基于專利大數據分析的裝配式建筑技術產學研合作策略研究

鐘彥祺，賀一展，王庚辰，王臘銀

（西安建筑科技大學安德學院，陜西 西安 710000）

0 引言

裝配式建筑是指用預制的構件在工地裝配而成的的建筑。它在我國經歷了曲折的發展，隨著國家相關政策的積極調整，近年來迎來了新的發展機遇。目前，由于外部條件和內部技術的影響，我國裝配式建筑在產學研合作的發展上仍存在很多問題，而專利是產學研合作的典型形式，是學術知識轉移擴散到產業的重要環節。為此，本文對CNKI發明專利數據庫中16922條與裝配式建筑有關的專利數據進行研究，希望從產學研合作的角度，為裝配式建筑技術提供新的發展策略[1]。

1 提出問題

1.1 裝配式建筑企業創新能力低、技術吸收能力弱

全國各高校及其他科研單位與現代化建筑企業合作深度不足，企業未能充分利用各高校及其他科研單位在技術創新、技能培訓和生產實踐中的綜合優勢，導致高校研究成果無法有效轉化為社會生產力。

1.2 校企合作專業人才培養體系及方案不夠完善

相比于裝配式建筑產業在我國的發展速度，我國對于裝配式建筑人才的培養速度明顯偏慢。在裝配式建筑領域專業化人才方面，各高校及其他科研單位與建筑企業缺乏完善的合作培養體系及培養方案，進而導致了在裝配式建筑發展過程中關鍵性人才稀缺的現象。

2 數據處理與分析

本文在CNKI發明專利數據庫中選取了公開號為2001年到2018年的16922條裝配式建筑專利數據作為數據來源（以專利公告日期為準），根據專利數據所屬國省代碼，通過Python對專利進行歸類，進而從關系維進行分析，給出發展建議。

首先，本文應用Python語言讀取各類別裝配式建筑專利的名稱，再用Jieba分詞標記其詞性，輸出名稱中的“動詞”，并按照詞頻對其進行排序（過程中去掉停用詞、無用詞、形容詞等泛指且無明確功能的詞），通過進一步處理，得到161個關鍵動詞。再運用Python調用Synonyms函數對以上結果進行同義詞或近義詞檢索聚類并命名，得到裝配式建筑專利的功能語料庫。根據表1可知，16922條裝配式建筑專利的核心功能包括“連接、安裝集成、制動、支撐、修復加固、綠色節能、圍護防護、預處理、拆卸、檢測、開合、澆筑、掛貼、減震、交通運輸、構件工廠化”16種。這些核心功能用Fi來表示，其中i＞0且∈N，i∈[1,16]。

表1 核心功能語料庫

為進一步探究發明專利的所屬功能與其申請人、發明人之間的關系，本文運用Python和Excel對16922條專利數據中的申請人和發明人進行統計，得到公開號在2001～2018年間裝配式建筑專利申請人和發明人的出現頻次。為找到申請人和發明人之間的強關系，本文從統計數據中截取了出現頻率在45次及以上的申請人、發明人及其專利信息，共篩選出55個節點，接著運用Python得到了66條申請人與申請人、發明人與發明人以及申請人與發明人之間存在關聯的專利數據[2]。

從篩選出的66條關聯信息可以看出，在申請人與發明人關系中，申請人為北京工業大學、發明人為張愛林的專利連接次數最多，有179次，這說明該高等院校與學者之間的合作關系很強；在申請人與申請人關系中，申請人為湖南標迪夫節能科技有限公司和申請人為王本淼的專利連接次數最多，有49次，而申請人為湖南標迪夫節能科技有限公司、發明人為王本淼的專利連接次數有46次，這說明該科技公司與申請個人專利的發明人王本淼之間的合作關系較強；在發明人和發明人關系中，發明人葉全喜和發明人劉學春的專利連接次數最多，有77次，這說明這兩人共同研發的專利數較多，合作關系較強。

為更清晰地展示各節點之間的關系，本文運用Gephi對數據進行了可視化處理，得到了申請人與申請人之間、發明人與發明人之間以及申請人和發明人之間的社會關系網絡圖[3]。

從圖1中可以得到三個以專利申請人為中心的專利申請合作集群，其中心申請人分別為北京工業大學、沈陽建筑大學和東南大學。其中，以北京工業大學為中心申請人的合作群與其發明人之間的合作較為緊密；以東南大學為中心申請人的合作群則與其他申請人，例如國家電網公司、南京工業大學等單位聯系緊密，這說明它們與某一發明人均有合作關系。而孤立的點則有以下幾種情況：一是申請人出現頻次在45次及以上，但與其相關的發明人出現頻次未在45次及以上；二是發明人出現頻次在45次及以上，但與其相關的申請人出現頻次未在45次及以上，這兩種情況均說明該種合作關系的關聯性較弱。

圖1 2001-2018年申請人與發明人兩兩之間的社會網絡關系圖

表2 2001-2018年專利中出現45次及以上的申請人（26人）及發明人（29人）名單

接表2

接著，本文運用表1所示專利功能語料庫，對申請數排名前十的申請人所申請專利的核心功能進行了歸類統計，通過Excel對數據進行了可視化處理，得到了十位申請人與裝配式建筑專利核心功能的關系矩陣熱力圖。

表3 2001-2018年專利中申請人與發明人之間兩兩關聯的公開號/國省代碼

接表3

由圖2可以明確各專利申請人所擅長研究的領域，例如在連接（F1）技術領域，北京工業大學、沈陽建筑大學等多個院校均有研究成果；在修復加固（F5）技術領域，北京工業大學、哈爾濱工業大學等院校有較多研究成果；在減震（F14）技術領域，研究成果則主要來自北京工業大學和東南大學兩院校。企業可以以此為依據，選擇合適的合作對象，研發應用新的裝配式建筑專利技術，進而推動裝配式建筑行業產學合作。

圖2 十位申請人與裝配式建筑專利核心功能的關系矩陣熱力圖

同時，為進一步說明校企之間如何合作互選，本文以西部地區為例，運用Excel軟件對陜西省、四川省、重慶市三地申請人的出現頻次進行統計，取每個省、直轄市發明專利數排名前十的申請人得到如表4所示結果（申請人頻次在20次以上的均已注明[4]）。

表4 四川省、重慶市、陜西省發明專利數前十的申請人

四川省、重慶市、陜西省分別位于我國的西南、西北地區，是西部地區的重要省/市，也是裝配式建筑在西部地區發展的中心省/市。數據統計表明，陜西省有關裝配式的專利研究較為豐富，西安建筑科技大學、西北工業大學、西安交通大學、長安大學等高校可以同西安抄碼科技有限公司、西安航天復合材料研究所、中鐵第一勘察設計院集團有限公司等單位構建校企科研合作互助網；重慶大學、西南交通大學、四川大學等高校可以同四川動和工程咨詢有限公司、重慶長安汽車股份有限公司、中冶建工集團有限公司等企業進行跨區域交流。各省/直轄市校企既可在省內形成小型科研合作互助網，也可在地區內選擇研究方向互補的合作單位形成大型科研合作互助網。在交通往來便利、地域環境相似的情況下，這既加強了高校與企業間在裝配式建筑技術應用領域上的交流與合作，也加速了我國裝配式建筑技術在具體地域環境下的創新和應用。

3 結論與建議

3.1 政府出臺相應政策，促進產學研合作

為推動裝配式建筑技術在產學研合作方面的發展，政府應制定具體的政策，促進各高校與建筑企業的合作。在相關院校設置有關裝配式建筑技術的研發基地，加大對各高校在技術研發領域的支持；鼓勵高校編寫與裝配式建筑行業相關的教材，加強建筑行業專業型人才對于裝配式建筑技術的認識；同時，各地區政府可制定裝配式建筑行業人才就業辦法，加強各高校人才與建筑行業企業的交流互動與合作[5]。

3.2 企業高校聯動，構建合作互助模式

在裝配式建筑技術發展過程中，高校和企業發揮著至關重要的作用，因此促進產學合作可以進一步推動裝配式建筑技術在應用領域的發展。地理位置適宜的各高校和企業，可以結合本文所做的數據分析進行深入探討，構建高校-企業科研合作互助網，推動校企聯合培養機制的建立，加強我國高校與企業在裝配式建筑技術實際應用領域的交流與合作，加速我國裝配式建筑技術的創新和發展[6]。