专利视角下基于质量功能配置的关键技术识别研究

发布时间：2021-12-02 16:32所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次

摘要：[目的/意义]在海量专利信息中精准识别出能够聚焦于用户需求的关键技术，是企业降低创新风险的有效举措，故本文提出了一种基于质量功能配置的关键技术识别方法。[方法/过程]首先，运用区间二元语义方法，客观地确定目标领域中用户需求的权重及优先级。其次，应用

　　摘要：[目的/意义]在海量专利信息中精准识别出能够聚焦于用户需求的关键技术，是企业降低创新风险的有效举措，故本文提出了一种基于质量功能配置的关键技术识别方法。[方法/过程]首先，运用区间二元语义方法，客观地确定目标领域中用户需求的权重及优先级。其次，应用质量功能配置构建“用户需求—产品”“产品—IPC小类”“IPC小类—IPC小组”的三级质量屋，通过三阶段QFD过程，将用户需求的权重及优先级转化为IPC小组的权重及优先级，识别出领域内的关键技术，并将该方法应用于智能小家电领域进行验证。[结果/结论]结果显示，垃圾处理设备或方法、磁力或电力操控技术、传感器或传声器、核算系统或核算装置是智能小家电领域聚焦于用户需求的关键技术，进而得出该方法具有有效性和可行性的研究结论。

　　关键词：质量功能配置;关键技术识别;用户需求;专利计量;区间二元语义;智能小家电

　　技术创新是企业产品开发的核心活动，动态的创新环境中，企业的技术创新不仅要着重考虑在领域中占据重要地位和影响力的关键技术[1]，以确定合适的技术创新策略，更要把注意力转移到的用户需求的满足度上，以帮助企业获取市场先机[2]。

　　而专利是技术的重要产出形式，80%-90%的技术信息可以从专利中查到，是企业开展技术创新活动极具价值的资源[3]。因此，从专利数据中识别出可以满足用户需求的关键技术，对企业降低技术创新风险意义重大。本文基于质量功能配置(QFD)提出了一种识别关键技术的方法，通过三阶段QFD过程，将用户需求的权重通过产品的权重转化为专利中技术的权重，使识别出的关键技术能够聚焦于用户需求，为企业技术创新决策提供参考。

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　　1相关研究综述

　　1.1有关用户需求权重的研究

　　近年来，随着人们消费理念的转变，用户需求呈现出多样化的发展趋势，需求的重要程度反映了其在产品决策中的占有地位及用户对产品的关注程度，对已经确定的用户需求进行优先级排序是企业需求配置的关键环节[4]。在该研究过程中，众多学者将处理多目标决策问题的评价算法引入需求的重要度计算。如Mastura[5]提出了FAHP与AHP相结合的方法用以克服单一AHP方法的高度主观性缺陷，并证明了其在评估用户需求方面的有效性;Zhang[6]基于DEMATEL提出了一种粗糙-模糊DEMATEL方法，通过分析两个需求之间的二阶相互作用确定目标系统中的需求重要度。

　　另外，区间二元语义方法在需求重要度计算中也有较为广泛的应用。如耿秀丽等[7]将区间二元语义方法与DEMATEL结合，通过分析决策间的相互影响关系，来确定顾客需求的重要性;Liu[8]融合区间二元语义方法与Kano模型，用以降低信息转换过程中的信息丢失与失真现象，从而筛选出相对重要的用户需求。

　　1.2有关质量功能配置的研究

　　质量功能配置(QFD)是一种将用户需求转化为设计质量，并形成质量部署的方法[9]，被形象地称之为质量屋，由左墙、天花板、屋顶、右墙、地板等组成。其中，质量屋的“左墙”用于描述需求及其重要程度、“天花板”用于描述产品技术特征、“房顶”用于描述技术特征的相互关系，“房间”用于描述“左墙”与“天花板”的相互关系、“右墙”用于竞争性评估、“地板”用于描述产品技术特征的重要程度[10]。在实际操作中，通常采用简约式的质量屋，较少将质量屋的“房顶”与“右墙”展开并进行深入分析。

　　目前，有关运用QFD将用户需求转化为技术参数的研究成果比较丰富。如苏建宁[11]将QFD引入玫瑰花蕾采摘机的功能设计阶段，实现了机器结构及成本的优化配置;王金凤[12]将QFD、KANO、TRIZ相融合，提出了一套面向产品创新路径的理论集成模型。此外，QFD还被应用于产品规划中，以解决企业的产品决策问题。例如，Liu[13]认为传统的QFD专注于确定重要的工程特性，而忽略了产品评估，提出了将QFD用于原型产品评估的方法，以选择出最佳的原型产品;王增强[14]结合前景理论与信息熵的方法，通过QFD过程判别用户对不同的产品规划方案的风险感知与盈利感知，以确定最合适的产品规划方案;杨方燕[15]基于QFD原理提出了针对六大旅游产品的多目标规划模型，以辅助旅游产品的开发决策。

　　1.3有关关键技术识别的研究

　　关键技术识别起源于技术预见[16]，目前关键技术还没有一个确定的概念，通常被描述为在领域内占据重要地位或对企业技术创新活动产生重大影响的技术[1]。学术界关于关键技术识别的方式一般有两种，一是问题导向的主观分析方法，主要通过追溯工程技术领域的发展历程，面向技术研发瓶颈从应用角度确定领域内的关键技术。如葛世荣[17]通过详细分析中国煤矿机器人的发展历程，指出了煤炭机器人领域中需要关注的安全设计、高续航动力技术、精准定位技术等八大关键技术;赵争明[18]通过总结电能路由器的发展历程，并根据能源互联网的设想，指出电能变换技术、通信技术和能量管理技术是电能路由器领域的关键技术;二是成果导向的客观分析方法，主要通过构建技术评价指标，从文献计量角度识别出领域内的关键技术。

　　如Zhang[19]利用专利数据库及专利地图进行统计分析，指出电机、水利工程和船舶推进装置是海上风力发电领域的关键技术;张丰等[20]利用专利数据，结合社会网络分析方法，指出H01M8/10、H01M8/02、H01M8/04、H01M4/86等技术为质子交换膜燃料电池领域的关键技术;Chang[21]运用社会网络分析方法对5G光网络领域专利进行了分析，指出无线通信网络设施和本地资源管理(H04W88和H04W72)、多路系统选择安排(H04Q11)和传输路径多路使用安排(H04L5)是5G光网络领域内的关键技术。

　　1.4文献述评

　　不难看出，在需求的权重及优先级确定的问题上，利用评价算法对获取的需求进行优先级排序，能够量化需求之间的关系，提高决策过程的客观性和可靠性。在用户需求向技术设计转化的问题上，QFD方法能够将用户需求依据层级关系逐步转化为产品设计或产品规划方案，提升企业在技术决策和产品决策中配置用户需求的效率;在关键技术识别问题上，问题导向的主观分析所识别出的关键技术较侧重于考虑技术的现实应用，而成果导向的文献分析所识别出的关键技术较偏重于考虑技术所处的地位。

　　但是现有研究仍存在以下两个局限，第一，在通过QFD将户需求转换为技术参数的过程中，技术要素的确定仍然取决于专家知识，具有较强的主观性及片面性。第二，无论是问题导向还是成果导向的关键技术识别方式，均忽略了用户需求在企业技术创新中的重要引导作用，在具体创新活动中，很难为企业提升创新效率带来直接的促进作用。

　　因此，运用QFD方法将用户需求与专利分析相结合是解决上述问题的一种可行途径。一方面，用户需求对企业的技术决策影响巨大，海量的专利信息中包含了企业所需技术的80%-90%，将用户需求与专利分析相结合，能够为企业提供更为客观、多样、详细的技术选择。另一方面，企业的技术创新应面向重点而不是面向全部，专利中包含的IPC数据具有层次分明的等级式结构，且不同层次间的关系可以量化与细分，与QFD方法所具备的分层展开、细分化、综合化、面向重点的思想相契合。

　　2研究设计

　　基于前述分析，本文所提出的基于质量功能配置的关键技术识别方法可分为三个阶段：信息收集与预处理阶段、需求权重确定阶段和关键技术识别阶段。

　　2.1信息收集与预处理第一，采用问卷调查的形式获取用户的需求，将隶属同一种类的需求进行分类，构建面向目标领域的需求术语集。第二，访问目标领域内涉及的知名企业官网，确定目标领域内生产较为广泛的产品，构建产品集。第三，从中国专利信息服务平台依次按产品名称进行检索，筛选相关有效专利，构建产品的专利集。

　　2.2需求权重确定区间二元语义算法是一个应用于多目标决策的方法，运用二元组(si,ai)来表示对某目标的评价结果，其元素si表示语言评价集S=(s0,s2,s3....,sg)中的任意语言短语，ai为符号转移值，表示决策者给出的语言信息与语言短语si的偏差[22]。本文采用李震[23]提出的基于区间二元语义的可能度排序方法进行需求权重计算。

　　2.3关键技术识别本文运用三阶段的QFD过程，将用户需求的权重转化为技术的权重，从而得到目标领域的关键技术。三阶段QFD过程具有分层次的质量屋结构，在功能质量配置过程中，上一阶段的Hows将转换为下一阶段的Whats，相互关系的大小依次通过用户评价、IPC小类类号频次、IPC小组类号频次进行判别。

　　2.3.1一阶段QFD第一层质量屋的左墙为用户需求及权重，天花板为产品，房间中需求和产品之间的关系(Rij)反应了产品和用户需求之间的连结强度关系，在研究中根据用户群体决策的意见整合，赋予两者之间的关联程度。采用5级打分法为两个变量的关系(Rij)赋值，赋值越大则表示两者的相关关系越强，反之越弱。

　　3案例分析-以智能小家电领域为例

　　智能小家电产品更新换代快，识别出领域内聚焦于用户需求的关键技术，对促进相关企业抢占市场先机具有重要作用。因此，本文以智能小家电为例，验证本文提出的基于用户需求的关键技术识别方法的有效性，为企业技术创新决策提供新的思路。

　　3.1信息收集与预处理

　　3.1.1用户需求调查及需求集构建

　　智能小家电的用户需求是消费者在其自身购买力的评判基础上，对满足自己需要的面向企业产品的特征、功能等提出的要求。通过用问卷调查得出当前智能小家电的用户需求，其中一级需求是需求内容的归纳，二级需求是对具体需求特征的内在细化。

　　4结论与展望

　　本文依据QFD方法，识别出了产品领域内聚焦于用户需求的关键技术，为企业科学的制定技术决策提供了新思路，具有一定的理论和实践意义。首先，本文将QFD方法应用于专利分析领域，提出了三阶段QFD过程，使需求的权重及优先级可以通过层级关系传递到技术的权重及优先级，同时，在第二、三阶段的QFD过程中，HOQ中的关系矩阵均基于专利中IPC的量化关系，有效降低了依赖专家经验识别确定技术要素的主观性。

　　其次，本文将用户需求融入到关键技术识别中，解决了企业如何从专利中识别出聚焦于用户需求的关键技术的问题，弥补了以往关键技术识别过程中仅关注技术领域内技术的相对重要性而脱离用户需求的不足。但此研究方法也存在一定的局限性。一是，本文在最初的需求权重确定方面以及在第一层质量屋中，数值的确定来自于用户的主观判断，所以可能会因为群体特征差异导致结果准确性降低，此方面有待完善。二是，在产品的获取中，面向的是已有产品，未将概念化产品纳入研究，不能很好的实现关键技术识别在技术预见的作用，此后可以引入一些新兴概念化产品进行更为深入的研究。

　　参考文献

　　[1]杨艳萍,董瑜,韩涛.基于专利共被引聚类和组合分析的产业关键技术识别方法研究——以作物育种技术为例[J].图书情报工作,2016,60(19):143-148+124.

　　[2]SUMingfeng,CHENGKuochih,CHUANGShaohsi,etal.Innovationcapabilityconfigurationanditsinfluenceontherelationshipbetweenperceivedinnovationrequirementandorganizationalperformance:evidencefromITmanufacturingcompanies[J].JournalofManufacturingTechnologyManagement,2018,29(8):1316-1331.

　　[3]杨大飞,杨武,田雪姣,张小红.基于专利数据的核心技术识别模型构建及实证研究[J].情报杂志,2021,40(2):47-54.

　　[4]张迪婧,侯增选,黄磊,赵有航.融合用户满意度的产品需求配置方法研究[J].图学学报,2020,41(4):649-657.

　　作者：冯立杰1,2，金源1，王金凤2，张珂1

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