Technologieprofile Bayern

Die Position des Freistaats und seiner Regierungsbezirke in Zukunftstechnologien

Eine Studie im Auftrag der vbw – Vereinigung der Bayerischen Wirtschaft e. V. (September 2023).

Analysestruktur

Die Analyse ist dreigeteilt. Zu Beginn steht die Analyse der absoluten Patententwicklungen in den technologischen Zukunftsfeldern der vbw. Anschliessend werden die Technologieprofile Bayerns und der Regierungsbezirke in den technologischen Zukunftsfeldern dargestellt, gefolgt von einer Detailsicht der Technologieprofile für alle 100 Zukunftstechnologien.

1. Entwicklung Bayerns und der Regierungsbezirke nach technologischen Zukunftsfeldern der vbw

In diesem Kapitel werden die absoluten Entwicklungen der vbw Zukunftsfelder für Bayern und die Regierungsbezirke gezeigt. Neben den Weltklassepatenten, die den Kern der Analyse bilden, werden auch die Gesamtpatente gezeigt. Pro Region werden zwei Charts gezeigt. Das erste Chart zeigt die Entwicklung der Weltklassepatente in den technologischen Zukunftsfeldern. Das zweite Chart zeigt pro Zukunftsfeld die Entwicklung für die Weltklassepatente im Vergleich zu den Gesamtpatenten.

Die Dynamik der Entwicklung der Patentmenge ist ein erster Hinweis auf eine gute Positionierung der Regionen in den jeweiligen Technologien. Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass die globale Entwicklung, getrieben von China und Südkorea, in fast allen Technologien äusserst dynamisch verläuft. D.h. eine dynamische Entwicklung in Bayern kann durch eine noch dynamischere globale Entwicklung relativiert werden.

2. Technologieprofile Bayerns und der Regierungsbezirke in den technologischen Zukunftsfeldern der vbw

Die Profile setzen die einzelnen Zukunftsfelder pro Region in Relation zur weltweiten Patentaktivität, so ergibt sich der Weltanteil der Region an dieser Technologie. Dies zeigt die Bedeutung der Region in dieser Technologie und gleichzeitig die relative Wettbewerbsfähigkeit im Vergleich zu anderen Regionen.

3. Technologieprofile Bayerns und der Regierungsbezirke für 100 Einzeltechnologien

In diesem Abschnitt erfolgt die vertiefte Analyse auf Ebene der Einzeltechnologien. Die bereits aus dem vorherigen Schritt bekannten Technologieprofile werden hier für alle 100 Zukunftstechnologien dargestellt. Hier zeigt sich zum einen, ob eine Region in einem Zukunftsfeld breit gut aufgestellt ist, oder ob einzelne Technologien im positiven oder negativen Sinn herausstehen. Die farbliche Kodierung der Technologien ermöglicht einen guten Überblick der Positionierungen. Wichtige Technologien sind zudem textlich gekennzeichnet. Der Detailblick wird anschliessendpro Region um die wichtigsten Technologien, die Top-20 Technologien nach Patentmenge, ergänzt. Weiterhin werden die wichtigsten Unternehmen pro Region dargestellt. Hier liegt der Fokus auf den anmeldenden Unternehmen, um aufzuzeigen, welche bayerischen Unternehmen in den jeweiligen Regionen vorne liegen.

Exkurs Vergleich Technologieprofil Bayern 2021 und 2000

Im Sinne eines Exkurses erfolgt im 4. Schritt ein Vergleich des aktuellen Technologieprofils Bayerns des Jahres 2021 mit dem Jahr 2000. Hier zeigt sich, in welchen der Zukunftstechnologien Bayern schon vor mehr als 20 Jahren aktiv war und welche noch in den Kinderschuhen steckten.

Im zweiten Schritt wird mit den aggregierten Technologieprofilen gezeigt, ob die absoluten Entwicklungen in den einzelnen technologischen Zukunftsfeldern im globalen Vergleich zu entsprechenden Weltanteilen führen.

Technologien und Technologiefelder

Insgesamt wurden rund 100 Technologien identifiziert und analysiert. Zusätzlich wurden die Einzeltechnologien zur besseren Strukturierung den bestehenden technologischen Zukunftsfeldern der vbw zugeordnet.

Industrie (Industrielle Produktionstechnologien)

3D-Druck

Digital Twin

Effiziente Aluminiummetallproduktion

Effiziente Chemieproduktion

Effiziente Glas- und Keramikproduktion

Effiziente Metallproduktion

Grüne/blaue Wasserstoffproduktion

Halbleiter

Kohlendioxidfilter

Prozessautomatisierung

Robotik

Vernetzte Produktion

Wasserstoffelektrolyse

Wasserstofferzeugung/Speicherung

Digitalisierung (Informations- und Kommunikationstechnologien)

Big Data

Blockchain

Cloud Technologie

Cyber Security

E-Commerce

Elektrooptische Technik in Chips

Erkennung menschlichen Verhaltens

Fintech

Gaming

Gesichtserkennung

Gestenerkennung

GPU

Intelligentes, vernetztes Haus

Künstliche Intelligenz

Soziale Medien

Spracherkennung

Verschlüsselungstechnologien

Virtuelle Realität

Gesundheitssysteme (Gesundheitswesen und Medizintechnologien)

Alzheimer

Augenkrankheiten

Biomedizinische Bildgebung

Biosensoren

Computergestützte Chirurgie

COPD (Lunge)

Coronaviren

Diabetes

Hepatitis

Hörgeräte

Impfstoffe

Krebs

NASH (Fettleber)

Parkinson

Patientendaten

Pflegeroboter

Technik für Ältere

Virusnachweis

Energiesysteme (Energiesysteme und Energie(system)technologien)

AC/DC Wandler, Photovoltaik

Batterie- und Brennstoffzellenrecycling

Biotreibstoffe, Biomasse

Brennstoffzellen

Energiespeicher

Geothermie

Herstellung von Brennstoffzellen

HGÜ-Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

Intelligente Stromnetze

Lithium Akkumulatoren

Silizium Photovoltaik Zellen

Solarthermie

Synthetische Treibstoffe

Wärmepumpen

Wasserkraft

Windenergie

Mobilität (Intelligente Verkehrssysteme und zukünftige Mobilität)

Autonome Straßenfahrzeuge

Batterieladegeräte für Fahrzeuge

Drohnen

Effizientes Autodesign

Elektrofahrzeuge

Hyperloop

Smart City

Urbane Logistik

Vernetzte Fahrzeuge

Vernetzter Verkehr

Materialien (Neue Werkstoffe und Materialien)

Biopolymere

Carbon, Graphen

Fortgeschrittene Materialien

Fortgeschrittene Beschichtungen

Keramik

Metamaterialien

Moderne Dämmstoffe

Quantentechnologie

Biotechnologien

Biomarker

Bioprinting

CART-T

CRISPR

Immuntherapie

Präzisionsmedizin

Stammzellen Umprogrammierung

Ernährung (Ernährung und Lebensmittel-technologien)

Digitale Landwirtschaft

Funktionelle Lebensmittel

Reinraumlandwirtschaft

Trinkwasseraufbereitung

Verarbeitung von Pflanzenproteinen

Luft- und Raumfahrt (Luft- und Raumfahrttechnologien)

Elektroflugzeuge

Kosmonautik

Luftfahrt

Raumfahrtmaterialien

Satellitentechnologien

Nanotechnologien

Grundlagen

Hintergründe, Definitionen und Erklärungen zu wichtigen Analysegrundlagen.

Darstellung der bayerischen Technologieportfolios auf der Grundlage von Patentdaten

Der Analyseansatz basiert auf der Evaluation der internationalen Technologieportfolios auf Grundlage von Patentdaten. Dies ermöglicht eine Beurteilung der technologischen Fähigkeiten Bayerns und der bayrischen Regierungsbezirke: Wo liegen die Stärken und Schwächen ihrer Technologieportfolios? Nur wer sie kennt, kann Innovationspotenziale entdecken und umsetzen, wo sie bereits vorhanden sind, oder sie schaffen, wo sie bislang noch fehlen. In diesem Sinne ist die Innovationsfähigkeit der Motor für wirtschaftlichen Wohlstand und Entwicklung. Vor allem Neuerungen im hochtechnologischen Bereich sind elementar, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Patente sind einer der wenigen vorwärts gerichteten Indikatoren. In der Regel vergehen von der Patentierung bis zur Umsetzung in ein Produkt 3-5 Jahre. Unternehmen, die heute in einer Technologie aktiv und gut sind, können mit hoher Wahrscheinlichkeit in 3-5 Jahren ein entsprechendes Produkt auf dem Markt bringen. Unternehmen, die heute keine Patente in bestimmten Technologien haben, werden in 3-5 Jahren kein Produkt haben.

Für die vorliegende Analyse wurden rund 100 Zukunftstechnologien analysiert. EconSight hat aus seinem mehr als 500 Technologien umfassenden Technologiesystem die Spitzentechnologien ausgesucht, die gegenwärtig intensiv diskutiert werden. Es werden die grossen Trends in Energie (erneuerbare Energien), Mobilität (Elektromobilität und Vernetzung), Digitalisierung (Künstliche Intelligenz, Cloud Computing, Big Data etc) abgedeckt und zur besseren Strukturierung den bestehenden technologischen Zukunftsfeldern der vbw zugeordnet. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die vbw Zukunftsfelder breiter definiert sind. Die 100 EconSight Zukunftstechnologien sind Teil der entsprechenden Zukunftsfelder, decken sie allerdings nicht vollständig ab.

Datengrundlage

Die Analyse basiert auf einer Auswertung der sogenannten RegPat Patentdaten der OECD. Die OECD veröffentlicht halbjährlich regionalisierte Patentdaten, die für jedes Patent die Anmelde- und Erfinderadressen auf Ebene der Regionen ausweisen, für Deutschland auf Ebene der Landkreise und der Regierungsbezirke. Die OECD berücksichtigt für die Regionalisierung die sogenannten Triadenpatente, d.h. sämtliche Patente, die am Europäischen Patentamt (EPA), am Japanischen Patentamt (JPO) und am Patent- und Markenamt der Vereinigten Staaten (USPTO), angemeldet worden sind. EconSight ergänzt die Daten für China und Südkorea zur besseren Vergleichbarkeit.

Weltanteile in Technologieprofilen

Technologieprofile stellen zum einen die Forschungsaktivitäten der ausgewählten Regionen im Detail dar, zum anderen können sie auch für eine Darstellung der Wettbewerbsfähigkeit in diesen Technologien genutzt werden. Ein Standardvergleich von Technologien für eine Region würde durch einen Vergleich der absoluten Patentzahlen erfolgen. Einige Technologien sind jedoch patentintensiver als andere. Daher beschreibt ein Vergleich einer patentintensiven Technologie mit einer weniger patentintensiven Technologie lediglich die Patentaktivitäten und sagt wenig über die relative Wettbewerbsfähigkeit in diesen Technologien aus. Setzt man jedoch die Patentaktivität einer Region in einer Technologie in Relation zur weltweiten Patentaktivität, so ergibt sich der Weltanteil der Region an dieser Technologie. Dies zeigt die Bedeutung der Region in dieser Technologie und gleichzeitig die relative Wettbewerbsfähigkeit im Vergleich zu anderen Regionen. Die Entwicklung des weltweiten Anteils über zwei Zeitpunkte hinweg zeigt die Zunahme oder Abnahme der Wettbewerbsfähigkeit im Laufe der Zeit.

Weltklassepatente

Im Zentrum der Analyse steht die Anzahl der qualitativ hochwertigen Patente pro Technologie. Um die Qualität der einzelnen Patente zu bestimmen, wird die Länderabdeckung und die Zitierungshäufigkeit ermittelt. Die Länderabdeckung berechnet die weltweite gesetzliche Abdeckung des Patentschutzes. Sie zeigt, wie die Eigentümer des jeweiligen Patents die Bedeutung ihrer eigenen Erfindung bewerten. Je grösser die Zahl der Länder, in denen das Patent angemeldet wird, desto teurer wird der Patentschutz. Eine breitere internationale Länderabdeckung signalisiert also, dass der Patentanmelder sein Patent für vielversprechend hält (Eigeneinschätzung). EconSight legt besonderen Wert auf eine realistische Länderklassifikation, denn obwohl ein Patent in vielen Ländern angemeldet werden kann, sind strategisch nur einige wenige Länder relevant. Gemessen wird deshalb, ob ein Patent die “kritische Masse” erreicht hat (mehrere grosse Länder wie die USA, China, Japan, Europa, aber auch zentrale mittelgroße Länder wie Grossbritannien, Deutschland, Südkorea). Ob ein Patent zusätzlich in vielen kleinen Ländern aktiv ist, ist für die Grundqualität unerheblich.

Die Zitierhäufigkeit des Patents ergibt sich daraus, wie oft die Prüfer der verschiedenen Patentämter darauf Bezug nehmen und es zitieren. Die Patentämter prüfen nach recht ähnlichen Methoden, ob eine Patentanmeldung neu und erfinderisch ist, und ziehen dazu andere, publizierte Patente heran. Daraus wird ersichtlich, wie wichtig eine Erfindung im Vergleich zu anderen Patenten in derselben Technologie ist (Fremdeinschätzung). EconSight legt auch hier besonderen Wert auf die Relevanz der gemessenen Werte. Während andere Bewertungssysteme Zitierungen einfach zählen oder bestenfalls jüngere Zitierungen höher gewichten als ältere Zitierungen, fokussiert EconSight auf business-relevante Zitierungen. So ist beispielsweise die Zitierung eines Patents durch einen einzelnen Erfinder weniger wert als die Zitierung durch ein grosses Unternehmen wie Alphabet.

Die individuelle Patentstärke als Kombination aus relevanter Länderabdeckung (Erreichung einer «kritischen Masse») und relevanter Zitierhäufigkeit («business relevante» Zitierungen) lässt darauf schliessen, welche Auswirkung eine Patentfamilie auf den Wettbewerb hat und erlaubt eine quantifizierbare Einteilung in wichtige Patente und weniger wichtige Patente. EconSight legt den Schwerpunkt der Analyse auf die sogenannten Weltklassepatente: die besten 10 Prozent aller Patente innerhalb einer definierten Technologie, gemessen an der individuellen Patentstärke.

Patenterfinder und Patentanmelder

Grundsätzlich sind mit den Anmelde- und Erfinderinformationen zwei Perspektiven möglich. Während die Anmeldesicht alle Patente dort zuordnet, wo das Unternehmen in der Regel seinen Hauptsitz hat, zeigt die Erfindersicht, wo die auf dem jeweiligen Patent genannten Erfinder wohnen – es handelt sich in der Regel um die Privatadressen der Erfinder. Da insbesondere Grossunternehmen die Patente am Hauptsitz anmelden, überhöht die Anmeldeperspektive die technologische Leistungsfähigkeit vor Ort, denn die Erfinder und damit das Know-How können auch an einem anderen Forschungsstandort des Unternehmens im In- oder Ausland wohnen und arbeiten. Die Perspektive der Erfinder fokussiert auf die regionale Zuordnung der technologischen Leistungsfähigkeit. Allerdings müssen die entsprechenden Patente nicht unbedingt Unternehmen aus der Region gehören.

In dieser Analyse werden die Erfinder- und die Anmeldersichten kombiniert, um die maximale Leistungsfähigkeit Bayerns zu zeigen. , um die technologische Leistungsfähigkeit vor Ort in der Region zu zeigen.