表1 产业技术竞争优势测度指标体系
一级指标二级指标三级指标指标描述专利申请量产业年度专利申请量规模维度专利授权量产业年度获得专利授权量专利授权率产业年度专利授权量与申请量的比值产业技术竞争优势技术覆盖范围产业专利占有IPC分类数量质量维度被引证次数产业专利被其他专利引用的总次数专利簇大小产业专利拥有的同族专利的数量价值维度专利有效数产业年度专利有效值研发效率产业专利授权数量与发明者数量的比值
杨 武1，杨大飞1，雷家骕2
(1.北京科技大学 东凌经济管理学院，北京100083；2.清华大学 经济管理学院，北京100084)
摘 要：提出产业技术竞争优势的概念，并探讨其"规模-质量-价值"三维模型和测度指标体系；构建产业技术竞争优势指数，利用熵值法设置权重，采用合成指数法计算产业技术竞争优势指数。以世界生物医药产业主要国家(中、美、德、日)1996-2016年样本数据进行实证研究。结果表明：中国生物医药产业技术竞争优势指数及分指数总体保持上升趋势，其中规模指数增长较快，价值指数次之，质量指数发展居于末位；美国、日本和德国竞争优势指数相近，均具有较强的竞争优势；中国产业技术竞争能力处于劣势地位，规模维度方面中国与其它三国差距较小，价值维度差距次之，质量维度差距较大。
关键词：专利信息；产业技术竞争优势；生物医药产业
产业竞争优势测度一直是学术界研究的热点，将专利信息与产业竞争优势相结合对测度产业技术优势具有重要意义。产业技术竞争优势与知识产权相关，产业竞争主要体现在技术上，而技术竞争主要体现在专利上，专利数据为产业技术竞争提供了一个独特的视角，可更好地理解和描述技术发展模式[1]。
关于竞争优势目前没有统一的概念，学者从不同角度对其内涵进行了分析。Wiggins、Ruefli[2]将竞争优势与财务绩效等同；Peteraf、Barney[3]认为竞争优势是企业创造价值或向顾客传递价值的差异；Carpenter、Sanders[4]将竞争优势看作是企业创造财务绩效的能力；马浩[5]认为竞争优势具有多维性。
关于技术创新对竞争优势的影响，国外学者[6-7]主要通过技术创新对出口贸易的影响衡量。国内学者[8-13]研究均表明R&D能力或技术创新能力与企业竞争力呈显著正相关性。关于专利对竞争优势影响的研究中，国内外学者[14-18]研究均表明专利活动与企业绩效具有显著的正相关性。
基于专利信息测度产业技术发展指标，目前主要有宏观、中观和微观三类。宏观层面主要有：专利授权量、技术生长率、技术成熟系数、技术衰老系数、技术强度、美国授权专利量、三方专利量、PCT申请量等。李铭[19]基于优先权、权利要求、公开日期等专利权利信息，对DVD产业技术核心专利进行分析。中观层面主要有：影响指数、技术强度、相对研发能力、企业研发重点、企业活性因子、技术独立性、专利效率、专利实施率、技术影响力、专利平均被引用次数、相对专利被引证率、引用频率、科学关联度、科学强度、发明专利率、专利平均寿命、H 指数等。部分学者[20-24]利用这类指标进行了相关研究。微观层面主要有：科学关联性、技术覆盖范围、权利要求数量、前向引文量、后向引文量、专利名称和摘要、同族专利数量、专利申请和授权时间间隔、发明人数、第一次被其它企业引用的时间等[25-26]。目前，大多数研究主要集中于技术对企业竞争优势的影响，而对产业技术竞争优势进行独立、系统的研究则较少，从产业角度并基于专利信息测度产业技术竞争优势更鲜有涉及。现有研究多以截面数据为基础，缺乏面板数据，结论可信度低，缺乏对数据进行长期监测和动态评估。专利是技术的体现，既能够反映每个技术领域的技术活动现状，又能用来研究某个特定技术领域技术活动的发展过程，并且专利信息具有时间序列性和一定的可比性。
本文主要从产业视角构建基于专利面板数据的三维模型，对产业技术竞争优势进行独立、系统测度，并以世界生物医药产业主要国家1996-2016年专利数据进行实证研究，分析我国生物医药产业技术竞争优势变化和在世界范围内的相对位次，并进一步分析不同维度下的竞争优势。本文全面测度我国产业技术竞争优势，对其进行长期动态监测，为政府政策制度及研究机构技术选择提供科学依据。
竞争优势是与竞争对手相比表现出来的相对优势，其本质是比较优势。本文认为，产业技术竞争优势是一个国家或地区相对于其它国家或地区在特定产业技术上，从不同层面或者维度表现出的差异或者不对称性，这种差异或不对称性能使其比竞争对手具有更强的价值创造能力和优势地位获取能力，同时能更好地为顾客提供有价值的产品或服务。竞争优势是竞争对手之间的对比，而可比的维度无限多。竞争优势包含众多层次与维度[27]，利用单一维度不能准确测度产业技术竞争优势，应该多维度综合测度。
目前，利用专利测度竞争优势的指标主要有：专利申请量、授权量和专利增长率等。专利数量指标虽然可以在一定程度上反映产业技术创新水平，但不能完全反映产业技术创新能力。一项高质量技术创新带来的经济效益可能远远高于多项低质量技术创新带来的经济效益[28]。所以需引入产业技术创新质量维度，专利质量能更加准确反映产业技术竞争优势。
专利数量和质量即前文定义中的“差异或不对称性”，根据竞争优势研究的基本范式“来源-绩效”，需分析产业技术竞争优势的内在动力，即获得绩效优势的资源或能力。本文认为，不能仅从专利数量或专利质量绩效方面进行研究，还应引入表征竞争优势来源的价值维度，因此本文建立“规模-质量-价值”(简称SQV模型)三维分析框架，从专利数量、质量和价值方面进行综合测度。
(1)规模维度。一国在国际上申请的专利数量，能一定程度上反映其技术发展水平，预示着未来一段时期内的竞争优势[29]。专利规模从一定程度上反映了该国在特定技术领域技术的创新发展水平。一个国家在特定技术领域的专利申请量越大，说明技术创新活动越活跃，技术积累程度也就越高。规模维度选取的指标主要有专利申请数量、专利授权数量、专利增长率等。
(2)质量维度。仅仅采用专利规模维度反映产业技术竞争优势具有一定片面性，很多产业技术体系出现“大而不强”现象。专利质量更能准确反映技术竞争优势，产业技术体系中核心技术是产生技术竞争优势的重要因素。质量维度指标主要有专利被引证数量、技术覆盖范围、同族专利数量、专利要求数量、技术生命周期、专利引证数量等。
(3)价值维度。价值维度反映产业技术竞争优势的内在动力，一个国家或地区具有比竞争对手更高的价值或资源优势，才能创造出更高的产业技术绩效。价值维度选取的指标主要有研发效率、专利有效数等。研发效率是指专利授权量与发明者数量的比值，是专利产出的内在动力，研发效率高，科研人员专利产出数量较多，产业技术就具有竞争优势。专利数量和质量均为产业技术竞争优势的外在体现，而专利只有具有有效性才能获得法律保护而产生排他性权利，可以排斥创新模仿者低成本模仿行为，而无效专利属于公开技术，产生过度技术溢出效应，不能保障专利权人的任何权益，所以不能产生任何竞争优势。根据上述3个维度，结合数据可得性进行指标筛选，建立指标体系如表1所示。
表1 产业技术竞争优势测度指标体系
2.2.1 指标权重确定
指标权重表示该指标在整个评价体系中的相对重要程度，本文采用客观赋权方法中的熵值法对各指标进行赋权。熵值法是一种客观赋权法,其根据各项指标观测值所提供信息量大小确定指标权重。在熵值法中，指标信息熵越小，该指标反映信息量越大，在综合评价中所起作用就越大，权重就越高。用熵值法确定各三级指标的权重，其计算过程如下：
设共有m项安全评价指标，n年的数据来源，构成数据矩阵
(1)在使用熵值法过程中，如果数据中有负数，就需要对数据进行非负化处理。并且为避免求熵值时对数的无意义，需要进行数据平移，具体采取以下步骤。
对于指标值越大越好的指标：
(1)
对于指标值越小越好的指标：
(2)
(2)计算第j项指标下第i个方案占该指标的比重。
(3)
(3)计算第j项指标的熵值。
(4)
其中，k=1/lnn。
(4)计算各指标的权重。
(5)
2.2.2 产业技术竞争优势指数构建
本文利用合成指数法计算产业技术竞争优势指数，具体步骤如下：
(1)求单个指标的对称变化率：设指标Yij是第j指标组的第i个指标，首先对Yij(t)求对称变化率Cij(t)：
(6)
其中 ，j=1,2,3,分别对应规模、质量和价值维度;i=1,2,…kj，为组内指标的序号。构成指标Yij(t)中有零或负值时，或者指标序列是比率序列时，取一阶差分：
Cij(t)=Yij(t)-Yij(t-1),t=2,3,…,n
(7)
(2)求单个指标标准化平均变化率Sij(t)。为防止变动幅度大的指标在合成指数中取得支配地位，各指标对称变化率Cij(t)都被标准化，使其平均绝对值都等于1。首先，求标准化因子：
(8)
n为标准化期间的时间数。用Aij(t)将Cij(t)标准化，得到标准化变化率Sij(t)：
Sij(t)=Cij(t)/Aij,t=2,3,…n
(9)
(3)求各指标组的标准化平均变化率Rj(t)：
(10)
其中，ωij为第j 组第i个指标的权重。
(4)为了使三组指数具有相同波动幅度以便于比较，进行指标标准化，并且以指标波动幅度作为基准计算指数标准化因子Fj：
(11)
其中，F2=1。计算指标标准化平均变化率Vj(t)：
Vj(t)=Rj(t)/Fj,t=2,3,…n
(12)
(5)计算合成指数Ij(t)，令Ij(1)=100，则：
(13)
(6)总指数合成。用熵值法确定二级指标权重后，采用下式合成生物医药产业技术竞争优势指数：
(14)
其中， I为产业技术竞争优势总指数，wi为三维指标权重，zi为各分项指数。
本文主要选取生物医药产业作为样本。生物医药产业是技术密集型产业，其技术体系是典型的“离散型”技术形态，产品具有很强的市场力量和垄断地位[30]，研究生物医药产业技术竞争优势具有深刻意义。生物医药产业需要投入巨额资金和拥有高层次专业化人才，其专利分布具有高度集中性。所以本文选取该产业中专利申请量前四位国家(美国、德国、日本、中国)1996-2016年专利数据作为样本进行研究。
3.2.1 权重确定
利用公式(1)～(5)计算各指标权重，具体结果如表3所示。
表3 产业技术竞争优势指标权重
3.2.2 产业技术竞争优势指数构建及结果分析
得到各指标权重后，利用合成指数法对中国、美国、日本和德国产业技术竞争优势总指数和分指数分别进行指数合成，具体结果见图1～图5。
图1 中国生物医药产业技术竞争优势总指数和分指数结果
(1)总体分析。由图1可知，中国生物医药产业技术竞争优势指数及分指数呈现先降后升，再缓慢下降的过程。1996-2002年，产业技术竞争优势指数和分指数发展趋势各不相同，其中规模指数呈曲折上升趋势，质量指数缓慢上升，价值指数则先升后降，直至跌至最低点。此阶段，生物制药产业处于初创期，产业技术规模虽有增加，但趋势不稳定，并且没有出现高附加值技术，这与整个产业风险大、投资回报期长的特征相一致。2002年后，产业技术竞争优势指数及分指数快速上升，其中规模指数仍然领先，而价值指数居末位。说明随着国家对该行业的日益重视和前期投入成效逐步显现，产业技术处于成长期，新技术不断增加，但大多数为改进技术，并没有产生较高的经济价值。自2013年始，产业技术竞争优势指数、价值指数和质量指数缓慢上升，但规模指数呈现下降趋势。说明此阶段技术更新速度缓慢，但专利质量和技术经济价值上升，整个产业更加重视单个技术带来的经济价值。
从图2可以看出，四国生物医药产业技术竞争优势指数中，美、德、日三国交替领先，而中国始终居于末位。1996-2002年，德国一直居于领先地位，日本和美国次之，中国居于末位。美、德、日三国指数快速增长，中国产业技术竞争优势指数几乎没有发展，说明中国在生物医药产业领域技术积累较薄弱，人力资源以及资金投入等不足，产业技术发展速度极为缓慢。2002-2012年，四国均保持快速增长势头，德国一直居于领先地位，日本和美国次之，中国虽然取得高速增长，与其它三国的差距开始缩小，但仍居末位。此阶段发展态势与中国开始重视生物医药产业发展及前期投入取得的成效有关。2012-2015年，德国技术竞争优势发展极为缓慢，并出现下降，而其它三国虽然增长速度放缓，但始终保持增长，日本超越德国居领先地位，其次是美国、德国，中国仍居末位。2015年后，美国居于领先地位，日本和德国次之，中国仍居末位。
图2 四国生物医药产业技术竞争优势指数走势
(2)规模维度。由图3可以看出，四国规模维度均呈上升趋势，1996-2002年，德国发展速度最快，自1997年开始高速增长，并处于领先地位；其次是日本，美国发展较慢，但2001年超过中国，中国2000年后处于下降趋势，居于末位水平。说明德国在生物医药领域起步较快，相关技术积累实力雄厚，经过短暂初创期即进入成长期。2002-2008年，德国发展迟缓，发展速度下降；美国和日本高速增长，与德国差距逐渐缩小，并在2008年超越德国；中国增长速度加快，但与其它三国差距没有明显缩小，始终居于末位。2008-2013年，美国一直保持高速增长；德国和日本增长较为缓慢；中国仍然保持高速增长的态势，与德日两国的差距缩小，但是与美国的差距并未明显缩小。2013-2016年，四国产业发展指数均出现下降现象，美国和日本下降较慢，中国和德国下降速度较快，中国与美国和日本的差距扩大。
图3 四国规模维度指数走势对比
(3)质量维度。由图4可以看出，总体上，美、日、德三国质量维度指数差距较小，中国发展速度较慢，与其它三国差距较大。1996-2000年，德国取得高速增长，在初始阶段即保持领先优势，其次是日本和美国，两者保持很小的差距，而中国这一阶段曲线平缓，发展极为缓慢，说明中国生物医药产业发展初期技术积累薄弱，高质量专利技术数量极少。2000-2005年，德国继续保持高速增长，美国和日本增长速度明显加快，与德国差距缩小，而中国虽然增长速度有所加快，但与领先国家的差距进一步拉大。2005-2014年，德国仍然处于领先位次，但发展速度下降，美国、日本与德国的差距逐渐缩小，并在2014年与德国持平。自2006年始，美国和日本质量指数出现重合现象。这一阶段，中国发展速度明显加快，但与领先国家的差距并未明显缩小。2014-2016年，四国发展速度均出现下降。总体而言，在生物医药产业技术领域，中国与发达国家的质量维度差距明显大于规模维度差距，并且发达国家质量维度发展速度高于规模维度，中国则相反。说明发达国家在该产业技术领域发展过程中十分重视专利技术质量，对产业技术数量追求较少，注重基础技术、核心技术研发和应用。
图4 四国质量维度指数走势对比
(4)价值维度。由图5可以看出，总体上中国与其它三国仍然具有较大差距。1996-2002年，德国保持高速增长态势，处于领先地位；其次是日本和美国，两者发展较慢，而中国则出现下降情况。2002-2012年，德、美、日三国仍保持高速增长态势，德国仍然处于领先地位，其次是日本和美国，中国发展速度明显加快，但并没有缩小与领先国家的差距。2012-2016年，德国处于下降状态，日本超越德国处于领先地位，美国发展速度明显加快，中国始终居于末位。说明中国生物医药产业技术竞争优势的内在动力与其它三国差距较大。
图5 四国价值维度指数走势对比
本文提出产业技术竞争优势概念，构建“规模-质量-价值”三维模型和测度指标体系，建立产业技术竞争优势指数，深刻剖析了产业技术竞争优势内在来源和外在表现，构建了测度模型，利用中、美、日、德四国生物医药产业作为样本进行实证分析，得到以下结论：①中国生物医药产业技术竞争优势指数及分指数一直呈现上升趋势，其中规模指数增长较快，一直居于领先地位，而质量指数和价值指数一直处于落后地位，两者均落后于总指数，价值指数增长较快，质量指数发展缓慢；②美国、日本和德国在产业发展初期技术积累实力较为雄厚，因此起点较高，发展速度较快，三者竞争优势相近，具有较强竞争优势，而中国技术力量薄弱，发展速度较慢，落后于其它三国，产业技术竞争能力处于劣势地位。规模维度方面，中国近几年专利数量发展速度较快，因此与其它三国差距较小；质量维度方面，中国与其它三国相比，发展速度较慢，差距巨大；价值维度方面，与质量维度相似，但中国与领先国家差距比质量维度差距要小。通过以上分析，可以得到如下启示：
(1)中国生物医药产业规模指数发展较快，质量指数和价值指数发展滞后，尤其是质量指数，说明该产业领域专利质量有待提高，所以应该引导企业转变发展理念，由单纯追求专利数量转变为注重提高专利质量，特别是注重基础和核心技术研发，采取多种激励措施提高科研人员和机构的科研效率。政府应通过制定相应的优惠政策和激励政策引导企业重点投资基础技术，特别是加大产业关键技术和关键领域重大技术科研投入力度，改变产业处于全球价值链低端的现状，努力实现向产业价值链“微笑曲线”两端发展。
(2)通过与发达国家对比发现，中国生物医药产业起步较晚，发展速度较慢，产业初创期时间长，说明我国在相关技术领域内技术积累薄弱，难以发挥产业协同效应。政府可通过吸引高层次人才、增加人力资源投入和资金投入、加大对相关产业发展的支持力度、重点发展基础型产业和精密仪器设备产业等方式，发挥产业协同创新效应，共同促进产业结构升级和经济增长方式转变。
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Yang Wu1，Yang Dafei1,Lei Jiasu2
(1.Donlinks School of Economics and Management，University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083，China；2.School of Economics and Management，Tsinghua University，Beijing 100084，China)
Abstract：Puts forward the concept of competitive advantage of industrial technology, and discusses its "scale, quality and value" three-dimensional model and measurement index system. Construction of industrial technology competitive advantage index, using entropy method to set weights; the index of competitive advantage of industrial technology was calculated by synthetic index method. The sample data of major countries in the world biomedical industry(China, the United States, Germany, and Japan) from 1996 to 2016 were used for empirical research. The results showed that the technical competitive advantage index and sub-index of the Chinese biomedical industry were on the rise, with the scale index growing fast, the value index second, and the quality index ranking at the bottom. The United States, Japan and Germany have similar competitive advantage index and have strong competitive advantage. In terms of scale, the gap between China and other three countries is smaller, the value dimension is less, and the quality dimension is larger.
Key Words:Patent Information; Industrial Technology Competitive Advantage; Biomedicine industry
作者简介：杨武(1961-)，男，山东临沂人，博士，北京科技大学东凌经济管理学院教授、博士生导师，研究方向为技术创新产权、产业技术安全；杨大飞(1986-)，男，山东临沂人，北京科技大学东凌经济管理学院博士研究生，研究方向为技术创新，产业技术安全；雷家骕(1955-)，男，陕西西安人，博士，清华大学经济管理学院教授、博士生导师，清华大学中国企业成长与经济安全研究中心主任，研究方向为国家经济安全、创新创业与企业成长、创新创业教育。
基金项目：国家自然科学基金面上项目(71273025)
收稿日期：2017-12-20
文章编号：1001-7348(2018)13-0057-07
文献标识码：A
中图分类号：F260
DOI：10.6049/kjjbydc.2017100523
(责任编辑：陈福时)