◎北京精密機電控制設備研究所 楊斌 閆麗媛 盧二寶 趙天竹

運用知識管理推進航天產品技術創(chuàng)新

◎北京精密機電控制設備研究所 楊斌 閆麗媛 盧二寶 趙天竹

知識管理是當今管理科學、信息科學交叉融合的最新理論成果之一，而技術創(chuàng)新是企業(yè)獲得核心競爭力、取得領先市場地位的有效途徑之一，所以北京精密機電控制設備研究所基于知識管理手段開展了自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)技術創(chuàng)新工作，并取得了一定成果。自由活塞斯特林發(fā)動機是一種閉式循環(huán)回熱式發(fā)動機，在軍用、民用領域均有所應用，國內對于自由活塞斯特林發(fā)動機的研發(fā)相對較晚，技術成果主要集中在科研院所和部分高校之中。

研究所在自由活塞斯特林發(fā)電機研發(fā)方面取得了一定成績，但在該技術知識管理方面還存在欠缺，需要在項目的論證、立項、研發(fā)及樣機的試制等階段做好知識管理和知識產權工作，這樣可以有效梳理整合內外部資源，使隱性知識顯性化，推動系統(tǒng)創(chuàng)新，也可以避免重復研究他人已取得的成果，造成人力、財力以及社會資源的浪費，還可避免因侵權賠償而帶來經濟損失。

為此，研究所結合知識管理方法，以需求分析為背景，通過內部知識挖掘梳理現有研究成果，并結合數據分析尋找研究盲點，并以知識創(chuàng)新推動技術創(chuàng)新，進而推進自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。

一、知識挖掘和儲備

1.知識挖掘

知識挖掘是基于技術需求，以專業(yè)角度對知識進行內部與外部的收集及整理，通過分析、評估、審核等步驟最終匯總并明確有用信息的過程。自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)的知識挖掘主要通過外部資料搜集與內部經驗總結2種方式完成，通過知識挖掘得到該技術發(fā)展規(guī)律及研究進展，并分析出研究的熱點和難點問題，發(fā)現本專業(yè)的學科生長點，并為戰(zhàn)略規(guī)劃部門提供戰(zhàn)略規(guī)劃及發(fā)展依據，從而制定本專業(yè)的發(fā)展方向。

內部經驗總結是通過對研究所在自由活塞斯特林發(fā)動機研究過程中已取得的科研成果進行梳理，總結不同方向研究進展并進行總結歸納，實現對技術層次的定位。主要表現在：搜集并整理以往研制過程中產生的技術資料，如方案論證報告、方案設計報告、產品設計圖紙、試驗大綱、試驗數據及分析結果等信息，形成完善、合理的文檔編制模板，為技術文件內容編寫提供指導；整理分析自由活塞式斯特林發(fā)動機技術研發(fā)人員在產品開發(fā)過程中對自身專業(yè)知識及研制經驗的積累，以及總結歸納的技術秘密、專利、科技論文等研究成果，為后續(xù)產品的研發(fā)提供技術支撐和經驗指導，實現個人經驗向系統(tǒng)研發(fā)的轉移。

外部資料的搜集主要是通過對國內自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)領域的研究現狀、專利成果等信息進行跟蹤與匯總，為研究所自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)技術發(fā)展提供參考借鑒信息。隨著計算機技術及網絡通信技術的發(fā)展，各類學術期刊庫應運而生，在豐富知識獲取渠道的同時也帶來了海量的資料信息，所以外部資料的搜集還需要借助技術與情報搜集人員運用先進的檢索策略，全面、智能地挖掘出蘊藏于海量知識中的有用信息，即通過挖掘顯性知識提煉隱性知識。

在外部資料檢索過程中，首先要按照技術樹進行關鍵詞羅列，并制定檢索策略，之后對該領域進行全面檢索，將檢索出的專利及非專利文獻的摘要進行匯總，再經過人工仔細篩選后按照需求進行時間、國別、技術類型等的分析整理，最后對相關性較高的文獻進行細致解讀，進而為系統(tǒng)創(chuàng)新提供技術支撐。

一是關鍵詞羅列。按結構進行劃分整理并形成技術樹，針對感興趣的領域提出關鍵詞，通過檢索策略的設定挖掘熱點項，再經過分析整理得到有用知識。

二是檢索策略。檢索人員對關注方向、技術方案的理解程度和側重程度對制定檢索策略與檢索結果篩查具有重要影響，還影響研發(fā)人員的創(chuàng)造性判斷。檢索策略的制定主要基于技術樹的脈絡，通過對研究所內部經驗總結梳理出的技術樹進行深入研究整理，以“并”的關系分別檢索至最小技術點，從而避開與自由活塞斯特林發(fā)動系統(tǒng)不相關的底層知識資料。

三是檢索結果分析。根據提供的關鍵詞及制定的檢索策略檢索出國內外專利與非專利文獻，根據時間、區(qū)域、單位、技術等分類進行歸納總結，并列舉專利技術檢索分析結果，非專利文獻分析方法與專利文獻分析方法相一致。自由活塞斯特林發(fā)電技術專利申請總體趨勢如圖1所示。

圖1 自由活塞斯特林發(fā)電技術專利申請總體趨勢圖

從圖1可以看出，自由活塞斯特林發(fā)電技術發(fā)展大致經歷了3個階段：第一階段是20世紀70、80年代，第一件專利申請出現在1924年，之后穩(wěn)定持續(xù)增長，一直到1985年專利申請量達到第一個頂峰，申請數量達52件，說明自由活塞斯特林發(fā)電技術發(fā)展時間較早，研發(fā)活動也較為活躍；第二階段為20世紀90年代，這一時期自由活塞斯特林發(fā)電技術研發(fā)尋求性能改進和更廣泛的應用領域，專利申請量有所回落，到1999年又重新達到第二個頂峰，專利申請數量達76件；第三階段為2000年至今，其專利申請年度分布呈鋸齒狀，出現2個峰值。進入21世紀后，自由活塞斯特林發(fā)電技術有了新的發(fā)展，尤其在深空探測動力方向，許多公司和大學都相繼開展了相關研究，專利申請量較多。由于專利滯后性，總體趨勢圖中未包含2015年專利申請量，但預計今后自由活塞斯特林發(fā)電技術的研發(fā)依舊活躍。

從國際專利分類及分布來看，自由活塞斯特林發(fā)電技術主要應用于熱氣或燃燒產物的變容式發(fā)動機裝置上的專利申請數量為318件，應用于彈力、重力、慣性或類似的發(fā)動機的專利申請數量為60件，應用于活塞式內燃機和一般燃燒發(fā)動機的專利申請數量為51件，應用于制冷機、制冷設備或系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)的專利申請數量為44件，應用于電機的專利申請數量為35件。

通過追蹤國內外自由活塞斯特林發(fā)動機技術狀態(tài)，了解其關鍵技術的發(fā)展方向及發(fā)展程度；通過查閱文獻資料提煉國內外競爭對手的發(fā)展現狀及擅長領域，掌握研究所在該領域的發(fā)展前景；通過技術管理人員梳理國內外的自由活塞斯特林發(fā)動機技術發(fā)展歷程，建立研究所在該技術領域的知識產權保護體系，提升該技術的核心競爭力。

2.知識儲備

知識儲備是指將檢索得到的專利、非專利等技術文獻進行分析、提煉及整理匯總后存入紙介質、磁介質等媒介中，以供技術人員查找和利用。對自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)來講，通過知識挖掘可將內部經驗與外部資料進行分析整合，形成原始文件、設計報告、實驗大綱、圖片圖紙、結題報告、總結報告等形式，以有效存儲知識，并通過隱性知識顯性化處理以及顯性知識綜合化處理實現知識轉化，形成可供技術人員利用的知識。

二、知識共享與應用

1.知識共享

在自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)的知識管理過程中，知識共享分為內部和外部兩部分：前者主要結合項目研制的成功經驗來開展，通過“老帶新”的方式將原有取得的知識成果最大程度地傳遞給新人；后者主要結合自由活塞斯特林發(fā)電技術在外部科研單位中的發(fā)展動態(tài)來開展，通過技術人員搜集或者與高校、專利代理機構合作共同收集等方式，追蹤該技術領域的國內外發(fā)展動態(tài)，并通過專家講座、座談會、研討會的方式在項目組內開展知識分享，以持續(xù)提升本項目組的專業(yè)技術水平。

2.知識應用

某些學者認為知識運用與知識整合密不可分，企業(yè)的競爭優(yōu)勢并不是知識的存貯量及知識本身，而是知識的運用程度，知識的有效運用能夠幫助企業(yè)提高效率并減少研發(fā)成本。

對比國內外研究現狀，研究所在自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)研制過程中涉及了大部分專業(yè)領域，如熱機系統(tǒng)熱力學、發(fā)電裝置動力學關鍵技術、支撐與間隙密封技術、發(fā)動機熱頭結構、直線發(fā)電機設計技術等，但由于投入有限，還存在一些空白領域及薄弱領域。

一是空白領域。

線性熱聲學。性能仿真是研究自由活塞式斯特林發(fā)動機性能的重要手段，目前針對自由活塞斯特林發(fā)動機的理論分析大多從宏觀角度出發(fā)，關注氣體的宏觀熱力學過程，并采用較多的假設，卻忽略了回熱器的關鍵作用，所以在日后的研制過程中應關注設計仿真過程中對于線性熱聲學的應用，以提高系統(tǒng)運行效率。

核能應用?？臻g電源中比較常用的有一次性化學電源、核電池以及太陽能電池陣列等。核能源具有功率大、壽命長、無光照影響、抗輻射能力強等特點，但其能量轉換效率較低；而自由活塞斯特林發(fā)動機具有結構簡單、質量輕、體積小、發(fā)電功率高等特點，將同位素熱源與自由活塞式斯特林發(fā)動機進行結合，將對深空探測帶來較大益處，其也是自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)未來發(fā)展的方向之一。

二是薄弱領域。

系統(tǒng)聯合仿真。自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)屬多學科融合的先進技術，涉及熱力學、動力學、電磁、控制等多個領域，針對單獨某一方向的仿真不能完整地表達系統(tǒng)的運行特性，所以通過聯合仿真，耦合傳熱、流體、結構等學科可最大限度地接近實際運行效果，增強設計能力。

制造技術。自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)除取決于設計的合理高效性以外，其對制造工藝要求也格外嚴格，零件需具有高精度、高可靠性、變形度小及壽命長等特點，這為制造帶來了較大的挑戰(zhàn)，尤其是對于新材料的應用，所以日后需借鑒已有成果來提升技術實力。

三、知識創(chuàng)新

知識創(chuàng)新是在知識挖掘、儲備、共享、運用的基礎上產生出新的概念、思想和體系的過程，創(chuàng)新是管理的目的，通過實現隱性知識的顯性化及顯性知識的內部化達到對知識管理最終作用的體現。通過梳理內部經驗與檢索分析外部資料，針對空白及薄弱領域采取相應的措施，并充分考慮自身的研制基礎，提出自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)研制的擬定發(fā)展方向，包括同位素結合自由活塞斯特林發(fā)動機、自由活塞斯特林結合電源管理系統(tǒng)等，為將來自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)推進提供了思路。

知識是創(chuàng)新的基石，在知識日漸豐富的今天，面臨的問題不再是知識匱乏，而是如何將知識有效整合分析，為技術創(chuàng)新服務。北京精密機電控制設備研究所本著技術創(chuàng)新結合知識創(chuàng)新的思想，通過知識挖掘分析應用，查找了空白及薄弱領域，梳理總結了已有成果，并結合現有條件指出了技術創(chuàng)新方向，有效促進了自由活塞斯特林發(fā)電技術向前發(fā)展。