/北京航天長征科技信息研究所

航天型號產(chǎn)品的研制呈現(xiàn)體系復雜、技術先進、投資巨大、研發(fā)周期長等一系列特點，具有較高的風險，表現(xiàn)在進度慢、性能低、費用漲等多種形式。航天型號產(chǎn)品的研制一般包括任務需求分析、可行性論證、方案設計、工程研制、設計定型、試生產(chǎn)、批生產(chǎn)以及使用改進等階段。如果在任務需求分析階段能夠進行技術風險評估，則可以有效降低這些風險的發(fā)生。

目前，國內(nèi)外航天企業(yè)均根據(jù)自身情況建立了相應的技術成熟度風險模型，但是較少有通過對科技文獻（含專利和非專利文獻）進行計量挖掘分析而建立的技術風險評估體系，而且對文獻的分析多數(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有效結合的計量分析模型更是少之又少。因此，筆者將對基于專利和非專利文獻的文獻計量方法在航天技術風險評估中的應用進行初步的研究和控討。

一、文獻計量分析的概念及作用

1.文獻計量分析的概念

隨著信息技術的發(fā)展，海量的文獻知識產(chǎn)生于各領域的現(xiàn)代運營過程中，這些文獻知識是客觀的，但也是無序、分散和非結構化的，需要經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗和處理才能成為具有現(xiàn)實價值的有用知識。同時還需要對潛藏在龐雜亂散數(shù)據(jù)背后的各類知識進行計量統(tǒng)計和挖掘提煉。

1964年，蘭德公司通過長期調(diào)研發(fā)表了《長遠預測研究報告》，首次將文獻計量分析法和德爾菲法用于未來技術預測研究。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術預見研究逐漸形成了定性和定量兩大類研究方法。定性方法以德爾菲法為代表，定量方法以文獻同被引分析、主題共現(xiàn)地圖、技術形態(tài)分析等方法為代表。其中，基于計量的技術形態(tài)分析是新興起并引起較高關注的一種技術預見研究方法。文獻計量分析是指借助文獻各種特征的數(shù)量，采用數(shù)學與統(tǒng)計學方法來描述、評價和預測科學技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的知識發(fā)現(xiàn)方法。文獻計量分析法作為知識分析和情報研究中成熟的定量研究方法，已經(jīng)在國內(nèi)外得到非常廣泛的應用，尤其在描述技術的演進發(fā)展、競爭對手發(fā)現(xiàn)和研發(fā)風險預警方面取得了諸多卓有成效的成果。

2.文獻計量分析的作用

針對技術項目（產(chǎn)品）在立項階段所面臨的技術研發(fā)和知識產(chǎn)權等風險，基于對科技文獻知識（含專利和非專利）的計量分析開展立項風險分析評估，主要解決以下問題：基于計量統(tǒng)計分析識別風險；基于量化指標科學評價風險，包括是否具有研發(fā)潛力，是否會觸及技術壁壘；提出有效規(guī)避或降低風險的措施及建議。

二、技術風險評估方法及工作流程

按照風險管理理論，高新技術項目的風險可從不同角度、不同標準進行分類，其中按照風險引發(fā)或損失產(chǎn)生的原因可將風險劃分為技術風險、市場風險、管理風險、財務風險等。此次的研究對象為技術風險的評估方法及指標。

技術風險是指在高新技術項目研發(fā)過程中，技術能否順利轉化為生產(chǎn)力，并能在未來適應該領域技術發(fā)展而產(chǎn)生的風險，主要包括：一是技術生命周期的不確定性，是否能夠在有限的技術生命周期過程中保持先進性和競爭性，是高新技術項目的重要潛在風險因素；二是技術成果的成熟度，主要表現(xiàn)為技術是否具備穩(wěn)定性和可靠性；三是技術論證的不充分性，技術可行性論證的充分與否將直接導致項目所面臨的技術風險程度；四是技術環(huán)境風險，包括競爭對手在該領域已取得的成果和國家政策在該領域技術的政策導向等。

1.技術風險評估模型

根據(jù)中國科學技術信息研究所鄭彥寧教授發(fā)表的《高新技術項目技術風險評估研究——技術風險模型構建和風險因素分析》文章中提出的高新技術項目技術風險三維模型（見圖1），并結合中國運載火箭技術研究院的實際情況建立模型評價指標，見表1、表2和表3。

圖1 高新技術項目技術風險三維模型圖

在這些評價指標中，有些指標需要通過閱讀相關法規(guī)文獻進行定性總結分析，有些則可以利用文獻計量分析方法來進行量化考核，如技術生命周期、技術前景風險、產(chǎn)業(yè)技術競爭強度、技術競爭指數(shù)、專利權力要求數(shù)和專利授權率等。

2.工作流程

技術風險評估工作流程（見圖2）包括項目調(diào)研、確定關鍵詞及檢索策略、獲取科技文獻知識、定性總結分析、文獻計量分析以及提出研發(fā)及專利布局建議6個環(huán)節(jié)。

開展項目調(diào)研。該環(huán)節(jié)需要技術人員給予高度的配合，提供項目背景資料、技術專家咨詢，并填寫項目調(diào)查單（技術主題樹、技術功效圖、本單位技術優(yōu)劣勢等）。

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

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

定性總結分析。非專利分析人員通過對檢索到的重點非專利文獻進行閱讀后，分析國內(nèi)外現(xiàn)狀、技術發(fā)展情況和競爭對手情況，并進行綜述；專利分析人員通過閱讀重點專利文獻比較分析本單位技術與重點專利技術的差距，并找出可借鑒或可直接利用的技術點。

文獻計量分析。該環(huán)節(jié)是技術風險評估的關鍵環(huán)節(jié)，與定性總結分析可同時進行，并可相互提供參考和補充。首先，利用元數(shù)據(jù)抽取軟件，基于海量概念關系詞典對下載的科技文獻進行元數(shù)據(jù)的抽取，抽取字段包括標題、關鍵詞、摘要、作者（專利發(fā)明人）、機構（專利申請人）、發(fā)表時間（專利申請時間）等；其次，利用計量分析軟件對風險評估指標進行計量統(tǒng)計，統(tǒng)計內(nèi)容包括高頻詞（標題主題詞、關鍵詞和摘要主題詞）、作者（專利發(fā)明人）、機構（專利申請人）、發(fā)表時間（專利申請時間）等；最后，將共現(xiàn)高頻詞形成聚類知識島圖，即技術前景風險圖，以確定技術潛力區(qū)和技術壁壘區(qū)。

表1 技術環(huán)境風險評價指標及量化標準

表2 技術特征風險評價指標及量化標準

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)上述分析結果，提出研發(fā)及專利布局建議。

三、文獻計量分析在航天技術風險評估中的實踐

采用文獻計量學方法定量分析研究文獻的外部特征，能夠從某些角度反映出一個技術領域的研究現(xiàn)狀。在開展一個項目的文獻計量分析過程中，工作流程的制定和組織機構的建立是基礎，相關文獻的檢索是工作開展的關鍵，準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，筆者以技術主題“鋁合金在運載火箭結構材料中的應用”為實例，將中國知識產(chǎn)權網(wǎng)和中國知網(wǎng)兩大專業(yè)文獻數(shù)據(jù)庫的文獻作為檢索數(shù)據(jù)源，結合專利和非專利文獻，并利用文獻計量分析方法和定性總結方法對該實例進行技術風險評估的實踐應用。

表3 項目組織風險評價指標及量化標準

圖2 基于科技文獻分析的技術風險評估工作流程圖

通過對檢索獲得的專利和非專利文獻進行閱讀，可以總結出以下內(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。用粉末冶金技術也可生產(chǎn)半成品和零部件，但成本較高。

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

1.技術生命周期分析

從圖3可以看出，鋁鋰合金文獻公開量在1992年最多，之后迅速下降，尤其是在2002～2005年期間沒有文獻公開，說明該技術處于技術衰退期，技術風險較大。AA5000系列鋁鎂合金文獻公開量在2002年開始上升，在2003年超過其它鋁合金公開量，文獻擁有人數(shù)均大幅增長，說明較多力量進入該技術市場，相關配套技術陸續(xù)研制，競爭相對較弱，該階段風險最小。就目前而言，鋁鋅系列合金文獻公開量較其它種類稍多，說明鋁鋅合金研發(fā)活動較活躍，在航天結構材料中應用較多。

2.技術熱點分析

主題詞詞頻統(tǒng)計分析。通過軟件對公開文獻中高頻詞的統(tǒng)計分析可了解到，鋁合金技術領域的公開文獻中詞頻較高的有熱處理、粉末冶金技術、鋁鋅合金等，說明其技術熱點集中在這3個方面。

主題詞變化趨勢分析。從圖4可以看出這些高頻詞的年度變化趨勢，如熱處理技術從2004年開始在文獻中出現(xiàn)的次數(shù)連續(xù)增加，在2011和2012年達到峰值，后期有所下降。如果在未來持續(xù)下降則說明熱處理技術進入了技術衰退期，如果未來開始有所上升，則說明其進入了技術成熟期。

3.基于專利文獻的風險分析

圖3 鋁合金技術生命周期趨勢圖

圖5 項目技術前景風險初始圖

技術熱點聚類分析。其以當前所有專利文獻包含的主題詞為基礎，以這些詞的共現(xiàn)強度為聚類閾值，對當前集中的關鍵詞進行聚類，生成項目技術風險初始圖（見圖5）。該圖為文本聚類結果的圖像展示方式之一，其可以確定技術前景的潛力區(qū)和壁壘區(qū)。從圖中可以看到鋁合金公開文獻中涉及的主要技術內(nèi)容為通過表面處理、焊接工藝等對鋁板、鋁塊進行處理，制成航天結構構件較為集中，說明現(xiàn)在的研發(fā)熱點也集中于此。

技術潛力區(qū)的設定。首先，初步確定一個或幾個專利密度較低的相對較大的區(qū)域。判斷原則是技術區(qū)域專利密度相對稀疏，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，到處布滿技術壁壘，技術研發(fā)潛力不大；如果密度過低，則屬于無人介入?yún)^(qū)，在該區(qū)域上進行技術研發(fā)風險也會很大。因此，要設定可能的技術潛力區(qū)域（見圖6），通常在圖中用使用相關專利的子集來定義專利空缺的邊界。

技術潛力區(qū)的驗證。通過對技術競爭指數(shù)、專利權力要求數(shù)、專利授權率等指標的驗證，獲得技術潛力區(qū)指標表（見表4），綜合指標衡量標準可確定圖6中的group3為技術潛力區(qū)，并依據(jù)該區(qū)域的專利確定技術潛力區(qū)的研究內(nèi)容。此外，圖6中密度最大的區(qū)域可確定為技術壁壘區(qū)。

表4 技術潛力區(qū)指標表

圖7 競爭對手技術潛力區(qū)設定圖

表5 競爭對手專利競爭指數(shù)表

4.技術競爭性風險分析

通過從中國知網(wǎng)檢索到的文獻中可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)高校在鋁合金技術研究中取得了較多成果，按照知識類型進行統(tǒng)計，A大學、B大學和C大學的科技文獻公開量排在前三位，由此可確定競爭對手（見圖7）以及競爭對手專利競爭指數(shù)（見表5）。

從表5可以看出，A大學雖然科技文獻公開總量排名第一，但其專利的申請競爭指數(shù)（權利要求數(shù)、專利授權率和PCT專利數(shù)量）低于B大學，說明A大學的新技術特征高于B大學，但其專利申請競爭指數(shù)低于B大學，所以進行科技成果轉化時，侵權風險高于B大學。

國內(nèi)著名學者馬費成曾指出：“對科研文獻詞頻的統(tǒng)計，是利用能夠揭示或表達文獻核心內(nèi)容的關鍵詞或主題詞在某一研究領域文獻中出現(xiàn)的詞頻高低來確定該領域研究熱點和發(fā)展動向的文獻計量方法?！焙教煨吞栄兄浦屑夹g風險的規(guī)避是科研生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，航天企業(yè)在進行型號產(chǎn)品需求分析階段進行風險評估時，有必要將對公開發(fā)表的科技文獻的計量分析納入到技術風險評估體系中，以對航天企業(yè)科研生產(chǎn)及型號研制提供有效的知識情報支撐?！?/p>