基于專利挖掘的數字物流技術領域國際競爭態勢與前沿熱點研究

袁野 黎懿瀾 吳超楠 吳繼飛

摘 要：傳統物流業向數字物流方向轉型已成為必然趨勢。深入研究數字物流技術的國際競爭態勢和前沿熱點，從而為我國產業鏈供應鏈數字化轉型的前瞻性布局與政策制定提供重要參考?；趇ncoPat專利數據庫，采用Logistic模型、專利計量分析、社會網絡分析等方法，從時間發展、主要競爭國家對比、技術分析等3個角度，對數字物流領域技術生命周期、國際競爭態勢、前沿熱點領域進行分析。研究發現，數字物流技術的前沿熱點集中在信息通信、數據圖像處理、機械分揀、無線傳感等領域；中國、美國、日本、韓國、德國在全球數字物流領域具備較強的競爭優勢。其中，中國數字物流技術研究起步較晚，但后發優勢較強，近十年專利申請量呈“指數”爆炸式增長。但是，與美國相比，中國在數字物流前沿與核心技術領域依然存在較大差距。建議圍繞“數字+物流”關鍵共性技術領域加強基礎研究和產學研協同創新，實現數字物流技術的“軟硬”自主可控。

關鍵詞：數字物流；技術生命周期；專利分析；競爭態勢

中圖分類號：G306? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0037（2024）1-76-16

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2024.1.7

0 引言

近年來，以區塊鏈、人工智能、云計算為代表的新興數字技術已經成為我國在新時代構建現代化經濟體系和構筑國家競爭新優勢的重要“戰略數字力量”。習近平主席向2023中國國際智能產業博覽會致賀信。他指出，要持續促進數字技術和實體經濟深度融合，協同推進數字產業化和產業數字化，加快建設網絡強國、數字中國。物流業是支撐國民經濟發展的基礎性、戰略性產業。在數字轉型的背景下，現代物流產業與新一代數字技術結合，發展數字物流，有助于延伸產業鏈、供應鏈、價值鏈，對建設高效順暢的流通體系、降低物流成本和促進國內國際雙循環等具有重要意義?！丁笆奈濉爆F代物流發展規劃》提出，到2025年，基本建成供需適配、內外聯通、安全高效、智慧綠色的現代物流體系。在此要求下，識別數字物流技術領域發展階段、分析國際競爭態勢、識別核心熱點技術，是實現我國物流產業轉型升級、推動物流產業高質量發展的關鍵途徑。專利是衡量技術創新程度的重要指標。專利計量法能夠直觀地反映專利數據所蘊含的潛在價值。對相關專利數據進行分析，能夠有效識別數字物流領域發展態勢并預測未來發展趨勢，有助于政府和企業把握機會窗口，實現技術趕超。

基于此，本文以incoPat數據庫1960—2022年的數字物流技術相關專利為研究對象，結合技術生命周期理論、專利計量法、社會網絡分析法，從時間發展、主要競爭國家對比、技術分析等3個角度，分析數字物流技術領域的技術生命周期、國際競爭態勢、前沿熱點。這將有助于引導、推動我國數字物流產業更優更快更強地發展，為我國提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平提供前瞻性戰略布局參考與科學決策依據。

1 文獻綜述

從技術屬性來看，數字物流是指應用現代數字技術、信息技術、網絡技術，包括人工智能、大數據、云計算、物聯網等新興技術，面向物流全要素、全過程對物流系統進行優化，以實現物流管理過程、管理手段、管理技術的數字化［1］。從經濟屬性來看，數字物流是指數據成為重要生產要素，云計算、大數據、人工智能等數字技術為物流和供應鏈各環節賦能，全面優化倉儲、揀選、配送、運輸等流程，從而形成精準的物流服務產品，使物流業更快更好地應對快速變化的市場模式和客戶需求，真正實現物流業的減損提質、降本增效［2］。

目前，關于數字物流的研究，產業界和學術界主要集中在以下幾個方面：一是數字物流發展水平及其影響因素研究。學者們對中國數字物流發展水平進行測算后發現，我國數字物流發展水平逐年提升但各區差距較為明顯，呈“自東向西”依次遞減趨勢［3-4］。王琴梅和周洋［5］利用空間杜賓模型進一步研究發現，中國數字物流的各區發展水平還與信息產業從業人數、軟件業收入等因素密切相關，并為東中西各部提出了針對性建議。二是數字物流與經濟發展間的關系研究。Kayikci［6］探討了合作性、自主控制等6個物流數字化特征對經濟可持續發展的影響。張二妮［7］認為，經濟是驅動物流業發展的重要因素，而數字物流的發展也極大地促進了經濟轉型升級；其通過構建區域經濟發展水平與數字物流水平評價指標體系預測，到2030年，我國數字物流與區域經濟的耦合協調度將達到良好協調階段。三是數字化創新對物流產業發展的影響研究。朱戈［8］分析了數字信息技術是如何應用于物流產業的以及未來數字物流的發展前景，并探討了利用數字信息技術整合物流資源、提升利用效率的變革途徑。張璽等［9］認為，物流供應鏈的數字化創新加快了信息和數據的傳播與交流速度，串聯了生產各環節中的信息流、物流、商流、價值流，能有效打破市場供需雙方的信息不對稱壁壘，為構建準確高效的供應鏈信息交互渠道提供了有力支撐。此外，在數字化的浪潮下，依托大數據、人工智能、區塊鏈等數字技術賦能物流的各個環節，有效打通各層級主體間產品和價值信息交互的“堵點”［10］，促進了組織間的交互，逐步打破了物流領域傳統的組織邊界和技術束縛，使之形成具有更強創新力、更高附加值的物流供應鏈［11］。

綜上，關于數字物流的研究大多集中在測算數字物流與經濟、生態、碳環境等因素間的協調度及其發展水平上，或者是利用計量的方法分析影響因素等，從專利視角出發探討物流業技術創新的研究較為鮮見。一方面，少數學者基于專利數據，對物流領域某一細分技術進行了探索。例如：張玉峰等［12］從生命周期、技術主題、市場競爭結構等三方面分析了物流信息技術的發展態勢；汪傳雷等［13］基于專利地圖的視角，研究物流識別標識技術的發展趨勢，并分析其存在的問題。另一方面，部分學者將物流領域的專利數作為影響因素展開研究。例如，董敏和婁峰［14］將物流專利公開數量作為衡量技術創新的指標?？傮w而言，基于專利數據對物流領域的研究存在著未能從全局視角分析物流業發展態勢等問題，難以展現現階段物流產業結合數字技術轉型升級后的發展狀況。隨著數字技術的快速迭代升級和產業技術生命周期的不斷更替，目前，數字物流技術已發展至什么階段？未來的發展趨勢如何？國際國內的前沿熱點有哪些？這些問題均有待進一步挖掘探究，這也成為本文研究的出發點。

2 研究設計

2.1 研究方法

技術發展具有時序性和規律性。而技術生命周期能夠揭示技術在不同階段的發展規律，并預測技術的未來演變趨勢，對國家和企業進行前瞻性技術戰略布局具有重要意義。1984年，Harvey［15］對技術生命周期展開研究，并將技術發展的過程分為發展—論證—技術開始應用—擴張—成熟—退化等6個階段。1986年，Foster［16］進一步完善了技術生命周期理論，將其劃分為萌芽期、成長期、成熟期和衰退期等4個階段，并引入了S曲線模型。隨著技術生命周期理論的成熟，越來越多的學者將其應用于新興技術、通用技術發展歷程的研究［17-18］。然而，從已有研究來看，基于技術生命周期探討數字物流技術發展歷程和預測發展趨勢的“黑箱”尚未被打開。因此，本文將利用數字物流技術相關專利，結合技術生命周期理論和Logistic模型，比較國內外數字物流技術的發展特征，進一步識別我國數字物流發展的機會窗口和未來發展趨勢。

目前，學界主要使用定量分析和定性分析兩種方式來探究技術生命周期。其中，依托Logistic模型的S曲線法被廣泛應用。其主要用于預測新興的、快速發展的技術［19］?；诖?，本文選取Logistic模型對數字物流技術進行量化分析。Logistic模型的表達式為：

[Yt=K1+e-r（t-tm）] （1）

[r=ln（81）T0.1-0.9] （2）

式（1）—（2）中：Yt表示t時間內發表的專利總量；K表示S曲線的峰值；r表示S曲線的斜率；T0.1-0.9表示專利總量從10%K增長到90%K所需的時間；tm表示專利總量達到50%K時所需的時間。

在技術的長時段發展過程中，若原有技術無法持續滿足社會發展需求，通常會出現多輪的新舊技術更替，從而呈現為多重的S曲線。此時，Logistic模型的一般表達式為：

[Yt=i=1nKi1+e-ri（t-tmi）] （3）

綜合已有研究發現，關于國內外數字物流技術應用的領域、關鍵技術識別和熱點主題的研究略顯不足。本文將聚焦數字物流技術的發展現狀，進一步明確各國數字物流領域的技術差距和競爭態勢，并預測其未來發展趨勢，為我國數字物流先進技術研發規劃與前瞻性布局提供參考。本文的研究框架如圖1所示。

2.2 數據來源

本文采用incoPat數據庫對數字物流領域的專利數據進行搜集。由于incoPat數據庫能夠對各國所申請的專利題目、摘要進行互譯，自動匹配中文檢索詞與外文題目、摘要，因此，研究者可以僅使用中文進行檢索。結合國內外學者對數字物流技術的界定，以及《中國數字經濟發展白皮書（2021）》中對產業數字化的表述，即“傳統產業應用數字技術所帶來的產出增加和效率提升部分”，本文認為，數字物流技術是指數字技術中應用于物流領域的技術?；诖?，本文采取“物流+數字技術”的檢索方式對數字物流專利進行搜集。

鑒于物流領域涉及環節眾多，僅將“物流”作為檢索詞容易導致專利數據丟失。參考2006年修訂的《國家物流術語》，以及我國重點產業專利信息平臺對物流產業的分類，篩選出物流六大關鍵領域，即運輸、裝卸搬運、庫存、流通加工、分揀包裝和物流信息技術?！拔锪鳌睂＠麢z索表達式為：TIAB=（運輸OR裝卸搬運OR庫存OR流通加工OR分揀OR包裝OR（物流信息技術OR條碼技術OR射頻識別技術OR RFID OR電子數據交換技術OR EDI OR全球定位系統OR GPS OR地理信息系統OR GIS OR運輸管理系統OR TMS OR倉儲管理系統OR WMS OR貨代管理系統OR FMS OR供應鏈管理系統OR SCM））。根據國家知識產權局印發的《關鍵數字技術專利分類體系（2023）》，篩選出七大關鍵數字技術，即人工智能、高端芯片、量子信息、物聯網、區塊鏈、工業互聯網和元宇宙?！皵底旨夹g”專利檢索表達式為：TIAB=（人工智能OR高端芯片OR量子信息OR物聯網OR區塊鏈OR工業互聯網OR元宇宙）。最后，用AND將兩個檢索式相結合。檢索時間跨度為1960—2022年（由于專利具有滯后性，2023年的專利數據不完整，因此本研究僅分析2022年以前的專利）。截至2023年11月16日，在剔除重復、核心數據缺失的專利后，最終共得到102 851條數據。

3 分析討論

3.1 技術生命周期分析

通過對1960—2022年專利申請態勢的量化分析，可知國內外數字物流技術的發展進程及趨勢（見圖2）。從全球數字物流技術的發展歷程來看，1998年以前數字物流技術尚處于探索階段，全球專利申請量較少，連續38年專利年申請量不足1 000件。但自20世紀90年代以來，隨著新一輪以信息技術和科技革命為引領的產業變革興起，數字化技術與物流業進一步融合，數字物流技術逐步進入平穩發展期，全球數字物流技術專利申請量呈上升趨勢。其中，國外開展研究較早，專利申請量呈穩定增長態勢；而中國起步相對較晚，1985年才首次申請數字物流領域的專利，2000年以前專利申請總量不足300件。隨著互聯網和電商的快速發展，近十年中國數字物流技術專利申請量急劇上升，呈“指數”爆炸式增長。2012年以來，中國數字物流技術專利申請進入成長期，以21.19%的年增長率在全球領先，躍居世界第1位，并始終保持著領先優勢。截至2022年12月，我國數字物流技術專利共39 707件。

參考張奔［20］的研究，本文采用Loglet Lab4.0軟件，基于Logistic模型對比中國與國外的數字物流技術專利申請的增長情況，并探究數字物流技術發展過程中的生命周期時間點，進一步探討國內外數字物流技術未來的發展趨勢。

3.1.1 中國專利申請

采用Logistic模型對中國數字物流技術專利進行擬合分析，結果如表1所示。由表1可知，擬合優度值為0.966，整體擬合效果較好。結合表1，本文將中國數字物流發展歷程劃分為四大階段：2005—2012年的萌芽期，2013—2018年的成長期，2019—2025年的成熟期，2026—2031年的衰退期。

本文通過Loglet Lab4.0軟件繪制出中國數字物流技術專利申請Logistic模型復合擬合圖，如圖3所示。其中，圓點表示實際專利申請數量，曲線中實線代表擬合的專利申請量，虛線表示專利申請量的未來預測趨勢。

結合Logistic模型擬合結果可知，20世紀80至90年代，數字物流這一概念尚未普及，我國在該領域尚處于初級探索階段，專利申請數量較少，而歐美等發達國家和地區占據領先地位。2010—2021年，我國數字物流技術專利申請量呈現爆發式增長態勢。2012年后，伴隨著經濟全球化、信息技術發展以及電子商務蓬勃崛起，阿里巴巴、京東等電商平臺逐漸壯大，中國物流業在互聯網經濟的推動下快速發展。依托各地政府的政策引導和財政支持，以及日漸旺盛的建設需求，跨境電商物流園區、機場電商物流園區等新型物流園區，以及數字化作業、自動識別控制機器等新的物流作業形式和設施設備逐漸完善，進一步推動我國數字物流技術進入成長期，相關專利申請數量快速增長。2015年以來，我國將“互聯網+”發展戰略提升至國家戰略層面。以京東、菜鳥、圓通、韻達等為代表的物流企業積極整合資源，探索“互聯網+物流”的發展模式與實現途徑。人工智能、大數據等數字技術賦能物流產業鏈與供應鏈，大數據與物流的深度融合促使我國數字物流技術取得了階段性突破。在這一時期，我國數字物流技術專利申請數量和專利申請人數量均呈現爆發式增長態勢，以現代信息技術為標志的數字物流產業進入了規?；l展的新階段。

為進一步探究數字物流技術專利申請增長速率的變化，本文基于Logistic模型進行擬合分析，繪制了鐘形曲線擬合圖，如圖4所示。雖然我國數字物流技術起步較晚，但得益于國家政策的引導以及積極的技術“內引”，數字物流技術自主創新穩步前進。2018年，我國數字物流技術專利申請增加量達到峰值；2031年，我國數字物流技術專利申請量將趨于飽和頂點7 955件。由于我國數字物流技術步入成熟期，近兩年的專利申請增速呈逐漸放緩態勢。

3.1.2 國外專利申請

通過Logistic模型對國外數字物流技術進行多次擬合發現，國外專利申請時間跨度較長，且數量波動幅度較大，采用多重S曲線的擬合效果明顯優于單S曲線的擬合效果［20］。因此，本文基于三段Logistic模型對國外數字物流技術進行擬合分析，結果如表2所示。三段擬合優度值分別為0.932、0.986、0.953，整體擬合效果較為理想。

從技術生命周期來看，國外的數字物流技術擬合出了3個發展階段。在第一階段S曲線中，萌芽期為1964—1972年，成長期為1973—1979年，成熟期為1980—1987年，衰退期為1988—1995年；在第二階段S曲線中，萌芽期為1994—1996年，成長期為1997—1998年，成熟期為1999—2000年，衰退期為2001—2002年；在第三階段S曲線中，萌芽期為2011—2013年，成長期為2014—2015年，成熟期為2016—2017年，衰退期為2018—2019年。

國外數字物流技術專利申請Logistic模型復合擬合圖如圖5所示。結合圖5分析發現，國外數字物流技術專利申請起步較早，但在1998年以前各國專利年申請數量不足1 000件，經歷了較長的停滯期。20世紀90年代末，隨著數字技術在物流鏈供應鏈中的應用，國外數字物流技術專利申請量開始爆發式增長。經過近60年的發展與累積，目前國外數字物流技術3個階段皆步入衰退期，增長速率持續走低。

從技術生命周期擬合結果來看，國外數字物流技術有3條S曲線，存在著新舊技術的升級迭代。前兩個階段的生命周期曲線已進入衰退期；第3個階段的生命周期曲線剛結束成熟期，步入衰退期。3個階段專利發展的時間點分別為1964、1994、2011年，這一擬合結果與國外數字物流的發展進程大致相符。早在20世紀60年代，各國高速公路設施逐漸完善，因特網也得到普及與應用，給物流業帶來了前所未有的變革［21］。最為突出的是，電子交換（EDI）技術、日本提出的準時制生產方式（JIT）以及物流產業的核心供應鏈管理體系（SCM）等在這一時期初具雛形，國際兩大速遞公司DHL和FEDEX也是在這一時期成立的。20世紀90年代以來，隨著以信息技術革命為中心的高新技術迅猛發展，各國逐漸重視和發展信息產業，引領了全球數字物流技術的發展浪潮［22］。從政策支持角度來看，各國開始重點打造能夠成為顛覆性技術的新一代信息技術和網絡技術。其中，美國通過信息技術革命，實施了“創新技術計劃”“信息高速公路戰略”“新一代因特網”等國家科技創新戰略計劃。從技術發展角度來看，工業化的普及使生產率得到大幅提高，全面質量控制（TQC）的實施和執行也使產品質量得到顯著改善。此外，MRP-Ⅱ的推廣、ERP和Just In Time模式和系統的普及與應用，逐步實現了企業內部的信息整合，為更好地處理供應鏈上下游的業務信息奠定了基礎。在這一時期，國外數字物流技術專利增長速度（r值）高達1.120，相關專利申請數量呈跳躍式增長。進入21世紀后，云計算、人工智能等新興技術迅速發展并邁向落地應用階段，國外數字物流技術迎來了新一輪的發展機遇。在數字轉型層面，各企業開始重視對物流數據的收集、分析，并著手開發新的物流設施設備，引進先進的物流信息系統。在信息技術層面，RFID、WSN、GPS、車載系統、機器視覺等技術不斷迭代升級，將每個物流節點都納入物聯網框架，使各個獨立的物流模塊之間能夠相互通信，提高了物流運輸效率，打造出一體化的物流信息平臺。隨著平臺、算法、交互技術的不斷升級和進步，新一代人工智能技術在物流領域的運用逐漸呈現出“AI+物流”的趨勢。在應用落地層面，物流自動化技術突飛猛進，配送終端智能集裝箱、無人機和機器人等進入部署階段，自動駕駛汽車、地下智能物流配送系統等成為關注焦點。目前，數字物流技術正從機械化、自動化向無人化、智能化、數字化全面升級發展。

進一步對國外數字物流技術3個階段的S曲線進行Fisher-Pry轉化，結果如圖6所示。由圖6可知，3條擬合線并未相交，表明3個階段的S曲線是延續發展的；且后兩個階段的直線都是在前一階段的直線達到50%K前開始形成的，表明國外數字物流技術的發展與迭代是在上一代技術的基礎上兼容升級實現的。

3.1.3 國內外專利申請對比

通過對比國內和國外數字物流技術生命周期時間點發現，國外數字物流技術研究開展得較早，1964年便已進入萌芽期；我國數字物流技術研究起步較晚，直至2005年才進入萌芽期，但其具備超強的后發潛力和超大的追趕優勢，從萌芽期至成熟期僅經歷了14年，且專利申請量峰值遠遠大于國外，為7 955件。盡管中國數字物流技術專利申請量較大，但其呈現出單S形曲線的發展趨勢；相比之下，國外數字物流技術專利申請量不及中國，但其時間跨度長，呈現出三重S形曲線的增長趨勢，表明國外數字物流技術在長時間的創新積累下經歷了技術顛覆的過程。目前，國外數字物流技術已進入衰退期，而中國預計在2031年進入衰退期。這意味著數字物流技術發展的頂點將至，中國數字物流領域需要加快技術創新速度，把握新的機會窗口，通過產出下一代數字物流技術邁入新的生命周期階段。

3.2 國際競爭態勢分析

3.2.1 地域分布分析

專利區域分布從側面反映了各國數字物流技術的研發實力。根據專利申請量繪制出專利地域分布圖，如圖7所示。由圖7可知，全球數字物流相關專利申請量排名前五的國家分別為：中國、美國、日本、韓國及德國，其數字物流技術專利申請總量占全球總量的78.16%。其中，中國作為主力軍，其專利申請量約占全球總量的1/3；美國、日本、韓國、德國緊隨其后，均屬于第二梯隊；俄羅斯、印度、澳大利亞、加拿大、英國、法國等國的數字物流技術專利申請量也相對較多，屬于第三梯隊。

專利總量排名僅從數量層面反映了各國數字物流技術的實力，難以展現不同階段、不同國家數字物流技術競爭力的演變態勢。為了進一步了解主要國家數字物流技術專利申請量的變化趨勢，本文將專利數量排名前五的國家——中國、美國、日本、韓國和德國作為主要競爭對比國家，對其年度專利申請量進行量化分析，如圖8所示。從發展趨勢來看，這5個國家的數字物流技術都經歷了比較長的停滯期；在數字物流技術發展的早期，各國專利申請量都不足百件；到20世紀80至90年代，數字物流技術迅速發展，專利申請量才逐漸增多。

從時間軸來看，美國和德國開展數字物流技術研究相對較早，隨后是日本、韓國、中國。2010年以前，美國專利申請數量保持絕對領先優勢，位居全球第一。韓國、日本專利申請數量位居第二梯隊，德國專利申請數量整體較少。中國在數字物流領域的研究起步較晚。2000年以前，中國專利申請總量遠遠落后于其他四國。但此后十年間，我國數字物流技術專利申請量急劇增長，2012年以21.19%的增長率遠超其他各國，躍居世界第一。2015年，我國大力部署推進“互聯網+”高效物流，促進物流供應鏈行業數字化、信息化、網絡化轉型升級，極大地發展了數字物流產業。2015—2021年，我國數字物流技術專利年申請量呈直線上升的趨勢，從1 549件增長到5 879件。截至2022年12月，中國擁有的數字物流技術專利多達39 707件，位居全球第一。

3.2.2 專利權人分析

企業擁有的專利數量能夠反映出企業的研發投入強度以及科研實力。企業擁有的專利數量越多，說明其在市場中的占有率越高。表3梳理了數字物流技術專利申請量Top10的專利權人。由表3可知，Top10研究主體主要是兼具較強創新能力和國際競爭能力的大型跨國企業?？鐕緫{借雄厚的資金實力、豐富的科研資源和強大的抗風險能力，可以投入大量人力物力財力來研發新興技術，從而占據先發優勢，迅速搶占技術市場。從Top10主體所屬國別來看，日本、中國各占3家，美國、韓國、德國、瑞典各有1家。其中，中國是唯一的發展中國家，而其他五國均為發達國家。這反映出歐美等發達國家和地區在專利申請、創新能力等方面優勢較為顯著?？傮w而言，日本和中國的專利權人數量處于領先地位。雖然韓國和美國所占據的專利權人席位尚未趕超中日兩國，但其發展較為迅速，仍具有強勁的競爭力。

從企業類型來看，數字物流領域Top10研發主體多為互聯網企業、移動通信網絡企業和電子工程企業。其中，日本電氣股份有限公司和國家電網有限公司主要是為商業企業、通信服務企業以及政府提供信息技術和網絡產品的企業。日立有限公司、三星電子公司和西門子公司則專注于研發無線通信網絡及電氣化、自動化和數字化產品。海柔創新科技有限公司和發那科公司是生產數控裝置、機器人、智能化設備的著名廠商，且前者是我國箱式倉儲機器人系統的領航者，其通過機器人技術和人工智能算法，向客戶提供智能高效的倉儲自動化解決方案。京東和國際商業機器公司是全球著名的互聯網企業。京東整合“三大路徑”布局智能機器人產業，通過建設完善的物流體系、創新支付方式、加大技術研發和應用力度等服務電商零售企業，最終實現了物流、資金流及信息流的準確高效運轉。國際商業機器公司推出的新一代輕量級軟件開發和運行的BaaS平臺，將區塊鏈與云計算緊密結合，極大推動了供應鏈、物流產業數字化的發展。

3.2.3 技術領域分析

國際專利分類（IPC）是目前全球通用的、標準化的專利技術分類體系。根據專利的主IPC分類號能夠識別技術重點領域，洞悉全球研發焦點。因此，本文基于100 614條專利數據，共識別出558個主IPC分類號。結果表明，全球數字物流技術主要集中在G（物流）、B（作業、運輸）、H（電學）三類，共占專利總申請量的92.7%。表4梳理了全球數字物流技術領域Top10主IPC分類號。

為了進一步比較主要競爭國家數字物流技術領域的關注焦點，本文繪制了總體及中國、美國、日本、韓國、德國的數字物流技術Top10主IPC分類號分布圖（見圖9）?？傮w來看，這5個國家的數字物流技術研發方向存在一定的相同點，即主要集中在B25J、B65G、G06F、G06Q、H04L等5類；但每個國家又存在差異性。其中，美國、日本、德國的研發聚焦于H04L、G06F技術領域；而中國、韓國則更加關注G06Q技術領域。此外，G08G、G06K、H01L、H04W等4類亦是五國關注的重點，目前處于第二梯度。

3.3 前沿熱點領域分析

3.3.1 技術熱點領域識別

熱點領域是指在某段時間內具有強聯系、高關注且投入資源較多的領域［23］。本文通過對凝聚子群k核的分析識別出數字物流領域的研發熱點，從而為我國現階段數字物流領域技術布局提供有價值的參考。

IPC分類號共線知識圖譜能夠展示出技術生命周期內相關專利集中反映的熱點類別。本文將對數字物流領域的IPC分類號進行共線網絡分析以及聚類分析［23］。具體步驟如下：首先，將檢索得到的100 614件國際專利分類號保留至大組級別，并篩選出頻次大于或等于150的IPC大組；其次，構建IPC共線矩陣；最后，將共線矩陣導入Ucinet軟件中，利用凝聚子群分析法生成共線網絡。

按照IPC分類號所對應的技術領域，根據多種網絡屬性對該群體的凝聚性進行量化處理，共形成37個凝聚子群。從中選取最大的6個凝聚子群進行分析，生成數字物流技術熱點領域圖，如圖10所示。由圖10可知，六大凝聚子群中的節點關系較為緊密、直接，每個節點均與較多的相鄰節點相連。其中，節點表示數字物流領域的技術類別；節點大小表示度數中心度，用來衡量節點的重要程度；節點之間線條的粗細表示共線頻次的高低［24］。

熱點群Ⅰ：屬于34核子群。包括：揀選；組合加工；機械手；機動車；無線資源的選擇分配；無線業務量調度。

熱點群Ⅱ：屬于41核子群。包括：與機械手配合的附屬裝置、讀出裝置、控制裝置，用于安全警報、故障排除、觀察等；機械手的夾頭、夾爪、夾手、肘節等。

熱點群Ⅲ：屬于57核子群。包括：圖像分析；圖像通信，如復用流的分解、附加數據的處理；識別模式的裝置；數字信息的傳輸，數據交換網絡中數據包的路由或尋路；基于生物學模型的計算機系統；監控設備；閉路電視系統。

熱點群Ⅳ：屬于58核子群。包括：程序控制系統；多路復用通信；電視系統；數據交換網絡；附加數據的處理；專門適用于特定商業行業的數據處理系統或方法。

熱點群Ⅴ：屬于61核子群。包括：電數字數據處理；信息檢索；數據庫結構；文件系統結構；圖形數據讀??；數字計算設備；數據交換網絡。

熱點群Ⅵ：屬于64核子群。包括：運輸或貯存裝置；勘測裝置；無線定向；監視或測試裝置；非電變量的控制或調節系統；電數字數據處理；圖形數據讀??；機器學習；信號裝置或呼叫裝置；測量值；控制信號或類似信號的傳輸系統；交通控制系統；廣播通信；多路復用通信；數字信息的傳輸；電話通信；圖像通信；選擇設備或裝置；無線通信網絡。

3.3.2 核心技術領域識別

核心專利是指在某一技術領域中處于關鍵地位，對技術發展具有突出貢獻，對其他專利或者技術具有重大影響，且有重要經濟價值的專利［25］。由于核心專利具有原創性、不可替代性，后續發明的技術或產品往往更多依賴核心專利［26］。專利黏性的存在致使專利研發難以攻克“技術黑箱”。因此，識別數字物流技術核心領域，篩選出優質核心專利，有助于國家和企業把握核心技術的研發方向，進而制定發展規劃。Harhoff等［27］認為，被引頻次高的專利具有較高的價值，可以將專利被引次數作為判斷專利核心程度的指標。借鑒該方法，本文將被引頻次作為衡量數字物流技術核心專利的標準，并利用普賴斯定律對核心專利進行界定。根據普賴斯定律［28-29］，M=0.749[Nmax]（M表示專利被引頻次的最小值，Nmax表示專利被引頻次的最大值）；全球數字物流技術專利被引頻次最高值為2 741，定義M=0.749*[2 741]=39.21；專利被引次數大于或等于39次即為核心專利，共檢索得到數字物流領域核心專利2 927件。本文梳理了全球數字物流技術領域Top10核心專利，如表5所示。

結合表5可知，被引頻次最高的專利來自美國（1995年）——用于電子商務的計算機系統和方法。被引頻次排名第一、二、三、五、九、十位的核心專利均屬于電數字數據處理（G06F），可見其在數字物流領域中的關鍵地位。此外，Top10核心專利公開日期普遍較早，且均由美國申請。美國作為信息技術的發源地，高度重視數字技術、信息技術的創新與應用，占據顯著的先發優勢，目前在核心專利數量和質量上遙遙領先。

為進一步分析主要競爭國家在數字物流核心技術領域的實力，本文對主要競爭國家Top10核心技術領域的專利申請量進行比較，如圖11所示。研究發現，美國在數字物流領域具有顯著的競爭優勢，其作為數字物流核心技術的領軍者，共擁有核心專利1 998件，占核心專利總量的72.8%，尤其在G06F、G06Q、G08B技術領域的優勢最為突出。通過對比分析發現，中國在G08B、H04N、G01C技術領域與美國依舊存在較大差距。盡管中國專利申請絕對量占據優勢，但其核心專利僅有478件，尚不及美國的1/4。我國高價值專利占比偏低，核心技術支撐基礎相對薄弱。此外，日本主要關注G06F、H04L、G06Q、B65G技術領域；而韓國、德國的核心專利較其他主要競爭國家差距甚大，兩國核心專利之和僅占核心專利總量的1%。

從技術多樣性來看，數字物流主要核心技術領域分別是G06F、G06Q、H04L、B65G和G08B。其中，G06F、G06Q與H04L技術領域分別以931、390和161件核心專利位列前三，占核心專利總量的50.6%。電數字數據的處理和數字信息的傳輸在運輸路徑優化、智能化場站管理、運力資源調度等場景中發揮至關重要的作用。數字化賦能能夠有效解決物流供應鏈全過程中信息不對稱、數據標準不一致等時效性問題與成本問題。

通過Top20核心技術領域分析可知，數字物流的核心技術還主要集中在5G技術賦能物流產業的重點應用領域，包括：通信網絡（H04W）、數字信息的傳輸（H04L）、傳輸（H04B）、電數字數據處理（G06F）、電話通信（H04M）。同時，語音識別、圖像識別、圖像通信（H04N）等核心技術也極大推動了自動化分揀機器人、無人配送車、智能配送站等智能設備的發展，使自主無人領域實現“質”的跨越。此外，還包括運輸或貯存裝置（B65G）、測量距離、水準或者方位，勘測（G01C）、機械手，裝有操縱裝置的容器（B25J）等能夠實現運單識別、體積測量、分揀行為檢測、裝載率測定等物流活動的技術領域。

4 結論與建議

4.1 主要結論

本文基于1960—2022年數字物流領域相關的專利數據，分析國內外數字物流領域發展趨勢、技術熱點與核心領域，把握數字物流的技術前沿軌道，為我國數字產業鏈供應鏈發展并贏得可持續性的競爭優勢提供重要參考，主要結論如下。

從專利申請數量來看，1960年以來，全球數字物流技術專利申請量分為緩慢增長、低速下降和快速上升等3個階段。中國在1985年以前沒有數字物流領域的相關專利。直至2000年，中國數字物流技術專利數量才呈現快速增長態勢。從全球和中國數字物流技術專利數量來看，我國數字物流發展起步晚，但后期發展勢頭迅猛，逐漸成為數字物流技術專利申請數量全球第一的國家。進一步對比發現，從更長的歷史周期和時間節點的維度來看，無論全球還是中國的數字物流技術的發展進程都與信息技術、互聯網技術的繁榮密切相關。

從技術生命周期來看，基于Logistic模型擬合分析發現，雖然我國數字物流技術研究起步較晚，但隨著“互聯網+”“人工智能”“中國制造2025”等國家戰略行動計劃的出臺，以及數字技術在物流多元化場景中的應用，我國數字物流技術迅速進入成熟期，與國外差距逐漸縮小。進一步基于三階段Logistic模型對國外數字物流技術生命周期進行擬合分析發現，3條擬合線并未相交，表明3個階段的S曲線是延續發展的。也就是說，與傳統的數字技術顛覆性創新不同的是，國外數字物流技術的發展與創新是在上一代信息物流技術的基礎上進行兼容升級和迭代躍遷而實現的。

從技術空間分布來看，全球數字物流相關專利申請量排名前五的國家分別為：中國、美國、日本、韓國和德國，其數字物流技術專利申請總量占全球總量的75%。美國、德國開展數字物流技術研究相對較早；在2010年以前，美國專利申請數量保持絕對領先優勢，位居全球第一。隨后，我國數字物流技術專利申請量急劇增長，2012年以21.19%的增長率遠超各國，躍居世界第一。從技術所有權人來看，數字物流技術專利申請Top10專利權人分別是：日立有限公司、日本電氣股份有限公司、海柔創新科技有限公司、國家電網有限公司、國際商業機器公司、三星電子公司、愛立信公司、西門子公司、北京京東世紀貿易有限公司和發那科公司。其中，中國、日本各有3家，美國、韓國、瑞典、德國各有1家。

從技術領域的布局來看，通過國際專利分類（IPC）分析發現，全球數字物流技術主要分布在專門適用于行政、商業、財務、管理、監督或預測目的的數據處理系統或方法、電數字數據處理、運輸或貯存裝置等領域。美國重點布局的技術領域為多路復用通信、選擇設備或傳感裝置等硬件領域。中國重點布局的技術領域為郵件分揀、單件物品的分選、控制或調節系統、交通控制系統等軟件領域。中美之間的技術布局存在顯著的差異。

從核心技術的前沿熱點分布來看，通過對2 927件核心專利進行分析發現，美國擁有1 988件核心專利，占核心專利總量的72.8%，具備較明顯的競爭優勢，并且可能形成了技術“鎖定效應”。中國的專利申請量位列第一，但核心專利數量不及美國的1/4。也就是說，我國高價值專利占比偏低，數字物流關鍵核心技術不足，還有待進一步提升與突破。

4.2 建議啟示

數字化是當前社會重要的時代特征。數字技術飛速發展并與各產業融合的趨勢加快。隨著我國經濟發展步入新常態，物流業也進入了轉型升級的重要階段。目前，數字技術與物流業交叉融合發展已成為必然趨勢。結合本研究的主要結論，提出以下幾點政策啟示。

一是要把握數字技術和物流產業深度融合與動態演變的周期性“機會窗口”。通過技術生命周期的研究發現，我國數字物流技術整體研究起步較晚，但具備超強的后發潛力和強大的追趕優勢。因此，要把握數字經濟創新發展這一重大戰略機遇和制度窗口，充分發揮我國在數字物流領域具有的海量數據、豐富的應用場景等優勢，彌補產業核心技術競爭力不足、成熟度不夠等缺陷，賦能物流產業轉型升級，催生新產業新業態新模式，不斷做強做優做大數字物流產業。

二是持續跟進做好數字物流領域關鍵技術、前沿技術的戰略路線選擇與甄別機制制定工作。通過分析全球數字物流專利技術空間分布發現，當前全球數字物流熱點和核心技術主要集中在數字信息的傳輸、電數字數據處理、無線通信網絡、圖形數據讀取、數據識別等信息技術、數字技術和物流技術相融合的領域。這些具有交叉性的前沿技術具備科技含量高、發展潛力大、產業帶動強等特點。因此，在競爭日益激烈的市場環境中，應進一步對國內數字物流合作網絡、企業競爭力等發展態勢進行多角度分析，基于研究結果積極進行國內專利研發活動和創新政策的布局，同時結合不同地區、不同企業、不同高校在數字物流技術領域中的優勢，進一步優化調整數字物流產業布局，搶占數字物流前沿技術的戰略制高點，實現雙循環背景下的“換道超車”。

三是要加強基礎研究，實現數字物流領域的關鍵核心技術突破。通過對比各國核心技術重點領域發現，我國在半導體器件、圖像通信、信號裝置或呼叫裝置等領域與世界領先水平還存在較大差距。由于先發國家已形成技術壟斷和“鎖定效應”，從短期來看，我國必須要發揮新型舉國體制的制度優勢和超大規模產業鏈供應鏈的市場優勢，同時科技領軍企業須結合自身資源優勢，通過參與國內外產學研協同創新活動，發揮與國家科研機構、高水平研究型大學的聯動作用，實現戰略合作，尋求資源互補，提高數字物流技術基礎研發能力，實現關鍵核心技術的自主可控。從長期來看，實現數字物流技術從成長期到成熟期的躍升和跨越式發展，還需要加強產業鏈、創新鏈、價值鏈、人才鏈、資金鏈、政策鏈間的充分融合，整合創新資源，提高數字物流技術創新體系整體效能。同時，加強原創性基礎研究，提高自主創新能力，縮短與先發者的“技術差距”，實現從并跑到領跑的跨越。

四是積極參與數字物流領域的產業鏈供應鏈技術經濟國際合作。由于數字物流環節多、子業務系統范圍廣，包括運輸、倉儲、裝卸搬運、配送等六大環節，同時還涵蓋了圖像通信、無線通信網絡、數字信息傳輸等技術領域，因此，須積極構建物流各環節互聯互通網絡，推動物流產業現代化、數字化發展。同時，要主動拓展與發達國家的合作研究，提高我國在數字物流領域的全球地位，共建開放協同的數字物流產業，形成良性發展態勢。

5 不足和展望

本研究面向我國產業鏈供應鏈數字化轉型的重點領域——數字物流技術開展了一系列的專利挖掘和圖譜分析，對國內外的數字物流技術生命周期特征進行了動態比較，分析了前沿技術熱點和專利布局情況。囿于數據的可獲得性，本研究還存在一定的不足。未來研究可以結合學術論文、報告等文獻中的相關數據進行綜合性、系統性的分析，進而展現數字物流技術的理論研究熱點和國際前沿態勢。此外，還可以從合作網絡、企業競爭力水平等多角度、多方位，更加深入地剖析數字物流技術的演變趨勢，從而更準確地把握供應鏈數字化和數字物流未來的發展方向。

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An Analysis on the International Competition Situation and Frontier of Digital Logistics Technology Based on Patent Mining

Yuan Ye1， Li Yilan2， Wu Chaonan3， Wu Jifei4

（1.School of Economics and Management， Chongqing University of Post and Telecommunications， Chongqing 400065， China; 2.School of Modern Postal， Chongqing University of Post and Telecommunications， Chongqing 400065， China; 3.School of Economics and Management， Beijing University of Posts and Telecommunications， Beijing 100876， China; 4.School of Marxism， Sun Yat-sen University， Guangzhou 510275， China）

Abstract： The transformation of traditional logistics industry to digital logistics has become an inevitable trend， and in-depth research on the international competitive situation and cutting-edge hot technologies of digital logistics technology， so as to provide important reference for the forward-looking layout and policy formulation of the digital transformation of China's industrial chain and supply chain. Based on incoPat patent database， this paper analyze the technological life cycle， international competitive situation， and cutting-edge hot areas in the field of digital logistics from three perspectives of time development， competitive countries comparison， and technological analysis by using Logistic model， patent econometric analysis， and social network analysis. It is found that the hot areas of digital logistics technology are concentrated in the fields of information communication， data image processing， mechanical sorting， wireless sensing and so on. China， the United States， Japan， Republic of Korea and Germany have strong competitive advantages in the global digital logistics field. Among them， China's digital logistics technology started later， but the advantage of latecomers is stronger， and the patents in the past decade have shown an "exponential" explosive growth. However， compared with the U.S.， China is still stuck in the frontier and core technology of digital logistics. It is suggested strengthening? basic research and the industry-university-research institutions collaborative innovation? around the key common technology areas of "digital + logistics"， so as to realize the "soft and hard"? autonomy and control of digital logistics technology.

Key words： digital logistics; technology life cycle; patent analysis; competition situation

（欄目編輯：朱可染）

收稿日期：2023-12-15

基金項目：國家社會科學基金項目“我國企業打造數智技術原始創新策源地的協作模式與路徑研究”（23XGL040）。

作者簡介：袁野（1985—），男，湖北荊門人，博士，教授，研究方向：數字技術創新；黎懿瀾（1999—），女，廣東深圳人，碩士研究生，研究方向：數字物流；吳超楠（1996—），女，山東臨沂人，博士研究生，研究方向：數字經濟與技術創新；吳繼飛（1988—），男，安徽泗縣人，博士，研究方向：人工智能與產業政策。本文通信作者為吳繼飛。