利用专利技术知识进行机械产品创新设计初探.docx

利用专利技术知识进行机械产品创新设计初探张玲，朱长宝（东南大学 法律系， 江苏 南京 210096）摘要：机械产品的创新设计需要创新性知识，而专利技术知识是创新性知识的重要资源。对专利技术知识的重要性进行了新认识，并初步探讨了如何有效获取专利技术知识和解决专利技术知识的冲突以进行机械产品创新设计。最后，用一 实例对本文观点加以说明。关键词：机械产品创新；专利技术知识；重要性；知识冲突中图分类号：TH166文献标识码：A文章编号：10060316(2005)04003503Preliminary study on usage of patent technology knowledge for mechanical product innovationZHANG Ling，ZHU Chang-bao（Law Department of Southeast University，Nanjing 210096，China）Abstract: As a main knowledge resource of mechanical product innovation, the shortcoming of patent technology knowledge conventional class was pointed out , and suggestions for the class were given. Also, the valid usage of the patent technologyknowledge and solving conflict method involved were presented . To validate the proposed viewpoint，an example of amechanical product innovation design was discussed in detail.Key words: Mechanical product innovation；paten technology knowledge；importance；knowledge conflict虽然我国加入 WTO 已有几年，遗憾的是，作为国民经济基础的支柱行业机械工业在国际市场 上竞争力依然不强。实践表明，创新设计是具有国 际竞争力的机械产品的本质所在。与以前对这个问 题的研究所不同的是，本文将从专利技术知识的角 度初步探讨如何进行机械产品的创新性设计。相对 其它知识来源而言，专利技术知识往往包含了最新 和最多的领域知识，正如欧洲专利局报告书所说1： “专利文献含有 80%以上的人类科学技术知识，含 有大量的进行创新设计的启发原理。”更重要的是， 专利技术知识的可靠性和准确性大都经过实践的检 验。因此，本文将对利用专利技术知识进行机械产 品创新设计的一些问题进行探讨。别。只有这样，才能确定并获取最合适的待开发机械产品的专利技术知识。按机械产品的创新程度， 我们可把机械产品的创新层次分为以下几个级别： 层次 1：设计人员用人所共知的本领域方法或知识 进行常规性设计，没有创新。层次 2：设计人员利 用别人很少用的方法，对机械产品有少量的改进， 有一定的创新。层次 3：设计人员用本专业领域以 外(其它学科)已有的方法或知识解决问题，对已有机 械产品有根本性改进，具有较强的创新。层次 4： 采用在工程领域中少为人知的方法或知识完全替代 原有的技术，机械产品的功能原理是全新的，问题 解具有突破性。层次 5：使用罕见的科学原理进行 新机械产品的设计，这种机械产品具有革命性创新。 明确了待开发的机械产品创新层次，便可寻求相应 层次的专利技术知识进行创新设计。Altshulle 通过对大量的专利技术知识进行了研 究，根据创新程度的不同，把专利技术知识分为 5 个等级24：第一级：对技术系统进行简单改进，所1 专利技术知识重要性的新认识1.1 专利技术知识层次的新认识要利用专利技术知识进行机械产品创新设计，首先明确的是待开发的机械产品属于什么样的级 收稿日期：20041103 作者简介：张玲(1982)，女，硕士研究生，研究方向：知识产权法。36设计与研究机械 2005 年第4 期 总第32 卷要求技术在系统相关的某行业范围内，大约占总专利技术知识的 32%。第二级：包括技术矛盾解决方 法的发明，要求系统相关的不同行业知识，大约占 总专利技术知识的 45 % 。 第三级：包括物理矛盾 解决方法的发明，要求系统相关行业以外的知识， 大约占总专利技术知识的 18% ，并称为革新 ( Innovative)。 第四级：包括突破性解决方法的新 技术，要求不同科学领域知识，大约占总专利技术 知识的 4 % ，并称为创新(Inventive)。第五级：新 现象的发现，大约占总专利技术知识的 1 % 。由 Altshulle 的专利技术知识分类可以看出，随 着专利技术知识等级的升高，其包含的知识深度和 含量越来越高。对于专利技术知识的时效性的讨论， 以前的研究往往局限于它的有效期上。诚然，任何 专利技术知识人为地给定一定的有效期，对专利权 的维护和新专利的诞生具有重要意义，但用这种涵 义去定义专利的时效性也有其不足：忽略了专利技 术知识的折旧性。一般说来，任何有效期内最新的 专利技术知识比在同一级别或类型上较老的专利技 术知识往往更具有使用意义。这是因为，较新的专 利技术知识往往包含了同类和同类专利技术知识没 有的专利技术知识；同时，机械产品消费者逐新的 普遍心里也决定了机械产品的设计者应选择同一级 别和类型上较新的专利技术知识。这样看来，专利 技术知识的层次性的分类应考虑专利技术知识本身 因时间的推移而发生价值打折现象。我们认为，专 利技术知识的层次性可以这样去定义：专利技术知识层次性 C x ( y x 专利有效期)为 P 的专利功能参数，功能 P 与各专利功能参数的关系式则可表达为：P KAa B b C c D d 通过对大量汇总的相关专利技术知识进行多元 回归分析，可确定 a ， b ， d ， d 等影响指数以及 常数 K 的表达式。如果 P 与各影响参数间不呈指数 关系，通过数理统计知识找出它们之间的近似关系 式。当功能和功能参数关系式确定时，便可知道哪 些专利技术知识在机械产品创新设计中是重要的。2 专利技术知识有效获取和冲突的解决2.1 专利技术知识有效获取当确定专利技术知识重要性后，就可进行具体的机械产品的设计。机械产品的设计不仅需要如第 四级和第五级专有创新价值的专利技术知识，更需 要面对众多的专利技术知识和市场利润的基本变化 规律，针对待开发的机械产品去选择相关专利技术 知识。如果不能有效地筛选这些专利技术知识，则 机械产品的设计成功而被社会接受的难度加大甚至 失败，同时也将为之付出昂贵的专利费用。这里给 出一种获取专利技术知识的较为有效的方法。首先， 我们把待开发的机械产品功能逐级分解，例如机械 产品的总体功能可作为第 1 层，功能 1 层又可分解 为包含 a、b、c 和 d 等若干功能方面的功能 2 层， 同时这些功能方面又可继续下分。当机械产品的功 能经过合适细化后，便可寻找相应的专利技术知识。 例如，为满足功能 1 层的设计，可寻找专利技术知 识 1 层的知识；为满足功能 2 层的设计，可寻找专 利技术知识 2 层的知识；依此类推，直到寻找出相 应的专利技术知识。y其中，C 为在同一时间内按 Altshulle 的方法划 分的专利层次性，x 为从专利申请至被批准的时间， y 为从专利申请至被查询使用的时间。从上式可以 看出，任何专利距离被使用越久，其重要性就会下 降，甚至会从上一个层次打折到下一个层次。2.2 专利技术知识冲突的解决机械产品设计实践表明，当不同级别不同领域的专利技术知识进行汇总以为待定机械产品服务 时，由于各专利技术知识间关系的复杂性，有时会 发生专利技术知识冲突的现象，即当改进专利功能 参数 A 特性时，专利功能参数 B 的特性恶化；反之 亦然。上述特点决定了在专利技术知识的使用时， 需要综合获取各专利技术知识性能，对它们进行的1.2 待使用专利技术知识重要程度确定面向高层次机械产品创新解决问题的思路，是将各种相关的同一层次和不同层次的专利技术知识 进行汇总，然后找出影响机械产品设计的专利技术 知识的影响程度。设某一机械产品功能 P ，影响 P 的各相关专利技术知识分别为 A ， B ，C ， D 等作设计与研究37机械 2005 年第4 期 总第32卷协调，以避免它们间的冲突，同时要求单一或多学科的领域内的专利技术知识分别满足各自的领域约 束。为解决专利技术知识的冲突现象，可采用试错 修正法，即在已拥有的专利技术知识范围内，找出 与待定机械产品相关的专利技术知识 1、专利技术 知识 2?各自的以及它们共同的使用边界 (如图 1 所 示)。另外，控制科学领域内的一些方法，如进化方 法、协同理论等也可以用于解决专利技术知识的冲 突。专利技术知识14 结论把机械产品创新设计划分为 5 个层次，并分析了传统专利技术知识分类的不足。然后，初步探讨 了获取专利技术知识进行机械产品设计和解决专利 技术知识冲突的有效方法。最后，用内燃机创新设 计实例说明了本文思想在机械产品创新设计中的应 用。(致谢：感谢西安交通大学孟凡明博士提供了分 析实例)参考文献：专利技术知识1 http/ www.European- patent /espacenet/info/index. Htm.2任工昌,刘永红,张优云.机械产品创新的基础：获取新知识的资源可用专利技术 知识专利J.机械制造,2003,2(2):7-9.3 宋保华.TRIZ 理论中的技术系统进化原理J.CAD/CAM 与制造业信息化,2004,7:95.专利技术知识24 Altshuller GS. Suddenly the Inventor Appeared M. Worchester，MA:图 1 可用专利技术知识Technical Innovation Center,1994. 254-256.3 应用实例卡尔蔡司(Carl Zeiss)的测量技术以在国民经济中扮演着重要角色的内燃机的创新设计来说明本文的思想。首先按内燃机的功能， 把它分解为燃烧、润滑、进排气和控制等系统以及 它们各自的子系统。接下来，利用专利说明书来提 取内燃机方面的要点和关键词，获得与已分解的内 燃机子功能相关的专利技术知识。由于内燃机使用 的广泛性和历史悠久性，与已分解的内燃机子功能 相关的专利技术知识是很多的。因此，应梳理出与 设计相关的较新的内燃机专利技术知识，并对这些 专利技术知识进行多元回归分析，找出影响内燃机 上述几个系统以及它们各自子系统相关的专利技术 知识的影响参数及其影响程度。为避免已获取的内 燃机专利技术知识间的相互干扰，应确定可能适用 的内燃机专利技术知识。例如，电动机可提供比较 高的转速，但高转速又会增大活塞环的磨损，因此， 在获取电动机和活塞环专利技术知识时应考虑二者 的协调一致。设计实践表明，通过以上各环节，便 能进行内燃机有效的创新设计。卡尔蔡司股份公司于 2004 年 12 月成立了其在中国的第一间坐标测量机工厂。这间位于上海浦东外高桥保 税区的卡尔 - 蔡司工业测量科技上海有限公司 （CarlZeissIMTShanghaiCo.Ltd.）将生产主动式扫描三 坐标CONTURA。随着近年来中国制造业的迅猛发展， 对坐标扫描仪的需求也随之增长。特别是汽车制造业在 高端测量领域的需求非常大，在中国，使用者们已经认 识到扫描技术相对于通常涉及的测量科技具有更高精 度