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    3D打印產業技術的演變與預測研究(二)

    (2)主路徑分析
            Hummon和Doreian最早提出了引文網絡主路徑的概念,其在搜索算法的基礎上開發了主路徑生成方法來描述DNA理論的發展 。隨后,主路徑分析被應用于社交網絡分析中,通過分析《社會網絡》期刊的文章、作者,構建引文網絡,并對其結構進行分析 。主路徑分析(Main Path Analysis,MPA)主要是通過識別出引文網絡中具有最大連接度的系列文獻來概述研究領域的發展態勢。

            近年來,許多學者在文獻引文數據或專利引文數據的基礎上使用主路徑分析探討技術發展的軌跡。Verspagen使用專利引用數據識別了燃料電池技術的發展軌跡。Lucio-Arias以炭納米管與富勒烯為對象,利用HistCite軟件生成引文網絡,結合路徑依賴轉移分析和主路徑分析方法得到相應的發展軌道。Liu et al運用主路徑分析方法識別了數據包絡分析文獻的發展軌跡。韓毅等從科學史的研究需求和科學研究的揭示需求人手全面剖析了引文網絡主路徑分析的產生背景,討論了主路徑分析的算法實現,從實踐應用和與其他方法的整合兩方面探討主路徑分析法的研究現狀,并總結引文網絡主路
    徑分析存在的主要問題。董克等以1998年以來所有引用《Informetric Analyses on the World Wide Web:Methodological Approaches to Webometrics}的文獻為研究對象,繪制出網絡計量學發展的引文編年圖,并運用主路徑分析法識別出主干文獻節點,指出結合使用引文編年圖和主路徑分析法才能更好地分析科學發展的主要過程 ]。楊中楷等¨ 闡述了技術軌道(即本文的主路徑)識別的原理和基本算法,結合太陽能光伏電池板的專利數據,識別并繪制出該產業發展的主路徑,并對主要節點進行分析,揭示和預測了該領域技術發展脈絡與趨勢。

             專利記載了發明創造和技術創新成果,包含了技術發展及實際應用的相關數據,是從科學技術到產業化應用的重要橋梁,因此可作為衡量技術方向和創新點的工具。由于對專利的內容、數量等進行分析可以準確、全面地了解技術現狀和發展歷程,而且可以對技術產業化應用方向做出趨勢判斷,因此成為了技術預測的一種重要方法。專利之間存在引用和被引用關系,這種關系表示專利之間的知識擴散 ,其反映了技術的轉移和發展過程。由于新專利不斷出現,專利之問的引用關系越來越復雜,從而形成一個不斷變化的錯綜復雜的專利引文網絡。而正是由于專利引文網絡的存在,技術不斷積累和轉移,新技術得以產生。分析專利之間的引用關系可以更好地理解特定技術領域的發展歷程和趨勢。主路徑分析是一種從專利引文網絡中提取技術發展路徑的方法,其通過計算一個專利與其他專利連接時的需要程度,生成一條專利發展軌跡,借此揭示技術改進方向和預測技術發展趨勢。

            可見,主路徑分析已成為了技術情報及預測分析領域中一種新興的重要方法。而其中,專利主路徑分析對于技術在產業化發展方向方面的預測具有優勢。尤其對于新興產業而言,技術發展動態性高,主導趨勢尚不明晰,基于專利引文網絡的主路徑分析可以彌補傳統的專家主觀預測在客觀性、全面性和有效性等方面的不足。

    三、數據獲取與研究方法
    1.數據獲取
            本研究中的3D打印技術專利數據來自Thomson Innovation(TI)全球專利信息檢索平臺中的德溫特世界專利索引數據庫(DWPI)。DWPI數據庫收錄了來自全球40多個專利授權機構的專利數據,收錄了全球49家專利機構的數據,包含超過2 300萬條基本發明專利(專利同族)、超過5 000萬條專利記錄,覆蓋全球96% 的專利。與其他數據庫相比,其在字段設置、標引質量、專利收錄完整性、檢索便利性等方面都具有優勢,以DWPI數據庫為檢索數據源比單獨檢索某一個數據庫更能全面地反映技術在全世界的發展情況。同時,DWPI數據庫按照專利族記錄專利信息,從而避免檢索中出現大量重復的專利記錄。

            本研究參考《產業專利分析報告——增材制造》中3D打印技術的檢索關鍵詞,并結合專家訪談的意見,將專利檢索式確定為“TI=(3*D printing) OR (three-dimensional printing)OR (3-dimensional printing)OR(material increase manufact *)OR(additive*manufact)OR(rapid prototyp )OR(rapid manufact:Ic) OR (rapid prototyp manufact )OR(Layered Manufaet Technology)OR(Solid free form Fabrication)OR (Stereo Lithography Apparatus)OR(Laminated Object Manufact )OR(Selective Laset Sinter )OR(Fused Deposition Model) OR (Laser Engineered Net Shap;l=)OR (Patternless Casting Manufact) OR (Direct Metal LaserSinter) OR (Direct Laser Fabrication) OR( direct metal deposition) OR (Laser clad forming technology) OR (Electron Beam Selective Melt ) OR (Digital bricklay ) OR (3D mosaic)OR(ballistic particle manufact )。

            由于專利申請至專利公開之間有18個月的滯后期,因此為了獲得更完整的年度專利數據,將專利優先權年設置為1960年至201 3年。最終檢索結果為4282項專利。

    2.研究方法與工具
    (1)研究方法
            本研究所采用的研究方法及步驟如下:
    ①劃分技術發展階段
            基于產業相關專利數據,進行技術生命周期分析,通過歷年專利數量趨勢及專利申請人數量趨勢,把產業技術發展劃分為不同階段。
    ②建立專利引文網絡
            通過提取所有專利數據之間的引用關系,得到不同時間階段的交叉引用矩陣,構建專利引文網絡。在專利引文網絡中,專利被看作節點,專利之間的引用和被引用關系表示知識的擴散。節點一般包括源點、匯點、中介點和孤立點。沒有先前的專利技術,但被其他專利引用的節點稱為源點;匯點是只引用先前的專利,但未被專利引用的節點;中介點表示既引用了先前的專利技術又被其后面的專利引用的節點;孤立點則不存在引用和被引用關系 。
    ③提取并分析各階段主路徑
            分別提取各技術發展階段的專利主路徑,并以此來分析產業主導技術的動態演化進程。計算源點到匯點每條邊的遍歷權重是主路徑分析中的重要一步。生成主路徑的方法有搜索路徑連接數(Search Path Link Code,SPLC)、搜索路徑節點對數(Search Path Node Pair,SPNP)和搜索路徑數(Search Path Count,SPC)。由于SPC方法在分析大型和復雜的網絡關系中的廣泛應用,本文采用SPC方法來計算每條邊的遍歷權重,進而從引文網絡中提取出所需的主路徑。
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