基于专利大数据分析的装配式建筑技术产学研合作策略研究

钟彦祺，贺一展，王庚辰，王腊银

（西安建筑科技大学安德学院，陕西 西安 710000）

0 引言

装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的的建筑。它在我国经历了曲折的发展，随着国家相关政策的积极调整，近年来迎来了新的发展机遇。目前，由于外部条件和内部技术的影响，我国装配式建筑在产学研合作的发展上仍存在很多问题，而专利是产学研合作的典型形式，是学术知识转移扩散到产业的重要环节。为此，本文对CNKI发明专利数据库中16922条与装配式建筑有关的专利数据进行研究，希望从产学研合作的角度，为装配式建筑技术提供新的发展策略[1]。

1 提出问题

1.1 装配式建筑企业创新能力低、技术吸收能力弱

全国各高校及其他科研单位与现代化建筑企业合作深度不足，企业未能充分利用各高校及其他科研单位在技术创新、技能培训和生产实践中的综合优势，导致高校研究成果无法有效转化为社会生产力。

1.2 校企合作专业人才培养体系及方案不够完善

相比于装配式建筑产业在我国的发展速度，我国对于装配式建筑人才的培养速度明显偏慢。在装配式建筑领域专业化人才方面，各高校及其他科研单位与建筑企业缺乏完善的合作培养体系及培养方案，进而导致了在装配式建筑发展过程中关键性人才稀缺的现象。

2 数据处理与分析

本文在CNKI发明专利数据库中选取了公开号为2001年到2018年的16922条装配式建筑专利数据作为数据来源（以专利公告日期为准），根据专利数据所属国省代码，通过Python对专利进行归类，进而从关系维进行分析，给出发展建议。

首先，本文应用Python语言读取各类别装配式建筑专利的名称，再用Jieba分词标记其词性，输出名称中的“动词”，并按照词频对其进行排序（过程中去掉停用词、无用词、形容词等泛指且无明确功能的词），通过进一步处理，得到161个关键动词。再运用Python调用Synonyms函数对以上结果进行同义词或近义词检索聚类并命名，得到装配式建筑专利的功能语料库。根据表1可知，16922条装配式建筑专利的核心功能包括“连接、安装集成、制动、支撑、修复加固、绿色节能、围护防护、预处理、拆卸、检测、开合、浇筑、挂贴、减震、交通运输、构件工厂化”16种。这些核心功能用Fi来表示，其中i＞0且∈N，i∈[1,16]。

表1 核心功能语料库

为进一步探究发明专利的所属功能与其申请人、发明人之间的关系，本文运用Python和Excel对16922条专利数据中的申请人和发明人进行统计，得到公开号在2001～2018年间装配式建筑专利申请人和发明人的出现频次。为找到申请人和发明人之间的强关系，本文从统计数据中截取了出现频率在45次及以上的申请人、发明人及其专利信息，共筛选出55个节点，接着运用Python得到了66条申请人与申请人、发明人与发明人以及申请人与发明人之间存在关联的专利数据[2]。

从筛选出的66条关联信息可以看出，在申请人与发明人关系中，申请人为北京工业大学、发明人为张爱林的专利连接次数最多，有179次，这说明该高等院校与学者之间的合作关系很强；在申请人与申请人关系中，申请人为湖南标迪夫节能科技有限公司和申请人为王本淼的专利连接次数最多，有49次，而申请人为湖南标迪夫节能科技有限公司、发明人为王本淼的专利连接次数有46次，这说明该科技公司与申请个人专利的发明人王本淼之间的合作关系较强；在发明人和发明人关系中，发明人叶全喜和发明人刘学春的专利连接次数最多，有77次，这说明这两人共同研发的专利数较多，合作关系较强。

为更清晰地展示各节点之间的关系，本文运用Gephi对数据进行了可视化处理，得到了申请人与申请人之间、发明人与发明人之间以及申请人和发明人之间的社会关系网络图[3]。

从图1中可以得到三个以专利申请人为中心的专利申请合作集群，其中心申请人分别为北京工业大学、沈阳建筑大学和东南大学。其中，以北京工业大学为中心申请人的合作群与其发明人之间的合作较为紧密；以东南大学为中心申请人的合作群则与其他申请人，例如国家电网公司、南京工业大学等单位联系紧密，这说明它们与某一发明人均有合作关系。而孤立的点则有以下几种情况：一是申请人出现频次在45次及以上，但与其相关的发明人出现频次未在45次及以上；二是发明人出现频次在45次及以上，但与其相关的申请人出现频次未在45次及以上，这两种情况均说明该种合作关系的关联性较弱。

图1 2001-2018年申请人与发明人两两之间的社会网络关系图

表2 2001-2018年专利中出现45次及以上的申请人（26人）及发明人（29人）名单

接表2

接着，本文运用表1所示专利功能语料库，对申请数排名前十的申请人所申请专利的核心功能进行了归类统计，通过Excel对数据进行了可视化处理，得到了十位申请人与装配式建筑专利核心功能的关系矩阵热力图。

表3 2001-2018年专利中申请人与发明人之间两两关联的公开号/国省代码

接表3

由图2可以明确各专利申请人所擅长研究的领域，例如在连接（F1）技术领域，北京工业大学、沈阳建筑大学等多个院校均有研究成果；在修复加固（F5）技术领域，北京工业大学、哈尔滨工业大学等院校有较多研究成果；在减震（F14）技术领域，研究成果则主要来自北京工业大学和东南大学两院校。企业可以以此为依据，选择合适的合作对象，研发应用新的装配式建筑专利技术，进而推动装配式建筑行业产学合作。

图2 十位申请人与装配式建筑专利核心功能的关系矩阵热力图

同时，为进一步说明校企之间如何合作互选，本文以西部地区为例，运用Excel软件对陕西省、四川省、重庆市三地申请人的出现频次进行统计，取每个省、直辖市发明专利数排名前十的申请人得到如表4所示结果（申请人频次在20次以上的均已注明[4]）。

表4 四川省、重庆市、陕西省发明专利数前十的申请人

四川省、重庆市、陕西省分别位于我国的西南、西北地区，是西部地区的重要省/市，也是装配式建筑在西部地区发展的中心省/市。数据统计表明，陕西省有关装配式的专利研究较为丰富，西安建筑科技大学、西北工业大学、西安交通大学、长安大学等高校可以同西安抄码科技有限公司、西安航天复合材料研究所、中铁第一勘察设计院集团有限公司等单位构建校企科研合作互助网；重庆大学、西南交通大学、四川大学等高校可以同四川动和工程咨询有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、中冶建工集团有限公司等企业进行跨区域交流。各省/直辖市校企既可在省内形成小型科研合作互助网，也可在地区内选择研究方向互补的合作单位形成大型科研合作互助网。在交通往来便利、地域环境相似的情况下，这既加强了高校与企业间在装配式建筑技术应用领域上的交流与合作，也加速了我国装配式建筑技术在具体地域环境下的创新和应用。

3 结论与建议

3.1 政府出台相应政策，促进产学研合作

为推动装配式建筑技术在产学研合作方面的发展，政府应制定具体的政策，促进各高校与建筑企业的合作。在相关院校设置有关装配式建筑技术的研发基地，加大对各高校在技术研发领域的支持；鼓励高校编写与装配式建筑行业相关的教材，加强建筑行业专业型人才对于装配式建筑技术的认识；同时，各地区政府可制定装配式建筑行业人才就业办法，加强各高校人才与建筑行业企业的交流互动与合作[5]。

3.2 企业高校联动，构建合作互助模式

在装配式建筑技术发展过程中，高校和企业发挥着至关重要的作用，因此促进产学合作可以进一步推动装配式建筑技术在应用领域的发展。地理位置适宜的各高校和企业，可以结合本文所做的数据分析进行深入探讨，构建高校-企业科研合作互助网，推动校企联合培养机制的建立，加强我国高校与企业在装配式建筑技术实际应用领域的交流与合作，加速我国装配式建筑技术的创新和发展[6]。