增材制造領(lǐng)域領(lǐng)軍人物專利分析——北航王華明院士

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一、概述
1. 王華明教授簡(jiǎn)介

△王華明院士（南極熊配圖）

王華明，中國(guó)工程院院士，北京航空航天大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，激光增材制造領(lǐng)域?qū)＜摇Ｆ鸩窖杆�、屢屢破格晉升、擁有大量學(xué)術(shù)成就的青年學(xué)者，2006年“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆奔啊皣?guó)家杰出青年科學(xué)基金”獲得者，北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院“長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授”，2015年12月7日當(dāng)選中國(guó)工程院院士。

2017年5月，獲得全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)�，F(xiàn)任材料加工工程學(xué)科責(zé)任教授、材料加工工程及自動(dòng)化系主任、航空科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室“航空材料與結(jié)構(gòu)”首席科學(xué)家。2012年1月18日，王華明教授主持的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項(xiàng)目獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。光華龍騰獎(jiǎng)中國(guó)設(shè)計(jì)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)芦@得者。如今，王華明教授團(tuán)隊(duì)的高性能難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光直接制造技術(shù)已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先水平�！敖饘�3D打印“第一位院士。中國(guó)激光3D打印引路人。

研究方向：

1.提出“激光熔覆多元多相過渡金屬硅化物高溫耐磨耐蝕多功能涂層”研究新方向，研究出Cr3Si/Cr2Ni3Si等耐磨性能優(yōu)異并同時(shí)具有“反常磨損-載荷特性”、“反常磨損-溫度特性”、“不粘金屬特性”等性質(zhì)的過渡金屬硅化物多功能涂層材料新體系10余個(gè)，系列研究論文被《Advanced Coatings & Surface Technology 》國(guó)際期刊“專題報(bào)道”；

2.在對(duì)高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵摩擦副零部件高溫高速“超�！蹦Σ翆W(xué)行為深入研究基礎(chǔ)上，研究出含碳量高達(dá)9～12%的“激光熔覆超高碳Cr-Ni-C高溫自潤(rùn)滑特種耐磨涂層新材料”，在我國(guó)某新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵熱端高溫耐磨運(yùn)動(dòng)副零部件上得到成功應(yīng)用，獲“國(guó)防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)；

3.在對(duì)鈦合金非接觸激光熔化冶金晶體擇優(yōu)生長(zhǎng)特性深入實(shí)驗(yàn)與理論研究的基礎(chǔ)上，發(fā)明“定向生長(zhǎng)柱晶鈦合金激光區(qū)域約束熔鑄冶金材料制備與發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等復(fù)雜零件激光直接成形新技術(shù)”，鈦合金高溫持久壽命提高10倍以上；

4.突破飛機(jī)鈦合金等高性能金屬結(jié)構(gòu)件激光快速成形關(guān)鍵技術(shù)及關(guān)鍵工藝裝備技術(shù)，激光快速成形BT20鈦合金機(jī)身關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件通過裝機(jī)試飛前構(gòu)件全部地面考核并已通過裝機(jī)評(píng)審即將完成實(shí)際裝機(jī)應(yīng)用；將“合金超純凈精煉”、“定向凝固”、“快速凝固”等三大先進(jìn)高溫合金制備技術(shù)與“激光快速成形技術(shù)”有機(jī)融合為一體，提出“超純凈徑向微細(xì)柱晶梯度組織高性能高溫合金渦輪盤”新思路及其近終形零件激光直接成形制造新技術(shù)，成功制造出直徑達(dá)450mm的超純凈徑向微細(xì)柱晶梯度組織高性能高溫合金渦輪盤件；

5.發(fā)明了“水冷銅模激光熔煉爐”及難熔、難加工、高活性金屬材料激光熔鑄材料制備與零件直接成形新工藝”，成功實(shí)現(xiàn)W等難熔合金及W/W5Si3等難熔金屬增強(qiáng)超高溫“原位”復(fù)合材料及其零件的激光熔鑄冶金制備與成形制造，為難熔難加工高性能合金材料的制備與復(fù)雜零件成形制造找到了一條新的途徑；

6.發(fā)現(xiàn)“高Jackson因子小面晶體”光滑液-固界面及臺(tái)階生長(zhǎng)機(jī)制對(duì)凝固冷卻速度及界面過冷度的高度不敏感性，對(duì)在經(jīng)典凝固理論中被廣泛接受的“隨凝固冷卻速度或界面過冷度的增加、小面晶體液/固界面結(jié)構(gòu)將由原子尺度光滑向原子尺度粗糙轉(zhuǎn)變、生長(zhǎng)機(jī)制由側(cè)向生長(zhǎng)向連續(xù)生長(zhǎng)機(jī)制轉(zhuǎn)變”經(jīng)典凝固理論“著名推論”的適用范圍進(jìn)行了合理補(bǔ)充。

2. 專利數(shù)據(jù)

專利數(shù)據(jù)庫(kù)：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫(kù)；

檢索檔口：發(fā)明人【王華明】

檢索數(shù)據(jù)量：302件。

注：據(jù)分析統(tǒng)計(jì)此數(shù)據(jù)中有大量重名出現(xiàn)，并非王教授本人，因而我們對(duì)所搜索的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，針對(duì)其中部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析以保證分析的準(zhǔn)確性。具體采用其搜索數(shù)據(jù)中，申請(qǐng)人為北京航空航天大學(xué)、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所的專利進(jìn)行分析，當(dāng)然王教授的專利數(shù)量不僅限此。

分析數(shù)據(jù)量：19件

二、專利信息分析1.   趨勢(shì)分析

1.1 申請(qǐng)趨勢(shì)分析

本項(xiàng)目分析了專利申請(qǐng)的數(shù)量隨時(shí)間的變化情況，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表該年內(nèi)有多少專利申請(qǐng)。通常來說，專利申請(qǐng)量隨時(shí)間的上升代表了相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新趨向活躍，技術(shù)發(fā)展較為迅速；專利申請(qǐng)量的持平和下降則代表技術(shù)創(chuàng)新趨向平淡，技術(shù)發(fā)展較為遲緩，或技術(shù)已經(jīng)趨于落后并被其他技術(shù)取代，專利申請(qǐng)趨勢(shì)能夠在一定程度上反應(yīng)出技術(shù)的發(fā)展歷程、技術(shù)生命周期的具體階段以及預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。但需注意，因?yàn)閷＠麖纳暾?qǐng)到公開存在的延遲（通常有1～2年）

如下圖所示，王教授作為發(fā)明人的專利申請(qǐng)始于1998年【圖中未顯示】，但是，從增材制造技術(shù)來看，王教授在增材制造的第一篇專利為：2002年6月26日申請(qǐng)的水冷銅模激光熔煉爐，權(quán)利人為：北京航空航天大學(xué)。在2002年之后，王教授的研究重心就放在了增材制造技術(shù)領(lǐng)域。

從申請(qǐng)趨勢(shì)來看，我們統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)中得出，王教授的申請(qǐng)量比較平穩(wěn)，近幾年都會(huì)有專利申請(qǐng)，數(shù)量不多，相比較2002年和2013年數(shù)量有所增加，對(duì)于發(fā)明人的監(jiān)控角度來說，值得大家予以分析。

由于專利制度的原因，2016年之后的部分專利尚未公開，所以，可以預(yù)判王教授在該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)還會(huì)有所增加。

1.2 授權(quán)趨勢(shì)分析

本項(xiàng)目分析了專利授權(quán)的數(shù)量隨時(shí)間的變化情況，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表該年內(nèi)有多少件專利授權(quán)。通常來說，專利授權(quán)數(shù)量隨時(shí)間的上升代表了相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新趨向活躍，技術(shù)發(fā)展較為迅速；專利授權(quán)量的持平和下降則代表技術(shù)創(chuàng)新趨向平淡，技術(shù)發(fā)展較為遲緩，或技術(shù)已經(jīng)趨于落后并被其他技術(shù)取代；但是由于受到各專利受理機(jī)構(gòu)審查制度的影響，專利從申請(qǐng)到授權(quán)需要一段時(shí)間。

如下圖可以看出，王教授作為發(fā)明人的專利授權(quán)趨勢(shì)呈也處于平穩(wěn)波動(dòng)，當(dāng)然也由于本分析采用的數(shù)據(jù)有限，就當(dāng)前數(shù)據(jù)看來，2005年和2014年的授權(quán)量相對(duì)較多，近幾年出現(xiàn)下滑，當(dāng)然受到專利受理機(jī)構(gòu)審查制度的影響，專利授權(quán)需要一段時(shí)間，尤其發(fā)明專利需要更長(zhǎng)的時(shí)間，后期還會(huì)有王教授的專利陸續(xù)授權(quán)。

2.技術(shù)構(gòu)成分析

通過分析不同技術(shù)分支內(nèi)專利數(shù)量的分布情況，來發(fā)現(xiàn)一組專利中較為重要的技術(shù)分支。通常來講，相關(guān)專利數(shù)量較多，且在總專利數(shù)量中占比達(dá)到一定比例的技術(shù)分支是較為重要的技術(shù)分支。

IPC分類號(hào)：本項(xiàng)目分析了技術(shù)在專利審查時(shí)審查員賦予的分類號(hào)，即IPC分布情況，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表該IPC下共有多少件已公開的專利申請(qǐng)。通常來說，公開專利申請(qǐng)數(shù)量較多的IPC受更多申請(qǐng)人關(guān)注，技術(shù)創(chuàng)新相對(duì)活躍；公開專利申請(qǐng)數(shù)量較少的IPC則僅有少數(shù)申請(qǐng)人從事技術(shù)創(chuàng)新工作，總體來講活躍度較弱。需要注意的是，此項(xiàng)分析的效果和理解方向與IPC和所分析專利的相關(guān)度有關(guān)，不能一概而論。

如下圖可以看出，王教授的研發(fā)重心是B22F3、C23C4、B23K26等技術(shù)領(lǐng)域，上述IPC的含義是：

B22F3：由金屬粉末制造工件或制品，其特點(diǎn)為用壓實(shí)或燒結(jié)的方法；所用的專用設(shè)備，【金屬粉末為原料的增材制造技術(shù)和設(shè)備】

C23C4：熔融態(tài)覆層材料噴鍍法，例如火焰噴鍍法，等離子噴鍍法或放電噴鍍法的鍍覆【增材制造技術(shù)】

B23K26：用激光束加工，例如焊接、切割或打孔【增材制造技術(shù)】

同時(shí)，從整體的IPC排名來看，王教授在增材制造領(lǐng)域的覆蓋度較高，除了上面三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域之外，還有B23K37【非專門適用于僅包括在本小類其他一大組中附屬設(shè)備或工藝】、C22C29、【以碳化物、氧化物、硼化物、氮化物或硅化物或其他金屬化合物為基的合金，增材制造材料】C23C24【自無機(jī)粉末起始的鍍覆，增材制造工藝】等。

3. 專利質(zhì)量分析

3.1 專利質(zhì)量總體分析

本項(xiàng)目分析了所分析的專利的專利質(zhì)量的分布情況，每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的是有多少件專利的專利質(zhì)量落在該星級(jí)上。專利質(zhì)量綜合反映了專利在技術(shù)、權(quán)利和市場(chǎng)等各方面的評(píng)價(jià)結(jié)果。需要注意的是，若專利中缺少必要的技術(shù)信息，也會(huì)影響其本指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

從下圖可以看出，以王教授為發(fā)明人的專利質(zhì)量中核心部分是2星半質(zhì)量，說明其專利質(zhì)量并不是很高。

3.2 權(quán)利要求數(shù)分析

本項(xiàng)目分析的是所分析的專利的權(quán)利要求的數(shù)量分布情況，每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的是有多少件專利具有的權(quán)利要求數(shù)量落在該區(qū)段。一般來說，專利權(quán)利要求的個(gè)數(shù)可以反映該專利的技術(shù)創(chuàng)新程度，技術(shù)覆蓋范圍和權(quán)利穩(wěn)定性，有價(jià)值的專利一般都表現(xiàn)為權(quán)利數(shù)量多且技術(shù)覆蓋范圍廣。因此，權(quán)利要求數(shù)量較多的專利，技術(shù)含金量較高，技術(shù)覆蓋范圍也相對(duì)較廣，權(quán)利較為穩(wěn)定。

如下圖所示，以王教授為發(fā)明人的權(quán)要數(shù)量主要集中于6-10項(xiàng)，由于國(guó)內(nèi)權(quán)項(xiàng)多于10項(xiàng)要額外收附加費(fèi)，所以，該公司的權(quán)要數(shù)量屬于國(guó)內(nèi)普遍情況。相比較而言，權(quán)要數(shù)量多的專利更值得我們關(guān)注，其往往是該公司的高價(jià)值專利。

3.3 PDF全文頁(yè)數(shù)分析

本項(xiàng)目分析的是所分析的專利的PDF全文頁(yè)數(shù)的分布情況，每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的是有多少件專利其PDF全文的頁(yè)數(shù)落在該區(qū)段內(nèi)。PDF全文頁(yè)面的多少，能在一定程度上反映了專利質(zhì)量和創(chuàng)新性。一般來說，PDF全文頁(yè)數(shù)較多，專利質(zhì)量相對(duì)較高。

如下圖所示，以王教授為發(fā)明人的專利全文主要是6-10頁(yè)，也屬于國(guó)內(nèi)普通情況，本文不過多闡釋。需要提醒的是，仍需關(guān)注11-15頁(yè)、16-20頁(yè)的專利文獻(xiàn)。

4.法律狀態(tài)分析

4.1專利類型分析

本分析項(xiàng)分析了專利類型分布情況，每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的是該專利類型下有多少件專利。受到各專利受理機(jī)構(gòu)審查制度的影響，發(fā)明專利一般來說都需要經(jīng)過實(shí)質(zhì)審查才能授權(quán)，一般來說發(fā)明專利的技術(shù)含金量和專利質(zhì)量都比較高，因此對(duì)于專利類型的研究能夠從一個(gè)側(cè)面反映專利的質(zhì)量，相關(guān)技術(shù)的技術(shù)含金量和技術(shù)先進(jìn)性。通常來講，所分析的專利中，發(fā)明專利數(shù)量較多且達(dá)到一定占比，說明相關(guān)技術(shù)技術(shù)含金量高，而且專利質(zhì)量較高。

如下圖所示，以王教授為發(fā)明人的專利發(fā)明占比較高，達(dá)到73.7%，說明創(chuàng)新度比較高。

4.2各類型的專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

本項(xiàng)目分析的是發(fā)明專利、實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利各自的申請(qǐng)數(shù)量隨時(shí)間的變化情況。受到各專利受理機(jī)構(gòu)審查制度的影響，發(fā)明專利一般來說都需要經(jīng)過實(shí)質(zhì)審查才能授權(quán)，一般來說發(fā)明專利的技術(shù)含金量和專利質(zhì)量都比較高，因此對(duì)于專利類型的研究能夠從一個(gè)側(cè)面反映專利的質(zhì)量，相關(guān)技術(shù)的技術(shù)含金量和技術(shù)先進(jìn)性。通常來講，所分析的專利中，如果發(fā)明專利數(shù)量較多且申請(qǐng)數(shù)量隨時(shí)間呈上升趨勢(shì)，則說明相關(guān)技術(shù)含金量較高，且創(chuàng)新趨向活躍，技術(shù)發(fā)展較為迅速；如果發(fā)明專利數(shù)量較少且申請(qǐng)數(shù)量隨時(shí)間趨于平緩或呈下降趨勢(shì)，則說明相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新趨向平淡，技術(shù)發(fā)展較為遲緩。

從下圖可以看出，王教授作為發(fā)明人的專利中，主要以發(fā)明為主，雖然發(fā)明較多，但根據(jù)下圖可以看出，發(fā)明的趨勢(shì)近些年來有所下降，而實(shí)用新型的申請(qǐng)量趨勢(shì)有所上升，當(dāng)然這與專利的審查制度也是有關(guān)系的，存在部分未公開的現(xiàn)象，綜合來看，王教授對(duì)于實(shí)用新型和發(fā)明專利均較為重視，發(fā)明專利數(shù)量偏多說明其技術(shù)創(chuàng)新趨向活躍，相關(guān)技術(shù)含金量較高。

4.3當(dāng)前法律狀態(tài)分析

本項(xiàng)目分析了所分析的專利的當(dāng)前狀態(tài)的分布情況，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的是該狀態(tài)下?lián)碛械膶＠�申�?qǐng)的數(shù)量。專利當(dāng)前狀態(tài)，能夠從側(cè)面反應(yīng)出專利本身的價(jià)值和技術(shù)含金量，例如，通常來說處于有效狀態(tài)的專利比處于無效狀態(tài)的專利有價(jià)值。

如下圖所示，王教授作為發(fā)明人的專利中，放棄/終止情況的專利占比較高，達(dá)到了52.6%。這些專利中可能會(huì)存在技術(shù)金礦值得關(guān)注。下一階段，隨著王教授團(tuán)隊(duì)的專利管理能力的不斷提升，未來的授權(quán)專利占比將會(huì)更高。

5.其他分析

5.1共同申請(qǐng)人分析

由于我們選擇分析的數(shù)據(jù)為申請(qǐng)人是北京航空航天大學(xué)、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所的專利，因而王教授作為北京航空航天大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師其主要專利為就職單位，專利占比為84.2%，另外作為同是航空領(lǐng)域的中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所與其有合作，申請(qǐng)專利量占比為15.8%。當(dāng)然不排除還有一些公司和高校與王教授有共同申請(qǐng)的專利，我們后期再進(jìn)一步考證分析。