京津冀高校产学研专利合作网络结构演化特征研究

　　摘要[目的/意义]揭示京津冀地区高校专利合作网络结构特征演化的过程，反映京津冀地区高校合作专利发展现状，为京津冀地区的资源配置及相关政策的制定提供科学的决策支持。[方法/过程]以京津冀高校近32年申请的发明专利为研究对象，运用社会网络分析法绘制京津冀地区所在高校与企业、科研院所及高校之间的产学研专利合作网络，分析网络形态特征、合作频次、网络整体结构特征与节点中心性的演化情况。[结果/结论]京津两地高校以及能源领域央企集团对京津冀产学研专利合作产生的作用很大，河北高校的中介作用很弱。针对这一演化特征，建议加强企业创新主体地位，激发中小企业的自主创新能力;加强创新链与产业链对接，促进京津冀创新成果转化;发挥京津两地高校与科研院所对河北的创新辐射作用;积极促进河北高校与京津两地高校的协同发展。

　　关键词：京津冀高校,产学研,专利合作,社会网络分析

　　1引言

　　京津冀作为我国的首都经济圈是当前经济发展的热点区域，2014年2月，党中央国务院将“京津冀协同发展”提升到我国重大国家战略层面。产学研合作创新是指企业、高校和研究所利用各自的资源与优势进行互补性协作的社会经济活动，是我国进行产学研协同创新的基础。作为高层次人才培养摇篮的京津冀地区高校，是知识创造与扩散的重要主体，是技术创新的主要力量，在我国创新体系中占有重要地位，是推动社会经济发展的源泉，在京津冀协同发展过程中发挥着主要作用。

　　专利数据因其具有易获取的特点而经常作为一项实证指标用于衡量创新活动，同时其也常作为衡量一个国家或地区创新能力的标志。在京津冀区域中，北京不仅企业的有效专利总量大，而且与津冀相比，北京高校及科研院所的专利优势也较显著。一方面，北京市企业的有效专利总量是天津和河北两地企业的三倍和六倍。另一方面，北京高校及科研院所的技术创新能力和专利资源实力显著强于天津、河北[1]。

　　专利合作是在专利研发过程中社会关系在合作中的映射，在专利文献中以申请人联合署名的方式体现，可以通过构建专利合作网络体现出专利权人的合作关系及合作方式的规律和特征。高校在产学研合作创新的过程中与企业、科研院所及其他高校间的专利合作，是产学研专利合作网络运行的动力来源。国外近年来利用社会网络法研究专利合作有Fritsch等以德国的三百多家企业、高校和科研院所为节点，通过构建合作网络的方式进行结构特征以及相关合作因素的分析[2]。

　　Balconi等以微电子产业为研究对象，通过使用合作专利合作信息与访谈调查的信息，构建并研究微电子产业的产学研专利合作网络[3]。国内的研究以我国某类别或某个特定高校为研究对象，对不同类别的合作子网中的重要节点所呈现的个体网络进行分析，发掘专利合作网络的结构特征与演化规律[4-7]。

　　张珩等通过分析江苏省高校的合作专利合作网络，通过构建不同类别的专利合作子网络，对不同阶段的网络结构特征、技术领域，以及对不同阶段的网络结构特征演化进行了分析[8-9]。唐恒等以京津冀合作专利为研究对象，在构建京津冀地区专利合作网络的基础上对该网络的演化形态、核心节点的中心性以及演化特征进行了分析与探讨[10-11]。

　　纵观现有文献可以发现，当前对产学研专利合作网络演化的研究主要是将合作网络演化划分为多个连续的阶段，并通过网络指标与节点地位的变化挖掘演化路径与网络特征的问题。不过，当前的研究并未形成相关的演化模型，在研究理论上均依托社会网络理论。

　　综上所述，当前针对京津冀地区的高校合作专利的研究并不深入，当前的研究没有针对京津冀三地高校所涉及的合作专利进行合作机构类型分析、合作网络构建以及分析不同阶段的合作整体网络特征以及节点中心性演化特征。而当前京津冀协同发展已提升为国家重大战略。因此，本文以京津冀高校产学研合作网络为研究对象，通过揭示和分析京津冀高校产学研专利合作网络演化特征，有助于把握京津冀地区高校合作专利发展现状，为京津冀地区的资源配置及相关政策的制定提供科学的决策支持。

　　2研究方法与数据来源

　　2.1社会网络法本文使用社会网络法分析京津冀地区高校与企业、研究机构以及高校间专利合作关系。社会网络法在上世纪30年代兴起时因其能够描述网络中行为主体之间的社会关系及能够定量表示网络形态和结构的优势，最初被人类学家用于研究社会学中的社会结构问题[12]。该理论由强联结与弱联结、社会资本及结构洞三大核心理论所组成。社会网络是由一系列的节点和边所构成的连续结构。本研究以京津冀地区的企业、高校和研究所作为网络中的节点，以不同时间段京津冀高校与区域产学研机构间合作申请的专利数量为边构建出不同时间段不同合作类型的加权无向网络。

　　2.2社会网络法的相关测度指标本研究从网络整体性指标和网络节点层面指标分析京津冀高校与产学研机构之间的合作关系。在网络整体指标层面采用网络的网络规模、网络边数、网络密度、平均距离以及平均度数中心度等指标来衡量京津冀地区高校与产学研合作机构专利合作网络的整体特征以及在不同阶段的演化情况。

　　网络规模是指某一阶段在网络中的节点总数[13];网络边数表示节点之间的连线数量即为图中的边数之和;网络密度是网络中节点间连结边的密集程度，大规模网络的密度要比小规模网络的密度小[14];平均距离是指最短路径长度的平均数值，表示网络中的两个节点建立连线平均需经过的中间环节的数量[15];平均度数中心度是指网络中各节点的度数中心度的平均数值[16]。在节点层面通过节点的中介中心性进行中心性指标的测度，是指在网络中经过某点并连接这两点的最短路径占这两点之间的最短路径线总数之比[17]。

　　2.3数据来源与处理本文以北京合享新创信息科技有限公司的incoPat科技创新情报平台为数据来源。该平台录了1亿余件专利信息，每周更新，三次数据字段完善。我国的专利申请包括发明、实用新型和外观设计三种类型，其中发明专利的创新性水平较高，具备学术研究价值，故本研究以发明专利为研究对象。限定申请的时间范围在1985年到2016年间，限定专利类型为发明申请的代码是“1”，同时限定京津冀三地的地区代码分别是“11”、“12”、“13”。

　　如1985年到1995年间北京地区的发明专利申请的检索式为“AD=[19850101to19951231]ANDap-pc=11)AND((PNC=CNANDPT=("1"))”。以“京津冀协同发展”提升到我国重大国家战略层面的元年即2014年作为分析网络演化时间段的间隔点，将时间划分为1985-2013年与2014-2016年两个时间段，即第一和第二两个时间段。接下来将涉及自然人的专利申请剔除，再在表格的申请人列筛选出包含北京、天津、及河北的11个地级市名称按“;”的方式相关联的京津冀双方合作专利。

　　由于存在北京市作为我国首都所产生出的高校机构名称的复杂性，以及津冀两地亦存在例如河北工业大学隶属于天津，燕山大学为河北高校的情况。本研究为保证三地高校专利检索的完整性，在检索平台中进行有针对性的复检。最后，整理统计得到京津两地高校合作专利356项，京冀两地高校合作专利310项，津冀两地高校合作专利91项。

　　本文将京津冀高校合作专利的合作机构以企业(F)、大学(U)、研究所(P)、其他(O)进行组合搭配进行标注，以便对京津冀高校产学研专利的合作类型进行分析，并根据京津冀三地以地理区位将产学合作专利划分为京津、京冀和津冀三类合作的区域类型。本文的合作网络构建采用NodeXL软件。

　　3京津冀高校产学研专利合作类型分析

　　京津冀高校合作专利在产学领域的合作占比很大，数量占总体的近八成。其次是学研合作与高校间合作，占比分别为13%与6%。这说明，产学合作是京津冀地区高校合作专利的主要合作形式，高校是我国专利申请的主要群体，但由于其以非市场为导向并且专利利益机制并不完善，高校申请的专利过度堆积在实验室，并未发挥出专利的创新效应[18]，企业由于以利益最大化为运营目标，并且受制于创新成本的限制，在专利研发方面存在短板[19]。而企业通过产学合作产生出的高校与企业之间联合申请的专利则能有效发挥出高校研发专利的创新性和积极性。

　　从数量的区域分布上看，京津及京冀间的高校产学研合作专利成为京津冀高校合作专利的主体。从各合作区域间的前后两阶段的数量变化情况发现：京津两地间产学研高校合作专利合作量第二阶段与第一阶段数量近乎持平，在合作类型的分布变化上两地学研与学学合作的比例明显缩小;京冀两地间产学研高校合作专利合作量第二阶段的数量与第一阶段相比呈现出显著增加的态势，在合作类型的分布变化上除两地高校间合作的比例明显下降外其他合作类型的占比相差不大;津冀两地间产学研高校合作专利合作量第二阶段与第一阶段相比有所减少，在合作类型的分布变化上除两地学研合作的比例略有下降外其他合作类型的占比相差不大。

　　4网络形态特征与合作频次演化分析

　　4.1京津产学合作子网络分析

　　第一阶段由天津大学、南开大学以及天津科技大学在内的7所在津高校与中石油、中石化以及国家电网在内的19家在京企业存在专利合作关系构成了一个复杂的合作网络。在京高校方面，清华大学与华北电力大学与7家在津企业因其共同的合作伙伴天津电力公司而连结成星形网络。北京化工大学与4家在津企业进行了合作形成星形网络;北京航空航天大学与两家在津企业合作形成折线形网络。

　　第二阶段天津大学与河北工业大学等3家在津高校与国家电网、中海油等9家在京企业构成了一个复杂的星形网络;在京高校方面，清华大学以及华北电力大学与天津电力公司等4家在京企业构成了星形网络;另外6家在京高校与6家在津企业构成了四条折线形合作链。

　　第一阶段所形成的7所在津高校与三家在京央企组成的网络演化成为了3家在津高校与两家在京央企所构成的网络;清华大学与天津电力以及华北电力大学所形成的网络在演化过程中网络形态保持稳定，北京化工大学和天津企业合作形成的网络在演化过程中消失;总体来看，第二阶段京津产学合作继续体现以在津高校与在京能源类央企的合作为主导，而在津企业的中介效应增加。

　　从合作频次来看，第一阶段天津大学与中石化以及中海油的合作次数最多分别达到25次和11次;此外，天津理工大学与国家电网的合作次数为10次。从合作行业来看，石油化工领域为该阶段的主导领域。天津高校与石油化工企业存在着密切的合作关系，天津大学化工学科是该校优势学科，并且天津大学与南开大学依靠化工学科优势，在国内率先成立了“天津化学化工协同创新中心”。1984年至1995年，天津大学先后为中国石化总公司委培本科生1920名，其中化工系878名。通过校企合作模式，天津大学化工系得到了中石化公司的巨大支持[20]。

　　第二阶段清华大学与天津华海清科的合作次数最多，达34次;天津大学与国家电网的合作有31次;北京师范大学与天津三英的合作次数为8次。清华大学与天津华海清科公司具有亲缘型的合作关系，天津华海清科机电公司是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略，为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的政府企业合办的科技企业。

　　4.2京冀产学合作子网络分析

　　第一阶段京冀产学合作所形成的3个星形网络中有清华大学与9家在冀企业合作;北京科技大学与7家在冀企业合作;北京化工大学与6家在冀企业合作;北京航空航天大学以及北京理工大学分别与两家在冀企业合作形成了两条折线形网络;在冀高校方面，河北科技大学及华北电力大学(保定)分别与两家在京企业合作形成了两条折线形网络，中石油与两家在冀石油领域高校合作形成了一条折线形网络。

　　第二阶段清华大学、华北电力大学、北京交通大学等四家在京高校与河北电力、唐山轨道客车等14家在冀企业合作，构成了一个复杂形态的网络;北京大学与北京科技大学两家在京高校与6家在冀高校合作形成了一个复杂的星形网络;另外，北京化工大学与6家在冀企业合作;北京航空大学与4家在冀企业合作，形成了两个星形网络，北京建筑大学与两家在冀企业形成了一条折线形网络。在冀高校方面，燕山大学、河北农业大学等四家在冀高校与国家电网等6家在京企业合作，构成了一个复杂形态网络，石家庄铁道大学与4家在京企业合作构成了一个星形网络，河北大学与两家在京企业合作构成了一条折线形合作链。

　　第一阶段所形成的清华大学与9家在冀企业形成的星形合作网络演化成了清华大学、北京交通大学在内的4家在京高校与14家在冀企业构成的复杂网络;北京科技大学及北京化工大学所形成的星形网络在演化过程中网络形态保持稳定，在冀高校与在京企业形成的折线形合作链演化成为了复杂形态网络，总体来看，第二阶段参与京冀产学合作的在京和在冀高校在数量上有了明显的增加，组成合作网络的形态也较第一阶段复杂很多，在合作行业上也呈现出多元发展的趋势。

　　从合作频次看，在第一阶段北京科技大学与唐山雷浩能源装备的合作次数最多，达7次;华北电力大学(保定)与国家电网的合作有6次;北京航空航天大学与唐山轨道客车的合作次数为5次。在第二阶段华北电力大学(保定)与国家电网的合作次数最多，达35次;清华大学与河北勇龙邦大的合作有9次;华北电力大学与河北电力的合作次数为6次。华北电力大学与国家电网集团具有渊源关系，该校是教育部与国家电网公司等七家特大型电力企业集团组成的校理事会共同建设的重点高校[21]。

　　5结论与建议

　　通过对京津冀高校产学研专利合作网络演化特征分析得到的如下结论：

　　第一，京津产学专利合作演化特征：两个阶段延续了在津高校与能源类在京央企亲缘型合作的特征;合作领域主要为石油化工和机电类领域，网络形态演化趋于简洁，两阶段演化过程中网络整体特征呈现略收缩的态势，中介中心性较强的高校均以在津高校为主。

　　第二，京冀产学专利合作演化特征：两个阶段均以在京高校与在冀企业合作为主，合作领域多为能源电力类领域，在第二阶段在冀高校与在京企业的合作增强;网络形态呈现复杂化趋势，两阶段演化过程中网络整体特征呈现明显扩张的态势，中介中心性较强的高校均以在京高校为主。

　　第三，津冀产学专利合作演化特征：两个阶段全部是在津高校与在冀企业的合作，合作领域为材料、化工和能源等领域，两阶段演化过程中网络整体特征呈现明显收缩的态势，中介中心性较强的高校均以在津高校为主。

　　第四，京津冀学研专利合作演化特征：两个阶段以在津高校和在京高校与相关研究所的合作为主，合作领域多为钢铁和电气领域，网络形态呈现复杂化趋势，两阶段演化过程中网络整体特征呈现明显扩张的态势，中介中心性较强的高校均以在津和在京高校为主。

　　第五，京津冀学学专利合作演化特征：两个阶段以在京和在津高校间合作为主，合作领域主要为生物物理及制药类，两阶段演化过程中网络整体特征呈现明显收缩的态势，中介中心性较强的高校由在津高校演化为在京高校。

　　根据上述结论提出的如下建议：

　　第一，加强企业创新主体地位，激发中小企业的自主创新能力。针对当前京津冀专利合作企业多为大型在京央企集团的现状，应构建产学研多元主体协同创新模式。要强化企业创新地位，培育和发展一批创新型企业，加大对企业研发的投入，支持企业建立研发机构，推动建立企业主导的创新技术联盟，充分调动企业的创新积极性。要加大对中小企业创新基金及创新活动的扶持，促进中小企业与行业龙头企业、高校和科研院所形成合作研发关系，例如成立创新联盟、创新中心、尖端集群等，对于合作关系中的各类主体，可酌情给予政策倾斜和资金支持。

　　第二，加强创新链与产业链对接，促进京津冀创新成果转化。针对当前京津冀专利合作的技术领域集中在能源领域较为单一的现状，应通过产业链和创新链的结合，加强三地间的分工合作，打造从科技创新到新产品生产销售的全产业链[27]。借助北京疏解非首都功能的契机，鼓励中关村等北京创新集群向周边地区辐射，通过合作建立科技园区或建立成果转化基地等方式，加强基于创新链的前后向联系，降低创新交易成本，使得北京的创新成果能在天津和河北实现转化。

　　第三，发挥京津两地高校与科研院所对河北的创新辐射作用。通过研究发现作为中介性较高的重要节点能对京津冀区域专利合作网络产生较大的影响，表现出京津两地高校已经对京津冀地区的创新合作产生了较大影响。

　　但这一现象产生的原因部分是由京津冀地区高校资源配置的不均衡所造成的。北京作为首都，拥有丰富的政治、经济和科教资源，所辖的“985工程”、教育部直属高校和部委所属高校最多，拥有包括中科院、中国工程院在内的大的科研基地和科研机构。而天津市在包括南开大学、天津大学在内有普通高校55所。相比京津两地而言，河北省的高校实力不强，虽然在总体规模上存在优势，但是在优质资源上与京津两地还有很大差距，如无一所“985工程”高校，唯一拥有的一所备案的“211工程”高校却位于天津[28]。所以要大力推进北京、天津的高校和科研院所与河北企业的合作，通过委托课题、共同研发、人才培养等方式，推动京津高校的基础研究成果在河北转化和生产。

　　第四，积极促进河北高校与京津两地高校的协同发展。为促进京津冀协同发展和建设“双一流”大学战略，北京和天津应发挥自身优势，通过与河北高校开展合作办学等多种形式，推动产学研三方实验室、研发仪器设备、标准检测机构等的开放与共享，提高创新资源使用效率。京津有很多名牌大学，而河北知名高校不多，而一个好的大学不是短期内能够建成的，需要很长时间的文化传承和人才培养的经验。

　　因此，河北在短期内打造世界一流大学的难度较大。但可以考虑在京津冀一体化布局下，京津两地高校可以采取“一校多区”的方式，在河北建立分校区，也可以建立实验室的分中心，发挥京津两地高校的科研优势，推动相关产业转移，实现产业关联、产业协作、产业融合，在京津冀协同发展中实现三方共赢。

　　参考文献:

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　　[8]张珩,杨连盛,朱英明.江苏校企专利合作网络演化研究[J].科技进步与对策,2016,33(21):50-57.

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