運(yùn)用知識管理推進(jìn)航天產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新

◎北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所 楊斌 閆麗媛 盧二寶 趙天竹

運(yùn)用知識管理推進(jìn)航天產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新

◎北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所 楊斌 閆麗媛 盧二寶 趙天竹

知識管理是當(dāng)今管理科學(xué)、信息科學(xué)交叉融合的最新理論成果之一，而技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)獲得核心競爭力、取得領(lǐng)先市場地位的有效途徑之一，所以北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所基于知識管理手段開展了自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新工作，并取得了一定成果。自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種閉式循環(huán)回?zé)崾桨l(fā)動(dòng)機(jī)，在軍用、民用領(lǐng)域均有所應(yīng)用，國內(nèi)對于自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)相對較晚，技術(shù)成果主要集中在科研院所和部分高校之中。

研究所在自由活塞斯特林發(fā)電機(jī)研發(fā)方面取得了一定成績，但在該技術(shù)知識管理方面還存在欠缺，需要在項(xiàng)目的論證、立項(xiàng)、研發(fā)及樣機(jī)的試制等階段做好知識管理和知識產(chǎn)權(quán)工作，這樣可以有效梳理整合內(nèi)外部資源，使隱性知識顯性化，推動(dòng)系統(tǒng)創(chuàng)新，也可以避免重復(fù)研究他人已取得的成果，造成人力、財(cái)力以及社會(huì)資源的浪費(fèi)，還可避免因侵權(quán)賠償而帶來經(jīng)濟(jì)損失。

為此，研究所結(jié)合知識管理方法，以需求分析為背景，通過內(nèi)部知識挖掘梳理現(xiàn)有研究成果，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析尋找研究盲點(diǎn)，并以知識創(chuàng)新推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)而推進(jìn)自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。

一、知識挖掘和儲(chǔ)備

1.知識挖掘

知識挖掘是基于技術(shù)需求，以專業(yè)角度對知識進(jìn)行內(nèi)部與外部的收集及整理，通過分析、評估、審核等步驟最終匯總并明確有用信息的過程。自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)的知識挖掘主要通過外部資料搜集與內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)總結(jié)2種方式完成，通過知識挖掘得到該技術(shù)發(fā)展規(guī)律及研究進(jìn)展，并分析出研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，發(fā)現(xiàn)本專業(yè)的學(xué)科生長點(diǎn)，并為戰(zhàn)略規(guī)劃部門提供戰(zhàn)略規(guī)劃及發(fā)展依據(jù)，從而制定本專業(yè)的發(fā)展方向。

內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)總結(jié)是通過對研究所在自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)研究過程中已取得的科研成果進(jìn)行梳理，總結(jié)不同方向研究進(jìn)展并進(jìn)行總結(jié)歸納，實(shí)現(xiàn)對技術(shù)層次的定位。主要表現(xiàn)在：搜集并整理以往研制過程中產(chǎn)生的技術(shù)資料，如方案論證報(bào)告、方案設(shè)計(jì)報(bào)告、產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙、試驗(yàn)大綱、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果等信息，形成完善、合理的文檔編制模板，為技術(shù)文件內(nèi)容編寫提供指導(dǎo)；整理分析自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研發(fā)人員在產(chǎn)品開發(fā)過程中對自身專業(yè)知識及研制經(jīng)驗(yàn)的積累，以及總結(jié)歸納的技術(shù)秘密、專利、科技論文等研究成果，為后續(xù)產(chǎn)品的研發(fā)提供技術(shù)支撐和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)向系統(tǒng)研發(fā)的轉(zhuǎn)移。

外部資料的搜集主要是通過對國內(nèi)自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、專利成果等信息進(jìn)行跟蹤與匯總，為研究所自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展提供參考借鑒信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，各類學(xué)術(shù)期刊庫應(yīng)運(yùn)而生，在豐富知識獲取渠道的同時(shí)也帶來了海量的資料信息，所以外部資料的搜集還需要借助技術(shù)與情報(bào)搜集人員運(yùn)用先進(jìn)的檢索策略，全面、智能地挖掘出蘊(yùn)藏于海量知識中的有用信息，即通過挖掘顯性知識提煉隱性知識。

在外部資料檢索過程中，首先要按照技術(shù)樹進(jìn)行關(guān)鍵詞羅列，并制定檢索策略，之后對該領(lǐng)域進(jìn)行全面檢索，將檢索出的專利及非專利文獻(xiàn)的摘要進(jìn)行匯總，再經(jīng)過人工仔細(xì)篩選后按照需求進(jìn)行時(shí)間、國別、技術(shù)類型等的分析整理，最后對相關(guān)性較高的文獻(xiàn)進(jìn)行細(xì)致解讀，進(jìn)而為系統(tǒng)創(chuàng)新提供技術(shù)支撐。

一是關(guān)鍵詞羅列。按結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分整理并形成技術(shù)樹，針對感興趣的領(lǐng)域提出關(guān)鍵詞，通過檢索策略的設(shè)定挖掘熱點(diǎn)項(xiàng)，再經(jīng)過分析整理得到有用知識。

二是檢索策略。檢索人員對關(guān)注方向、技術(shù)方案的理解程度和側(cè)重程度對制定檢索策略與檢索結(jié)果篩查具有重要影響，還影響研發(fā)人員的創(chuàng)造性判斷。檢索策略的制定主要基于技術(shù)樹的脈絡(luò)，通過對研究所內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)總結(jié)梳理出的技術(shù)樹進(jìn)行深入研究整理，以“并”的關(guān)系分別檢索至最小技術(shù)點(diǎn)，從而避開與自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)系統(tǒng)不相關(guān)的底層知識資料。

三是檢索結(jié)果分析。根據(jù)提供的關(guān)鍵詞及制定的檢索策略檢索出國內(nèi)外專利與非專利文獻(xiàn)，根據(jù)時(shí)間、區(qū)域、單位、技術(shù)等分類進(jìn)行歸納總結(jié)，并列舉專利技術(shù)檢索分析結(jié)果，非專利文獻(xiàn)分析方法與專利文獻(xiàn)分析方法相一致。自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)專利申請總體趨勢如圖1所示。

圖1 自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)專利申請總體趨勢圖

從圖1可以看出，自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)發(fā)展大致經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一階段是20世紀(jì)70、80年代，第一件專利申請出現(xiàn)在1924年，之后穩(wěn)定持續(xù)增長，一直到1985年專利申請量達(dá)到第一個(gè)頂峰，申請數(shù)量達(dá)52件，說明自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)發(fā)展時(shí)間較早，研發(fā)活動(dòng)也較為活躍；第二階段為20世紀(jì)90年代，這一時(shí)期自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)研發(fā)尋求性能改進(jìn)和更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，專利申請量有所回落，到1999年又重新達(dá)到第二個(gè)頂峰，專利申請數(shù)量達(dá)76件；第三階段為2000年至今，其專利申請年度分布呈鋸齒狀，出現(xiàn)2個(gè)峰值。進(jìn)入21世紀(jì)后，自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)有了新的發(fā)展，尤其在深空探測動(dòng)力方向，許多公司和大學(xué)都相繼開展了相關(guān)研究，專利申請量較多。由于專利滯后性，總體趨勢圖中未包含2015年專利申請量，但預(yù)計(jì)今后自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)的研發(fā)依舊活躍。

從國際專利分類及分布來看，自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)主要應(yīng)用于熱氣或燃燒產(chǎn)物的變?nèi)菔桨l(fā)動(dòng)機(jī)裝置上的專利申請數(shù)量為318件，應(yīng)用于彈力、重力、慣性或類似的發(fā)動(dòng)機(jī)的專利申請數(shù)量為60件，應(yīng)用于活塞式內(nèi)燃機(jī)和一般燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的專利申請數(shù)量為51件，應(yīng)用于制冷機(jī)、制冷設(shè)備或系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)的專利申請數(shù)量為44件，應(yīng)用于電機(jī)的專利申請數(shù)量為35件。

通過追蹤國內(nèi)外自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)，了解其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展方向及發(fā)展程度；通過查閱文獻(xiàn)資料提煉國內(nèi)外競爭對手的發(fā)展現(xiàn)狀及擅長領(lǐng)域，掌握研究所在該領(lǐng)域的發(fā)展前景；通過技術(shù)管理人員梳理國內(nèi)外的自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程，建立研究所在該技術(shù)領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系，提升該技術(shù)的核心競爭力。

2.知識儲(chǔ)備

知識儲(chǔ)備是指將檢索得到的專利、非專利等技術(shù)文獻(xiàn)進(jìn)行分析、提煉及整理匯總后存入紙介質(zhì)、磁介質(zhì)等媒介中，以供技術(shù)人員查找和利用。對自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)來講，通過知識挖掘可將內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)與外部資料進(jìn)行分析整合，形成原始文件、設(shè)計(jì)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)大綱、圖片圖紙、結(jié)題報(bào)告、總結(jié)報(bào)告等形式，以有效存儲(chǔ)知識，并通過隱性知識顯性化處理以及顯性知識綜合化處理實(shí)現(xiàn)知識轉(zhuǎn)化，形成可供技術(shù)人員利用的知識。

二、知識共享與應(yīng)用

1.知識共享

在自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)的知識管理過程中，知識共享分為內(nèi)部和外部兩部分：前者主要結(jié)合項(xiàng)目研制的成功經(jīng)驗(yàn)來開展，通過“老帶新”的方式將原有取得的知識成果最大程度地傳遞給新人；后者主要結(jié)合自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)在外部科研單位中的發(fā)展動(dòng)態(tài)來開展，通過技術(shù)人員搜集或者與高校、專利代理機(jī)構(gòu)合作共同收集等方式，追蹤該技術(shù)領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，并通過專家講座、座談會(huì)、研討會(huì)的方式在項(xiàng)目組內(nèi)開展知識分享，以持續(xù)提升本項(xiàng)目組的專業(yè)技術(shù)水平。

2.知識應(yīng)用

某些學(xué)者認(rèn)為知識運(yùn)用與知識整合密不可分，企業(yè)的競爭優(yōu)勢并不是知識的存貯量及知識本身，而是知識的運(yùn)用程度，知識的有效運(yùn)用能夠幫助企業(yè)提高效率并減少研發(fā)成本。

對比國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，研究所在自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)研制過程中涉及了大部分專業(yè)領(lǐng)域，如熱機(jī)系統(tǒng)熱力學(xué)、發(fā)電裝置動(dòng)力學(xué)關(guān)鍵技術(shù)、支撐與間隙密封技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)熱頭結(jié)構(gòu)、直線發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)等，但由于投入有限，還存在一些空白領(lǐng)域及薄弱領(lǐng)域。

一是空白領(lǐng)域。

線性熱聲學(xué)。性能仿真是研究自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要手段，目前針對自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的理論分析大多從宏觀角度出發(fā)，關(guān)注氣體的宏觀熱力學(xué)過程，并采用較多的假設(shè)，卻忽略了回?zé)崞鞯年P(guān)鍵作用，所以在日后的研制過程中應(yīng)關(guān)注設(shè)計(jì)仿真過程中對于線性熱聲學(xué)的應(yīng)用，以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

核能應(yīng)用。空間電源中比較常用的有一次性化學(xué)電源、核電池以及太陽能電池陣列等。核能源具有功率大、壽命長、無光照影響、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，但其能量轉(zhuǎn)換效率較低；而自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、體積小、發(fā)電功率高等特點(diǎn)，將同位素?zé)嵩磁c自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)合，將對深空探測帶來較大益處，其也是自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)未來發(fā)展的方向之一。

二是薄弱領(lǐng)域。

系統(tǒng)聯(lián)合仿真。自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)屬多學(xué)科融合的先進(jìn)技術(shù)，涉及熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電磁、控制等多個(gè)領(lǐng)域，針對單獨(dú)某一方向的仿真不能完整地表達(dá)系統(tǒng)的運(yùn)行特性，所以通過聯(lián)合仿真，耦合傳熱、流體、結(jié)構(gòu)等學(xué)科可最大限度地接近實(shí)際運(yùn)行效果，增強(qiáng)設(shè)計(jì)能力。

制造技術(shù)。自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)除取決于設(shè)計(jì)的合理高效性以外，其對制造工藝要求也格外嚴(yán)格，零件需具有高精度、高可靠性、變形度小及壽命長等特點(diǎn)，這為制造帶來了較大的挑戰(zhàn)，尤其是對于新材料的應(yīng)用，所以日后需借鑒已有成果來提升技術(shù)實(shí)力。

三、知識創(chuàng)新

知識創(chuàng)新是在知識挖掘、儲(chǔ)備、共享、運(yùn)用的基礎(chǔ)上產(chǎn)生出新的概念、思想和體系的過程，創(chuàng)新是管理的目的，通過實(shí)現(xiàn)隱性知識的顯性化及顯性知識的內(nèi)部化達(dá)到對知識管理最終作用的體現(xiàn)。通過梳理內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)與檢索分析外部資料，針對空白及薄弱領(lǐng)域采取相應(yīng)的措施，并充分考慮自身的研制基礎(chǔ)，提出自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)研制的擬定發(fā)展方向，包括同位素結(jié)合自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、自由活塞斯特林結(jié)合電源管理系統(tǒng)等，為將來自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)推進(jìn)提供了思路。

知識是創(chuàng)新的基石，在知識日漸豐富的今天，面臨的問題不再是知識匱乏，而是如何將知識有效整合分析，為技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)。北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所本著技術(shù)創(chuàng)新結(jié)合知識創(chuàng)新的思想，通過知識挖掘分析應(yīng)用，查找了空白及薄弱領(lǐng)域，梳理總結(jié)了已有成果，并結(jié)合現(xiàn)有條件指出了技術(shù)創(chuàng)新方向，有效促進(jìn)了自由活塞斯特林發(fā)電技術(shù)向前發(fā)展。