利用专利资源的系统化回避创新设计方法探讨*

张路军, 何生梅

(1.烟台大学 机电汽车工程学院,山东 烟台 264005;2.富国实验学校,山东 滨州 256800)

0 引 言

专利作为企业的核心竞争力,对一个企业的生存和发展至关重要,企业拥有的专利权的数量及质量是企业竞争力的体现。如今绝大部分比较重要的技术都申请了专利,要想使用专利需要专利权人的认可,若未经专利权人的许可就实施其专利,将引起侵权,会受到法律制裁。因此如何避开竞争对手的专利知识产权,并在其基础上再创造,对企业的生存和发展是非常重要的。

众所周知,知识产权种类繁多,而保护的侧重点和力度各有不同。企业可以根据保护对象的特点选择不同的知识产权类型及其组合加以保护。从权利人的角度而言,专利的回避设计也非常重要。在确定了专利保护范围之后,就可以进入回避设计的设计过程,在此过程中,回避设计方法大致有以下几种:①借鉴专利文件中技术问题的回避设计;②借鉴专利文件中背景技术的回避设计;③借鉴专利文件中发明内容和具体实施方案的回避设计;④借鉴专利审查相关文件的回避设计;⑤借鉴专利权利要求的回避设计。其中第五种回避设计方法是采用与专利相近的技术方案,而缺省至少一个技术特征,或有至少一个必要技术特征与权利要求不同。这是最常见的回避设计,也是与专利保护范围最接近的回避设计。这种方法技术上的难度相对较大,笔者对这一难度较大的回避设计方法进行了研究。

文献[1]研究了从专利中获取深度知识进行创新的形式化方法;文献[2]初步探讨了获取专利技术知识进行机械产品设计和解决专利技术知识冲突的方法;文献[3] 提出了一种基于正则表达式的专利信息提取方法;文献[4]研究了利用专利资源的二次创新方法;文献[5]提出了一种面向概念设计的专利知识挖掘方法;文献[6]研究了在设计过程中利用专利知识进行产品创新和侵权检查的方法;文献[7]研究了利用专利信息进行影象反求设计的思路和步骤;文献[8]研究了利用TRIZ进行现有专利回避设计的一种集成过程。专利的核心是其包含的技术特征,以上文献都没有从技术特征出发来探讨在现有专利基础上进行回避设计的方法。笔者提出一种在现有专利基础上进行回避设计,从而避开竞争对手的专利封锁的系统化回避创新设计方法。此方法逻辑性和可操作性强,可以做到有步骤的创新,而不需要依赖特别的灵感,所以特别适合“互联网+”时代创新教学使用。通过学习文中所提方法,机械类学生可以比较快的提高自身的创新能力,通过互联网上的专利数据库,可以在比较高的起点上创造出新的专利产品。

1 系统化回避创新设计方法介绍

权利要求书是专利保护的核心。一份权利要求书应当至少包括一项独立权利要求,还可以包括从属权利要求。独立权利要求应当从整体上反映专利的技术方案,记载解决技术问题的必要技术特征,必要技术特征的总和足以构成该技术方案。

因此,专利是以技术特征的形式记载了其与现有技术不同的技术方案。如果某一技术方案有一个必要技术特征不同于专利中的必要技术特征,则该技术方案对原专利不构成侵权。如果该技术方案实现了原专利的功能,则避开了竞争对手的专利封锁,进而在竞争中处于不败之地。

对有形产品专利来说,技术特征一般以部件以及各部件间的结构关系的形式表示。但技术特征所体现的本质是其实现的功能。因此,应当用反求技术,将各技术特征所实现的功能挖掘出来,在此基础上构思实现功能的其它载体,再将载体组合就可形成新的技术方案。这些载体也就成了新专利中的技术特征。基于专利的系统化回避创新设计方法框架图如图1所示。

图1 基于专利的系统化回避创新设计方法框架图

基于专利的系统化回避创新设计方法的步骤如下。

(1) 根据专利权利要求书、说明书及说明书附图,得到专利的技术特征集合{技术特征1,技术特征2,…, 技术特征n},技术特征集合构成了专利的技术方案。

(2) 应用反求技术,由技术特征集合{技术特征1,技术特征2,…, 技术特征n}映射出功能集合{功能1,功能2,…, 功能n}。

(3) 构思实现各功能的载体,如功能1构思出有n种载体实现方式:载体11,载体12,…, 载体1n。

(4) 组合各功能的实现载体,得到技术方案。如果n个功能各有n种载体实现方式,则可组合的技术方案有n2个。

(5) 通过方案评价,选出一种或几种可行方案。

图1中展示了一种可行的技术方案{载体11,载体21,…, 载体nn}。如果对这种技术方案申请新专利,则其中的每一载体也就成了新专利中的技术特征,如载体11。

2 实例研究

文中以申请号为87216979的专利“节能型游梁式抽油机”进行实例研究,证明所提方法的有效性和通用性。

2.1 提取技术特征集合

根据专利权利要求书、说明书及说明书附图,得到专利的技术特征集合为{电动机,驴头、游梁、连杆、曲柄组成的曲柄摇杆机构, 曲柄、游梁上配重},该技术特征集合构成了专利“节能型游梁式抽油机”的完整技术方案。

2.2 映射功能集合

由上述技术特征集合映射出其功能集合为{提供动力,实现抽油杆的上下往复运动,储存下冲程能量并在上冲程释放}。

2.3 构思功能载体

根据所学知识和经验,或者查功能载体知识库,得到实现各功能的载体,以矩阵形式列于表1。

表1 功能载体矩阵

2.4 组合载体得到方案

将各功能的不同载体进行组合,可得到多个技术方案,原则上可得到的方案总数为 2×4×4=32 。当然,在实际组合时要注意解的相容性,并不是所有的功能载体都能组合在一块。

2.5 优选方案

根据产品的其它约束条件(如开发长冲程、低冲次的抽油机)进行分析、评价、决策,最后得到技术方案为:A1-B3-C4,即电动机-液压油缸-液压蓄能器。根据这个概念,再加上其他细节,就得到节能液压抽油机的新专利,而集合{电动机,液压油缸,液压蓄能器}就构成了新专利权利要求书的技术特征集合。

2.6 新专利“节能液压抽油机”的结构及工作原理

2.6.1 结 构

图2是根据上述概念,再加上液压阀等细节所得到的节能液压抽油机的原理图。其中的液压油缸是一个组合油缸,有三个油腔Q1、Q2和Q3。Q1腔的油口与蓄能器相连,Q2、Q3腔的油口分别与换向阀6的两个油口相连。溢流阀2起安全保护作用。减压阀4控制Q1腔-蓄能器回路的最低压力,并通过该阀向Q1腔-蓄能器回路自动补油。溢流阀3控制Q1腔-蓄能器回路的最高压力。

图2 节能液压抽油机原理图

2.6.2 工作原理

首次运行起升抽油杆时,换向阀6切换至右位,液压泵向Q2腔供油,Q3腔回油,此时由于蓄能器中未充入液压油,Q1腔-蓄能器回路处于低压状态使减压阀开启,液压泵也向Q1腔供油,使大活塞杆上行起升抽油杆。

当需要下放抽油杆时,换向阀6切换至左位。液压泵向Q3腔供油,Q2腔回油,在抽油杆重力及油液压力的作用下大活塞杆向下运动,Q1腔中的油液被挤入蓄能器中,蓄能器储存了能量。

下一次再起升抽油杆时,将换向阀6切换至右位。液压泵向Q2腔供油,Q3腔回油,同时蓄能器向Q1腔释放上次回收的能量,与Q2腔中的油压作用力一起使大活塞杆上行起升抽油杆。

3 结 语

专利是企业的生命。文章提出的基于专利的系统化回避创新设计方法可以使企业避开竞争对手的专利封锁,并可在竞争对手的专利基础上有所创新,从而在市场竞争中占据有利之地。文中所提方法逻辑性和可操作性强,可以做到创新而不需要依赖特别的灵感,所以该方法也可作为“互联网+”时代培养机械类学生创新能力的一种重要方法。