基于国际专利分类表知识的机械产品创新设计方法研究

发布时间：2020-08-20 09:28

【摘要】：在综合分析了专利知识的提取方法、基于专利知识的创新设计方法、国际专利分类表(IPC)中知识的研究现状后,本文针对从IPC中提取知识进行创新设计,提出了研究方法和思路,主要研究进展体现在以下四个方面:一、IPC中的设计知识及其表示提出从IPC中提取设计知识的思路,将IPC中的知识分为功能、效应和作用结构知识3个层次,并定义功能关联度、效应互换度、效应通用度与作用结构知识兼容度定量参数,建立知识之间的关联关系。提出从IPC中获取这些设计知识的流程,采用知识网的形式组织和表示所获取的知识,以辅助创新设计。以电加热水龙头的创新设计为例,表明从IPC中获取设计知识能有效拓展设计人员的创新思维,促进创新方案的产生。二、IPC设计知识社团分析及其应用于创新设计的策略通过从IPC中提取并分析功能动词的共现关系,构建功能动词共现网络。选用Newman贪婪算法(CNM算法)对功能动词共现网络进行社团发现,归纳了网络节点之间的4种典型拓扑关系,对社团内部和跨社团的节点之间的拓扑关系进行了分析。根据从《专利审查指南》中归纳的4种创新策略和功能动词之间同社团和跨社团的2种关系,提出9条产品功能创新策略。基于“供水-排水-干燥”共现网络和“分拣-收集”共现网络,结合实例对9条功能创新策略及其应用进行了说明。应用其中的一条功能创新策略发明了一种利用排水能量供电的管道照明系统。三、IPC中设计知识启发创新灵感作用的实验研究针对当前对创新方法启发灵感作用研究不足的现状,提出用实验研究的方法,对创新灵感启发因素的作用进行分析。将启发创新灵感的因素分为三个:知识、知识之间的关系和创新策略,分析了三个因素的表现形式。先后进行了两个阶段的实验,结果显示:IPC中的动词对启发创新灵感有显著作用;以表格和文本形式表示的知识社团关系对启发创新灵感的作用不显著,图形形式的知识社团关系对提高设计的创新性有显著作用;创新策略因素对启发创新灵感有作用趋势但不显著,知识关系和创新策略的综合作用可弥补设计者在经验方面的不足。四、基于IPC中设计知识的计算机辅助创新系统研究以前述理论研究为基础,开发了基于IPC中设计知识的计算机辅助创新系统(CAISIPCK),该系统由设计知识提取模块、知识关系分析与创新设计模块、灵感启发验证分析模块和系统管理模块组成,实现了基于IPC中设计知识启发创新设计的流程。结合实例,说明了该系统功能模块的操作界面及操作方法,初步验证了该系统的有效性。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122
【图文】：

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知识产权组织（ｗｏｒｌｄ邋ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｙ邋ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，ＷＩＰＯ）调查，世界上邋９０逡逑－９５％的发明创造以专利形式发布，其中８０％并未记载在其他文献中，有效利逡逑用专利知识资源，可缩短产品研发时间６０％，并可节省研发经费４０％。如图１．１逡逑所示，根据ＷＩＰＯ的测算，截至２０１５年底，全世界有效的发明、实用新型专利逡逑和工业品外观设计约１７００万件，累计可查阅的专利文献已超过１亿件【１］。就我逡逑国而言，截至２０１７年６月底，我国国内（不含港澳台）发明专利拥有量共计１２２．７逡逑万件可见，专利文献是一类内容丰富的知识库，有效利用专利文献中的知识，逡逑可以显著提升研发效率，节约听发经费．逡逑１逡逑

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逦ＩｔＥＯＨＮＯ逡逑＾邋２０１４邋Ｈ邋２０１５逡逑图１．邋１世界上有效的专利量逡逑专利文献可以分为一次专利文献、二次专利文献和专利分类资料。一次专利逡逑文献是指各种专利说明书，二次专利文献是指专利公报、专利文摘和专利索引，逡逑专利分类资料是按发明技术主题对专利申请进行分类和对专利文献进行检索的逡逑工具。专利分类资料主要指各种专利分类表，包括：专利分类表、分类表索引、逡逑工业品外观设计分类表等［３］。以最常用的国际专利分类表（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ邋ｐａｔｅｎｔ逡逑ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，邋ＩＰＣ）为例，其每条类目对应特定的技术主题，技术主题的分类原逡逑则为以产品功能和结构为主、以产品应用为辅，技术主题中蕴含着大量的功能、逡逑效应、结构知识。逡逑从专利文献中高效提取设计师所需要的知识并对知识加以利用，已经成为创逡逑新设计研究中重要的研究目标，目前的研究主要是利用一次专利文献和二次专利逡逑文献中的知识辅助创新设计。本文将研究国际专利分类表中的设计知识的提取、逡逑组织、表示和用于创新设计的方法进行研究。针对目前对创新设计方法的效果进逡逑行评价的研究相对较少的现状，研究了评价设计知识和创新方法对启发灵感的作逡逑用的实验方法。在此基础上

分布情况,专利局,专利申请,大专

的不断发展，专利申请量也快速增长。ＷＩＰＯ的２０１６年全球知识产权活动报告逡逑显示，２０１５年全球发明专利申请量为２９０万件，增长率达到７．８％，实用新型专逡逑利申请为１２０万件，增长率更高达２７．０％，如图１．３所示［１］。逡逑Ｐａｔｅｎｔｓ逦７＾＼邋２．９邋ｎｉｉｌｉｉｏｎ逡逑个邋７．８％逡逑Ｕｔ｜，ｉ｜ｙ逦１．２邋ｍｉｉｌｌｏｎ逡逑ｍ0ｄｅｌｓ邋－２７．０％逡逑Ｔｒａｄｅｍａｒｋｓ＊逦■：．／＂＂＊■邋｛邋８．４邋ｒｘｉｉｌｌｉｏｎ逡逑个邋１３，７％逡逑ｄｅｄｓ￣邋＾邋１＂１邋ｍｉ！ｌｉ0ｎ逦逦逡逑ＴＣＫｏ％逦ＬＥＧＥＮＤ逡逑■邋２０１４邋ＨＨ邋２０１５逡逑图ｌ．邋３世界专利申请数量增长情况逡逑目前，世界上主要的专利局包括美国专利商标局ＵＳＰＴＯ、欧洲专利局ＥＰＯ、逡逑曰本特许厅ＪＰＯ、韩国特许厅ＫＰＯ以及中国国家知识产权局ＳＩＰＯ等。上述５逡逑个国家的专利申请占到全世界专利申请总量的４０％，具体占比如图１．４所示。逡逑？＂］＂邋３８．１％邋Ｃｈｉｎａ逡逑１００％逦￣￣邋２０．４％邋Ｕｎｉｔｅｄ邋Ｓｔａｔｅｓ逡逑２，８８８，８００逦ｏｆ邋Ａｍｅｒｉｃａ逡逑ａｐｐｈｃａＵｏｎｓ逦￣Ｔ￣邋１１．０％邋Ｊａｐａｎ逡逑—７．４％邋Ｒｅｐｕｂｌｉｃ邋ｏｆ邋Ｋｏｒｅａ逡逑ｌＨ邋５．５％邋Ｅｕｒｏｐｅａｎ邋Ｐａｔｅｎｔ逡逑．．．」．．．．．．．—．．．．．．．．．１逦０ｆｆｉｃｅ逡逑ＬＥＧＥＮＤ逡逑W邋Ｏｔｈｅｒｓ逡逑图１．４邋２０１５年度五大专利局专利申请分布情况逡逑随着专利文献资源日益丰富，各大专利局也开始针对专利资源进行相关的研逡逑究。基于信息检索分析技术

【参考文献】