Teknologisk Institut
Rapport 2
Resultatkontrakt ”Professionelle civile droner”
Global drone teknologi
Teknologisk Institut
Titel: Global drone teknologi |
Udarbejdet for: Styrelsen for Forskning og Innovation som led RK kontrakt om professionelle civile droner |
Udarbejdet af: Teknologisk Institut Gregersensvej 1 2630 Taastrup Analyse og Erhvervsfremme |
Maj 2016 Forfatter: Xxxx Xxxxx Xxxxxxxx, Xxxxxxxxx Xxxxxxxx, Xxxxx Xxxxxxx, Xxxxxx Xxxxxxxxx Foto: Colourbox |
Indholdsfortegnelse
4. Interessen for drone-teknologi er accelerende 5
5. USA og Kina i førertrøjen – Sverige den lokale leder 7
6. Teknologier under udvikling 10
7. Batterier og energisystemer kan udvikles mere 10
1. Sammenfatning
Anvendelsen af droner er stærkt stigende – også i Danmark. Markedet for droneanvendelse forventes at være i størrelsesordenen 6,7 mia. USD i 2020 (Blades, 2015). I Danmark anslås det, at knap 300 virksomheder anvender droner. Det er primært til produktion af film, tv og billeder. Patenterne inden for droneteknologi udtages primært i Kina og USA. Der er ikke fundet patenter i Danmark.
Det er mange af de klassiske luftfarts- og militærindustrielle virksomheder der dominerer markedet for droneteknologi med Boeing og Honeywell som de største. Men også de kine- siske universiteter satser kraftigt på droneteknologi. Især de senere år er flere af de tek- niske universiteter i Kina begyndt at patentere droneteknologi. Særligt iøjnefaldende er det, at kineserne står stærkt på udviklingen af militær droneteknologi. Udviklingen i Kina er værd at følge.
Nærværende analyse bygger primært på tech-mining af globale patentdata foretaget af Teknologisk Institut i foråret 2016. Analysen identificerer trends i den teknologiske udvik- ling, og finder hovedaktørerne og de teknologiområder, der især er taget patenter på i relationer til droner.
Det vil kræve en mere omfattende analyse at vurdere kvaliteten af den forskning der fo- regår og konsekvensen af de patenter, der tages. Men eftersom en stor del af aktiviteten foregår i globale, ledende virksomheder og på førende universiteter er der umiddelbart ikke grund til tro, at fx det kinesiske udviklingsarbejde er letbenet og uden konsekvenser for droneindustrien i fx Europa eller USA. Kinas satsning på teknologisk udvikling er et tegn på, at Kina med højteknologi målrettet konsoliderer den markedsposition kinesiske virk- somheder har opnået inden for de sidste 25 år ved at kunne tilbyde billig arbejdskraft. Konsolideringen sker blandt andet ved at investere i forskning på universiteterne.
2. Indledning
Denne rapport præsenterer resultaterne fra en tech-mining-analyse af samtlige patenter på droner i verden. Tech-mining er et stærkt værktøj til at danne et strategisk overblik over, hvor i verden den teknologiske udvikling foregår. Hvad der udvikles på?, hvem der står xxxxxxx?. I patenterne er der ingen oplysninger om, hvem der får licenser og hvem der anvender teknologierne. Selvom om der ikke udtages patenter i et område, kan der sag- tens være en livlig teknologisk udvikling fx af virksomheder, der integrerer eksisterende teknologier eller laver kundespecifikke løsninger. For nogle vækstteknologier går udviklin- gen så stærkt, at virksomhederne ikke udtager patenter.
Analysen har identificeret teknologier, hvor ordet drone (i forskellige afledte former som “unmanned aerial vehicle", "unmanned aircraft system", "remotely piloted aerial system", "remote pilot station" eller "remotely piloted vehicle”) indgår. Droner kan betragtes som en platform for andre teknologier. Eksempelvis kan man have forskellige typer af kameraer fastspændt på droner. Det gør ikke nødvendigvis kameraerne til drone-teknologier inte- ressante og analysen har ikke medtaget teknologier, der kan integreres på droner – med mindre det er eksplicit nævnt i patenterne. Der er således en ukendt ”sky” af teknologier,
der kan relateres til droner. Det vil typisk være en integration af teknologier og sjældent udløse en patentansøgning.
Analysen her er gennemført i forbindelse med resultatkontraktaftalen mellem Teknologisk Institut og Styrelsen for Forskning og Innovation i 2016.
3. Metode
Teknologisk Institut laver tech-mining ved at analysere data fra verdens mest omfattende database over patenter: Patentdatabasen Derwent World Patents Index. Metoderne bag analyserne er udviklet på Teknologisk Institut i samarbejde med Georgia Tech University i USA.
Derwent World Patents Index giver det mest komplette billede over udviklingen i nye tek- nologier. Databasen har global dækning på engelsk – herunder også data fra Asien. Det er vigtigt i en tid, hvor især asiatisk forskning og udvikling for alvor begynder at røre på sig. Data er redigeret, kodet, indekseret konsistent på tværs af verdens patentkontorer. Pa- tenterne er opdelt i mere end 20 millioner patentfamilier og dækker næsten 50 millioner ansøgte patenter. Den strategiske analyse leveres af et tværfagligt team på Teknologisk Institut.
4. Interessen for drone-teknologi er accelerende
I perioden 1994-2016 er der udtaget 4.313 patenter inden for droneteknologi og udviklin- gen er accelererende. I 2014 var der således dobbelt så mange patenter som i 2013, der igen havde dobbelt så mange patenter som i 2009.
1200 994 1000 800 600 519 416 400 355 235 247 200 173 135 130 61 83 87 1 2 1 2 3 8 8 19 25 0 0000 0000 0000 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 |
Patenter |
Kilde: Teknologisk Institut - beregninger på data fra Derwent World Patent Index. Tal for 2015 og 2016 er ikke vist, da de endnu er ufuldstændige i databaserne. De er dog medta- get i søgningerne. |
Kilde: Frost & Xxxxxxxx, 2015 |
Ifølge Business Insider er den største del af markedsudviklingen relateret til militæret. Det er ikke muligt at se om patenterne er militær-relateret, men der er grund til at antage, at en del af den udvikling, der er finansieret af militærbevillinger heller ikke optræder synligt i patentdatabaserne, hvor enhver med adgang kan downloade patentet. Uanset de militære udgifter og teknologiudviklingen her indenfor, er den civile anvendelse også stigende ifølge Business Insider (Tescano, 2015). Samme rapport konstaterer, at væksten nu er stærkest på det civile marked (19 procent p.a.) mod det militære marked (5 procent p.a.).
5. USA og Kina i førertrøjen – Sverige den regionale leder
Halvdelen af patenterne er udtaget i Kina, end tredjedel er udtaget i USA – og 6 procent i Korea. Resten er fordelt på den øvrige verden. Der er ikke fundet danske patenter på droner. Markedsrapporter fra Frost & Sullivan anser Sverige for at have en stærk position i Norden (Blades, Global UAS Indigenous Programs - Potential Challengers and Investment Opportunities, 2015): På listen over de mest patenterende virksomheder optræder bl.a. SAAB. Sverige har et godt investeringsmiljø, det kommercielle marked vokser og den mi- litære efterspørgsel er stabil, der er en stærk infrastruktur selvom lønniveauet er højt og der er den nødvendige ekspertise. Samlet vurderes Sverige til at stå med et stærkt kom- mercielt udgangspunkt. Ud over SAAB nævnes virksomheden CybAero (xxxx://xxx.xxxx- xxx.xx/), hvis produkt APID ONE kan konfigureres på mange måder.
Figur 5.1: USA og Kina i førertrøjen
World-patent
Other coun Euro-patent…2%
tries
9%
Korea
6%
Kina
49%
Kina
USA
Korea
Other countries Euro-patent World-patent
USA
32%
Kilde: Teknologisk Institut - beregninger på data fra Derwent World Patent Index. Patenter 1995-2014.
I tech-mining ses det hyppigt på avancerede teknologier, at Kina udtager enormt mange patenter. Der er særlige incitament-strukturer i Kina omkring patenter. Det kan der tages højde for i analytisk sammenhæng ved kun at inkludere patentfamilier, som er udtaget i mere end et land. Et særkende for denne analyse er dog, at stort set alle patenter kun er udtaget i et land, og samme kontrol er derfor ikke mulig. En mulig fortolkning på dette er, at drone-teknologien endnu er ret ny og nationalt orienteret. Det kan hurtigt ændre sig i takt med at den kommercielle udvikling tager fart, hvorved de mest værdifulde teknologi- patenter vil sprede sig ud over landegrænserne.
Man skal dog ikke tage fejl af de kinesiske patenter. De er ofte udtaget af virksomheder, som er førende på deres felt. En stor del af verdens elektronik-produktion foregår i Kina og Kina investerer kraftigt i Key Enabling Technologies. I 2011 overtog Asien, med Kina i spidsen, USA's førerposition som det område i verden, hvor der totalt set investeres mest i forskning og udvikling (President’s Council of Advisors on Science and Technology, 2012).
2014
2013
2012
2010
2011
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Figur 5.2: Verdens mest patenterende virksomheder inden for droneteknologi
BOEING CO | 13 | 18 | 28 | 23 | 14 | 12 | 1 | 5 | 2 | 5 | 6 | 1 | ||
HONEYWELL INT INC | 2 | 5 | 3 | 1 | 7 | 18 | 33 | 12 | 9 | 2 | 1 | |||
UNIV BEIJING AERONAUTICS & ASTRONAUTICS | 6 | 8 | 9 | 6 | 12 | 10 | 4 | 9 | ||||||
RAYTHEON CO | 1 | 11 | 5 | 11 | 10 | 10 | 4 | 6 | 5 | 2 | ||||
CHENGDU HAOFEI ROBOT TECHNOLOGY CO LTD | 51 | |||||||||||||
XXXXXXXX XXXXXX XXXX | 1 | 3 | 7 | 3 | 6 | 2 | 5 | 9 | 8 | 6 | 5 | 1 | 1 | |
KOREA AEROSPACE IND LTD | 4 | 10 | 8 | 2 | 12 | 5 | 2 | |||||||
UNIV NANJING AERONAUTICS & ASTRONAUTICS | 10 | 7 | 2 | 1 | 2 | |||||||||
SHENZHEN DAJIANG INNOVATION TECHNOLOGY C | 15 | 11 | 1 | 3 | ||||||||||
SAAB AB | 1 | 2 | 6 | 1 | 6 | 4 | 5 | 3 | 3 | 1 | ||||
CHONGQING JINTAI AVIATION IND CO LTD | 17 | 11 | ||||||||||||
SHENZHEN AEE AVIATION TECHNOLOGY CO LTD | 11 | 1 | ||||||||||||
UNIV QINGHUA | 5 | 4 | 3 | 5 | 6 | |||||||||
CHINA ACAD AEROSPACE AERODYNAMICS | 12 | 4 | 5 | 1 | ||||||||||
UNIV NORTHWESTERN POLYTECHNICAL | 7 | 4 | 4 | 3 | 2 | |||||||||
XXXX XXXXXXXX NEW ENERGY SCI & TECHNOLOG | 5 | 6 | 4 | |||||||||||
SZ DJI TECHNOLOGY CO LTD | 23 | |||||||||||||
UNIV TIANJIN | 3 | 9 | 1 | 1 | ||||||||||
BEIJING INST TECHNOLOGY | 2 | 1 | 13 | 4 | 1 | |||||||||
US SEC OF NAVY | 1 | 3 | 2 | 2 | 3 | 2 | 3 | 1 | 3 | 1 | ||||
HUBEI EASY WATT TECHNOLOGY CO LTD | 16 | 3 | 2 | |||||||||||
JIANGSU AIRUITAIKE UNMANNED AERIAL VEHIC | 16 | 5 | ||||||||||||
SAMSUNG ELECTRO- MECHANICS CO | 1 | 7 | 7 | 4 | 1 | 1 | ||||||||
AEROVIRONMENT INC | 2 | 1 | 9 | 6 | 5 | 2 | ||||||||
FOSHAN AIRCAM UAV TECHNOLOGY CORP | 2 | 5 | 6 | 2 | 1 | |||||||||
AVIATION IND CORP CHINA SHENYANG ENGINE | 3 | |||||||||||||
JIANGSU HENGCHUANG SOFTWARE CO LTD | 15 | |||||||||||||
UNIV ZHEJIANG | 3 | 2 | 1 | |||||||||||
BAE SYSTEMS PLC | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 4 |
Kilde: Teknologisk Institut - beregninger på data fra Derwent World Patent Index. Tal for 2015 og 2016 indgår ikke.
Figur 5.2 viser verdens mest patenterende virksomheder inden for droneteknologi – og hvilket år de har udtaget patenter i perioden 2001-2014. I toppen ligger amerikanske Bo- eing og Honeywell:
Boeing markedsfører eksempelvis ”Phantom Eye”, som kan holde sig flyvende meget højt i flere dage med over 200 kilo (450-pounds) gods. Den største model kan holde sig fly- vende i op til 10 dage med op til 1 tons gods (2000 –pounds). De kan have mange militære anvendelser (xxxx://xxx.xxxxxx.xxx/xxxxxxx/xxxxxxx-xxx/).
Honeywell har udviklet RQ-16 T-Hawk, som også er en typisk militær drone, som kan anvendes af soldater i felten (xxxxx://xx.xxxxxxxxx.xxx/xxxx/Xxxxxxxxx_XX-00_X-Xxxx). Dronen har dog også været anvendt civilt i forbindelse med fx Fukushima atomreaktoren i Japan.
Andre kendte aktører inden for fly-industrien er med på listen – fx Xxxxxxxx Xxxxxx og SAAB.
Et stort antal patenttager på listen er kinesiske universiteter. På University of Aeronautics i Beijing arbejdes der med åben udvikling på en lang række teknologier. Se fx xxxx://xx- xxxxxxx.xxx/xxxxxxxx/xxxxx/xxxxx-xxxxxx-xx-xxxx-xxxxxx-xxx-xxxxxxxx-xxxx-xxxxxxx-xxx- versity-. Frost & Sullivan anser det kinesiske marked som ekspanderende, og der er alle- rede mange færdige droner og flere under udvikling. Der er en stærk statsfinansiering af
de statsejede virksomheder og det kinesiske militær er en solid kunde. Den industrielle kapacitet er tilstede, og fokus vil især være omkring sensorteknologi til brug for militær og politi (Blades, Global UAS Indigenous Programs - Potential Challengers and Investment Opportunities, 2015).
6. Teknologier under udvikling
De teknologier, der tages patent på vedrører alle dele af flyvningen med droner. Først og fremmest radar og kommunikationssystemer, positioneringssystemer og autopiloter. Her- udover ligger også software til kontrol, kommunikation og til billedeanalyse højt på listen.
Kina USA Korea World- patent Euro- patent UK Teknologikode |
Figur 6.1: Teknologier under udvikling
Aviation, marine and radar systems for unmanned aerial vehic les Vehicle microprocessor system Military aircraft technology Aviation, marine and radar systems for aircraft Geographical information systems Affecting flight path, e.g. autopilots, control surfac es Aviation, marine and radar systems for helicopter/ rotorcraft Electrical equipment (incl. de- icing, lighting) Vehicle position/c ourse control - other Aviation, marine and radar systems for other aircraft types Altitude or attitude/ target seeking control Transmission of control or measurement signals Claimed software products Remote control Vehicle/aircraft/missile process control systems for guidance Rotorcraft/ Helicopter Image analysis Antenna applications Vehicle position, course, altitude or attitude Absolute position determination Instrumentation/ communications Other aircraft accessories Military vehic le systems Control systems for power plant, control surfac es, etc/ auto- pilots Other spec ial purpose aircraft Rotary propellers Wings Early warning systems Radio link Control systems- related (data) communications arrangements | 574 | 607 | 137 | 47 | 37 | 25 |
355 | 277 | 60 | 14 | 17 | 11 | |
426 | 118 | 28 | 16 | 4 | 10 | |
127 | 229 | 25 | 17 | 11 | 9 | |
233 | 123 | 22 | 9 | 11 | 3 | |
93 | 155 | 28 | 10 | 14 | 4 | |
104 | 137 | 21 | 14 | 11 | 8 | |
146 | 73 | 25 | 8 | 5 | 5 | |
206 | 22 | 21 | 2 | 12 | 2 | |
63 | 109 | 21 | 16 | 6 | 4 | |
137 | 53 | 16 | 9 | 7 | ||
150 | 33 | 16 | 1 | 1 | ||
3 | 140 | 8 | 6 | 17 | 4 | |
136 | 26 | 13 | 2 | 1 | 1 | |
49 | 92 | 17 | 1 | 9 | 2 | |
129 | 33 | 5 | 7 | 2 | ||
82 | 45 | 13 | 1 | 6 | 4 | |
86 | 48 | 16 | 2 | 1 | 1 | |
17 | 77 | 6 | 3 | 5 | 2 | |
77 | 31 | 14 | 3 | 1 | ||
32 | 71 | 9 | 4 | 4 | 1 | |
116 | 8 | 3 | ||||
3 | 89 | 2 | 2 | 5 | 7 | |
29 | 49 | 22 | 1 | 2 | ||
56 | 36 | 7 | 4 | 2 | 2 | |
82 | 14 | 3 | 4 | 1 | ||
62 | 29 | 7 | 3 | 5 | ||
7 | 77 | 1 | 4 | 4 | 3 | |
79 | 19 | 2 | ||||
73 | 9 | 13 | 1 | |||
Kilde: Teknologisk Institut - beregninger på data fra Derwent World Patent Index. Tal for 2015 og 2016 indgår ikke. Et patent kan have flere koder og derfor optræde flere gange. Farverne er blot til hjælp til læsningen af tabellen, hvor rød betyder mange patenter og grøn er få patenter.
7. Batterier og energisystemer kan udvikles mere
I Canada citerer konsulentfirmaet Xxxxxx Xxxxx (xxx.xxxxxxxxxxx.xxx) det amerikan- ske transportministerium for, at der i 2035 er flere droner i verden end flyvemaskiner. Droner har været et hobbyområde i mange år, men udviklingen inden for mikroprocesso- rer, GPS, sensorer, batterier, motorer, letvægtsmaterialer og avanceret produktion har sat
gang i den kommercielle udvikling. De primære begrænsninger for de små, kommercielle droner er batteri-teknologien, som begrænser flyvetid, bæreevne, flyvelængde mv. Kon- sulentfirmaet Xxxxxx Xxxxx har opstillet en interessant tabel over modenheden for ud- valgte drone applikationer og teknologier (se Figur 7.1). Der er dog ikke nærmere redegjort for metoden bag tabellen. I tabellen ses det, at især batteriteknologi og energisystemer fortsat er på et tidligt stadie, mens de teknologier, der kan kobles på en drone typisk er langt mere udviklede.
Kilde: (Xxx Xxxxx, 2015) |
8. Bibliografi
Blades, M. (2015). Analysis of the Global Commercial UAS Market. Frost & Sullivan. Blades, M. (2015). Global UAS Indigenous Programs - Potential Challengers and
Investment Opportunities. Frost & Sullivan.
Xxx Xxxxx, G. A. (2015). In Commercial drones the race is on. Xxxxxx Xxxxx. Hentet fra xxxx://xxx.xxxxxxxxxxx.xxx/xxxxxxx/xxx/xxxxxx- wyman/global/en/2015/apr/Commercial_Drones.pdf
President’s Council of Advisors on Science and Technology. (2012). CAPTURING A DOMESTIC COMPETITIVE ADVANTAGE IN ADVANCED MANUFACTURING. Report of
the Advanced Manufacturing Partnership Steering Committee. Annex 1: Technology Development Workstream Report. USA, Whitehouse. Hentet fra xxxxx://xxx.xxxxxxxxxx.xxx/xxxxx/xxxxxxx/xxxxx/xxxxxxxxxx/xxxx/xxx_xxxxx_xxxxxx_ annex_1_technology_development_july_update.pdf
Xxxxxxx, X. (2015). Global Areal Drone Market. BI Intelligence. Hentet fra xxxx://xxx.xxxxxxxxxxxxxxx.xxx/xxx-xx-xxxxxxxxxx-xxxxx-xxxxxx-xxxxxxxx-0000- 2?r=US&IR=T&IR=T
9. Figuroversigt
Figur 4.1: Interessen for drone teknologi er stigende 6
Figur 4.2: Et marked der ti-dobles de kommende 5 år 7
Figur 5.1: USA og Kina i førertrøjen 8
Figur 5.2: Verdens mest patenterende virksomheder inden for droneteknologi 9