基于專利的全球紡織技術創新前沿與演進趨勢

劉秀玲 陳浩

摘要： 隨著全球經濟的發展，紡織產業的地位逐步提升，為了探究全球紡織產業技術創新前沿及其演化趨勢，文章從專利視角出發，以德溫特專利數據庫收錄的紡織專利作為技術創新的衡量指標，借助信息可視化軟件CiteSpace的詞頻探測技術，對近十年全球紡織領域的專利與專利權人進行共詞分析并繪制了技術熱點知識圖譜。研究發現，十多年來全球紡織產業技術創新以企業為創新主體，集中圍繞紡織工藝、纖維的生產與特性、紡紗、織物處理、紡織應用及相關設備等技術領域形成熱點群交替演進，并在細微領域不斷拓展延伸。當前全球紡織產業技術創新面臨著停滯、衰退的困境和新的發展機遇。

關鍵詞： 紡織產業；技術創新；專利；可視化；知識圖譜

中圖分類號： TS101.1

文獻標志碼： A

文章編號： 1001-7003（2017）12-0032-11

Abstract： With the development of global economy， the status of textile industry has improved gradually. In order to explore technology innovation forefront of global textile industry and its evolutionary trend， this paper， based on patent perspective， took patent database collected by Derwent Innovations Index as the indicator of technological innovation， carried out co-word analysis of patents and patentees in global textile field in recent decade， and drew knowledge map of technical hotspots by word frequency technology of information visualization software CiteSpace. The study found that， in the process of evolution， the technological innovation of global textile industry relied on enterprises as the main part of innovation and focused on the several technical fields including textile technology， fiber production and properties， spinning， fabric processing， textile applications， related equipment and so on， which formed different technology hotspot groups every year. Meanwhile， more and more technological innovations extend in the tiny field. In the present， the global textile industry technology innovation is faced with the dilemma of stagnation， decline and new development opportunities.

Key words： textile industry； technological innovation； patent； visualization； knowledge map

在當前全球經濟中，紡織產業作為傳統制造業，對全球經濟發展仍有巨大貢獻。據聯合國商品貿易數據庫的數據統計，2015年全球紡織原料及紡織制品出口金額近7000億美元，占全球總出口量的比重由2013年的4.26%不斷上升至2015年的4.52%。在知識經濟時代，技術創新決定了產業的發展速度和程度。20世紀初，紡織產業科技貢獻率僅20%，20世紀80年代以后發達國家紡織產業的科技貢獻率已上升至50%～60%，紡織產業從傳統的勞動密集型轉為資本技術密集型[1]。專利制度的特點決定了專利承載著最新的技術創新信息。專利是授予專利申請人的一系列專有權，獲得專利可以為企業在產品的激烈競爭中提供技術和市場上的凸出位置[2]。專利被全球許多機構視為一個科學技術的性能指標。專利分析是評價一個國家或地區技術能力和技術潛力的有效方法，可以發現其核心技術研究，預測一個領域的技術趨勢[3]?；诖?，本文從專利視角出發，探究全球紡織產業技術創新的前沿與演化路徑。

當前學者對紡織產業技術創新的研究呈現兩大特點：一是關注點集中于國內，基本圍繞中國紡織產業展開研究；二是研究點集中于技術的微觀動向，包括對紡織產業、企業創新、技術平臺、技術發展等方面的分析。如李陵申等[4]利用對技術創新優化后的A-U模型實證，分析了中國紡織技術創新與產業升級的關聯性；郭偉[5]、韓玥等[6]研究了國內紡織企業技術創新的影響因素、問題現狀與發展路徑等；丁玉苗等[7-8]調查分析了中國紡織行業共性技術平臺研發與擴散機制；肖洪武等[9]深入梳理了紹興紡織產業技術的發展現狀，通過與國內外先進技術水平的分析比較，指出其未來的技術發展方向。在研究方法上，多數學者采用了定性與定量結合分析、實證分析等方法，其中不少學者通過構建評價指標體系進行研究，如姜霄[10]構建了紡織產業技術創新能力的指標評價體系，考察紡織產業技術創新的影響因素與提升路徑。

基于以上研究現狀，筆者發現對紡織產業技術創新的已有研究存在兩點不足：一是研究視角拘于國內，缺乏國際視野；二是對紡織產業技術創新的態勢與演化分析不夠完善。盡管部分學者如董奎勇[11]通過Spinitsystems紡紗工藝與數碼印花技術等案例，對世界主要國家和地區的紡織技術進步路徑進行實證分析，但缺乏對技術的量化分析，實證部分未能充分說明紡織產業技術創新的特性與演化過程。

專利是技術發展的先導，本文立足全球視野，以德溫特專利數據庫收錄的紡織相關專利為數據源，通過專利計量進行全球紡織產業技術可視化研究，借助信息可視化軟件CiteSpace提供的詞頻探測技術繪制了紡織產業技術熱點與前沿知識圖譜，探究全球紡織產業技術創新前沿與演進趨勢。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

研究數據來源于德溫特專利數據庫，該數據庫資料回溯至1963年，收錄來自全球40多個專利機構，涵蓋100多個國家的專利信息，以每周更新的速度提供全球專利信息[12]。以德溫特專利數據庫作為數據來源，能夠保證數據的充分性。

以2006—2015年為檢索年份，依據德溫特分類體系中的德溫特手工代碼進行檢索，專利分類包括F01、F02、F03和F04，分別代表天然或合成的線和纖維、織物及其產品、織物處理和紡織品應用，最終檢索得紡織技術專利共計254130項。

1.2 CiteSpace科學知識圖譜

科學知識圖譜是以學科知識為計量研究對象，利用引文分析和信息可視化分析系統，分析和顯示知識之間的相互聯系。CiteSpace作為知識圖譜的可視化工具，可通過對科學文獻的分析，識別并顯示某一學科領域科學發展的新趨勢和新動態[13]。

劉中梅等[14]曾借助CiteSpace從專利數量、專利權人和專利布局等方面考查海峽兩岸具備競爭實力的生物技術企業和轉基因產業的現狀，進而對兩岸轉基因技術產業化的市場競爭態勢做出初步預見；孫寧等[15]也曾用CiteSpace對網絡輿情的相關文獻進行計量分析，利用熱點、關鍵詞圖譜及時區圖找到該領域的研究熱點和前沿主題的知識文獻，探究發展的動力學機制。因此，可以借鑒以上研究方法，采用CiteSpace軟件來探究全球紡織技術創新前沿與演進趨勢。

1.3 圖譜解讀

在CiteSpace中理解網絡結構和內容時，尋找特殊點和連接線是非常重要的，特殊點占據著知識網絡中的重要位置，可以依據中介中心性和突現性綜合考慮二者的Sigma值等來靈活判斷[16]。具有突現性的節點稱為熱點，即短期內頻率極速增加的情況。某個聚類中包含的熱點越多，該領域就越活躍或是意味著研究的新興趨勢。中介中心用于測度節點在網絡中的重要性，具有高中介性的節點通常是連接兩個領域的關鍵樞紐，也稱為關鍵節點。

2 全球紡織產業技術創新總體分析

2.1 全球紡織產業技術專利增長趨勢

專利反映了世界上最前沿的科學技術發展相關信息，是衡量技術創新方向和焦點的有效指標。通過對德溫特專利數據庫的紡織相關專利信息統計分析，得到近10年的全球紡織專利量的變化情況，如圖1所示。

2006—2015年全球紡織專利總量超過25萬項，2006—2013年全球紡織專利量增長迅速，自2006年起逐年增長，至2013年達到頂峰，共增長約143%。2013年后專利量連續兩年出現下降且降幅明顯，2015年降幅甚至高達43.2%，說明紡織產業技術變革經歷短期的快速發展后有所衰落。

2.2 主要專利權人及其合作關系

專利權人是專利的所有者，對專利權人進行聚類分析有助于明晰全球專利歸屬情況和分布網絡。圖2展示了2006—2015年全球紡織技術主要專利權人聚類結果。

圖2左上角的參數mean silhouette用于衡量主要專利權人的聚類關系，該值越接近1，則表明同質性越高，其數值為0.4423，小于0.5，表明專利權人之間并未形成很高的聚類。從圖2也可觀察到，各聚類節點所代表的專利權人雖有合作，但合作網較為雜亂，未形成強合作網絡。表1列出了全球紡織專利排名前10位的專利權人總專利數、合作數及合作占比。

由表1可以看出，擁有專利數最多的為Toray Ind Inc，共2014項，其中與其他機構合作195項，占總專利數的9.68%；其次是Procter & Gamble Corp 總專利量為1448項，與其他機構合作數量僅為8項，占總專利數不足1%；排名第三位的為Univ Donghua，專利數量為1262項，但與其他機構合作數量達299項，占總專利數近24%，是前10位機構中合作比例最高的?？傆^全球前10專利權人合作占比，僅有Univ Donghua、Teijin Ltd、Basf Se三個專利權人的合作占比超過10%，表明全球紡織產業技術專利權人間的合作關系不強。在前10專利權人中，除東華大學外均為企業，其中包括寶潔與巴斯夫等歐美企業，以及東麗、花王、帝人等日本傳統化工企業，說明企業對紡織技術創新有很大的推動作用。

3 全球紡織產業技術創新重點

以德溫特手工代碼為專利分析對象，通過共詞分析，可以在共現網絡中體現手工代碼間的共現關系，顯示技術領域間的聯系。共現圖譜聚類統計可以揭示出全球紡織產業技術領域中的關鍵技術，有助于明晰全球紡織產業技術創新重點。

圖3為紡織技術專利聚類結果，聚成10大類，聚類號以包含的成員數由大到小命名。這些聚類代表了全球紡織產業過去10年來專利的主要涵蓋方面，也意味著技術創新的重點方向。

表2統計了圖3共現網絡中前六大聚類的結果：聚類0主要表示紡織傳統工藝技術，包括縫紉、整經、后整理、刺繡等技術專利；聚類1主要是紡織在服裝方面的應用及涂層、防火等化學處理；聚類2是紡織在婦幼醫用織物方面的應用技術，涉及貼身衣物、嬰兒衣物、衛生用品及醫用織物等專利。聚類3主要表示紡織材料的專利，如纖維、紗線和過濾材料等；聚類4主要是關于織物編織方面的專利，包括針織方法、經編、緯編等；聚類5主要是紡絲紡紗新工藝的研究，包含化學纖維、合成纖維的成形與生產；其他聚類則是關于織物的機械與化學處理、纖維及其他特定應用材料的研究。

從聚類結果來看，近10年來全球紡織產業技術創新主要集中在傳統工藝技術的深化改進、織物的化學處理、紡織應用技術、紡織材料研究、織物編織技術、紡絲紡紗新工藝和其他特定應用材料研究等方面。

4 全球紡織產業技術創新動態演化

共現聚類統計揭示了技術領域的相關情況，對全球紡織產業分階段進行專利聚類分析可以明確其技術創新重點的變遷。通過解析共現圖譜，識別網絡重要節點，結合時間軸上共現網絡的屬性變化，有助于探究全球紡織產業技術創新的動態演化。

4.1 分階段全球紡織產業專利聚類分析

將2006—2015年分為2006—2009、2009—2012和2012—2015年三個時間段，分別進行專利聚類統計分析，探究紡織產業技術創新重點的演化。

4.1.1 2006—2009年全球紡織技術專利聚類分析

2006—2009年全球紡織專利手工代碼共現見圖4。表3統計了圖4共現網絡中前五個聚類包含的內容：聚類0表示對纖維生產加工及其特性的研究；聚類1是關于織物的化學處理；聚類2包含化學纖維及其應用的相關專利；聚類3涉及紡織在婦幼醫用織物方面的應用專利；聚類4主要表示紡織在服裝輔料方面的應用與傳統紡織工藝技術的專利，包括縫紉、整經、后整理、刺繡等。

2006—2009年的聚類包含纖維生產與紡紗、織物的化學處理、婦幼醫用織物應用方面及傳統紡織工藝技術等多個方面的專利。這一時期的紡織技術創新涉及面廣，聚類成員數較多，研究內容繁雜，呈現多重點并進發展的研究態勢。

4.1.2 2009—2012全球紡織技術專利聚類分析

2009—2012年全球紡織技術專利手工代碼共現見圖5。表4統計了圖5共現網絡中前三個聚類包含的內容：聚類0主要表示紡織在服裝輔料等方面的應用與傳統紡織工藝技術的專利，包括縫紉、整經、后整理、刺繡等技術專利；聚類1包含了纖維生產、紡紗工藝及纖維特性的專利；聚類2主要表示織物的化學處理。

這一時期，紡織技術創新的重點和方向有所轉變，如對紡織產業的傳統工藝技術的關注有所增加，但在纖維生產、加工處理方面與織物的化學處理方面的研究力度均有所減弱，化學纖維及其應用方面的技術創新也大幅減少。

4.1.3 2012—2015全球紡織技術專利聚類分析

2012—2015年全球紡織技術專利手工代碼共現見圖6。表5統計了圖6共現網絡中前三個聚類包含的內容：聚類0主要表示纖維生產與紡紗工藝方面的專利；聚類1主要是與工業織物、纖維及紗線的熱處理工藝、縫紉及印染技術等相關的專利；聚類2是關于織物的化學處理。

2012—2015年的聚類成員數略有下降，聚類內容也有所變化。對織物化學處理的研究力度進一步減弱，紡織技術創新重點從傳統紡織工藝技術遷移到工業織物、纖維及紗線的熱處理工藝、縫紉與印染等技術領域。

4.2 熱 點

熱點是對突發性的觀測指標，代表出現頻率短期內急速增加的情況，體現該領域的新興研究趨勢。

表6統計了2006—2015年全球紡織技術專利熱點，但由于2010年后未出現新熱點，故表中僅顯示2006—2010年的熱點統計結果。2006年的熱點是對纖維紡紗、婦幼醫用及其他織物應用的研究；紡織品在繩索、電纜的應用在2007年成為新熱點；2008年的研究熱點包括織物機械處理方法和整經工藝，以及紡織在服裝輔料方面的應用；2009年延續對紡織品應用的研究，并開始關注地毯與紙板涂層處理；2010年興起了對纖維生產工藝及織物物理特性的研究。

由表6可以看出，全球紡織技術創新熱點在不斷遷移，涵蓋纖維生產、紡紗、紡織應用、織物處理、服裝輔料研究和織物特性等多個技術領域。其中，紡織應用在2006、2007和2009年均為熱點，僅是應用領域有所變更。而2011—2015年間的熱點缺失也意味著近年來紡織技術創新有所停滯。

4.3 關鍵點

在CiteSpace中，以節點的出現次數（或被引次數）和節點的中介中心為標準對節點的重要性進行衡量，提取關鍵節點。表7是2006—2015年全球紡織技術專利關鍵節點統計歸類結果，以中心度大于0.1為節點的篩選標準；個別年度無中心度大于0.1的節點，則列出中心度大于0的節點；極少年份存在中心度為0的節點，則以當年出現頻次最高的節點代替。

由表7可知，2006年主要關注纖維、織物的生產與處理及紡織在婦幼醫用織物方面的應用；2007年的技術重點是纖維及緯編針織；2008年的關鍵點涉及纖維與織物的加工與應用；2009年注重織物化學處理設備，以及紡織在褲、襪上的應用；2010年重點研究纖維紗線的熱處理；2011年注重專用貨物的縫紉；2012年側重纖維特性與其他服裝的研究；2013年則是探究蛋白質聚合物；2014年的節點中介中心性低于0，按最高頻率確定關鍵點為混紡工藝和印染設備；2015年關鍵點是溶液紡絲和纖維紗線的其他加工。

關鍵點統計結果顯示，近十年來，紡織纖維、工藝流程和紡織品的應用一直是紡織產業關注度較高的技術領域，紡織技術發展集中，但隨著時間推移，紡織技術創新在細微領域卻不斷拓展深入。

4.4 時區視圖

時區視圖側重于從時間維度表示知識的演進、展示文獻的更新和相互影響，圖7展示了全球紡織技術專利發展的時區視圖，各節點按初現年份分布。

圖7顯示，2006年全球紡織產業技術創新涉及多個技術領域，專利關鍵詞聚類集中度高，與其他年份均有連線，且與2015年節點間的連線密度較大，說明全球紡織技術歷經十年的變遷后，技術間仍具有傳承關系，也間接表明了2006年的紡織技術研究成果是奠基性的。此外，除2011和2014年外的年份均出現明顯的紫圈節點，即有明確的紡織技術創新重點。

綜合以上分析結果，在2006—2015年期間，全球紡織產業技術歷經數年的快速發展后，面臨停滯與衰落的困境。在這一時期，紡織專利量飛速增長，全球紡織產業技術創新重點在纖維生產與加工、纖維紡紗技術、織物的化學處理技術、婦幼醫用織物的應用技術、縫制與染整技術及紡織設備技術等領域不斷遷移，且各技術領域的研究也不斷深化和拓展。2015年節點出現明顯的紫圈代表新的技術重點出現，有望成為紡織技術發展的新起點。

5 結 論

本文以CiteSpace作為計量工具，利用專利計量法及專利引文圖譜中關鍵節點和突現節點，對德溫特數據庫紡織產業領域的專利文獻進行計量、分類排序，闡述了2006—2015年全球紡織產業技術創新前沿、演進趨勢與其特性。從“專利文獻追蹤”的角度挖掘紡織領域的技術基礎、研究熱點和發展脈絡，是對紡織產業研究的一個新的嘗試。2006—2015年全球紡織技術創新發展呈現如下趨勢特點。

5.1 以企業為創新主體，推動紡織技術進步

當前全球紡織產業技術創新呈現以企業為創新主體，少數巨頭企業領導創新的發展態勢。2006—2015年全球前10位紡織技術專利權人所擁有的專利總數達9913項，占總數3.9%。而在這10位專利權人中，除東華大學外均為企業，其中前3位專利權人擁有專利4724項，僅占總數1.86%，但比排名后3位的專利權人多出3倍以上，說明這些企業仍有強大的創新能力，但未壟斷技術創新，紡織技術的進步仍需依靠眾多企業的共同推動。此外，專利權人的個數雖多，但合作關系不強，表明紡織產業的技術創新更為獨立自主。

5.2 紡織技術發展集中，創新向微領域深入

縱觀近十年來全球紡織產業技術的演化發展，其創新的重點集中于以下幾個方面：1）紡織工藝，包括對傳統紡織纖維生產、加工、紡紗和織物編織等技術的革新研究，以及對紡絲紡紗新工藝的研究；2）紡織纖維、過濾材料及特定材料等紡織材料的特性研究；3）織物處理，包括化學處理與物理、機械處理；4）紡織在服裝、婦幼醫用織物方面的應用；5）用于紡紗、印染、纖維合成、織物處理等方面的紡織相關設備。全球紡織技術創新重點與前沿始終圍繞上述技術領域變遷，在同一時期內，研究重點往往囊括一個或多個技術領域，形成技術熱點群，并在技術領域的不斷變更中滾動演進。

盡管創新重點集中，但從發展趨勢看，隨著時間推移，全球紡織技術創新仍然在細微方面不斷演化拓展，其技術領域的創新逐步走向深化發展，紡織技術的深度微創新或將成為未來的新趨勢。

5.3 發展步入新階段，困境與機遇并存

當前全球紡織產業技術創新在經歷了高速發展階段后，進入了一個新時期。紡織技術趨于成熟，但也陷入停滯與衰落。全球紡織專利量自2006年始，連年增長至2013年達到峰值后出現連續兩年的大幅下降；2011年至今沒有新的熱點出現；結合2011年后的關鍵點變化可以發現，近年來的紡織技術創新重點涉及面逐步縮小，研究熱度有所減弱。但2015年關鍵詞較高的關鍵值、時區圖中明顯的2015年節點紫圈及節點與早期技術專利明顯的傳承關系等特征，均表明當前紡織技術創新有著明確的重點，且應是基于早期研究的進一步探索。隨著新興研究的推進，未來可能迎來新一輪紡織技術創新熱潮。

參考文獻：

[1]王麗萍，湯兵勇，李創.紡織產業演化規律及其動力機制[J].紡織導報，2005（12）：24-28.

WANG Liping， TANG Bingyong， LI Chuang. Evolvement rules of textile industry and the driving mechanism[J]. China Textile Leader，2005（12）：24-28.

[2]KWON J Y. Technology trends for developing helmet patents[J]. Journal of the Ergonomics Society of Korea，2015，34（5）：501-517.

[3]ZHANG L. Identifying key technologies in Saskatchewan， Canada： evidence from patent information[J]. World Patent Information，2011，33（4）：364-370.

[4]李陵申，顧慶良，祝秀森.中國紡織業的技術創新與產業升級[J].紡織學報，2007，28（5）：125-128.

LI Lingshen， GU Qingliang， ZHU Xiusen. Technological innovation and upgrading of Chinas textile industry[J]. Journal of Textile Research，2007，28（5）：125-128.

[5]郭偉，王文娟，李斌，等.毛紡織服裝企業技術創新研究：以榆林市為例[J].情報雜志，2011，30（S2）：237，263-265.

GUO Wei， WANG Wenjuan， LI Bing， et al. Research on technological innovation of textile garment enterprises： take Yulin city as an example[J]. Journal of Intelligence，2011，30（S2）：237，263-265.

[6]韓玥.新常態下的紡織企業技術創新研究[J].特區經濟，2016（1）：69-71.

HAN Yue. Study on processing technic of a new compound wall fabric[J]. Special Zone Economy，2016（1）：69-71.

[7]丁玉苗，翁重，楊金純，等.我國紡織行業共性技術研發和擴散機制的現狀與主要問題（上）[J].紡織導報，2012（5）：23-24.

DING Yumiao， WENG Chong， YANG Jinchun， et al. Present state and major issues of the research and diffusion mechanism for industrial genetic technology in Chinas textile industry（Ⅰ）[J]. China Textile Leader，2012（5）：23-24.

[8]丁玉苗，翁重，楊金純，等.我國紡織行業共性技術研發和擴散機制的現狀與主要問題（下）[J].紡織導報，2012（6）：34.

DING Yumiao， WENG Chong， YANG Jinchun， et al. Present state and major issues of the research and diffusion mechanism for industrial genetic technology in Chinas textile industry（Ⅱ）[J]. China Textile Leader，2012（6）：34.

[9]肖洪武，沈斌.基于塊狀經濟轉型升級的技術發展方向研究：以紹興紡織為例[J].科技管理研究，2010（22）：138-140，145.

XIAO Hongwu， SHEN Bin. Research on the technology development for transforming and upgrading agglomeration economy in Zhejiang：taking Shaoxing textile as example[J]. Science and Technology Management Research，2010（22）：138-140，145.

[10]姜霄.紡織產業技術創新能力評價及提升路徑[J].企業經濟，2012（5）：26.

JIANG Xiao. Evaluation and improvement of technological innovation ability in textile industry[J]. Enterprise Economy，2012（5）：26.

[11]董奎勇.紡織技術進步方向與路徑選擇研究[J].毛紡科技，2016，44（8）：60-64.

DONG Kuiyong. Study on textile technological progress direction and path selection[J]. Wool Textile Journal，2016，44（8）：60-64.

[12]黃魯成，王凱，王亢抗.基于CiteSpace的家用空調技術熱點、前沿識別及趨勢分析[J].情報雜志，2014，33（2）：40-43.

HUANG Lucheng， WANG Kai， WANG Kangkang. Technology hot spots and fronts of household air conditioner： identification and trend analysis based on CiteSpace[J]. Journal of Intelligence，2014，33（2）：40-43.

[13]HU Z， CHEN C， LIU Z. Where are citations located in the body of scientific articles？ A study of the distributions of citation locations[J]. Journal of Informetrics，2013，7（4）：887-896.

[14]劉中梅，王續琨，張春博，等.海峽兩岸轉基因技術專利計量及對策分析[J].情報雜志，2014，33（2）：53-57.

LIU Zhongmei， WANG Xukun， ZHANG Chunbo， et al. Analysis of the transgenic technology patentometric and industry development countermeasures across the Taiwan strait[J]. Journal of Intelligence，2014，33（2）：53-57.

[15]孫寧，陳雅，楊藝.全媒體環境下我國網絡輿情研究熱點、前沿主題及其知識基礎[J].情報科學，2014，32（10）：144-149.

SUN Ning， CHEN Ya， YANG Yi. Research focuses，research frontiers and knowledge base of internet public opinion of China[J]. Information Science，2014，32（10）：144-149.

[16]陳悅，陳超美，胡志剛，等.引文空間分析原理與應用-CiteSpace實用指南[M].北京：科學出版社，2014：24-25.

CHEN Yue， CHEN Chaomei， HU Zhigang， et al. Principles and Applications of Analyzing a Citation Space[M]. Beijing： Science Press，2014：24-25.