【毕业学位论文】燃料电池专利分析与技术选择研究

北京理工大学硕士学位论文 I 摘要 技术选择往往是一个国家发展战略的体现 ，是技术政策的核心，是夺取国际竞争优势的关键要素。技术的合理选择不仅在技术进步中占有重要地位，而且对提高整个国民经济的经济效益也有重要意义。技术选择是我国制定产业技术政策的基础。对技术选择的研究对我国参与科技全球化的激烈竞 争和我国科技战略的制定具有重要的现实意义。在技术选择中，如果决策失误，则会给经济及社会带来巨大损失。 本文立足于燃料电池技术领域，基于专利 分析研究燃料电池技术的技术选择，研究工作主要包括：（1）建立基于专利分析的技术选择模型和基于专利分析的技术选择指标体系；（2）对燃料电池的技术背景进行研究，确定备选技术；（3）研究指标的计算方法，通过计算机程序实现专利指标的自动获取，通过调查问卷和专家打分获得其他指标结果；（4）对备选技术进行综合评价，研究燃料电池备选技术的技术策略和创新模式。 本文通过建立的技术选择模型和指标体系，对14个备选技术进行了分析，得到优先发展的技术，并通过对技术创新模式的研究，给出了发展策略的建议。通过与国家近几年的科技规划和科技计划的综合对比，得到选出的技术具有较高的科学性和可靠性。通过本文的研究，对技术选择方法的拓展起到了积极的影响和推动作用，能够为我国燃料电池技术规划的制定和必要的科技决策提供参考依据。 关键词：技术选择；专利分析；技术评价；燃料电池 北京理工大学硕士学位论文 a s of is to in of an in an in of It is of in on to in If in it to as on (1) on (2) of (3) of by of by (4) of 4 by of of of in it is of on of it a of 京理工大学硕士学位论文 录 第1章 绪论 .究背景和研究意义 .内外研究现状 .文组织结构与主要研究内容 .新点 . 2 章 技术选择和专利分析的基本理论 .术选择的基本理论 . 技术选择的定义与特征 . 技术选择的研究内容 . 技术选择的基本原则 . 技术选择的一般过程 . 技术选择的常用方法 .利分析的基本理论 . 专利与专利文献 . 专利分析及其意义与作用 . 专利分析的流程 . 专利分析方法和主要指标 . 专利分析的应用 . 3 章 燃料电池技术综述 .料电池技术概述.料电池的种类 .国的燃料电池技术研发动态 .料电池商业化的瓶颈 . 4 章 基于专利分析的燃料电池技术选择模型 .京理工大学硕士学位论文 料电池备选技术确定 .于专利分析的技术选择指标体系 . 专利分析部分指标 . 专家打分部分指标 .合评价方法 . 熵权法 . 层次分析法 . 5 章 燃料电池技术综合评价和技术路径分析 .利分析 . 专利分析部分指标结果 . 专利分析部分指标权重 .家打分 . 专家打分部分指标权重 . 专家打分部分指标结果 .料电池备选技术综合评价 .合评价与科技规划和科技计划对比分析 .料电池技术路径分析 .论 .考文献 .录 .录 1 备选技术关键词及检索结果 .录 2 燃料电池技术调查问卷 .录 3 指标权重调查问卷 .读学位期间发表的论文与研究成果清单 .谢 .京理工大学硕士学位论文 1 第 1 章 绪论 究背景和研究意义 纵观全球，发达国家在科技、经济等方面 占有优势，而像中国这样的发展中国家将长期面临资金不足、技术能力较弱等巨大压力。技术进步是经济长期增长的源泉之一，为了缩小与发达国家的技术差距，发展中国家一方面要强化自主创新的国家战略，另一方面要采用技术引进的方式来实现本国的技术进步。但是，任何一种技术都是在特定的环境中研究出来，都需要在一定的条件下才能使之投入运用，不存在任何地区、任何条件都可以使用的万能技术。那么，哪些技术需要优先发展，自主研发还是技术引进即“技术选择”问题，应运而生。 技术选择问题是发展中国家制定经济发展 战略的重要问题。技术的合理选择不仅在技术进步中占有重要地位，而且对提高整个国民经济的经济效益也有重要意义。技术选择恰当就能加快经济的发展，加速提高自身的国际竞争力，并以较快的速度提高人民的生活水平。对技术选择的研究不仅具有技术哲学的伦理意义，同时也对我国参与科技全球化的激烈竞争和我国科技战略的制定和技术引进中所涉及到的技术预测、评估等具有重大的现实意义和理论依据。在技术选择中，如果决策失误，则会给经济及社会带来巨大损失。 技术选择是我国制定产业技术政策的基础 。在经济发展的不同阶段，国家要制定相应的产业技术政策。技术政策表明了国家对技术发展方向与发展重点的总体要求，即发展什么技术、限制什么技术和淘汰什么技术。比如，从近期看，发展中国的电力工业是优先发展火电、水电或者是核电，从长远看又应作何种选择，这是涉及范围很广的有关能源政策的宏观决策问题，这些决策都与采用和发展什么技术有关。实践证明，技术选择是制定技术政策的基础，它为技术政策的制定提供理论依据。 当前的技术选择方法主要有专家评价法、 经济学方法、运筹学及数学方法等。目前各国普遍采用的是专家评价法中的德尔菲调查法。德尔菲法是集中专家智慧，用于判断未来技术发展。但是，这种方法依赖于专家的主观判断，缺乏客观数据的支持。而专利信息恰恰能弥补这种不足，根据世界知识产权组织（ 统计， 9095%的研发成果包含在专利文献中，专利文献公开的技术有 80%以上未出现在其它技术文北京理工大学硕士学位论文 2 献中，全世界 90%以上的发明创造信息都是首先通过专利文献反映出来的。专利信息体现了技术创新的规模和水平，体现了科技产业化的能力，体现了科技对经济增长的贡献能力。因此，以专利信息为基础，构建面向技术选择的专利分析指标体系，做出对技术发展的客观评价，掌握重大战略领域技术分布态势，把握技术研发脉络、当前热点和未来趋势，从而为技术创新活动进行科学合理的定位，形成通过专利分析支持技术选择的方法体系，对国家战略高新技术发展规划的制定与布局决策都将具有重要的参考价值与意义。 燃料电池作为 21 世纪的绿色能源，它的高效无污染的突出优点是其它发电方式所无法比拟的： 1)污染小； 2)噪音低； 3)系统负荷变动的适应能力强； 4)燃料来源广； 5)易于建设；6) 能量转化效率高。燃料电池良好的环境特性使其应用前景非常广阔：军事、高可靠性的后备电源、分散式发电装置和未来的汽车动力电源等市场。不同种类的燃料电池有着不同的适用范围和发展前景，而且，市场前景十分诱人，但是仍有一些目前尚未解决的不利因素制约着它的产业化和商业化进程，如原材料成本、电极组装工艺、燃料的贮存和运输等。在燃料电池技术上，各国都投入了相当大的人力物力。在燃料电池的基本理论研究方面，我们与世界先进国家的差距不太大，但在结构优化、材料应用，关键部件的设计与生产方面有一定差距。如何能够更快地提高技术、缩短差距成为我国面临的一个重要问题。 本文立足于燃料电池技术领域，基于专利 分析研究对燃料电池技术的技术选择，是一项创新性的理论与应用相结合的课题研究，该研究内容旨在对技术选择方法的科学性和可靠性进行改进，对技术选择方法的拓展起到积极的影响和推动作用，希望本文的研究结论能够为我国燃料电池技术规划的制定，以及必要的科技决策提供有效的参考依据。 内外研究现状 按决策层次划分，技术选择可分为宏观技 术选择、中观技术选择和微观技术选择三个层次。本选题是站在国家决策的层面研究宏观技术的选择，即站在全社会的立场上，从国民经济整体利益出发，揭示各种备选技术对经济、社会发展的影响，从中选择对整个国民经济的发展最为有利的技术或技术组合，为国家制定技术政策和进行重大技术经济决策提供科学依据。 从国内外的研究文献来看，在 20 世纪 40 年代到 60 年代，国外的研究主要集中于北京理工大学硕士学位论文 3 从经济学角度探索技术选择的方法， 90 年代以来，对技术选择的研究主要集中在微观的技术选择，研究某个行业或企业的技术选择，而且对技术选择模型的研究占大多数。国外的研究比较多，但是基本上只针对特定技术的选择或者针对企业技术选择问题，而对国家层面技术选择问题的研究则非常的少。 国内学者自 20 世纪 90 年代才开始对技术选择这一课题的研究，主要包括对国家关键技术的选择（包括国防关键技术的选择） ，企业技术选择以及技术选择的因素和方法研究。对国家关键技术的选择主要有： 1994 年，中国科技信息研究所的李思一1研究了技术创新和国家关键技术选择的关系，并提出了国家关键技术的概念，进行国家关键技术选择的原因，以及关键 技术选择的特点。王硕等 (1998)2研究了国家关键技术遴选指标体系，以及国家关键技术效益跟踪评价，并于 20003年研究了关键技术选择与评价的方法论，提出了一组包含专家自身权重的关键技术选择与评价方法，弥补了单纯定量或单纯定性方法的不足，胥和平 (2001)4提出了国家关键技术选择在新世纪的战略意义以及面临的问题。国内在技术选择问题上的研究与国外相比又是非常落后的，并且对技术选择方法模型的探索寥寥无几。 总的来说，对技术选择的研究总体来说尚 处于初始阶段，有关技术选择与国家战略、技术选择与科技资源配置等方面的研究十分匮乏，为制定技术政策提供重要依据的研究文献非常少，且技术选择的理论体系十分分散，还没有形成一套较为系统的理论体系。 从各国的技术选择实践来看，各国对技术 选择都非常重视，并成立的相应的机构来负责技术前瞻和技术选择工作。美国从 1990 年开始，由总统办公厅科学技术办公室指定组成国家关键技术委员会，开展国家关键技术选择工作，该委员会每两年提出一份双年报告，对国家关键技术发展实行政策导向。德国于 1993 年首次开展国家级技术预测，从国际竞争和可持续发展的角度着眼，根据技术在满足工业需求方面的重要程度和对工业发展的重要影响，选出 9 个技术领域 87 项关键技术。日本于 20 世纪60 年代开始的对产业技术进行预测， 70 年代日本科技厅利用 开始了五年一次的较大规模的技术预测调查。韩国从 20 世纪 80 年代后期开始技术前瞻工作，并于1992 年制订了“高度先进国家计划(划) ”，在制定该计划时，采用自上而下的方法，首先确立国家目标，然后根据国家目标来确定优先发展的关键技术，从而确定新的科技政策。我国于 1993 年由原国家科委组织了“国家关键技术选择研究”，该研究首次界定了国家关键技术的定义、特征和选择原则等，并把技术预见和关键技术选择北京理工大学硕士学位论文 4 与评价有机衔接起来，采用专家调查、模糊评判、相关矩阵、四分点等方法选择出 24项关键技术，为制定科技发展规划奠定了基础。 文组织结构与主要研究内容 本文的研究受益于国家科技部“重大战略 领域技术发展的监测分析方法研究”项目的支持，主要目的是通过构建基于专利分析的技术选择模型和指标体系，通过分析燃料电池专利数据和专家打分评价，对技术的发展做出客观的评价，对国家关键技术选择问题提供支持，用以辅助科技规划的制定以及必要的科技决策。本文的组织结构如图 1示。 图 1文的组织结构图 第 1 章主要介绍了本文的研究背景、研究意义，以及国内外的研究现状，说明了本文的组织结构、主要研究内容和创新点。 第 2 章主要介绍了与本文内容密切相关的基本理论，主要包括技术选择的基本理论和专利分析的基本理论，是本文研究工作的必备知识。 北京理工大学硕士学位论文 5 第 3 章是对燃料电池的技术背景进行的研究，包括燃料电池的技术概述、技术种类、各国的研发动态以及燃料电池技术在商业化推广中的瓶颈。 第 4 章和第 5 章是本文的核心部分，第 4 章首先建立了基于专利分析的燃料电池技术选择模型；通过第 3 章中对燃料电池技术历史和发展现状的了解，确定了备选技术；通过对技术选择理论和专利分析指标的研究，建立基于专利分析的燃料电池技术选择指标体系；并确定了本文采用的综合评价方法。 第 5 章是对具体备选技术进行综合评价，专利分析部分作者通过编写计算机程序实现了指标的自动获取，并通过熵权法得到指标权重，专家打分部分通过调查问卷得到各指标权重和指标结果，最终得到各备选技术的综合排序。通过与近年国家科技规划和科技计划支持重点的对比分析，对本文的研究结论进行验证。最后，研究了优先发展技术所应采取的技术路径，给出了建议。 第 6 章是对本文的研究内容和成果进行总结，根据本文研究过程中遇到的问题，客观地分析了本文在研究过程中存在的限制与不足，并基于这些分析，提出了后续的研究建议。 新点 （1）通过专利分析的方法支持技术选择。 本文所研究的技术选择问题是国家关键技 术的选择，目前常用的技术选择方法有德尔菲法、层次分析法、经济学方法等。这些方法虽然有各自的优势，但也都有一定的局限性。德尔菲法是一种主观的方法，结果依赖于专家的主观判断，而且专家的意见会受到其他专家意见的影响。层次分析法中的因素设置和专家评判也存在较大的主观误差。德尔菲法和层次分析法只是从定性的角度进行研究，定量分析十分不足。而经济学方法主要从经济增长角度来讨论生产技术的选择，忽略了社会因素和技术因素的影响。本论文将专利分析的方法应用于技术选择，这是对定性方法的有效补充，是对技术选择方法的拓展，它所分析的结果是客观的、定量的，这是专家调查法和层次分析法所不具备的特点，并且，专利分析立足于技术本身，从技术发展的角度探索技术的选择，这是经济学方法不能实现的。 （2）对燃料电池领域进行技术选择研究。 随着能源危机问题日益突显，寻求高效、清洁的替代能源成为全世界的重要课题，燃料技术以其效率高、排放少、无污染、燃料多样化等优点，迅速引起了世界各国的北京理工大学硕士学位论文 6 关注，本论文通过研究基于专利分析的技术选择方法，以及对燃料电池技术领域的深入调研，对燃料电池的技术选择问题进行研究，分析了应重点优先发展的技术和相应的技术策略，可以对我国燃料电池技术的快速发展起到推动作用，为以后的技术选择和科技规划提供了支持。 （3）通过专利分析中的指标结果支持技术路径的选择 技术路径往往是通过主观判断来得到的， 而在我们进行技术选择的过程中，通过专利分析得到了技术现状、差距、先进性、重要性、适用性和成熟度，这些指标结果可以为技术路径的选择提供定量的参考依据，提高技术路径选择的科学性。 北京理工大学硕士学位论文 7 第 2 章 技术选择和专利分析的基本理论 术选择的基本理论 术选择的定义与特征 对技术选择的定义主要有以下两种5： （1）技术选择是指决策者为了实现一定的经济、技术和社会目标，考虑系统内外客观因素的制约，对各种技术路线、技术方针、技术措施和技术方案进行分析比较，选取最佳方案的过程。它反映了人们对于技术应用的认识水平和决策水平。不同的自然、社会条件，要求不同形式的技术，要求不同形式的技术应用。 技术选择是一个多层次、多因素的动态决 策过程。从技术应当满足人类需要，应当与自然、社会、经济协调发展的认识出发，陈念文6在技术论中讲到它包含了以下三层涵义： 第一，技术选择不仅是生产工具、工艺和 方法的选择，而首先是关于如何应用技术的指导方针、原则和政策的选择。 第二，技术选择不仅是单纯经济效益的比 较，而且要着眼于社会和人类的需要，满足一定的经济的、社会的和环境的目标。 第三，技术选择并非是简单地寻求解决某 一具体问题的权宜性措施，而是要为一个目标去选择建立适合于一定社会经济、自然资源、生态环境和文化教育条件的技术类型、技术结构和技术体系。 （2）技术经济学中的定义：技术选择是决策者为了实现既定的经济、技术和社会目标，对多种技术路线、技术方针、技术措施和技术方案进行比较选优的过程。 从一般意义上来讲，技术选择是特定的经 济系统为了实现一定的系统目标，考虑系统内外部客观因素的制约，对各种可能得到的技术手段进行比较，选取最佳方案的过程。产生技术选择问题的现实基础一是为实现一定的系统目标，往往有多重层次的技术可供选择，二是不同的经济系统在系统目标、资源条件和经济、技术、社会环境等方面存在着差异。 术选择的研究内容 按决策层次划分，技术选择可分为宏观技 术选择、中观技术选择和微观技术选择北京理工大学硕士学位论文 8 三个层次7。 宏观技术选择是指站在全社会的立场上， 从国民经济整体利益出发，揭示各种备选技术对经济、社会发展的影响，从中选择对整个国民经济的发展最为有利的技术或技术组合，为国家制定技术政策和进行重大技术经济决策提供科学依据。 中观技术选择是一个行业或一个地区为实 现其经济发展战略目标，制定技术方针政策、确定技术路线，优化自身的技术体系和技术结构，研究分析和比较技术种类、技术组合、技术发展方向，并选择优化方案的活动。 微观技术选择是指站在企业立场上，根据 企业内部和外部的客观条件，评价各种备选技术对企业近期利益和长远利益的影响，选择对实现企业目标最为有利的技术或技术组合。 本文是对宏观技术选择进行研究。 术选择的基本原则 技术选择是一个社会经济过程，受一国的 经济技术发展状况、趋势及社会和环境因素的影响和制约。根据我国国情，可以确定我国技术选择的原则，其基本内容包括如下几个方面： （1）技术的先进性与适用性相统一 先进技术是一个相对概念，是指一定时期 和在一定空间范围内居于领先水平的技术，这种领先既可能是国际的，又可能是国内的或者区域的。先进技术强调技术本身的新颖性、创造性和深奥性。 适用技术是指适合于本国资源情况和采用 条件的，能够对经济、社会和环境目标做出最大贡献的技术。适用技术强调本国生产要素的现有条件、市场容量、社会文化环境、技术水平现状等因素。对引进技术则考虑是否具备引进的环境与条件，是否有吸收消化直至创新的能力。适用技术不强调技术的先进性，而强调其应用的经济效益和社会效益。它既可以是先进技术，也可以不是先进技术，但一定是有较好的经济效益和社会效益的技术。 技术的发展是没有止境的，先进技术取代 落后技术是技术发展的客观规律。先进技术对经济发展具有强大的推动作用，在技术选择中应充分估计到技术发展的速度和方向，注重技术的先进性，特别是对作用时间长、影响范围广的技术项目和一些大型引进项目，更应把技术的先进性放到重要位置。另一方面，并非任何先进技术对任何系统都是适用的，某一系统的先进技术对另一系统可能并不具有实用性。要实现技术北京理工大学硕士学位论文 9 的效能，还取决于系统对技术的吸收消化能力，包括投资能力、使用能力（科研水平、人员素质） 、生产条件、配套能力等。因此，选择技术时，应对技术的先进性与适用性进行统一论证，既注意采用先进，又注意结合本国、本地和本企业的实际情况，采用适用技术，使技术的先进性与适用性达到最大限度的一致。 （2）技术的效益与代价相统一 技术活动的目的之一，是以较少的劳动耗 费获得更多的劳动成果，即取得一定的经济效益，技术的经济性应成为技术选择活动的重要原则。 技术进步能带来经济效益，而这种效益的 取得必须付出一定的代价。技术的效益体现了技术发展对经济发展的推动作用，技术的代价体现了经济状况对技术发展的制约作用。技术的效益与代价之间构成了矛盾的统一体。在进行技术选择时，应正确处理这一对矛盾，进行综合平衡，按照有限目标、突出重点的原则取舍项目，并要采取各种措施，保证所选择的技术发挥最大的经济效益。 （3）技术的特定目标与社会效益相统一 选择技术首先要考虑实现其特定的目标， 但是，任何技术的使用都会产生连锁效应，给社会与环境带来一定的影响。技术的连锁效应是指一项技术的研究开发和使用，一方面，可能促进其他相关技术的发展，对整个技术体系的完美起到正向作用，带来良好的社会效益；另一方面，可能为社会带来负效果，如公害、环境污染等。为了趋利避害，使技术真正造福于人类，对技术的选择不仅要考虑微观的技术经济效益，而且要注重客观的社会效益；不能只顾眼前利益和局部利益，而要服从长远利益和整体利益；不仅看到技术的直接效果，还要注意研究分析技术的负效果。 （4）技术结构合理化原则 技术结构是指各种类型的技术（如劳动密 集型、资金密集型、知识密集型技术）和各种水平的技术（如手工操作、半机械化、机械化、自动化技术，或传统技术、中间技术、先进技术、尖端技术）之间，在一定时空内的构成比例和结合方式。根据经济发展和产业机构优化的不同需要，技术体系呈现出层次性。因此，选择技术时，要从实际需要和可能出发，综合分析影响技术选择的经济、政治、社会、文化及资源因素，选择适于经济发展、适于产业结构合理化和优化的技术和技术系统，形成合理的技术结构。 术选择的一般过程 目前一般采用德尔菲调查、头脑风暴法等 方法进行技术前瞻研究，在此基础上组北京理工大学硕士学位论文 10 织广泛的专家论证进行国家关键技术选择研究。例如为了加强对“国家关键技术选择计划”的领导，美国政府专门成立了“国家关键技术委员会” 。该委员会由 13 人组成，由白宫科学和技术政策办公室主任牵头，委员中 9 名是政府指定，包括 3 名政府官员、3 名私人企业技术专家和 3 名大学或研究所专家，另外 4 名士国防部、能源部、商务部和国家航天局指定的代表。 我国国家关键技术选择的传统过程为： （1）开展经济社会发展趋势及对科技的需求研究 对我国未来经济社会发展趋势和存在的问 题，以及未来经济社会发展对科技的需求进行系统分析，如经济全球化和加入 我国科技发展的影响；科学技术如何支撑国民经济结构的战略性调整；科学技术如何减轻经济和社会发展的资源约束等。 （2）国内外技术发展趋势研究 全面分析了国内外技术发展趋势，我国与 先进国家的差距，以及我国的机遇，发展重点等主要问题。 （3）组织大规模专家调查，广泛征求各方面专家意见 通过规范的大规模德尔菲调查，广泛征求 科技、经济和社会各方面专家意见。采取问卷调查和当面访谈等形式，让各领域专家对各自熟悉的领域发表意见。 （4）进行综合集成，选择国家关键技术 德尔菲调查反映了大多数专家的意见，为 科学选择提供了参考。在进行国家关键技术选择时，研究组组织多次各种形式的专家论证会，从国家战略出发，从我国经济社会发展需求出发，按照原则和准则，进行国家关键技术选择，并提出优先发展的技术项目建议。 术选择的常用方法 技术选择从一般意义上来说，是一个选择 解决问题的最优方案的过程。它是在系统分析和从政治、社会、经济、技术、环境等方面进行综合评价的基础上进行择优。因此，评价是选择的前提，没有确切的度量，就没有合理的选择，即没有评价就没有选择。评价的质量直接影响到决策的质量。由此可见，评价在技术选择中的重要地位。目前国内外常用的技术选择综合评价方法可分为：专家评价法、运筹学及数学方法、经济学方法等。 （1）德尔菲方法 目前，最常用的选择关键技术的方法是专家调查法中的德尔菲调查法。 北京理工大学硕士学位论文 11 德尔菲法(是在 20 世纪 40 年代由 过 尔菲法是采用匿名通信和反复征求意见的形式，向与所预测的问题有关领域的专家分别提出问题，专家们在互不知晓、彼此隔离的情况下交换意见，而后将他们回答的意见综合、整理、归纳、匿名反馈给各个专家，再次征求意见，然后再加以综合反馈，这样经过多次反复循环、技术处理，最后得到一个比较一致且可靠性较大的预测结果。这个方法是集中专家智慧用于判断未来技术发展，但与一般专家调查法相比，德尔菲法具有匿名性、反馈性、收敛性和统计性等主要特点，因而在预见上有特殊优点，很快便被加拿大、西欧、日本和前苏联等许多国家的咨询机构借用，应用范围遍及政府、大学、企业和军事部门。 各国在使用德尔菲方法进行技术预见的同 时，也灵活地运用了其它辅助性方法。如：德尔菲法和“关键技术目录”的方法相结合对技术进行全面和非全面的预测；德尔菲法和相关树法结合使用作长期预测(30 年跨度 )和中期预测(10 年期) ；德尔菲法和专题讨论会相结合，将直接交流与间接沟通相结合；德尔菲调查和技术路线图结合等方法。 王硕等2扩展了德尔菲方法，提出了一组包含 专家自身权重的定量与定性相结合的关键技术选择与评价模型，包括线性加权法、 、优序法、主成分分析法、层次分析法、模糊评判法、灰色关联分析法、相关矩阵法和四分点法。 （2）运筹学和其它数学方法 层次分析法(层次分析法(简称 法，是美国著名运筹学家、匹兹堡大学教授萨蒂教授(于 20 世纪 70 年代提出的。后来的学者对层次分析方法进行了改进，如逆序问题和保序方法，标度问题和标度方法。层次分析方法把一个复杂问题表示为有序的递阶层次结构，通过定性判断和定量计算，将经验判断给予量化，对决策方案进行排序，是一种定性分析与定量分析相结合的决策分析方法，适用于多准则决策问题。目前，层次分析法已广泛应用于政策分析、成果评价、战略规划、关键技术选择、人才考评以及发展目标分析等许多方面，取得了令人满意的成果。 用层次分析法分析问题大体要经过以下五个步骤： (1)建立层次结构模型； (2)构造判断矩阵； (3) 层次单排序； (4)层次总排序； (5)一致性检验。其中后三个步骤在整个过程中需要逐层地进行。 多目标决策方法 北京理工大学硕士学位论文 12 其中大体又分为以下几种： (1)化多为少法，即通过多种汇总的方法将多目标化成一个综合目标来评价，如加权和法，加权平方和法，乘除法和目标规划法等。 (2)分层序列法，即将所有目标按重要性次序排列，重要的先考察； (3)直接求所有非劣解； (4)重排次序法，例如 。 模糊综合评价法 模糊综合评价法是一种用于涉及模糊因素 的对象系统的综合评价方法。由于模糊综合评价方法可以较好地解决综合评价中的模糊性，因而该方法在许多领域得到了广泛的应用。 （3）经济学方法 另外，还有一些经济学的方法，归纳起来 ，主要有：产值标准轮、社会极限生产率标准论、再投资标准轮、比较优势、要素禀赋理论等，这几种主要从经济增长角度来谈论生产技术的选择。 利分析的基本理论 利与专利文献 专利是专利权的简称，它是国家按专利法 授予申请人在一定时间内对其发明创造成果所享有的独占、使用、和处分的权利。专利文献中含有的关于发明、技术、发明者等方面的信息可以分为四类： 与专利所涉及的技术或技术创新活动相关的信息，如专利的 利申请时间、专利申请的类型； 发明人或专利权人的相关信息，它反映了技术创新主体的信息； 与专利权相关的法律状态信息，如优先权、权利要求、公开( 告) 日期等， 公开( 告)日期与特定的专利技术信息相结合，反映了不同国家或地区专利制度的相关信息； 专利引证信息，它是分析专利的技术关联、技术扩散、评估专利价值或重要性的关键信息。 专利文献是一种半结构化文本，归纳起来，其特点有： （1）内容新颖，范围广泛。专利法明确规定，专利文献上所阐述的发明内容，必须是国内外出版物上没有公开发表过的，因此，一些最先进的、最有价值的发明总是最早在专利文献上公开发表。内容的新颖性使专利文献成为查找某一领域最新进展的北京理工大学硕士学位论文 13 最简便、最迅速的工具。同时，技术领域的广泛性决定了专利文献内容范围的广泛性，从日常生活到高精尖技术几乎无所不包，为我们提供了一个丰富的技术宝库。 （2）技术可靠性高、实用性强。创造性、新颖性、实用性是专利必须具备的三要素。专利申请将花费申请者相当的费用，一旦通过审查将受到专利法的保护，可以为申请者带来最大限度的利益，因此，专利技术普遍具有较高的可靠性和适用性。 （3）格式统一，信息量大。专利法明确规定，专利必须包含与专利发明相关的信息，如中国专利申请包含如下著录项：申请时间、申请号、授权时间、授权号、专利类型、国际分类号、申请人、发明人、题目、摘要、权利要求等 30 余项字段。国外一些专利制度比较完善的国家，专利信息量更大。 （4）结构化信息与非结构化信息相结合。专利申请机构、申请时间、申请号、发明人、专利类型等为结构化信息，而摘要和权力要求是典型的非结构化信息，使用了一些以前从未出现的技术术语和新名词，甚至有些技术领域的专利还含有图片。另外，专利权人为扩大权利范围，经常使用一些概念模糊的词语，使得专利更加难以理解。一般情况下，进行专利检索依据这两个字段，同时，配以结构化信息对检索范围加以限定。 （5）分类科学、查检方便。每件被核准的专利都分配了类别号码，用以加快检索。尽管有些国家有自己的分类系统，但是，国际分类号是最通用的分类系统。 （6）专利文献的表示方式及文献长度不一。由于申请人、代理律师的主客观因素以及技术本身的特点及复杂程度影响，专利文献的表示方式与文献长度不一，比如涉及化学、集成电路等专利常含有复杂的图形，这使得对专利数据的分析工作更加困难。 利分析及其意义与作用 专利作为一种衡量尺度，对一个国家、公司的发展影响很大。据 统计，有效运用专利信息，可缩短研发时间 60%，节省研发费用 40%。宏观上，专利的申请数量和质量已经成为衡量产业技术水平与国家竞争力的重要指标之一，通过专利分析可以掌握技术的发展进程与趋势，有利于科技创新和产品研发，避免同一领域的重复研究；微观上，专利分析可用于协助企业确定研发主题和方向，在技术开发、合作和贸易中有效地保护自身权益，辅助企业认清自己的相对专利地位和技术领域的发展趋势以及评估具有吸引力的技术等。具体的说，通过对专利情报的客观、科学地分析，可以实现如下目标： 监测国内外某技术领域内的专利数量及其发展动态； 北京理工大学硕士学位论文 14 分析某技术领域的现状，识别关键技术； 反映技术的发展变化周期； 监测主要竞争对手的技术竞争力，发现潜在对手以及潜在技术，分析并制定竞争策略等； 洞察技术的市场空隙，选择有效目标市场； 选择和确定科研项目。研究国外著名学术机构和著名科学家科研方向的变动，比较国内外技术发展水平，识别技术空白点，避免重复研究。 利分析的流程 专利分析的主要处理过程分为：数据获取 、数据预处理、数据重构、挖掘分析、知识表示、模式解释与价值评估。 （1）数据获取 根据专利分析工作的目的，选取数据源、 确定检索条件。利用以网络蜘蛛为技术核心的网络动态监测和信息自动获取技术38，对网络服务器下达获取指令，实现数据本地化。 （2）数据预处理 数据清洗。数据清洗是挖掘分析的必要环 节。由于数据在传输过程中极易受到噪声数据、空缺数据和不一致数据的侵扰，若不进行数据清理则建立的数据库的可用性将大大降低，而以此库进行的挖掘分析得到的分析结果质量将难以保证。 中文分词。对于中国专利来说，需要通过 中文分词技术把中文的汉字序列切分成有意义的词，以便进行深度的挖掘分析。 数据转换。通过各种转换方法将数据转换成有效形式，为挖掘分析做好准备。 （3）数据重构。 数据重构就是将在数据挖掘过程中获取的 海量数据进行融合和集成，形成一个庞大而复杂的本地数据库，是对数据进行分析之前存在的一个中间过程39。 传统上，对专利的分析主要从统计的角度 来看待数据，对专利文献中的一些有价值的、客观的、隐含的信息无法实现有效的利用，达不到真正的专利分析目的。因此，在挖掘分析中，不仅仅运用统计的方法，还要利用现代的信息处理、文本挖掘等技术进行更深入的分析。数据重构为这种深入分析提供了一个阶梯，在一个重新构建的、结构清晰的、可说明的数据基础上，对数据进行分析，得到的分析结果的层次将大大提高；相应地，对于挖掘分析算法也可以起到简化和提高效率的作用。 北京理工大学硕士学位论文 15 （4）挖掘分析。 综合利用传统的统计学、文献计量学、科学计 量学方法、数据挖掘与知识发现（ 、信息萃取（ 、信息检索（ 、自然语言处理（ 、数据可视化（各种手段对专利数据进行全面深入的剖析。 （5）知识表示。 将分析结果以用户容易理解的方式（图和 统计表）呈现出来，使用户可洞察最前沿的科研动态，迅速把握特定技术的发展方向，准确预测未来的技术创新趋势。 （6）模式解释与价值评估。 专家凭借自己的知识和经验，对分析报告 进行评估，再将评估意见反馈给专利分析人员，对报告进行修订，由专家的专业知识来保证分析结果的有效性。 利分析方法和主要指标 专利分析法分为定量分析和定性分析两种。定量分析即对专利文献的外部特征（专利文献的各种著录项目）按照一定的指标（如专利数量）进行统计，并对有关的数据进行解释和分析。定性分析是以专利的内容为对象，按技术特征归并专利文献，使之有序化的分析过程。 （1）定量分析的主要指标及其应用 专利分析的定量指标较多，不同的指标从 不同的角度揭示专利信息。许多国家和知识产权咨询机构都建立了自己的一套分析指标体系，比如美国摩根研究与分析协会（ 、美国知识产权咨询公司 。而由于各国家、地区申请专利的习惯并不相同，指标的计算方式也可能有所不同。国际上常用的专利指标如表 2示。 （2）专利的定性分析 定性分析一般根据专利的内容特征进行分 类或聚类，结合时间和空间，进行比较分析、组合分析、关联分析、序列分析、预测分析等。例如，从专利文献的主要侧重面来看，若某种技术专利文献的内容多以原理为主，说明该项技术处于新兴期；若以应用为主，说明处于成熟期。 北京理工大学硕士学位论文 16 表 2利指标含义及应用 指标名称 含义 应用 专利数量 一段时间内各技术领域、各国家、各公司、个人的所获得的专利数量 通过组合对比可评估当年或历年某一技术领域、国家、公司或个人的技术活动程度和水平，演变过程和发展趋势。 专利相对产出指数 公司在某技术领域的专利申请量与产业专利申请量的比例 评估公司在整个竞争环境中的相对位置。 同族专利指数 某专利权人在不同国家或地区申请