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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，驅(qū)動(dòng)制造業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)變革與創(chuàng)新。2017年，習(xí)近平總書記在十九屆中央政治局第二次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，要深入實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已連續(xù)五年寫入政府工作報(bào)告，充分彰顯出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的重要性和緊迫性。日前，據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已覆蓋45個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)大類、覆蓋工業(yè)大類的85%以上，核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)1.2萬(wàn)億元。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)提升產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有十分重要的意義。

為加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，助力突破制約性的技術(shù)瓶頸，對(duì)相關(guān)專利申請(qǐng)情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展整體呈現(xiàn)中美引領(lǐng)、全球競(jìng)爭(zhēng)激烈的局面，中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)趕超和實(shí)破，創(chuàng)新水平躋身世界前列；但在工業(yè)智能傳感器、工業(yè)機(jī)理模型、可信計(jì)算、邊緣協(xié)議解析等技術(shù)分支下，面臨較為嚴(yán)峻的技術(shù)壁壘。

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全球?qū)＠艣r

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)領(lǐng)域主要包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及終端、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全等4大領(lǐng)域68個(gè)重要技術(shù)分支。截至2022年9月底，全球?qū)＠暾?qǐng)量55.4萬(wàn)件，特別是，2012年后相關(guān)專利申請(qǐng)量明顯增加，目前仍呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。在全球范圍內(nèi)，中國(guó)和美國(guó)專利申請(qǐng)量均為14.9萬(wàn)件，分別占比27%，并列第一；歐洲專利申請(qǐng)量4.3萬(wàn)件，占比8%（德國(guó)2.2萬(wàn)件，占比4%）；日本和韓國(guó)專利申請(qǐng)量分別為1.7萬(wàn)件，分別占比3%。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)4大技術(shù)領(lǐng)域下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)專利申請(qǐng)量27萬(wàn)件，占比49%；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及終端專利申請(qǐng)量21.7萬(wàn)件，占比39%；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全專利申請(qǐng)量10.1萬(wàn)件，占比18%；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算專利申請(qǐng)量2.8萬(wàn)件，占比5%。（注：一件專利申請(qǐng)中包含多個(gè)技術(shù)分支下的技術(shù)方案，會(huì)在不同技術(shù)分支下進(jìn)行重復(fù)統(tǒng)計(jì)。下同。）在全球主要申請(qǐng)人中，美國(guó)IBM專利申請(qǐng)量2.3萬(wàn)件，排名第一，其專利技術(shù)主要集中在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)領(lǐng)域（占比83%）；中國(guó)華為專利申請(qǐng)量1.4萬(wàn)件，其專利技術(shù)主要集中在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及終端領(lǐng)域（占比78%）；美國(guó)高通專利申請(qǐng)量1.3萬(wàn)件，其專利技術(shù)主要集中在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及終端領(lǐng)域（占比83%）。其他排名前列的企業(yè)還有德國(guó)西門子、美國(guó)蘋果、美國(guó)微軟、韓國(guó)LG、美國(guó)英特爾、日本歐姆龍、美國(guó)費(fèi)希爾羅斯蒙特等。

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麪顩r

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域下，中國(guó)專利申請(qǐng)量10萬(wàn)件，占比36%，美國(guó)專利申請(qǐng)量9.5萬(wàn)件，占比34%。在不同技術(shù)分支下，工業(yè)軟件、云計(jì)算和工業(yè)機(jī)理模型專利申請(qǐng)量分別為14.2萬(wàn)件、6.2萬(wàn)件和3.4萬(wàn)件，分別占比52%、23%和12%，綜合占比較高，技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟。但數(shù)字孿生和工業(yè)微服務(wù)技術(shù)起步較晚，專利申請(qǐng)量分別僅為8404件和3740件，是近幾年新興的技術(shù)熱點(diǎn)。

在工業(yè)機(jī)理模型技術(shù)分支下，美國(guó)是最大的技術(shù)原創(chuàng)國(guó)，專利申請(qǐng)量1.7萬(wàn)件，并面向中國(guó)、歐洲和日本布局大量專利，中國(guó)專利申請(qǐng)量不足1萬(wàn)件，且海外布局專利較少。特別是，在利用機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建工業(yè)機(jī)理模型方面存在明顯短板，我國(guó)在該技術(shù)下專利申請(qǐng)量占比僅為16%。此外，值得注意的是，工業(yè)機(jī)理模型是工業(yè)機(jī)理和數(shù)學(xué)模型的結(jié)合，通常包含算法，但在包含算法的權(quán)利要求撰寫上還存在較為突出的問(wèn)題，由于撰寫缺陷而不能被授予專利權(quán)的情形還時(shí)有發(fā)生。

在數(shù)字孿生技術(shù)分支下，2015年以前，專利申請(qǐng)量?jī)H為個(gè)位數(shù)，2016年后呈現(xiàn)明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)，是近年來(lái)的一項(xiàng)新興技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)與模型集成融合構(gòu)建起綜合決策能力，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化的關(guān)鍵核心技術(shù)，全球?qū)＠暾?qǐng)量排名前三位分別是中國(guó)（3396件，占比49%）、美國(guó)（2015件，占比24%）、德國(guó)（1034件，占比13%）。中國(guó)在專利申請(qǐng)數(shù)量上占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)，但是專利布局時(shí)間較晚，德國(guó)西門子早在2015年就已進(jìn)行專利布局。

在工業(yè)微服務(wù)技術(shù)分支下，2016年全球?qū)＠暾?qǐng)量?jī)H為81件，2021年全球?qū)＠暾?qǐng)量高達(dá)1119件，增長(zhǎng)近13倍。該技術(shù)是以單一功能組件為基礎(chǔ)，通過(guò)模塊化組合方式實(shí)現(xiàn)“松耦合”應(yīng)用開發(fā)軟件架構(gòu)，已成為當(dāng)前技術(shù)研發(fā)和專利布局的熱點(diǎn)，將成為開發(fā)工業(yè)APP的主流方式。美國(guó)在該技術(shù)分支下的專利申請(qǐng)量占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，全球范圍內(nèi)僅英特爾（348件）、IBM（204件）、強(qiáng)力物聯(lián)網(wǎng)投資組合2016公司（118件）、甲骨文（111件）、通用電氣（102件）、思科（100件）等6家美國(guó)企業(yè)專利申請(qǐng)量超過(guò)百件。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及終端

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及終端技術(shù)領(lǐng)域下，美國(guó)專利申請(qǐng)量9萬(wàn)件，占比41%，中國(guó)專利申請(qǐng)量7.8萬(wàn)件，占比35%。在不同技術(shù)分支下，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和工業(yè)智能傳感器專利申請(qǐng)量分別為19.5萬(wàn)件、2.6萬(wàn)件，分別占比90%、12%，綜合占比較高。

在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)分支下，中國(guó)在相關(guān)技術(shù)上具備一定的專利布局優(yōu)勢(shì)，其中，在現(xiàn)場(chǎng)總線（占比41%）、5G通信（占比42%）、工業(yè)以太網(wǎng)（占比42%）以及TSN（占比32%）等相關(guān)技術(shù)上的專利申請(qǐng)量均全球排名第一，在光纖通信（占比16%）、OPC/OPC-UA（占比29%）以及IPV6（占比9%）等相關(guān)技術(shù)上的專利申請(qǐng)量全球占比較低。特別是，光纖通信和IPV6是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵核心技術(shù)，光纖通信專利申請(qǐng)量從2017年開始快速增長(zhǎng)，尤其2019年（4066件）較2018年（3057件）增長(zhǎng)近1.5倍，IPV6技術(shù)已是全球公認(rèn)的下一代互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)應(yīng)用解決方案，且在這兩個(gè)技術(shù)分支下均有超60%的專利申請(qǐng)來(lái)自美國(guó)。

在工業(yè)智能傳感器技術(shù)分支下，全球?qū)＠暾?qǐng)量排名前十位的申請(qǐng)人全部為國(guó)外企業(yè)，關(guān)鍵核心技術(shù)基本集中在美歐日韓等國(guó)家和地區(qū)，其中，美國(guó)專利申請(qǐng)量1.5萬(wàn)件，約為中國(guó)專利申請(qǐng)量（0.5萬(wàn)件）的3倍，且差距不斷擴(kuò)大。特別是，在MEMS傳感器、CMOS傳感器、光譜傳感器等主要智能傳感器中，美國(guó)專利申請(qǐng)量均為全球第一；在其他智能傳感器中，韓國(guó)專利申請(qǐng)量較多，處于全球領(lǐng)先地位。

（三）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算領(lǐng)域下，中國(guó)專利申請(qǐng)量1.2萬(wàn)件，占比45%，美國(guó)專利申請(qǐng)量1萬(wàn)件，占比38%。在不同技術(shù)分支下，邊緣協(xié)議解析、邊緣智能專利申請(qǐng)量分別為1.27萬(wàn)件、1.26萬(wàn)件，分別占比37.7%、37.3%，綜合占比較高，是專利布局的熱點(diǎn)，重點(diǎn)解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的異構(gòu)接入和邊緣側(cè)智能計(jì)算。

在邊緣協(xié)議解析技術(shù)分支下，專利申請(qǐng)量在近幾年呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，技術(shù)方向主要是為解決各廠商多類型設(shè)備接入、多源數(shù)據(jù)類型解析及格式統(tǒng)一問(wèn)題，為邊緣側(cè)或云端的數(shù)據(jù)匯聚、存儲(chǔ)、分析及可視化展示等操作提供基礎(chǔ)。中國(guó)在該技術(shù)分支下的專利布局存在明顯不足，專利申請(qǐng)量（2749件，占比22%）不足美國(guó)專利申請(qǐng)量（6931件，占比54%）的一半。

在邊緣智能技術(shù)分支下，中國(guó)具有一定的專利布局優(yōu)勢(shì)，專利申請(qǐng)量（7139件，占比57%）遠(yuǎn)高于美國(guó)（3013件，占比24%），專利技術(shù)主要集中在邊緣技術(shù)與語(yǔ)義處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等智能算法的結(jié)合方面。在該技術(shù)分支下，國(guó)外申請(qǐng)人主要集中在企業(yè)，但我國(guó)申請(qǐng)人主要集中在高校，國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)量排名前十的申請(qǐng)人中，企業(yè)僅占據(jù)3席，需積極開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新，推動(dòng)人工智能賦能產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

（四）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域下，美國(guó)專利申請(qǐng)量3.4萬(wàn)件，占比37%，中國(guó)專利申請(qǐng)量3.2萬(wàn)件，占比35%。在不同技術(shù)分支下，工業(yè)區(qū)塊鏈、OT安全、入侵檢測(cè)和可信計(jì)算專利申請(qǐng)量分別為5.4萬(wàn)件、2.2萬(wàn)件、1.9萬(wàn)件和1.3萬(wàn)件，分別占比50%、20%、17%和12%，綜合占比較高，其中，工業(yè)區(qū)塊鏈、可信計(jì)算是技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

在工業(yè)區(qū)塊鏈技術(shù)分支下，專利申請(qǐng)量不斷攀升，專利競(jìng)爭(zhēng)格局日趨激烈，中國(guó)專利申請(qǐng)量2.4萬(wàn)件，占比45%，美國(guó)專利申請(qǐng)量1.9萬(wàn)件，占比35%，此外，韓國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家也正加快進(jìn)行工業(yè)與區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)合探索。阿里巴巴集團(tuán)、平安科技在工業(yè)區(qū)塊鏈領(lǐng)域的全球?qū)＠暾?qǐng)量分別以1751件和1256件，排名第一和第二，成為全球領(lǐng)先的企業(yè)。

在可信計(jì)算技術(shù)分支下，技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)主要集中在可信環(huán)境、安全過(guò)程、安全機(jī)制、智能數(shù)據(jù)分析、管理安全、主機(jī)安全、有效性確認(rèn)、驗(yàn)證處理等方面。可信計(jì)算的主要思路是從硬件底層開始加強(qiáng)通信系統(tǒng)的安全性，美國(guó)作為全球芯片占有量遙遙領(lǐng)先的國(guó)家，為其可信計(jì)算技術(shù)帶來(lái)天然的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。例如，在2020—2021年間，英特爾專利申請(qǐng)量均保持在150件左右，旨在通過(guò)利用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中的可信硬件來(lái)解決安全的遠(yuǎn)程計(jì)算問(wèn)題；輝達(dá)專利申請(qǐng)量均突破200件，其CPU加速計(jì)算已使工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)AI應(yīng)用，從而利用海量傳感器和操作數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，縮短分析時(shí)間、降低成本。

三、小結(jié)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、技術(shù)分布復(fù)雜，我國(guó)專利申請(qǐng)?jiān)跀?shù)量上占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)，但在質(zhì)量上還有較大的進(jìn)步空間，特別是，我國(guó)專利申請(qǐng)的技術(shù)方案大部分集中在應(yīng)用領(lǐng)域，在底層基礎(chǔ)核心技術(shù)方面較為欠缺，同時(shí)，還存在權(quán)利要求保護(hù)范圍不適當(dāng)、布局領(lǐng)域單一等問(wèn)題。

針對(duì)協(xié)議解析、邊緣計(jì)算、工業(yè)機(jī)理模型中的技術(shù)短板，要加快對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新，特別是對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)在多源設(shè)備、異構(gòu)系統(tǒng)之間有序流動(dòng)的設(shè)備協(xié)議兼容、標(biāo)準(zhǔn)兼容、協(xié)議轉(zhuǎn)換、工業(yè)APP跨平臺(tái)調(diào)用與訂閱等相關(guān)技術(shù)上的研發(fā)布局。同時(shí)，針對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新和專利申請(qǐng)集中于高校、產(chǎn)業(yè)化不足的突出問(wèn)題，鼓勵(lì)企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)，圍繞生產(chǎn)中實(shí)際重點(diǎn)問(wèn)題開展協(xié)同攻關(guān)。

研究成果來(lái)源于國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2022年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專利分析和預(yù)警課題報(bào)告。

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