请量较大,已经具备了一定的技术优势,与其联合可以避免更多的知识产权风险。

工业机器人技术转化应用应关注“民转军”
2000年后,美国逐渐开始将工业机器人技术转化应用到军事领域,并且在2011年发布了针对制造、健康护理/医药机器人、服务机器人三类机器人的国家机器人技术倡议(NRI),明确了美国机器人技术发展路线,但是在2013年发布的美国机器人技术发展路线图中新增加了航天和国防领域机器人技术发展规划。同时,美国在花巨资研究军用机器人时十分注重相关知识产权保护,例如美国波士顿动力公司的发明专利US2004864715A显示,该专利已获得美国政府DARPA/SPAWAR计划支持,同时也规定其专利权属于国家;另一方面,美国的军用机器人研发采取多方合作,例如波士顿BigDog最初的技术就是来源于日本SONY公司与波士顿动力公司联合研发,从其他媒体报道显示,该型号还与福斯特——米勒公司、喷气推进实验室、哈福大学康德菲尔德研究站进行了联合开发。
国内企业可以在工业机器人产业论证中开展完整的专利分析评议,开展关键技术的专利分析能够提高技术研发起点、优化资源配置、加快研究进程,实现关键技术突破并进行再创新,从而快速提升技术创新能力;同时,掌握国外对标公司的专利布局、摸清型号发展与国外技术指标的差距,满足研发过程中对科技情报支撑信息的迫切需求。在此基础上,结合企业工业机器人产业领域技术优势和技术劣势,分析国外高新技术热点、空白点、发展动态和方向,为产业提出知识产权布局建议,为战略研究、项目论证、项目立项提供决策支撑。(科技日报 作者 李萍)

2015-08-13

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