化学工业的增长和创新

化学品的增长与创新：是杯空半满还是杯满半空？简而言之，创新始终与行业发展紧密相连。但如今，创新的必要性前所未有地增加。各国政府已设定雄心勃勃的目标和雄心勃勃的时间表，以实现可持续性、温室气体（GHG）减排和循环经济。联合国战略发展目标也涵盖了气候变化、清洁水、绿色能源和负责任消费等领域。1与此同时，该行业的客户需要实现自身的可持续发展目标，并在电动汽车、电池和3D打印等领域寻求增长。总而言之，这些趋势将需要一系列创新化学产品——为化学行业创造巨大的增长机遇。问题是，化工企业能否准备好抓住这个机遇？为了找出答案，埃森哲的研究人员分析了化工企业在与增长和创新相关的六个关键因素上的投资：专利、初创公司、企业风险投资、合作伙伴关系、并购和资本项目。结果，答案实际上是“也许。”几十年来，化学工业的增长速度一直超过GDP增长速度，而创新一直是这种增长的重要推动力。创新为该行业的客户以及他们的客户的客户带来了具有新性能特性、新应用和新解决方案的材料。 化学品的增长与创新：是杯中缺了一半还是满了一半？创新，今天和明天一方面，该行业拥有完善的创新能力，并正在推进一系列创新——形势大好。它持续提供满足客户和终端消费者需求的产品和解决方案，例如性能改进的材料以及用于电池和3D打印的其他材料。它利用企业风险投资来发掘新创业公司的创新成果，并帮助将学术衍生企业和企业家提出的想法商业化。作为“行业的行业”，它能够支持其客户向碳中和过渡以及实现可持续发展目标的努力。事实上，该行业已经在朝着这个方向前进，近年来其资本项目公告数量已翻了一番，用于回收以及利用新工艺创新（例如甲醇制化学品技术）的工厂。另一方面，行业倾向于关注改进现有产品和方法，而不是创造新的——杯中只有一半的水。从历史上看，聚氨酯、尼龙和维生素合成等突破性创新推动了化学行业的发展，并促成了新行业的建立——但那几乎是上一个世纪的事情。该分析描绘了行业一幅复杂图景。事实上，“杯子是半满”还是“半空”取决于个人的视角和涉及的时间范围。今天，内部研发（R&D）主要集中于改进现有材料的性能。例如，减少温室气体（GHG）排放的化学工艺创新，就落后于材料相关的创新。 与此同时，化工相关初创企业也取得了巨大增长，这表明新进入者正努力填补化工行业现有企业所留下的空白。这些初创企业可能会利用人工智能（AI）、计算化学和循环经济及生物技术解决方案来颠覆化工行业。在美国，这种态度体现在1990年至2020年期间，该行业研发总支出中基础和应用研究占比下降了9个百分点。2此外，支持渐进式发展。经典化工领域的资本投资公告仍占多数（68%），而并购（M&A）投资（73%）也以类似多数的份额，目标是扩展现有产品或增加已服务的细分市场的额外业务。这些传统细分市场和产品很可能因客户为减少温室气体排放和推行循环经济所做的努力而发生需求变化而被淘汰。明显。对于化工公司而言，基础研究和应用研究通常代表更高的风险和更长期的回报，而主要集中于改进现有产品的渐进式发展则往往能带来更快、更确定的回报——被视为“更稳妥的选择”。 4 化学领域的增长与创新：是杯半空还是杯半满？赌注正在上升对于化工企业而言，成功取决于理解后面页面中解释的增长和创新六大关键杠杆。在非常近的未来，所有行业减少温室气体的需求将需要化工公司进行大规模的创新浪潮。而从长远来看，随着对可持续性和循环经济解决方案持续的关注，这一需求将只会不断增加。行业在创新上的“墨守成规”的做法需要进行改变。客户行业将需要具有领先优势的突破性创新，这将使他们能够更快地向变化的世界提供更多新产品和服务。化学行业正处于拐点，对快速和颠覆性创新的需求日益增长。政府规定和不断变化的客户挑战正在导致需求快速变化，要求行业提供新产品和服务。在这样的世界中，化工公司对于创新的渐进式和狭窄专注的方法很可能会不足——如果公司不改变，对创新的需求很快就会超过他们提供创新的能力。这意味着错失机会——以及被新行业参与者颠覆的潜在可能性增加。 1.0%化学业的增长与创新：是危还是机？参考份额，百分比点变化，2015/2016与2018/2019专利灵活性阻燃性包装防水/防潮催化剂IT熔化性质化学处理流程材料需要注意的是，虽然专利共享分析是评估创新的一种有用方法，但存在一些注意事项。例如，专利授权需要新颖性、实用性和非显而易见性，这意味着许多有价值的创新，如新的商业模式，可能无法获得专利。此外，专利要求公司披露其创新成果，促使一些人避免申请以保持其知识产权的机密性该研究考察了三个类别中100家领先的化工公司提交的超过10万件优先专利申请：材料，工艺和应用. 这被用于衡量各个创新领域的重视程度，而年与年之间的份额变化则用于识别某一类别专利活动的增减。(图1)耐用性医疗保健催化活性3DP透明度燃料电池力学性能 6.0%3.0%4.0%5.0%生长分析复合材料电池电极叠加产品/合成树脂光学元件成型/薄膜半导体衰退关键技术参考占比%，2018/2019通常，公司在计划在公开市场上销售的产品上会申请更多的专利（在这些产品会受到竞争对手严格审查的市场上），而在生产工艺上申请的专利则较少，这些生产工艺可以保持机密，并且代表着更大的知识产权风险。研究成果反映了这种模式，材料相关的专利数量最多，其次是专注于应用的专利，然后是专注于工艺的专利。近年来，材料方面的优先专利申请数量增长了7%，略微超过了与应用相关的专利，后者一直是该行业最常见的专利类型。然而，这些材料专利中有许多涉及现有材料的渐进式改进——而不是新材料——并专注于提高灵活性、耐久性、化学阻隔性和电致发光等性能特征。 -0.4%0.4%-1.2%-0.8%0.0%0.8%1.2%1.6%0.0%2.0%图1：专利申请活动来源：见脚注。新手动物营养热稳定性自动化热电气设备电致发光电池电动汽车ict粘附性电解酶恢复粘度复利聚合光敏性光伏过时光技术应用其他。周期特性绝缘 化学领域的增长和创新：是机遇还是挑战？工艺创新一直是提高行业产量和质量、降低成本的关键。然而，与化学过程相关的专利参考文献数量是材料和应用相关的一半。这可能是由于不愿公开工艺创新，但也表明了与此同时，应用专利的增长主要由层压产品/复合材料引领，这些材料在汽车和航空航天产业中至关重要，因为重量和强度是关键指标。电池相关专利也呈现强劲增长，这主要基于其对汽车和航空航天产业的重大意义。与电动汽车相关的申请数量仍然较少——2015年至2019年间不足200件——但增长已足够明显，如今已形成其独立的、独特的份额。 行业可能在碳足迹减少和满足对更可持续产品日益增长的需求所必需的核心流程上投入不足。在提交的文件中，从生物技术流程转向物理和数字技术的转变。增长最快的是涉及分析的专利，在过去五年中翻了一番。另一方面，与酶促过程和基因工程相关的专利显示出最大幅度的下降，其份额在过去五年中减少了一半。总的来说， Accenture 的分析表明，该行业的专利往往集中于当前业务——对现有产品或服务的改进和修改，而非突破性发展。 201320140.70.82011年以来化工相关创业投资（数十亿美元）7 化学领域的增长与创新：是危机还是机遇？图2：独立化工相关初创企业的融资增长初创企业初创公司正致力于解决行业的重要增长和创新领域，包括建筑材料、废弃物管理、增材制造和机器学习（ML），这些领域共同占据了总投资额的约30%。初创公司正在探索支持CO的材料。2减产和循环经济（如石墨烯、氢和生物材料）观察超过1900家化工相关初创企业，分析发现这是一个行业创新活动尤为活跃的领域，初创企业的融资额已见显著增长，在过去十年中总计估计达280亿美元。事实上，2020年对初创企业的总投资相当于美国化学品研发总投入的三分之二以上，例如。2021年前五个月的数据表明，又将是另一年的强劲增长。( $0$2$4$6$8$10201120122015201620170.20.41.32.02.9来源：见脚注。图2) 201920202021*5.16.49.9$1,882$1,196$940$931$849$751$682$5,6702018-2020投资（百万美元）生物技术AI/ML - 研发电池3D打印废物流管理 $918碳化钨/石墨烯商品化学品 $814电子商务量子计算 $684AI/ML - IoT以下前十初创企业与公司专利和合作努力之间的差异在几个关键领域非常显著，初创企业在这些领域表现出显著高于公司内部对应者的活动水平。这些领域包括基于平台的生物技术创新以及其他技术导向领域，如人工智能、机器学习、工业X、半导体和计算研发。初创企业的投资也进入新的回收工艺，随着行业致力于基于回收原料和材料的更多产品生产。这些合计占投资份额的另一个10%。许多人支持增加数字化以及显示屏、传感器和芯片的日益广泛使用。事实上，近20%的企业正在投资于数字化解决方案，例如用于分子发现的AI/ML和用于模拟的量子计算，或电子商务和企业间互动领域内的活动。 20183.9 10208 化学领域的增长与创新：是杯中空了一半还是满了一半？增长，%，2016/2017至2019/2020AI/ML3D打印复合材料氢诊断其他工业气体生物燃料氯碱废物/水处理公司似乎将它们的企投活动视为其内部研发工作的延伸，而不是探索未知领域的方式。这一点可以通过企投活动与创业活动之间的差异来说明。而且，它们不是在寻求颠覆市场的创新，而是主要针对内部能力的提升，并寻找现有分子的新应用。观察100家大型化工企业，分析发现，该行业大部分的企业风险投资活动——即企业资金直接投资于其他公司——仍然集中于现有的产品群组，如农用化学品、油漆和涂料以及食品添加企业风险投资 030200%0%-200%-100%100%300%400%来源：见脚注。图3：企业风险投资聚合物/塑料电池 ICT衰减焦点剂。（图3）医疗电子发光 4050607080日益关注农业化学品健康/营养药品涂层/粘合剂/密封剂/油墨总投资事件数量，2016-2020然而，当考虑与技术相关的投资增长率时，情况就发生了变化。在几种技术领域的风险投资数量显著增加，包括人工智能、3D打印、氢/燃料电池和分析。这些领域代表了行业的新前沿，超出核心业务和传统、纯粹的化学相关技术——这些是公司预计具有创新潜力的领域。 20182019+28%33%43%22%26%29%32%25%34%27%合作伙伴关系图4：按功能领域和类型的合作关系化学领域的增长与创新：是杯满还是杯空？合作声明新闻稿 – 按功能领域划分贴近客户是业内一个既定的信条。虽然2020年与客户的合作有所增加，但五年平均水平仍低于化企间的合作（33%），为26%。展望未来，一些预计将显示出高需求增长领域的合作——对100家大型化工公司的分析显示，它们越来越多地通过合作来增强创新，宣布合作的数量连续几年每年增长近30%。这些合作的一个主要重点是生产，占宣布合作平均的33%。（图4）考虑到行业内综合物料流、购销协议、稳定供应和相互关联的生产方法的重要性，这并不令人意外。注意：选择显示的数据点。来源： 0408012016020024020172016202033%30%30%28%36%21%生产研发市场流程/技术通用物流例如参见脚注。 0%20%40%60%80%100%2020201620172019201839%30%22%20%33%29%27%13%14%16%43%11%40%37%合作伙伴公告 – 按合作伙伴类型**不包括与协会的伙伴关系化学公司合作关系与客户化工公司供应商分销商/物流其他人IT供应商学术界工程公司能源公司3D打印和循环经济产品和流程—将需要跨行业的紧密合作，从而更加重视与客户的合作。化学工业还应考虑加强与技术提供方的合作。作为一个资本密集型、数据丰富的行业，它有巨大潜力利用人工智能、机器学习、分析、工业4.0、量子计算等等来进一步改进运营，并从数据和资产中提取价值。然而，目前只有少数与数字技术提供方的合作，而且这些合作是由少数几家最大的化