基于专利和科技论文的技术机会识别研究——以金属3D打印技术为例

2023年12月11日发(作者：草原情歌曲)

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２０１８年第７期　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌ科技管理研究　ｏｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　２０１８　Ｎｏ．７　ｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１０００－７６９５．２０１８．０７．０１０　基于专利和科技论文的技术机会识别研究　以金属３Ｄ打印技术为例　王坤，王京安，汤月，校姜文　（南京工业大学经济与管理学院，江苏南京２１１８００）　摘要：主要基于Ｗｅｂ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ科技论文和Ｄｅｒｗｅｎｔ专利文献，利用ＳＡＴ／、ＳＰＳＳ等分析工具，提取文本关键词并　构建相异共现矩阵，采用多维聚类方法识别研究热点主题。在继承和发展Ｎａｏｋｉ　Ｓｈｉｂａｔａ技术机会理论的基础上，　通过对比科技论文和专利文献研究热点主题的差异来识别金属３Ｄ打印的技术机会。研究得出，科技论文和专利文　献分别有４个研究热点主题，识别了两大类共４个技术机会。首次基于专利和科技论文研究金属３Ｄ打印的技术机会，　开拓了金属３Ｄ打印的研究视野，对金属３Ｄ打印行业的企业战略决策具有指导作用。　关键词：金属３Ｄ打印；研究热点；多维聚类；技术机会；专利；科技论文　　’中图分类号：Ｆ２７３．１；Ｇ３５３．１；ＴＰ３９１．７３　文献标志码：Ａ　文章编号：１０００—７６９５（２０１８）０７－００７３－０７　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｐａｔｅｎｔ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｐａｐｅｒｓ：　Ａｎ　Ｃａｓｅ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌ　３Ｄ　Ｐｒｉｎｔｉｎｇ　Ｗａｎｇ　Ｋｕｎ，Ｗａｎｇ　Ｊｉｎｇ’ａｎ，Ｔａｎｇ　Ｙｕｅ，Ｘｉａｏ　Ｊｉａｎｇｗｅｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ　ｎａｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｔｅｃｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１　１８００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｔａｌ　３Ｄ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｒｏｗｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｒｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅ　ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　３Ｄ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ　ｆｏｒ　ｒａｐｉｄｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ’Ｓ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｙｒ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ．Ｍａｉｎｌｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｗｅｂ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐａｐｅｍ　ａｎｄ　Ｄｅｒｗｅｎｔ　ｐａｔｅｎｔ　ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ＳＡＴＩ，ＳＰＳＳ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｏｏｌｓ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ｔｅｘｔ　ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ＣＯ—ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｍａｔｉｒｘ，　ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｄｅｎｔｉｆｙ　ｔｈｅ　ｈｏｔ　ｔｏｐｉｃｓ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｈｅｒｉｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ　ｏｆ　Ｎａｏｋｉ　Ｓｈｉｂａｔａ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｐｅｍ　ａｎｄ　ｐａｔｅｎｔ　ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ　ｔｏ　ｓｕｔｄｙ　ｈｔｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｉｎ　ｈｏｔ　ｔｏｐｉｃｓ　ｔｏ　ｉｄｅｎｔｉｙｆ　ｈｔｅ　ｍｅｔａｌ　３Ｄ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｉｔｅｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　４　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｈｏｔ　ｔｏｐｉｃｓ　ｉｎ　ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｐｅｒｓ　ａｎｄ　ｐａｔｅｎｔ　ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ａ　ｔｏｔａｌ　ｏｆ　４　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｏｐ　２　ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｔｉｍｅ　ｔｏ　ｓｕｔｄｙ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　３Ｄ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｐａｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈ　ｏｐｅｎｓ　ｕｐ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｖｉｓｉｏｎ，ａｎｄ　ｉｔ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ｍａｋｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｅｔａｌ　３Ｄ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌ　３Ｄ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ；ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｏｃｕｓ；ｍｕｌｉｔｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｄｕｓｔｅｒｉｎｇ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ；ｐａｔｅｎｔ；ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ｐａｐｅｒ　１研究背景　业的主导方向，其中金属粉末材料是金属３Ｄ打印的　金属３Ｄ打印作为快速原型制造技术的一种，　物质基础，也是当前尚待攻破的难点…。快速进步　它是以金属或合金作为原材料，通过三维建模软件　的科学技术为３Ｄ打印技术的深入发展提供了理论支　对金属零部件形状进行建模和切片处理，将得到的　撑，消费升级的时代背景对材料性能提出了更高的　数字信号传递到３Ｄ打印机，经过烧结、沉积、热处　要求，采用现代３Ｄ打印技术生成金属零部件是现代　理和表面处理等一系列复杂工艺后得到产品。３Ｄ打　制造业的重要发展方向　Ｊ。　印技术被誉为“第三次工业革命”的核心技术，而　各国政府逐渐认识到金属３Ｄ打印对于提升本　金属３Ｄ打印被学术界和产业界普遍认可为现代制造　国制造业核心竞争力的重大意义，先后制定了一系　收稿日期：２０１７－０６－０７，修回日期：２０１７—０８—２５　项目基金：国家自然科学基金面上项目“技术范式转换预警的理论与方法”（７１４７３１１９）　７４　王坤等：基于专利和科技论文的技术机会识别研究——以金属３Ｄ打印技术为例　列计划推动金属３Ｄ打印发展的举措。澳大利亚政府　为促进本国制造业转型升级，于２０１３年制定了比较　详细的金属３Ｄ打印的技术路线图，并与中国科研　机构联合成立了“中澳轻金属联合研究中心”，着　力在金属材料上有所突破ｌ３　Ｊ。此外欧洲成立了旨在　促进金属３Ｄ打印技术发展的“惊奇项目”（Ａｍａｚｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ）工作组＿４　Ｊ。２０１７年，以工信部为首的四部　委联合发布了《新材料产业发展指南》，将金属及　高分子增材制造材料作为前沿材料之一，金属３Ｄ打　印技术及其材料的战略地位进一步提升　Ｊ。以美国、　澳大利亚为代表的发达国家较早投资了金属３Ｄ打印　产业，形成了较为完善的产业生态链，与我国相比　获得了显著的先发优势。我国的金属３Ｄ打印产业还　金属材料打印技术的标准的制度化和常态化。　同时一些学者基于论文或专利等情报学视角对　３Ｄ打印技术的热点、发展趋势和技术机会进行有益　探索。陈燕和　¨　基于文献计量学视角，以１９９３—　２０１４年发表的与３Ｄ打印相关的论文为样本，研究　发现大多数为应用型研究，基础研究较少。刘红光　等－１　以专利数据为例，研究发现国内３Ｄ打印技术　至少落后国外１０年，金属３Ｄ打印技术尚处于萌芽期，　机遇与挑战并存。董坤等¨　整合了国外３Ｄ打印技　术的Ｗｅｂ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ论文和Ｄｅｒｗｅｎｔ专利文献资料，　通过多维尺度聚类分析认为３Ｄ打印技术的研究热点　主要集中在信息技术领域，并呈现出多元化的发展　趋势。任佳妮等　从专利情报和文献计量两个视角，　处于发展的萌芽阶段，在理论研究和产业应用方面　分析得出新材料研制开发、打印设备精度等将是我　明显滞后　Ｊ。因此，分析金属３Ｄ打印发展现状，　国３Ｄ打印技术的发展趋势。　可以发现，既往研究从技术性能和情报学两个　寻找潜在的技术机会，对于快速提高我国制造业核　心竞争力具有重要意义。　视角对３Ｄ打印技术的研究热点、发展趋势、技术机　会进行了广泛的研究，而对金属３Ｄ打印的相关研究　２文献回顾　主要是从技术性能视角展开，缺乏从情报学视角研　金属３Ｄ打印技术最早可追溯到２０世纪８０年　究金属３Ｄ打印的研究热点和技术机会。与国外金属　代。美国德克萨斯大学奥斯汀分校于１９８８年成功研　３Ｄ打印技术相比，虽然国内发展较快但整体上差距　制了世界上首台选区激光熔化设备（ＳＬＭ），采用　较大，把握当前国际研究热点和潜在的技术机会，　金属粉末材料获得了在致密度、尺寸精度和表面粗　对于我国发挥后发优势实现制造业转型升级具有重　糙度近乎完美的金属零件，并由此引起了ＳＬＭ在欧　要意义。本文首先在金属３Ｄ打印相关专家指导协助　美的快速发展。整体上来看，当前对金属３Ｄ打印技　下，从技术性能视角系统分析了金属３Ｄ打印的工艺　术的研究热点、发展前景和技术机会的研究，主要　技术、材料以及数值仿真模拟等，为深入准确挖掘　是从技术性能和情报学两个视角展开…。一部分学　金属３Ｄ打印的技术机会奠定专业知识基础；然后，　者主要是从打印工艺、打印材料、数值仿真模拟等　基于情报学视角，主要采用ＩＳＩ平台上的科技论文和　技术性能进行深入研究。曾光　以３种主要的金属　专利文献识别金属３Ｄ打印的研究热点，在该领域专　３Ｄ打印技术为主要研究对象，分析了当前国内外金　家协助下比较分析，进而发现金属３Ｄ打印的潜在技　属３Ｄ打印的在研发层面和应用层面的现状，并得出　术机会，并最终得出结论。　我国金属３Ｄ打印技术处于萌芽期阶段结论，政府和　３数据来源与研究方法　企业应当加大投资力度。今后发展的重点应当集中　在将金属３Ｄ打印的技术优势与传统加工方法的成本　本文采用文献计量方法，将技术机会定义为科　优势相结合，在精度、表面粗糙度、结构复杂度以　技论文与专利文献研究热点的差异集合。科学文献　及在制造周期上突破　Ｊ。刘伟　采用了数值计算　和专利数据均来自于ＩＳＩ数据平台。其中，科学文献　与实验分析相结合的方法，深入研究了金属熔滴沉　主要来自Ｗｅｂ　ｏｆ　ＳｃｉｅｎｃｅＴＭ核心合集，以Ａｍｅｒｉｃａｎ　积３Ｄ打印技术在技术性能上的表现。秦天等¨。　基　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ（ＡＣＳ）、Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　于理论视角研究了３Ｄ打印技术的研究现状，并深入　分析了金属３Ｄ打印在温度场、残余力、热影响力等　层面的特性。郑增等…综述了钛合金、铝合金、不　（ＡＰＳ）为补充数据库，专利本文来自于Ｄｅｒｗｅｎｔ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｅｘ（ＤＩＩ）专利数据库。　３．１技术机会的定义　锈钢、高温合金和镁合金等５种金属原材料在金属　３Ｄ打印技术中的具体应用，指出需要加强材料结构　和属性之间的关系研究，研发耐腐蚀、耐高温和综　合力学性能优异的金属原材料；从制度层面上看，　应当加快修订３Ｄ打印粉体材料技术标准体系，实现　Ａｌａｎ　Ｐｏｒｔｅｒ＿１　于１９９５年最早正式提出并系统　阐述技术机会概念，他认为技术机会是一种发展趋　势，存在于整个技术发展历史之中，与当前存在的　技术密切相关并具有复杂的互动机制。对于竞争比　较激烈的行业而言，从自身拥有和竞争对手拥有的　王坤等：基于专利和科技论文的技术机会识别研究——以金属３Ｄ打印技术为例　７５　技术和产品中发掘潜在的技术机会，并最大限度利　用企业可控制资源扩展自身的技术的多样化组合，　是企业获得竞争优势的关键。整体上分析，全球技　术竞争可以抽象为企业识别技术机会并率先利用技　术机会的过程。因此，识别技术机会的能力被视为　国家和企业的最重要的研发核心竞争力之一¨　。　技术机会可以定义为，在系统分析科学和技术之间　关系的基础上，通过识别技术与科学之间、科学与　科学之间、技术与技术之间互动关系，从而发现潜　在的技术可能性¨　。李阳等¨　从具体操作层面提　出于科技论文和专利文献易于计量且有一定研究基　础的考量，因此本文继承和发展Ｎａｏｋｉ　Ｓｈｉｂａｔａ等　提出的定义。一方面，将论文中存在但专利中不存　在的主题看作技术机会，即存在科学研究但没有技　术开发，尽管该领域的内容或许比较基础，但在理　论支撑下的技术空白很可能代表孕育潜在颠覆性技　术的机会，较高的研发风险和诱人的技术前景并存；　另一方面，将专利中存在但论文中不存在的主题作　为技术机会，存在技术开发但没有相关的科学研究，　说明该技术发展还处于萌芽状态，深入的理论研究　出了基于论文和专利数据识别潜在技术机会的过程。　冯灵等¨　基于专利信息，采用Ｃｉｔｅｓｐａｃｅ软件，以　高铁技术为例实证分析了技术机会。王静静¨　基　于科技论文和专利文献创新了识别技术机会的方法。　整体上看，国内学者对技术机会的研究多集中在理　论研究，在研究内容和研究方法上仍相对滞后，技　术机会识别的准确性和及时性有待提高　２ｏ　３。传统　的技术机会识别主要依靠专家知识，在局部范围内　的细分技术领域能够保证较高的正确率，但是随着　我国积极融人国际竞争，在全球一体化竞争和大数　据背景下亟需新的技术识别方法。同时，随着技术　创新速度越来越快，技术颠覆和迭代周期越来越短，　涌现了海量技术信息数据，较大规模的权威科学技　术信息数据库的出现和信息分析技术的成熟，为我　们深入挖掘技术机会提供了数据和技术支撑。　３．２技术机会的识别原理　在技术萌芽期，技术机会更多地表现为科学与技　术之间错综复杂的关系及其作用机制。科学与技术既　有区别也有联系，是“知”与“行”的关系　。从　科学技术史来看，科学和技术具有不同的源流，在长　期的历史时期几乎没有显著交流。随着机器大工厂时　代的到来，科学和技术之间开始建立了显著的联系，　彼此互相借鉴和学习。２０世纪８Ｏ年代以来，随着生　命科学与技术等高科技的井喷式发展，科学与技术的　发展日趋一体化，呈现出科学技术化和技术科学化的　态势，科学和技术之间由此进入了全新的互动关系时　代　。因此，科学不仅是技术重要的起源之一，技　术的深入发展已经成为了科学研究的重要源泉，由形　成了一个彼此促进的良性互动关系　Ｊ。　基于技术生命周期视角，可以将技术从最初的　科学家理论到接受市场检验形成产品的整个过程，　理解为颠覆性技术形成和主导型技术确立两个前后　相继的阶段　Ｊ。本文主要研究的是颠覆性技术发　现及初步发展阶段。科技论文和专利文献是两类不　同的技术知识载体，能够清晰反映技术发现及其发　展过程。由于科学和技术是彼此互动的关系，同时　是该技术良性发展的重要动力，企业在技术萌芽阶　段的大量投入是获得技术优势的重要机遇。本文的　具体路径是：首先基于关键词共现分析，通过多维　聚类找到金属３Ｄ打印科技论文和专利文献的研究热　点主题，然后通过集对分析，找到论文和专利研究　热点的同异反，从而发现金属３Ｄ打印的技术机会，　得出相应结论。　３．３数据分析工具及其流程　ＳＡＴＩ、ＳＰＳＳ是主要的数据分析工具。ＳＡＴＩ是由　刘启元、叶鹰开发的一款文献题录统计分析工具，　支持输人ＷｏＳ数据库平台导出的ＴＸＴ纯文本格式、　ＨＴＭＬ格式等多种格式，可以抽取导人题录中的标　题、关键词、时间、来源等核心信息，具有频次统　计、构建相异共现矩阵等８种功能　。ＳＰＳＳ是世　界上最早的统计分析软件，可以进行多元聚类分析，　并能够得出可视化图片，被广泛应用于科学研究中。　数据分析的基本流程为：首先从ＷｏＳ数据库导出　“ＴＸＴ纯文本”格式的科技论文和专利文献，在数　据预处理后，导入ＳＡＴＩ软件成本专门的．ｘｍｌ专用　格式，提取文本关键词和时间，进行关键词频次统　计和构建相异矩阵；然后再将导出的．ｅｘｃｅｌ格式的　相异矩阵导人ＳＰＳＳ２０．０中，采用多维聚类分析科技　论文和专利文献研究热点；最后，比较科技论文和　专利文献研究热点的差异，识别金属３Ｄ打印的技术　机会，完成研究任务。　４金属３Ｄ打印研究热点分析与机会识别　４．１数据获取　通过对既有文献检索策略和检索结果对比分　析，检索结果差异较大，主要有检索数据库和检索　词两个主要原因。为了提高数据查全、查准率，在　数据库选择方面，科技论文数据主要来自Ｗｅｂ　ｏｆ　ＳｃｉｅｎｃｅＴＭ核心合集、专利文献来自ＤＩＩ，这两个数　据库均为国际上知名的同一平台且权威的数据库，　基本能够涵盖本次研究所需要的数据量，同时以　ＡＣＳ、ＡＰＩ为重要补充以保证查全率。在检索词和检　７６　王坤等：基于专利和科技论文的技术机会识别研究——以金属３Ｄ打印技术为例　索策略方面，首先锁定３Ｄ打印技术，然后根据金属　后通过ＩＰＣ精炼结果（如表１所示）。　材料和金属３Ｄ打印专门工艺技术缩小检索结果，最　表１金属３Ｄ打印ＩＰＣ对照表（部分）　科技论文和专利文献采用“标题词”检索，检　索词主要包含３Ｄ打印多种表达式、主要工艺技术、　主要金属材料。检索式为：ＴＩ＝（（３Ｄ　ｐｒｉｎｔ＊）ＯＲ（ｔｈｒｅｅ—　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｐｒｉｎｔ　）ＯＲ（３－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｐｒｉｎｔ　）ＯＲ（ｒａｐｉｄ　ｐｒｏｔｏｔｙｐ　）ＯＲ（ＲＰ）ＯＲ（ａｄｄｉｔｉｖｅ　ｍａｎｕｆａｃｔ　）ＯＲ（ｄｉｇｉｔｌａ　ｍａｎｕｆａｃｔ　）ＯＲ（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｍａｎｕｆａｅｔ　）ＯＲ（ｒａｐｉｄ　ｍａｎｕｆａｃｔ　）ＯＲ（ａｄｄｉｔｉｖｅ　ｐｒｏｔｏｔｙｐ　）ＯＲ（ｒａｐｉｄ　ｐｒｏｔｏｔｙｐ　ｍａｎｕｆａｃｔ　）ＯＲ（ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｎｃｒｅａｓ　ｍａｎｕｆａｅｔ　）ＯＲ（Ｌａｓｅｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒ　ｎｅｔ　ｓｈａｐ　）ＯＲ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｍｅｔａｌ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｉｎｔｅｒ　）ＯＲ　（Ｓｅｌｅｃｔ　ｌａｓｅｒ　ｓｉｎｔｅｒ　）ＯＲ（Ｓｅｌｅｃｔ　ｌａｓｅｒ　ｍｅｈ　）ＯＲ（Ｄｉｒｅｃｔ　ｍｅｔｌａ　ｄｅｐｏｓｉｔ　）ＯＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍ　ｓｅｌｅｃｔ　ｍｅｌｔ　））ＡＮＤ　ＴＩ＝（ａｌｌｏｙ　ＯＲ　ｍｅｔａｌ　ＯＲ（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅ１）ＯＲ　ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ　ＯＲ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　０Ｒ　Ｔｉ　０Ｒ　ＴＩ６ＡＩＡＶ　０Ｒ　ａｌｕｍｉｎａ　ＯＲ　Ａｌ　０Ｒ　４．２关键词提取及整合　（１）关键词提取。预处理后的每篇科技论文都　Ｉｒｏｎ　ＯＲ　Ｆｅｒｒｕｍ　ＯＲ　Ｆｅ　ＯＲ　Ｃｏｐｐｅｒ　ＯＲ　Ｃｕ　ＯＲ　Ｎｉｃｋｅ１）。　语种为Ｅｎｇｌｉｓｈ，文献类型为Ａｒｔｉｃｌｅ，时间范围为截　至２０１６年１２月３１日，检索日期为２０１７年２月１５　日。对于专利检索结果采用ＩＰＣ精炼，得到科技论　文１　３２３篇，专利文献１　１８７篇，剔除信息不完整或　与研究主题无关文本后，最后得到科技论文１　２８９篇，　专利文献１　１２３篇，有效率分别为９７．４％，９４．６％。　以２００７－－２０１６年为例，科技论文和专利文献每年数　量分布情况如图１所示，可以发现以“金属３Ｄ打印”　为主题的科技论文和专利文献发展较快，尤其是近　两年的发文量均超过１５０篇。　有作者给定的４～８个关键词，这是文章核心内容　的提炼，可以利用ＳＡＴＩ软件直接提取每篇科技论文　标题、关键词、时间等信息。对应专利文献而言，　并没有可以直接利用的关键词，目前有些软件方法　可以提取专利关键词或核心信息，但相应技术还不　成熟且软件使用门槛较高　Ｊ。鉴于本次研究专利　量不大，可以在专家的指导下手工提取关键词，并　以ＴＸＴ纯文本格式保存，方便ＳＡＴＩ软件对专利关　键词的频次统计和共现分析。在专家指导下，关键　词提取遵循以下规则：每篇专利文献关键词数量至　少为２个，且不设置上限，只要能够反映该篇专利　的单词或词组都可以作为关键词；将关键词主要分　为主要工艺、具体工艺技术、建模与仿真、金属原　材料、材料特性、产品应用等６个方面，提高手工　提取关键词的准确度。　（２）关键词整合。同一个关键词往往有多种表　达方式，也有单复数和词性的差异，同时论文和专　利是异构文献，都有自身特定的语言表达范式。鉴　于此，对科技论文和专利文献关键词整合遵循以下　规则：ｌ１大写小写化，即所有的关键词拼写都是小　写，包括首字母；２）复数单数化，即所有关键词都　以单数形式呈现；３）简写全拼化，即简写的专业术　语用全称形式展开；４）近义词统一化，即意思相近　图１　２００７－－２０１６年科技论文和专利文献数量分布　的关键词用同一个表达方式等。关键词整合主要通　过ｔｘｔ的“查找”和“替换”功能。此外，用于本文　研究的是金属３Ｄ打印的研究热点和技术机会，所选　择的文献均与金属３Ｄ打印直接相关，为避免不必要　的干扰，故而不将“３Ｄ打印”或“增材制造”作为　关键词。经过整合，利用ＳＡＴＩ关键词提取和频次统　计功能，得到科技论文和专利文献频次统计结果。　由于频次差距较大，且存在较多频次较低的关键词，　为提高分析效率和结果准确度，所以仅选择科技论　文和专利文献前２５位关键词。由于篇幅所限，仅仅　分别列出排名前５的关键词，如表２所示。　川ｊ等：琏ｒ　利和科技论史的技术机会识别研究——以金属３Ｄ十．Ｆｌ￣ｌＪ技术为例　表２金属３Ｄ打印高频关键词　７７　１　，　４．３　多维尺度聚类与研究热点　主要采川选择性激光熔化技术币¨激）匕沉积技术，将　不锈钢和铝合金等金属原材料经过激光沉积、热处　理等＿Ｔ　艺后．应川于医疗　ｑ　领域；主题＃２——主　要采川直接激光金属烧结和沉积技术，经过金属烧　结、激光处理、表面处理等Ｊ　艺　，从　改变材料　火键词频率高低是对　ｆ，前研究热点最直观的反　映，随蓿科学和技术　命周期的缩短，技术研究热　点　现多兀化币¨动态化趋势，仪凭天键州的线性分　析有失客观，　此需要采川多维聚类分析方法识别　技术研究热点　．ＳＡＴＩ软什【１『以实现多值共现，采　ｊ｛Ｊ　Ｅｑｌｄｖａｌｅｎ￣　系数　ｉ　ｆ１１．Ｊ　的硬度及其微观机构等材料特性；丰题＃３——　嘤　采朋选择性激光烧结技术币Ｉｌ电子求熔化技术，将钛　合金等材料经过烧结、快速　化等１－艺后，改变材　料的力学性能及其结构；主题＃４——通过非线性建　构建取值分布在［０，１］　问　Ｉ　ｆＨ似　阵，数值越大父联程度越强　对丁关键词　，　ｉｉ为　卡ｆ１似矩阵【ｆ１的ｆ　，Ｆｉ为关键涧ｉ　ｊ¨脱的总次数，ｒｉ为父键洲川；脱的总次数，　表　模仿真，测试金属材￣ｂＶ，Ｊ金属疲劳等性能，　利文献多维聚类结果ｆｎ１　３所爪　．金属３Ｄ打　印专利义献主要有４个研究热　主题：主题＃１——　／１　ｉ和ｉ』　Ｈ…现的次数　、ｉｔｉ于相似矩阵值过小容易　增ｎ仃分析误差，所以将卡｝ｊ似矩阵值　ｊ—ｌ相加得￣ＩＪＳＨ　异矩阵　体操作为：　‘先通过ＳＡＴＩ软件提取　父键词并构建相异　阵；其次仵ＳＰＳＳ２０．０【ｆ】导入由　ＳＡ３　Ｉ｛＝ｊ＝件，卜成的．ＰＸ（·ｅＩ格式的卡ｆＩ异矩阵（比率），　采，｝ｆｊ选择性激光熔化技术，以数据（ｄｉｇｉｔａｌ　ｄａｔａ）　为支撑，将以铜为核心的　属材料混合、加热、快　速冷却到基底上；主题＃２——采用选择性烧结技　术和激光处理技术两种技术，将主要以磁石、铬、　选择ＳＰＳＳ分析功能ＩｆＩ多维　度分析，分别选择科　技沦文和　利义献前２５个高频父键洲作为被分析变　域、具体参数没　为：形状为“正对称”，度量为　锰为原材料的金属合金进行热处理和快速淬火等１＿　艺技术，从而改良或匝塑原材料的微观结构；主题　＃３——采川铸造１－岂，在尚温条件下对镍和钛合金　“Ｅｕｃｌｉ￣ｔｅａｌ　离”，度　水平为“比率”，条件性　为“矩阵”，维数最大最小值均为“２”，度挝模　“Ｅｕ＜，ｌｉｄｅａｎ趴离”，输ｆＩＪ伞选、　科技论义多维聚类结果如　２所示。金属３Ｄ打　印科技论文主要钉４个研究热点主题：主题＃ｌ——　等金属材料的表面加１一处理；主题＃４——将以钭１和　铜为主要成分的金属材料熔化处理，并将其快速㈨　化成　、　Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ埘Ｉ随｜５ｌ　图２科技论文研究热点主题多维聚类　７８　王坤等：基于专利和科技论文的技术机会识别研究——以金属３Ｄ打印技术为例　Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ距离模型　一ｅａｍｇ　啦敏　，　１　０　Ｏ　口　，　，　【ｓ　塑】　：＝＝塾：　（．　　／　＝呻ｉｏｎ　Ｏ　ｏ　鞠醐嚆ｌ砷嗡＝Ｏ　、＝　．。　／　，　　１　Ｏ　难教＇　图３专利文献研究热点主题多维聚类　４．４技术机会识别　论文主题＃４）。对企业而言，充分借鉴科学研究的　如图４所示，通过对金属３Ｄ打印科技论文研究　有益成果，加大这两个领域的投入，尤其要加强以　主题和专利文献研究主题的对比分析，可以发现有　不锈钢、铝合金为核心的金属原材料研发和应用，　两个相对应的主题：（１）科技论文主题＃ｌ与专利文　力图实现科学理论的专利化、产业化。　献主题＃１相对应，都是与选择性激光熔化技术及相　（２）第二类技术机会有：１）主要采用铸造Ｔ艺，　关工艺为主，不过两者在金属原材料关注重点不同，　在高温条件下对镍和钛合金等金属材料进行表面处　这意味着以不锈钢和铝为核心的金属原材料很可能　理和成型加工（专利文献主题样３）；２）将以铝和　是下一阶段的发展重点；（２）科技论文主题＃３与专　铜为核心的金属材料熔化处理并快速同化成型（专　利文献主题＃２相对应，主要是用激光技术改变金属　利文献主题＃４）。对企业而言，这两个技术领域发　原材料的微观结构。同时，也存在４个技术机会。　展还比较初级，主要是因为缺乏科学理论的支持，　（１）第一类技术机会：１）采用直接激光金属　企业需要在加强金属原材料应用的同时高度重视理　烧结和沉积技术，经过金属烧结、激光处理、表面　论研究，尤其要加大以镍、铜、铝、钛为原料的金　处理等一ｒ艺后，从而改变材料的硬度及其微观机构　属合金材料理论研究，以金属材料理论的突破促进　等材料特性（科技论文主题＃２）；２）通过非线性　３Ｄ打印产业的更好发展，由此形成一个彼此促进的　建模仿真，测试金属材料的金属疲劳等特性（科技　良性循环。　不　科　存　（Ｔ３，？）　技　在　（Ｔ４，　？）　论　（Ｐ１，Ｔ１）　（Ｐ１，？）　（Ｐ３，Ｔ２）　（Ｐ４，？）　存在　不存在　专利文献（Ｔ）　图４科技论文和专利文献研究热点主题比较　５创新点　过ＳＡＴＩ软件提取关键词并构建相异共现矩阵，采用　本文基于科技论文和专利文献分析了金属３Ｄ打　ＳＰＳＳ多维聚类方法识别研究热点，最后对比分析科　印的技术机会，在提高数据查全查准率基础上，通　技论文和专利文献研究热点主题的差异发现金属３Ｄ　王坤等：基于专利和科技论文的技术机会识别研究——以金属３Ｄ打印技术为例　［１２］刘红光，杨倩，刘桂锋，等．国内外３Ｄ打印快速成型技术的专　利情报分析［Ｊ］．情报杂志，２０１３，３２（６）：４０—４６　［１３］董坤，吴红．基于论文一专利整合的３Ｄ打印技术研究热点分　析［Ｊ］．情报杂志，２０１４，３３（１１）：７３—７６，６１　［１４］ＰＯＲＴＥＲ　ＡＬ，ＤＥＴＡＭＰＥＬ　Ｍ　Ｊ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｐｐｏ￣ｕｎｉｉｆｅｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　［Ｊ］．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｏｃｉａｌ　Ｃｈａｎｇｅ，１９９５，４９（３）：　２３７—２５５　打印的技术机会，本文主要创新点和结论如下：　（１）发展了技术机会理论。基于技术创新视角，　系统分析了科学和技术之间的互动关系，进而归纳　出两类不同的技术机会，即“科技论文中但专利文　献中没有”的技术机会、“专利文献中有但科技论　文中没有”的技术机会，并将技术机会识别过程可　视化呈现，加深了对技术机会的理解，有利于后续　研究的开展。　（２）填补了金属３Ｄ打印技术机会研究的空白。　当前学术界主要是从技术性能视角研究金属３Ｄ打印　［１５］ＤＯＮＧＨＵＡ　ＺＨＵ，ＡＬＡＮ　Ｌ　ＰＯＲＴＥＲ．Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｏｃｉａｌ　Ｃｈａｎｇｅ，　２００２，６９（５）：４９５—５０６　［１６］ＯＬＳＳＯＮ　０．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ　ａｎｄ　ｇｒｏｗｔｈ【Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　技术及其发展前景，从情报学视角的研究多集中在　３Ｄ打印技术，目前尚未涉足金属３Ｄ打印。本文首　次基于科技论文和专利文献的多源信息视角研究金　属３Ｄ打印的研究热点及其技术机会，识别出两类共　４个技术机会，为企业战略决策以及金属３Ｄ打印行　业的发展提供了重要参考。　参考文献：　［１］郑增，王联凤，严彪．３Ｄ打印金属材料研究进展［Ｊ］．上海有　色金属，２０１６，３７（５）：５７－６０　［２］曾光，韩志宇，梁书锦，等．金属零件３Ｄ打印技术的应用研　究［Ｊ］．中国材料进展，２０１４，３３（３：３７６—３８２　［３］科技部．中澳联合研究中心揭牌仪式在京举行［ＥＢ／ＯＬ］．　（２０１３－０６—０７）［２０１７—０４—１０］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｏｓｔ．ｇｏｖ．ｃｎ／　ｋｊｂｇｚ／２０１３０６／ｔ２０１３０６０６＿１０６４４９．ｈｔｍ　［４］中华网．欧洲航天局“惊奇项目”将带领３Ｄ打印进入金属时　代【ＥＢ，ＯＬ　Ｊ．（２Ｏ１３一ｌ０一ｌ６）ｌ　２０１７－０４—１０　Ｊ．ｈｔｔｐ：／／ｔｅｃｈ．ｃｈｉｎａ．　ｃｏｒｎ／ｎｅｗｓ／ｃｏｍｐａｎｙ／ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ／１１０６６１３０／２０１３１０１６／１８０９２７５１．ｈｔｒａｌ　［５］工业和信息化部．工业和信息化部、发展改革委、科技部、　财政部关于印发新材料产业发展指南的通知［ＥＢ／ＯＬ］．　（２０１７一Ｏ１—２３１［２０１７—０４—１０］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｉｔ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｎｌ１４６２９５／　ｎ１６５２８５８，ｎｌ６５２９３０，ｎ３７５７０１６／ｃ５４７３５７０／ｃ０ｎｔｅｎｔ．ｈｔｍｌ　［６］任佳妮，张薇，钱虹，等．基于专利情报和文献计量的国内３Ｄ　打印技术研究分析［Ｊ］．情报探索，２０１６，２２２（４）：５１—５７　［７］吴菲菲，段国辉，黄鲁成．基于团队识别的３Ｄ打印技术发展前　景分析［Ｊ］．情报杂志，２０１３，３２（８）：６２—６７　［８］ＧＲＩＦＦＩＴＨ　Ｌ，ＫＥＩＣＨＥＲ　Ｄ，ＡＴＷＯＯＤ　Ｃ，ｅｔ　ａ１．Ｆｒｅｅ　ｆｏｒｍ　ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｕｓｉｎｇ　ｌａｓｅｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ　ｎｅｔ　ｓｈａｐｉｎｇ（ＬＥＮＳ）　［ｃ］／／ＤＥＦＥＮＳＥ　ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯ　ＣＴＲ　ＥＬＥＣ　ＲＥＰ．Ｓｏｌｉｄ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．Ａｕｓｔｉｎ：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆｏＴｅｘａｓ　ａｔ　Ａｕｓｔｉｎ，１９９６．　［９］刘伟．金属３Ｄ打印成形工艺研究［Ｊ］．中国铸造装备与技术，　２０１７（６）：４－７　［１０］秦天，葛沈瑜，黄进浩，等．金属增材制造技术的理论研究现　状讨论［Ｊ］．材料开发与应用，２０１６，３１（６）：９４—１０２　［１１］陈燕和．中国的３Ｄ打印研究（１９９３－－２０１　４１：基于文献计量学的　分析［Ｊ］．现代情报，２０１５，３５（６】：８６—８９　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ｇｒｏｗｔｈ，２００５，１０（１）：３１－５３　［１７］李阳，许培扬．基于专利分析的技术机会识别流程研究［Ｊ］．　情报理论与实践，２０１４，３７（５）：６１—６３　［１８］冯灵，余翔，张军荣．基于专利信息的高铁技术机会分析［Ｊ］．　情报杂志，２０１５，３４（１２）：９５—１００　［１９］王静静．基于论文和专利的技术机会分析［Ｄ］．北京：北京工　业大学，２０１６　［２Ｏ］吕一博，康宇航，王淑娟，基于共现分析的技术机会发现与可　视化识别［Ｊ］．科研管理，２０１２，３３（４）：８０—８５　［２１］巨乃岐，刘冠军．从科学与技术的关系看科学向技术转化的　实质与要求［Ｊ］．河南大学学报（社会科学版），２００４，４４（１）：　２４—２８　［２２］王春法．当代科学技术发展的基本特点及其含义［Ｊ］．学习与　实践，２００２（１１）：３４—３８，１　．　［２３］眭纪刚．科学与技术：关系演进与政策涵义［Ｊ］．科学学研究，　２００９，２７（６）：８０１－８０７　［２４］王坤，王京安．技术生态视角下的技术演化分析框架［Ｊ］．经　营与管理，２０１７￣）：１００—１０２　［２５］ＳＨＩＢＡＴＡ　Ｎ，ＫＡＪＩＫＡＷＡ　Ｙ，ＳＡＫＡＴＡ　Ｉ．Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｇａｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ｎａｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｃａｓｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ａ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌ［Ｊ］．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｉｇｃａｌ　Ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｏｃｉｌａ　Ｃｈａｎｇｅ，　２０１０，７７（７）：ｌ　１４７－１　１５５　［２６］刘启元，叶鹰．文献题录信息挖掘技术方法及其软件ＳＡＴＩ的　实现：以中外图书情报学为例［¨．信息资源管理学报，２０１２，　２（１）：５０－５８　［２７］黄鲁成，张璐，吴菲菲，等．基于突现文献和ＳＡＯ相似度的新　兴主题识别研究［¨．科学学研究，２０１６（６）：８１４—８２１　［２８］ＣＡＬＬＯＮ　Ｍ，ＣＯＵＲＴＩＡＬ　Ｊ　Ｐ，ＬＡＶＩＬＬＥ　Ｆ．Ｃｏ－ｗｏｒｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａ８　ａ　ｔｏｏｌ　ｆｏｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｂａｓｉｃ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ：ｔｈｅ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ【Ｊ　Ｊ．　Ｓｅｉｅｎｔｏｍｅｔｒｉｃｓ，１９９１，２２（１）：１５５—２０５．　作者简介：王坤（１９９２一），男，湖北恩施人，硕士研究生，主要研究　方向为技术创新与知识管理；王京安（１９７ｌ一），男，通信作者，河　北安国人，教授、博士，主要研究方向为组织理论与创新管理；汤月　（１９９４一），女，安徽巢湖人，硕士研究生，主要研究方向为技术创新；　校姜文（１９９３一），男，江苏溧阳人，硕士研究生，主要研究方向为技　术创新。　

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