基于專利數(shù)據(jù)的化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析

孫學(xué)軍 賀德方 彭 潔 張英杰 齊俊景(1.中原工學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河南 鄭州 450007；.中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所，北京 10008；.信息工程大學(xué)洛陽(yáng)校區(qū)圖書館，河南 洛陽(yáng) 47100)

化纖是紡織工業(yè)提升整體競(jìng)爭(zhēng)力的支柱型產(chǎn)業(yè)，也是我國(guó)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在紡織工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。化纖機(jī)械作為紡織機(jī)械眾多品類之一，開始由功能化、差異化、高質(zhì)化向精細(xì)化、數(shù)字化、智能化方面發(fā)展，“十三五”期間，在《紡織機(jī)械行業(yè)“十三五”發(fā)展指導(dǎo)性意見》列入的59項(xiàng)“重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目”中，化纖機(jī)械項(xiàng)目有8項(xiàng)[1]。

化纖機(jī)械技術(shù)相關(guān)的研究，吳素坤等[2]從專利數(shù)量分布、專利權(quán)人分布及技術(shù)領(lǐng)域分布，揭示中國(guó)紡織專利布局。鄭樹華等[3]梳理了國(guó)內(nèi)外經(jīng)編領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的申請(qǐng)狀況并對(duì)其涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行解析。張錄靈等[4]以MK7D等國(guó)外新型梳棉機(jī)為例，技術(shù)梳棉機(jī)性能做出梳棉機(jī)發(fā)展趨勢(shì)的定性分析。崔江紅等[5]以德國(guó)和奧地利(中國(guó)恒天收購(gòu))非織造針刺技術(shù)為例，梳理非織造針刺設(shè)備研究現(xiàn)狀并展望中國(guó)非織造布設(shè)備未來發(fā)展方向。來可華等[6]認(rèn)為高效、降耗、減排、差異化、柔性化是化纖設(shè)備的主攻方向。應(yīng)向偉等[7]從時(shí)間屬性、地域?qū)傩?、專利?quán)人屬性、技術(shù)屬性及質(zhì)量角度對(duì)國(guó)內(nèi)外劍桿織機(jī)技術(shù)進(jìn)行研究，指出中國(guó)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)。黃魯成等[8]以智能材料為研究對(duì)象，論證了基礎(chǔ)專利競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)、核心專利競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)、原創(chuàng)與普遍性專利態(tài)勢(shì)分析框架的可行性。陳榮等[9]從技術(shù)熱點(diǎn)、技術(shù)機(jī)會(huì)與技術(shù)發(fā)展路徑方面，構(gòu)建面向技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的專利分析框架，技術(shù)熱點(diǎn)可以反映當(dāng)前關(guān)注焦點(diǎn)以揭示技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，技術(shù)機(jī)會(huì)通過技術(shù)關(guān)聯(lián)來挖掘，技術(shù)發(fā)展路徑意在探明技術(shù)發(fā)展規(guī)律，結(jié)合技術(shù)熱點(diǎn),勾勒技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。已有相關(guān)報(bào)道或以單項(xiàng)設(shè)備為例揭示相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，或以相關(guān)單項(xiàng)技術(shù)為線索進(jìn)行趨勢(shì)分析，或以定性分析為基礎(chǔ)，描繪化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展策略[10]，或以碳纖維[11]等在化纖機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用，較少?gòu)臄?shù)據(jù)方面對(duì)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)分析。

本文嘗試在領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)支持下，基于專利數(shù)據(jù)結(jié)合產(chǎn)業(yè)政策文本，綜合運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量、文本挖掘、詞頻分析、共現(xiàn)分析、可視化方法等，對(duì)化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行描述，并分析未來發(fā)展態(tài)勢(shì)，以期為化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展決策提供參考。

1 數(shù)據(jù)獲取與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)源與檢索策略

數(shù)據(jù)來源是保證分析結(jié)果權(quán)威性和準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)，本文在數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇上以數(shù)據(jù)項(xiàng)的完整、全面和準(zhǔn)確為基準(zhǔn)，選擇Derwent Innovations Index(DII)數(shù)據(jù)庫(kù)作為專利數(shù)據(jù)檢索平臺(tái)[12]，檢索日期為2018年3月20日。從“紡織工業(yè)十三五科技進(jìn)步綱要”和“紡織工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)”中選取主題詞“紡絲裝置、纖維素、紡絲機(jī)、納米纖維、溶劑回收、材料、紡絲卷繞、二次電池、紡絲拉伸、纖維、卷繞、熔融紡絲、復(fù)合材料、聚合物、復(fù)合纖維、活性染料”等，以標(biāo)題、摘要和權(quán)力項(xiàng)為檢索項(xiàng)，具體的檢索語(yǔ)句為“(((TITLE:″新溶劑法″) OR (KEYWORD:″新溶劑法″) OR (ABSTRACT:″新溶劑法″)) OR ((TITLE:″纖維素纖維″) OR (KEYWORD:″纖維素纖維″) OR (ABSTRACT:″纖維素纖維″)) OR ((TITLE:″原液關(guān)鍵設(shè)備反應(yīng)器″) OR (KEYWORD:″原液關(guān)鍵設(shè)備反應(yīng)器″) OR (ABSTRACT:″原液關(guān)鍵設(shè)備反應(yīng)器″)) OR ((TITLE:″高粘度過濾器″) OR (KEYWORD:″高粘度過濾器″) OR (ABSTRACT:″高粘度過濾器″)) OR ((TITLE:″高溫高粘齒輪泵″) OR (KEYWORD:″高溫高粘齒輪泵″) OR (ABSTRACT:″高溫高粘齒輪泵″)) OR ((TITLE:″紡絲機(jī)″) OR (KEYWORD:″紡絲機(jī)″) OR (ABSTRACT:″紡絲機(jī)″)) OR ((TITLE:″溶劑回收裝置″) OR (KEYWORD:″溶劑回收裝置″) OR (ABSTRACT:″溶劑回收裝置″)) OR ((TITLE:″原液著色″) OR (KEYWORD:″原液著色″) OR (ABSTRACT:″原液著色″)) OR ((TITLE:″原液染色″) OR (KEYWORD:″原液染色″) OR (ABSTRACT:″原液染色″)) OR ((TITLE:″化纖設(shè)備″) OR (KEYWORD:″化纖設(shè)備″) OR (ABSTRACT:″化纖設(shè)備″)) OR ((TITLE:″紡絲裝置″) OR (KEYWORD:″紡絲裝置″) OR (ABSTRACT:″紡絲裝置″)) OR ((TITLE:″原絲機(jī)″) OR (KEYWORD:″原絲機(jī)″) OR (ABSTRACT:″原絲機(jī)″)) OR ((TITLE:″碳絲卷繞機(jī)″) OR (KEYWORD:″碳絲卷繞機(jī)″) OR (ABSTRACT:″碳絲卷繞機(jī)″)) OR ((TITLE:″BCF紡絲機(jī)″) OR (KEYWORD:″BCF紡絲機(jī)″) OR (ABSTRACT:″BCF紡絲機(jī)″)) OR ((TITLE:″加捻機(jī)″) OR (KEYWORD:″加捻機(jī)″) OR (ABSTRACT:″加捻機(jī)″)) OR ((TITLE:″熱定形機(jī)″) OR (KEYWORD:″熱定形機(jī)″) OR (ABSTRACT:″熱定形機(jī)″)) OR ((TITLE:″紡絲機(jī)″) OR (KEYWORD:″紡絲機(jī)″) OR (ABSTRACT:″紡絲機(jī)″)) OR ((TITLE:″卷繞系統(tǒng)″) OR (KEYWORD:″卷繞系統(tǒng)″) OR (ABSTRACT:″卷繞系統(tǒng)″)) OR ((TITLE:″機(jī)械包覆紗機(jī)″) OR (KEYWORD:″機(jī)械包覆紗機(jī)″) OR (ABSTRACT:″機(jī)械包覆紗機(jī)″)))”，限定時(shí)間范圍為2005-2017年，將檢索的結(jié)果進(jìn)行初步清洗，去除無關(guān)專利，得到總計(jì)5 567件發(fā)明專利。

1.2 分析方法與框架

產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖是在產(chǎn)業(yè)技術(shù)規(guī)劃的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種技術(shù)預(yù)測(cè)和技術(shù)規(guī)劃方法。產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖作為產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略集成規(guī)劃方法已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其分析要素主要包括產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、市場(chǎng)需求、產(chǎn)業(yè)目標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)需求等，本文借助產(chǎn)業(yè)路線圖規(guī)劃方法對(duì)化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行分析。

專利類型分布、專利申請(qǐng)數(shù)量及趨勢(shì)能夠從宏觀上表征化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、綜合反映化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)對(duì)專利的重視程度、化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)專利質(zhì)量現(xiàn)狀、化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀等；專利技術(shù)生長(zhǎng)、技術(shù)成熟及衰老系數(shù)主要反映該技術(shù)在技術(shù)生命周期中的現(xiàn)狀；主要原創(chuàng)國(guó)家及地區(qū)、主要專利權(quán)人及發(fā)明人的專利申請(qǐng)數(shù)量及趨勢(shì)分析從一定程度上能夠體現(xiàn)研發(fā)區(qū)域及研發(fā)主體的競(jìng)爭(zhēng)策略及市場(chǎng)需求；研發(fā)區(qū)域的主題詞表的詞頻分析、變化趨勢(shì)、技術(shù)側(cè)重及技術(shù)關(guān)聯(lián)分析剖析研發(fā)區(qū)域未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、發(fā)展目標(biāo)；研發(fā)主體的技術(shù)趨勢(shì)、技術(shù)側(cè)重與關(guān)聯(lián)能夠反映研發(fā)主體關(guān)注的重點(diǎn)技術(shù)及相關(guān)度較高的技術(shù)，技術(shù)熱點(diǎn)詞的分析能夠提取產(chǎn)業(yè)技術(shù)的研究熱點(diǎn)，勾勒產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域；研發(fā)需求則需要綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目、關(guān)鍵技術(shù)分析及研發(fā)主體的主題詞趨勢(shì)演變。專利信息分析與技術(shù)路線圖的映射關(guān)系如圖1所示。

2 化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展要素分析

2.1 化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析

2.1.1 申請(qǐng)專利數(shù)量及趨勢(shì)分析

截止到2017年12月31日，德溫特?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中化纖機(jī)械相關(guān)專利總量為5 567件，其中發(fā)明專利4 137件，實(shí)用新型1 418件，外觀設(shè)計(jì)12件。根據(jù)專利文獻(xiàn)中的申請(qǐng)日信息，統(tǒng)計(jì)出該技術(shù)主題歷年的專利申請(qǐng)量及其增長(zhǎng)率，如圖2所示。

圖1 專利信息分析與技術(shù)路線圖映射表

圖2 歷年專利家族數(shù)量及其增長(zhǎng)率

從圖2中可以看出，該技術(shù)主題專利總體呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。2013年以前專利增加平穩(wěn)，2014年有所回落，增長(zhǎng)率呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，2013-2015年保持平穩(wěn)，2016年回落明顯。整體上2013年以后申請(qǐng)數(shù)量逐步開始減少。從2007年開始到2013年化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)技術(shù)專利一直保持相對(duì)穩(wěn)定的專利增長(zhǎng)率。

2.1.2 技術(shù)發(fā)展階段分析

技術(shù)生長(zhǎng)系數(shù)(v)、技術(shù)成熟系數(shù)(α)及技術(shù)衰退系數(shù)(β)是分析技術(shù)發(fā)展階段的常用指標(biāo)，從而為化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展階段判定提供事實(shí)數(shù)據(jù)。具體測(cè)量方法如表1，化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)技術(shù)的技術(shù)發(fā)展相關(guān)系數(shù)計(jì)算如圖3所示。

表1 技術(shù)發(fā)展相關(guān)系數(shù)與含義

注：a：當(dāng)年某技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明專利公布數(shù)量；b：當(dāng)年某技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)用新型專利公布數(shù)量；c：當(dāng)年某技術(shù)領(lǐng)域的外觀設(shè)計(jì)專利公布數(shù)量；A：追溯5年某技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明專利公布累積數(shù)量。

按照表2技術(shù)發(fā)展系數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，可以得出圖3所示的化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。直觀顯示化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)技術(shù)生長(zhǎng)系數(shù)計(jì)算意義，統(tǒng)計(jì)階段有效期是2005-2017年，技術(shù)生長(zhǎng)系數(shù)計(jì)算起止時(shí)間為2009-2017年。

圖3 化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從圖3中可以看出，化纖機(jī)械技術(shù)生長(zhǎng)系數(shù)從2009年下滑，截至檢索日為止持續(xù)下滑，而化纖機(jī)械生長(zhǎng)系數(shù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)線顯示，下滑趨勢(shì)仍將持續(xù)，即技術(shù)生長(zhǎng)值遞減，因此判定化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展可能處于衰退期。技術(shù)成熟系數(shù)與技術(shù)衰老系數(shù)曲線基本一致，成熟與衰老趨勢(shì)皆呈下降態(tài)勢(shì)。在產(chǎn)業(yè)實(shí)際發(fā)展階段，圖3表示的實(shí)際意義有所不同，技術(shù)成熟系數(shù)值遞減表明技術(shù)日趨成熟，而技術(shù)衰老系數(shù)的遞減則可能表示盡管化纖機(jī)械技術(shù)處于可能衰退期，技術(shù)也日漸成熟，但仍存在一定的發(fā)展空間。

2.2 化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)需求分析

化纖機(jī)械市場(chǎng)需求的影響因素眾多，通過對(duì)行業(yè)專利技術(shù)聚集領(lǐng)域分析，能夠獲得化纖機(jī)械相關(guān)創(chuàng)新主體研發(fā)領(lǐng)域和前沿?zé)狳c(diǎn)探索能力。根據(jù)布拉德福定律，分析不同區(qū)域刊載專利情況能夠衡量研究主題領(lǐng)域內(nèi)的核心技術(shù)分布、核心研發(fā)群體分布，從而確定高產(chǎn)出群體，掌握產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新源頭和創(chuàng)新動(dòng)態(tài)?；w機(jī)械2005-2016年共公告專利5 567件，通過數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)，得到化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)需求分析。

2.2.1 主要原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)專利申請(qǐng)量

不同區(qū)域的專利申請(qǐng)數(shù)量在一定程度上反映出該技術(shù)領(lǐng)域在不同地域的關(guān)注程度，一般來說，技術(shù)研發(fā)密集地域或者市場(chǎng)需求潛力較大地區(qū)受到專利申請(qǐng)人的關(guān)注度會(huì)相對(duì)較高。根據(jù)該技術(shù)主題授權(quán)專利中專利權(quán)人國(guó)別信息可以近似地展現(xiàn)各國(guó)在該技術(shù)主題中的研發(fā)力量，針對(duì)化纖機(jī)械行業(yè)來說專利統(tǒng)計(jì)如表2及圖4所示。

表2 原創(chuàng)國(guó)家/地區(qū)專利申請(qǐng)數(shù)量

從表2及圖4可以看出，專利申請(qǐng)地域分布不均，中國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量較多，中國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)明顯，一方面中國(guó)作為人口大國(guó)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)需求潛力增加；另一方面高等學(xué)校與企業(yè)以國(guó)家發(fā)展規(guī)劃、制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略為契機(jī)，研發(fā)投入持續(xù)增加，科研產(chǎn)出相應(yīng)較多；兩方面因素共同推動(dòng)化纖機(jī)械專利技術(shù)數(shù)量在國(guó)際上占有優(yōu)勢(shì)。

2.2.2 主要原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)專利申請(qǐng)趨勢(shì)

技術(shù)領(lǐng)域在不同區(qū)域的專利申請(qǐng)趨勢(shì)更加直觀地反映該技術(shù)領(lǐng)域在不同地域的關(guān)注程度，技術(shù)研發(fā)密集地域或者市場(chǎng)需求潛力較大地區(qū)受到專利申請(qǐng)人的廣泛關(guān)注。化纖機(jī)械主要原創(chuàng)國(guó)的授權(quán)專利申請(qǐng)趨勢(shì)如圖5所示。

從圖5中可以看出，中、美、日、德和芬蘭重視化纖機(jī)械技術(shù)專利申請(qǐng)，其中中國(guó)的申請(qǐng)趨勢(shì)較為明顯，雖有所波動(dòng)，但總體上呈遞增的趨勢(shì)；而其他國(guó)家因?yàn)樯暾?qǐng)數(shù)量少散點(diǎn)分布在不同年份導(dǎo)致趨勢(shì)并不明顯。這在一定程度上反映出中、美、日、德和芬蘭較為重視化纖機(jī)械技術(shù)在美國(guó)的專利布局。美國(guó)市場(chǎng)化纖機(jī)械技術(shù)市場(chǎng)需求較大，值得投入研發(fā)力量挖掘、激發(fā)市場(chǎng)需求以通過國(guó)際貿(mào)易推動(dòng)本土經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.2.3 主要專利權(quán)人專利申請(qǐng)數(shù)量

根據(jù)專利文獻(xiàn)的專利權(quán)人信息，統(tǒng)計(jì)該技術(shù)主題專利權(quán)人的申請(qǐng)總量及其占比，如表3所示。東華大學(xué)專利數(shù)量最多，專利數(shù)量190。宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司緊隨其后，專利數(shù)量164。

圖4 化纖機(jī)械技術(shù)專利國(guó)家/地區(qū)分布

圖5 主要原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)申請(qǐng)趨勢(shì)

2.2.4 主要專利權(quán)人專利申請(qǐng)趨勢(shì)

技術(shù)領(lǐng)域不同專利權(quán)人的專利申請(qǐng)趨勢(shì)，一定程度上反映出專利權(quán)人對(duì)該技術(shù)的關(guān)注程度，預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域可能形成的競(jìng)爭(zhēng)格局。前5名的專利權(quán)人的申請(qǐng)趨勢(shì)如圖5所示。

從表3及圖6中可以看出，中國(guó)國(guó)內(nèi)高校及化纖機(jī)械相關(guān)企業(yè)對(duì)化纖機(jī)械技術(shù)保持較高的關(guān)注度，研究認(rèn)為這種高度關(guān)注可能會(huì)影響化纖機(jī)械技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)部門應(yīng)重視挖掘企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手及高校在該領(lǐng)域的潛在合作對(duì)象。2012年以前各專利申請(qǐng)人申請(qǐng)數(shù)量趨勢(shì)保持平穩(wěn)，2013年宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司、宜賓海絲特纖維有限責(zé)任公司、四川省宜賓惠美線業(yè)有限責(zé)任公司的申請(qǐng)量都顯著提高，達(dá)到頂峰，到2014年回落。2015年以來整體趨勢(shì)穩(wěn)中有降。

表3 主要專利權(quán)人專利家族數(shù)量

圖6 主要專利權(quán)人申請(qǐng)趨勢(shì)

2.3 化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)目標(biāo)分析

2.3.1 主要原創(chuàng)國(guó)家/地區(qū)技術(shù)主題詞表詞頻統(tǒng)計(jì)及變化趨勢(shì)分析

產(chǎn)業(yè)目標(biāo)分析是在市場(chǎng)需求分析的結(jié)果上，綜合技術(shù)預(yù)見分析結(jié)果并加以凝練而成。在技術(shù)預(yù)見的過程中，首先要鎖定目標(biāo)技術(shù)區(qū)域，即具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)熱點(diǎn)。對(duì)原創(chuàng)國(guó)家/地區(qū)的歷年技術(shù)主題詞變化趨勢(shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表4所示。

表4 主要原創(chuàng)國(guó)家/地區(qū)技術(shù)主題詞詞頻統(tǒng)計(jì)

從表4中梳理出主要原創(chuàng)國(guó)家/地區(qū)的頻次較高的主題詞主要包括卷曲、卷曲變形、紡絲卷繞、紡絲卷曲、卷繞系統(tǒng)等；紡絲裝置、氣體、紡絲牽引、紡絲拉伸等；玻璃纖維、天然纖維、復(fù)合纖維、溶劑、噴墨等；溶劑回收、電化學(xué)、堿性電池等；短纖、紡絲、生物質(zhì)、生物可降解、苯二甲等；紡織品、口腔用等。

綜合專利數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景可以發(fā)現(xiàn)：紡絲卷繞和卷繞系統(tǒng)的研發(fā)是推動(dòng)化纖機(jī)械技術(shù)進(jìn)步，提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，推進(jìn)化纖機(jī)械智能制造的重要舉措；卷繞機(jī)、氣體、紡絲拉伸及紡絲裝置是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模碳纖維成套設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)；玻璃纖維、天然纖維、復(fù)合纖維等差異化纖維產(chǎn)品開發(fā)，與溶劑、噴墨結(jié)合的不同纖維溶劑開發(fā)、原液著色技術(shù)是化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展中纖維新材料的重點(diǎn)方向；差異化纖維還是多功能纖維將是化纖機(jī)械技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中纖維新材料的重點(diǎn)工程。

溶劑回收、過濾介質(zhì)是實(shí)現(xiàn)生物基再生纖維的關(guān)鍵，有利于推進(jìn)循環(huán)利用，提高節(jié)能減排水平；生物質(zhì)、生物可降解、苯二甲是實(shí)現(xiàn)生物基合成纖維的有效路徑，生物基再生纖維與生物基合成纖維是實(shí)現(xiàn)生物基產(chǎn)業(yè)化工程、實(shí)現(xiàn)綠色制造的途徑。

因此，化纖機(jī)械主要原創(chuàng)國(guó)家或地區(qū)在研發(fā)目標(biāo)上或注重化纖機(jī)械的智能化發(fā)展、或關(guān)注化纖機(jī)械的綠色制造，表現(xiàn)出較大差異的技術(shù)側(cè)重。同時(shí)研究關(guān)注到中國(guó)化纖機(jī)械專利表征綠色制造技術(shù)關(guān)鍵詞——溶劑回收、生物可降解等頻次較少，智能化發(fā)展的關(guān)鍵詞——卷繞系統(tǒng)、方式制備等也展現(xiàn)不多，這些表征意味著相關(guān)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量可能較少的現(xiàn)狀，因此化纖產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)部門需要抓住化纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，關(guān)注新型功能性纖維開發(fā)、大容量聚合紡絲設(shè)備研發(fā)、推進(jìn)化纖機(jī)械技術(shù)產(chǎn)業(yè)化縱深發(fā)展。

2.3.2 主要原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)技術(shù)側(cè)重與技術(shù)關(guān)聯(lián)分析

利用文本挖掘技術(shù)，挖掘原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)的技術(shù)主題詞側(cè)重，計(jì)算原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)之間的技術(shù)關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，揭示原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)之間的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，如圖7所示。圖中節(jié)點(diǎn)大小與專利文獻(xiàn)數(shù)量多少成正比，節(jié)點(diǎn)紅、綠、黃色分別表示署名第一、第二、第三及以后的專利文獻(xiàn)數(shù)量。圖中連線粗細(xì)與原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)之間的技術(shù)關(guān)聯(lián)強(qiáng)度成正比。節(jié)點(diǎn)標(biāo)注文字為該原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)名稱及其應(yīng)用最多的3個(gè)技術(shù)主題詞。

圖7 基于主題詞共現(xiàn)的主要原創(chuàng)國(guó)技術(shù)關(guān)聯(lián)(標(biāo)注主題詞)

圖7以主題詞的角度分析原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)之間的技術(shù)關(guān)聯(lián)性。其中，中國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、德國(guó)、日本技術(shù)關(guān)聯(lián)相對(duì)較強(qiáng)，其他國(guó)家/地區(qū)之間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度較弱。將圖7中原創(chuàng)國(guó)/地區(qū)技術(shù)主題詞整理成表以詞頻判斷技術(shù)側(cè)重，如表5所示。

從表5可以發(fā)現(xiàn)，紡絲裝置、紡絲卷繞、紡絲拉伸體現(xiàn)日本、德國(guó)在化纖機(jī)械技術(shù)側(cè)重，主要涉及工業(yè)化規(guī)模的碳纖維成套設(shè)備及化纖高速卷繞系統(tǒng)。而美國(guó)與芬蘭的主題詞側(cè)重于纖維素、材料、制品等，體現(xiàn)為對(duì)差異化纖維產(chǎn)品材料關(guān)注較多。

中國(guó)大陸以及中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)重視紡絲機(jī)的研發(fā)及紡絲裝置及溶劑回收，紡絲機(jī)的研發(fā)與溶劑回收是新溶劑法纖維素高產(chǎn)國(guó)產(chǎn)成套設(shè)備中的關(guān)鍵技術(shù)，可靠的紡絲裝置是工業(yè)化規(guī)模碳纖維成套設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，溶劑回收有助于推進(jìn)循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)的綠色制造，這與近年來國(guó)家倡導(dǎo)的中國(guó)制造、綠色制造理念及國(guó)家的生態(tài)文明建設(shè)需要有一定的關(guān)系。

表5 主要原創(chuàng)國(guó)家(地區(qū))技術(shù)側(cè)重

2.4 化纖機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)分析

2.4.1 主要專利權(quán)人技術(shù)趨勢(shì)分析

對(duì)排名前5個(gè)專利權(quán)人，歷年技術(shù)主題詞變化趨勢(shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表6。從中可以看出個(gè)專利權(quán)人的技術(shù)主題詞變化。

表6 主要專利權(quán)人技術(shù)主題詞變化趨勢(shì)

橫向比較可以發(fā)現(xiàn)不同類型的專利權(quán)人的技術(shù)側(cè)重，縱向比較可以發(fā)現(xiàn)同類型研發(fā)主體不同專利權(quán)人的技術(shù)偏好。表6揭示了國(guó)內(nèi)主要專利權(quán)人的主題詞詞頻，比較2所高等院校(蘇州大學(xué)、東華大學(xué))與3家化纖產(chǎn)品專利持有公司(四川省宜賓惠美線業(yè)有限責(zé)任公司、宜賓海絲特纖維有限責(zé)任公司、宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司)發(fā)現(xiàn)，紡絲裝置、靜電紡絲、纖維紡絲、聚丙烯、納米材料、季胺鹽是紡織高等院校專利權(quán)人的關(guān)注焦點(diǎn)即化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)的綠色制造與產(chǎn)業(yè)化，如紡絲裝置是實(shí)現(xiàn)化纖機(jī)械可靠、穩(wěn)定、產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵設(shè)備，聚丙烯、季胺鹽屬于生物基纖維，是實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)的有效路徑。而3家化纖產(chǎn)品專利持有公司關(guān)注的主題詞為半連續(xù)紡絲、連續(xù)紡絲、紡絲機(jī)、卷繞裝置、加捻裝置與控制系統(tǒng)，前3個(gè)主題詞涉及紡絲的生產(chǎn)方式，卷繞裝置、加捻裝置與控制系統(tǒng)分別關(guān)系到高速卷繞系統(tǒng)的研制、新型地毯絲成套設(shè)備與化纖設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)，是智能制造的關(guān)鍵裝置，即企業(yè)專利權(quán)人側(cè)重于生產(chǎn)方式與智能制造，突出企業(yè)注重效率的特點(diǎn)。東華大學(xué)與蘇州大學(xué)的技術(shù)側(cè)重差異不大，但是企業(yè)之間的差異較大，如宜賓海絲特纖維有限責(zé)任公司開始注重加捻裝置與控制系統(tǒng)的專利申請(qǐng)，而另外兩家公司則重視卷繞裝置的研發(fā)。因此，根據(jù)國(guó)內(nèi)主要專利權(quán)人的主題詞分析，發(fā)現(xiàn)技術(shù)關(guān)聯(lián)較強(qiáng)專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手及潛在合作對(duì)象，按照專利權(quán)人的發(fā)展目標(biāo)，企業(yè)與企業(yè)之間、企業(yè)與高校之間等形式的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，以提升其競(jìng)爭(zhēng)力及產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

2.4.2 主要專利權(quán)人技術(shù)側(cè)重與技術(shù)關(guān)聯(lián)關(guān)系

利用文本挖掘技術(shù)，挖掘?qū)＠麢?quán)人的技術(shù)主題詞側(cè)重，計(jì)算專利權(quán)人之間的技術(shù)關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，揭示專利權(quán)人之間的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)得到圖8。圖中節(jié)點(diǎn)大小與專利文獻(xiàn)數(shù)量多少成正比，節(jié)點(diǎn)紅、綠、黃色分別表示署名第一、第二、第三及以后的專利文獻(xiàn)數(shù)量。圖中連線粗細(xì)與專利權(quán)人之間的技術(shù)關(guān)聯(lián)強(qiáng)度成正比。節(jié)點(diǎn)標(biāo)注文字為該專利權(quán)人名稱及其應(yīng)用最多的3個(gè)技術(shù)主題詞和專利分類號(hào)。

圖8 主要專利權(quán)人關(guān)聯(lián)關(guān)系(標(biāo)注主題詞)

將圖8中專利權(quán)人技術(shù)側(cè)重整理成表，如表7所示。從主題詞的角度看專利權(quán)人之間的技術(shù)關(guān)聯(lián)性，東華大學(xué)是專利權(quán)人關(guān)聯(lián)的核心，東華大學(xué)、蘇州大學(xué)、北京化工大學(xué)關(guān)聯(lián)性較大，側(cè)重紡絲裝置。宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司、宜賓海絲特纖維有限責(zé)任公司關(guān)聯(lián)性較大，側(cè)重半連續(xù)。

因此，根據(jù)國(guó)內(nèi)主要專利權(quán)人的主題詞分析，技術(shù)側(cè)重與關(guān)聯(lián)分析、發(fā)現(xiàn)技術(shù)關(guān)聯(lián)較強(qiáng)專利申請(qǐng)人，發(fā)現(xiàn)潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手及潛在合作對(duì)象，按照專利權(quán)人的發(fā)展目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)之間、企業(yè)與高校之間等形式的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，以提升其競(jìng)爭(zhēng)力及產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平。

2.4.3 技術(shù)熱點(diǎn)詞聚類

對(duì)熱點(diǎn)詞進(jìn)行聚類，如圖9所示。圖中每個(gè)點(diǎn)表示一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)詞，詞與詞之間的平面距離與詞之間的關(guān)系強(qiáng)度成正比；顏色深淺度形成等高線，表示該詞頻數(shù)量多少與密集程度；等高線中心山峰區(qū)域表示一個(gè)技術(shù)主題聚類。該圖展示了化纖機(jī)械的主要研究熱點(diǎn)大體圍繞以下熱點(diǎn)詞族進(jìn)行：化纖機(jī)械纖維、紡絲、纖維素、電紡、納米、靜電。

表7 主要專利權(quán)人技術(shù)側(cè)重

圖9 熱點(diǎn)詞聚類

2.4.4 技術(shù)熱點(diǎn)詞演化

按2005-2007年、2008-2010年、2011-2013年、2014-2016年4個(gè)時(shí)間段對(duì)熱點(diǎn)詞分別聚類，得到各時(shí)間段的熱點(diǎn)詞聚類圖，以觀察熱點(diǎn)詞的演化過程，如表8所示。應(yīng)用文本挖掘技術(shù)，從專利中抽取出技術(shù)熱點(diǎn)詞，并對(duì)熱點(diǎn)詞的詞頻進(jìn)行總量排序，全面展示了化纖機(jī)械技術(shù)主題發(fā)展歷程中最受關(guān)注的技術(shù)主題詞。

從表8中可以發(fā)現(xiàn)，纖維素一直是技術(shù)熱點(diǎn)，呈較快持續(xù)上升趨勢(shì)。纖維裝置、納米纖維從2008年開始顯露，2011-2016年纖維裝置成為新的熱點(diǎn)。實(shí)踐表明在技術(shù)熱點(diǎn)詞分析上不僅要關(guān)注高頻主題詞的演變，次高頻主題詞的變化也不能忽視，如紡絲機(jī)及溶劑回收雖然不是高頻主題詞，呈現(xiàn)出慢速持續(xù)上升趨勢(shì)，不排除其未來成為新研究熱點(diǎn)的可能。

2.5 化纖機(jī)械研發(fā)項(xiàng)目分析

凝練化纖機(jī)械行業(yè)研發(fā)項(xiàng)目是建立在了解化纖機(jī)械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，掌握化纖機(jī)械行業(yè)市場(chǎng)需求，熟悉制約化纖機(jī)械行業(yè)技術(shù)發(fā)展瓶頸的基礎(chǔ)上給出的行業(yè)發(fā)展目標(biāo)?；谏衔尼槍?duì)化纖機(jī)械專利分析基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)紡織工業(yè)“十三五”規(guī)劃，擬定出化纖機(jī)械行業(yè)研發(fā)項(xiàng)目如表9。

表8 各階段熱點(diǎn)主題詞

表9 化纖機(jī)械研發(fā)項(xiàng)目

表9表明，我國(guó)在化纖機(jī)械方面的研發(fā)項(xiàng)目應(yīng)緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)發(fā)展智能、綠色制造等領(lǐng)域發(fā)力，實(shí)現(xiàn)政商產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同發(fā)展，聚焦化纖機(jī)械綠色制造、綠色發(fā)展的核心技術(shù)，突破關(guān)鍵性技術(shù)難題。

3 結(jié)論與建議

基于專利數(shù)據(jù)分析，化纖機(jī)械技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、市場(chǎng)需求、發(fā)展目標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)項(xiàng)目等層面基本態(tài)勢(shì)分析，研究結(jié)果顯示化纖機(jī)械技術(shù)產(chǎn)業(yè)未來的方向是綠色發(fā)展、智能制造等。對(duì)于我國(guó)化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)來說，首先要適時(shí)調(diào)整化纖機(jī)械技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)；其次要突破化纖機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)、推進(jìn)智能制造、推進(jìn)高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)化；發(fā)展綠色制造、提高節(jié)能減排、推進(jìn)循環(huán)利用、實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。

3.1 調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局

化纖機(jī)械技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局調(diào)整應(yīng)著眼于提高常規(guī)化纖新產(chǎn)品研發(fā)水平。加快發(fā)展定制化產(chǎn)品、滿足市場(chǎng)多元化、個(gè)性化需求，推廣在線計(jì)量檢測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性，重點(diǎn)關(guān)注新型功能性纖維開發(fā)、大容量聚合紡絲設(shè)備研發(fā)、推進(jìn)化纖機(jī)械技術(shù)產(chǎn)業(yè)化縱深發(fā)展。

3.2 突破關(guān)鍵技術(shù)

以智能制造為目標(biāo)，突破化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)。集中力量實(shí)現(xiàn)智能化化纖成套設(shè)備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，重點(diǎn)關(guān)注數(shù)字化纖維生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用、化纖生產(chǎn)過程中的遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)與物流等一體的智能系統(tǒng)利用等先進(jìn)的控制方法、技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從紡絲到物流倉(cāng)儲(chǔ)的智能化管理。推進(jìn)化纖機(jī)械生產(chǎn)提質(zhì)增效。

3.3 關(guān)注綠色制造

化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展要關(guān)注綠色制造、實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。推動(dòng)綠色設(shè)計(jì)、回收再利用技術(shù)的研發(fā)，推廣應(yīng)用先進(jìn)綠色制漿技術(shù)和裝備，提升原液著色技術(shù)生產(chǎn)水平，突破生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵裝備的制造，實(shí)現(xiàn)生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)?！笆濉逼陂g在溶劑回收裝置的研發(fā)、生物及再生纖維、生物基合成纖維、溶劑法纖維素纖維關(guān)鍵裝備等技術(shù)熱點(diǎn)領(lǐng)域推進(jìn)化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)綠色制造水平。

3.4 加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作

當(dāng)前適逢中國(guó)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)“新常態(tài)”，化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)要利用好國(guó)家支持化纖工業(yè)重點(diǎn)工程的契機(jī)，關(guān)注財(cái)稅有關(guān)優(yōu)惠政策，增加化纖機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)投入。高等學(xué)校與實(shí)體企業(yè)作為化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)的主要專利申請(qǐng)主體，發(fā)揮好高等學(xué)校的研發(fā)優(yōu)勢(shì)與實(shí)體企業(yè)接近生產(chǎn)實(shí)踐的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高等學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)之間的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，協(xié)調(diào)好利益分配，探索化纖機(jī)械產(chǎn)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化新路徑。