基于文獻(xiàn)計(jì)量法的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

/北京航天長(zhǎng)征科技信息研究所

航天型號(hào)產(chǎn)品的研制呈現(xiàn)體系復(fù)雜、技術(shù)先進(jìn)、投資巨大、研發(fā)周期長(zhǎng)等一系列特點(diǎn)，具有較高的風(fēng)險(xiǎn)，表現(xiàn)在進(jìn)度慢、性能低、費(fèi)用漲等多種形式。航天型號(hào)產(chǎn)品的研制一般包括任務(wù)需求分析、可行性論證、方案設(shè)計(jì)、工程研制、設(shè)計(jì)定型、試生產(chǎn)、批生產(chǎn)以及使用改進(jìn)等階段。如果在任務(wù)需求分析階段能夠進(jìn)行技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，則可以有效降低這些風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

目前，國(guó)內(nèi)外航天企業(yè)均根據(jù)自身情況建立了相應(yīng)的技術(shù)成熟度風(fēng)險(xiǎn)模型，但是較少有通過(guò)對(duì)科技文獻(xiàn)（含專利和非專利文獻(xiàn)）進(jìn)行計(jì)量挖掘分析而建立的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，而且對(duì)文獻(xiàn)的分析多數(shù)也是以定性分析為主、定量分析為輔的方式，將專利和非專利文獻(xiàn)有效結(jié)合的計(jì)量分析模型更是少之又少。因此，筆者將對(duì)基于專利和非專利文獻(xiàn)的文獻(xiàn)計(jì)量方法在航天技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)行初步的研究和控討。

一、文獻(xiàn)計(jì)量分析的概念及作用

1.文獻(xiàn)計(jì)量分析的概念

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，海量的文獻(xiàn)知識(shí)產(chǎn)生于各領(lǐng)域的現(xiàn)代運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，這些文獻(xiàn)知識(shí)是客觀的，但也是無(wú)序、分散和非結(jié)構(gòu)化的，需要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗和處理才能成為具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值的有用知識(shí)。同時(shí)還需要對(duì)潛藏在龐雜亂散數(shù)據(jù)背后的各類知識(shí)進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)和挖掘提煉。

1964年，蘭德公司通過(guò)長(zhǎng)期調(diào)研發(fā)表了《長(zhǎng)遠(yuǎn)預(yù)測(cè)研究報(bào)告》，首次將文獻(xiàn)計(jì)量分析法和德?tīng)柗品ㄓ糜谖磥?lái)技術(shù)預(yù)測(cè)研究。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，技術(shù)預(yù)見(jiàn)研究逐漸形成了定性和定量?jī)纱箢愌芯糠椒ā６ㄐ苑椒ㄒ缘聽(tīng)柗品榇恚糠椒ㄒ晕墨I(xiàn)同被引分析、主題共現(xiàn)地圖、技術(shù)形態(tài)分析等方法為代表。其中，基于計(jì)量的技術(shù)形態(tài)分析是新興起并引起較高關(guān)注的一種技術(shù)預(yù)見(jiàn)研究方法。文獻(xiàn)計(jì)量分析是指借助文獻(xiàn)各種特征的數(shù)量，采用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)描述、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的知識(shí)發(fā)現(xiàn)方法。文獻(xiàn)計(jì)量分析法作為知識(shí)分析和情報(bào)研究中成熟的定量研究方法，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到非常廣泛的應(yīng)用，尤其在描述技術(shù)的演進(jìn)發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手發(fā)現(xiàn)和研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方面取得了諸多卓有成效的成果。

2.文獻(xiàn)計(jì)量分析的作用

針對(duì)技術(shù)項(xiàng)目（產(chǎn)品）在立項(xiàng)階段所面臨的技術(shù)研發(fā)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)等風(fēng)險(xiǎn)，基于對(duì)科技文獻(xiàn)知識(shí)（含專利和非專利）的計(jì)量分析開(kāi)展立項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估，主要解決以下問(wèn)題：基于計(jì)量統(tǒng)計(jì)分析識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)；基于量化指標(biāo)科學(xué)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，包括是否具有研發(fā)潛力，是否會(huì)觸及技術(shù)壁壘；提出有效規(guī)避或降低風(fēng)險(xiǎn)的措施及建議。

二、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及工作流程

按照風(fēng)險(xiǎn)管理理論，高新技術(shù)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)可從不同角度、不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，其中按照風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)或損失產(chǎn)生的原因可將風(fēng)險(xiǎn)劃分為技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)、財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)等。此次的研究對(duì)象為技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法及指標(biāo)。

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是指在高新技術(shù)項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程中，技術(shù)能否順利轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，并能在未來(lái)適應(yīng)該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，主要包括：一是技術(shù)生命周期的不確定性，是否能夠在有限的技術(shù)生命周期過(guò)程中保持先進(jìn)性和競(jìng)爭(zhēng)性，是高新技術(shù)項(xiàng)目的重要潛在風(fēng)險(xiǎn)因素；二是技術(shù)成果的成熟度，主要表現(xiàn)為技術(shù)是否具備穩(wěn)定性和可靠性；三是技術(shù)論證的不充分性，技術(shù)可行性論證的充分與否將直接導(dǎo)致項(xiàng)目所面臨的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)程度；四是技術(shù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，包括競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在該領(lǐng)域已取得的成果和國(guó)家政策在該領(lǐng)域技術(shù)的政策導(dǎo)向等。

1.技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

根據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所鄭彥寧教授發(fā)表的《高新技術(shù)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究——技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)模型構(gòu)建和風(fēng)險(xiǎn)因素分析》文章中提出的高新技術(shù)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)三維模型（見(jiàn)圖1），并結(jié)合中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院的實(shí)際情況建立模型評(píng)價(jià)指標(biāo)，見(jiàn)表1、表2和表3。

圖1 高新技術(shù)項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)三維模型圖

在這些評(píng)價(jià)指標(biāo)中，有些指標(biāo)需要通過(guò)閱讀相關(guān)法規(guī)文獻(xiàn)進(jìn)行定性總結(jié)分析，有些則可以利用文獻(xiàn)計(jì)量分析方法來(lái)進(jìn)行量化考核，如技術(shù)生命周期、技術(shù)前景風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度、技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)、專利權(quán)力要求數(shù)和專利授權(quán)率等。

2.工作流程

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作流程（見(jiàn)圖2）包括項(xiàng)目調(diào)研、確定關(guān)鍵詞及檢索策略、獲取科技文獻(xiàn)知識(shí)、定性總結(jié)分析、文獻(xiàn)計(jì)量分析以及提出研發(fā)及專利布局建議6個(gè)環(huán)節(jié)。

開(kāi)展項(xiàng)目調(diào)研。該環(huán)節(jié)需要技術(shù)人員給予高度的配合，提供項(xiàng)目背景資料、技術(shù)專家咨詢，并填寫(xiě)項(xiàng)目調(diào)查單（技術(shù)主題樹(shù)、技術(shù)功效圖、本單位技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)等）。

確定關(guān)鍵詞及檢索策略。專利和非專利分析人員根據(jù)技術(shù)人員提供的調(diào)研材料進(jìn)行初檢、調(diào)整關(guān)鍵詞和檢索策略。

獲取科技文獻(xiàn)知識(shí)。專利和非專利分析人員下載專利文獻(xiàn)和非專利文獻(xiàn)的元數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選和清洗。

定性總結(jié)分析。非專利分析人員通過(guò)對(duì)檢索到的重點(diǎn)非專利文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀后，分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、技術(shù)發(fā)展情況和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手情況，并進(jìn)行綜述；專利分析人員通過(guò)閱讀重點(diǎn)專利文獻(xiàn)比較分析本單位技術(shù)與重點(diǎn)專利技術(shù)的差距，并找出可借鑒或可直接利用的技術(shù)點(diǎn)。

文獻(xiàn)計(jì)量分析。該環(huán)節(jié)是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，與定性總結(jié)分析可同時(shí)進(jìn)行，并可相互提供參考和補(bǔ)充。首先，利用元數(shù)據(jù)抽取軟件，基于海量概念關(guān)系詞典對(duì)下載的科技文獻(xiàn)進(jìn)行元數(shù)據(jù)的抽取，抽取字段包括標(biāo)題、關(guān)鍵詞、摘要、作者（專利發(fā)明人）、機(jī)構(gòu)（專利申請(qǐng)人）、發(fā)表時(shí)間（專利申請(qǐng)時(shí)間）等；其次，利用計(jì)量分析軟件對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括高頻詞（標(biāo)題主題詞、關(guān)鍵詞和摘要主題詞）、作者（專利發(fā)明人）、機(jī)構(gòu)（專利申請(qǐng)人）、發(fā)表時(shí)間（專利申請(qǐng)時(shí)間）等；最后，將共現(xiàn)高頻詞形成聚類知識(shí)島圖，即技術(shù)前景風(fēng)險(xiǎn)圖，以確定技術(shù)潛力區(qū)和技術(shù)壁壘區(qū)。

表1 技術(shù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)及量化標(biāo)準(zhǔn)

表2 技術(shù)特征風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)及量化標(biāo)準(zhǔn)

提出研發(fā)及專利布局建議。專利和非專利分析人員根據(jù)上述分析結(jié)果，提出研發(fā)及專利布局建議。

三、文獻(xiàn)計(jì)量分析在航天技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的實(shí)踐

采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法定量分析研究文獻(xiàn)的外部特征，能夠從某些角度反映出一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在開(kāi)展一個(gè)項(xiàng)目的文獻(xiàn)計(jì)量分析過(guò)程中，工作流程的制定和組織機(jī)構(gòu)的建立是基礎(chǔ)，相關(guān)文獻(xiàn)的檢索是工作開(kāi)展的關(guān)鍵，準(zhǔn)確合理的分析是成果具備借鑒性和參考性的決定因素。

因此，筆者以技術(shù)主題“鋁合金在運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用”為實(shí)例，將中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)和中國(guó)知網(wǎng)兩大專業(yè)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)作為檢索數(shù)據(jù)源，結(jié)合專利和非專利文獻(xiàn)，并利用文獻(xiàn)計(jì)量分析方法和定性總結(jié)方法對(duì)該實(shí)例進(jìn)行技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)踐應(yīng)用。

表3 項(xiàng)目組織風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)及量化標(biāo)準(zhǔn)

圖2 基于科技文獻(xiàn)分析的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作流程圖

通過(guò)對(duì)檢索獲得的專利和非專利文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀，可以總結(jié)出以下內(nèi)容：鋁合金按其生產(chǎn)和加工方法分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。目前，運(yùn)載火箭主要是采用變形鋁合金的各種半成品加工成各種零部件或用鑄造鋁合金直接生產(chǎn)零部件。用粉末冶金技術(shù)也可生產(chǎn)半成品和零部件，但成本較高。

比強(qiáng)度高是鋁合金應(yīng)用于航天結(jié)構(gòu)的首要條件，作為結(jié)構(gòu)材料使用的鋁合金必須通過(guò)合金化或者其它手段來(lái)改善其性能。鋁合金的強(qiáng)化機(jī)理主要有固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、晶粒細(xì)化強(qiáng)度及彌散強(qiáng)化等。在鋁合金中加入鋰元素，可以降低鋁合金密度、提高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，增加彈性模量和韌性，提高抗腐蝕能力；在鋁合金中加入銅、鎂等元素來(lái)增強(qiáng)鋁強(qiáng)度。除了強(qiáng)化合金外，鋁合金中還經(jīng)常加入一些其它作用的元素，用來(lái)控制鋁合金的晶粒結(jié)構(gòu)。

1.技術(shù)生命周期分析

從圖3可以看出，鋁鋰合金文獻(xiàn)公開(kāi)量在1992年最多，之后迅速下降，尤其是在2002～2005年期間沒(méi)有文獻(xiàn)公開(kāi)，說(shuō)明該技術(shù)處于技術(shù)衰退期，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大。AA5000系列鋁鎂合金文獻(xiàn)公開(kāi)量在2002年開(kāi)始上升，在2003年超過(guò)其它鋁合金公開(kāi)量，文獻(xiàn)擁有人數(shù)均大幅增長(zhǎng)，說(shuō)明較多力量進(jìn)入該技術(shù)市場(chǎng)，相關(guān)配套技術(shù)陸續(xù)研制，競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)較弱，該階段風(fēng)險(xiǎn)最小。就目前而言，鋁鋅系列合金文獻(xiàn)公開(kāi)量較其它種類稍多，說(shuō)明鋁鋅合金研發(fā)活動(dòng)較活躍，在航天結(jié)構(gòu)材料中應(yīng)用較多。

2.技術(shù)熱點(diǎn)分析

主題詞詞頻統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)軟件對(duì)公開(kāi)文獻(xiàn)中高頻詞的統(tǒng)計(jì)分析可了解到，鋁合金技術(shù)領(lǐng)域的公開(kāi)文獻(xiàn)中詞頻較高的有熱處理、粉末冶金技術(shù)、鋁鋅合金等，說(shuō)明其技術(shù)熱點(diǎn)集中在這3個(gè)方面。

主題詞變化趨勢(shì)分析。從圖4可以看出這些高頻詞的年度變化趨勢(shì)，如熱處理技術(shù)從2004年開(kāi)始在文獻(xiàn)中出現(xiàn)的次數(shù)連續(xù)增加，在2011和2012年達(dá)到峰值，后期有所下降。如果在未來(lái)持續(xù)下降則說(shuō)明熱處理技術(shù)進(jìn)入了技術(shù)衰退期，如果未來(lái)開(kāi)始有所上升，則說(shuō)明其進(jìn)入了技術(shù)成熟期。

3.基于專利文獻(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)分析

圖3 鋁合金技術(shù)生命周期趨勢(shì)圖

圖5 項(xiàng)目技術(shù)前景風(fēng)險(xiǎn)初始圖

技術(shù)熱點(diǎn)聚類分析。其以當(dāng)前所有專利文獻(xiàn)包含的主題詞為基礎(chǔ)，以這些詞的共現(xiàn)強(qiáng)度為聚類閾值，對(duì)當(dāng)前集中的關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類，生成項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)初始圖（見(jiàn)圖5）。該圖為文本聚類結(jié)果的圖像展示方式之一，其可以確定技術(shù)前景的潛力區(qū)和壁壘區(qū)。從圖中可以看到鋁合金公開(kāi)文獻(xiàn)中涉及的主要技術(shù)內(nèi)容為通過(guò)表面處理、焊接工藝等對(duì)鋁板、鋁塊進(jìn)行處理，制成航天結(jié)構(gòu)構(gòu)件較為集中，說(shuō)明現(xiàn)在的研發(fā)熱點(diǎn)也集中于此。

技術(shù)潛力區(qū)的設(shè)定。首先，初步確定一個(gè)或幾個(gè)專利密度較低的相對(duì)較大的區(qū)域。判斷原則是技術(shù)區(qū)域?qū)＠芏认鄬?duì)稀疏，但也不可太低。如果密度太大，則該區(qū)域早已成為研發(fā)焦點(diǎn)，到處布滿技術(shù)壁壘，技術(shù)研發(fā)潛力不大；如果密度過(guò)低，則屬于無(wú)人介入?yún)^(qū)，在該區(qū)域上進(jìn)行技術(shù)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)很大。因此，要設(shè)定可能的技術(shù)潛力區(qū)域（見(jiàn)圖6），通常在圖中用使用相關(guān)專利的子集來(lái)定義專利空缺的邊界。

技術(shù)潛力區(qū)的驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)、專利權(quán)力要求數(shù)、專利授權(quán)率等指標(biāo)的驗(yàn)證，獲得技術(shù)潛力區(qū)指標(biāo)表（見(jiàn)表4），綜合指標(biāo)衡量標(biāo)準(zhǔn)可確定圖6中的group3為技術(shù)潛力區(qū)，并依據(jù)該區(qū)域的專利確定技術(shù)潛力區(qū)的研究?jī)?nèi)容。此外，圖6中密度最大的區(qū)域可確定為技術(shù)壁壘區(qū)。

表4 技術(shù)潛力區(qū)指標(biāo)表

圖7 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手技術(shù)潛力區(qū)設(shè)定圖

表5 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手專利競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)表

4.技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)性風(fēng)險(xiǎn)分析

通過(guò)從中國(guó)知網(wǎng)檢索到的文獻(xiàn)中可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)高校在鋁合金技術(shù)研究中取得了較多成果，按照知識(shí)類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，A大學(xué)、B大學(xué)和C大學(xué)的科技文獻(xiàn)公開(kāi)量排在前三位，由此可確定競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手（見(jiàn)圖7）以及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手專利競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)（見(jiàn)表5）。

從表5可以看出，A大學(xué)雖然科技文獻(xiàn)公開(kāi)總量排名第一，但其專利的申請(qǐng)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)（權(quán)利要求數(shù)、專利授權(quán)率和PCT專利數(shù)量）低于B大學(xué)，說(shuō)明A大學(xué)的新技術(shù)特征高于B大學(xué)，但其專利申請(qǐng)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)低于B大學(xué)，所以進(jìn)行科技成果轉(zhuǎn)化時(shí)，侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)高于B大學(xué)。

國(guó)內(nèi)著名學(xué)者馬費(fèi)成曾指出：“對(duì)科研文獻(xiàn)詞頻的統(tǒng)計(jì)，是利用能夠揭示或表達(dá)文獻(xiàn)核心內(nèi)容的關(guān)鍵詞或主題詞在某一研究領(lǐng)域文獻(xiàn)中出現(xiàn)的詞頻高低來(lái)確定該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)向的文獻(xiàn)計(jì)量方法。”航天型號(hào)研制中技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避是科研生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，航天企業(yè)在進(jìn)行型號(hào)產(chǎn)品需求分析階段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，有必要將對(duì)公開(kāi)發(fā)表的科技文獻(xiàn)的計(jì)量分析納入到技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系中，以對(duì)航天企業(yè)科研生產(chǎn)及型號(hào)研制提供有效的知識(shí)情報(bào)支撐。▲