國際運籌學學術熱點研究

蔣文釗，區晶瑩，俞守華

（華南農業大學數學與信息學院，廣州　510642）

國際運籌學學術熱點研究

蔣文釗，區晶瑩，俞守華

（華南農業大學數學與信息學院，廣州510642）

0　引言

運籌學是一門誕生于20世紀30年代的新興學科，它主要運用數學方法，求解系統最優化問題，制定合理運用人力、物力和財力的最優方案，從而為決策者提供科學決策的依據。作為經營管理領域的先進科學，運籌學對解決生產管理以及有限資源合理化調配方面都能發揮重大作用。

目前，國內外有些學者運用文獻計量法綜述分析了運籌學理論及應用現狀與熱點。Chuang等人運用文獻計量法，從文獻數量、文獻類型、高產機構、高產作者等角度對亞太地區管理與運籌學學科的發展態勢進行了研究［1］。Hsieh等人對全球范圍內生產運作管理領域的高產作者、高產機構以及高產國進行了研究分析［2］。劉作儀等人以Web of Science為數據源，對我國管理與運籌學領域2001年至2010年間的發展態勢進行了計量分析［3］。上述研究均采用文獻計量法，主要從文獻量、作者、發文機構、文獻主題等多角度來探討運籌學學科的總體發展態勢的。本文結合使用文獻計量法與OmniViz可視化數據分析工具，從定性和定量的角度來研究國際運籌學領域近年來的學術熱點，以期為我國運籌學研究提供借鑒和參考。

1　數據來源與研究方法

1.1數據來源與處理

為了得到相對豐富、專業、有效的數據，本研究共選取了29種國際運籌學期刊作為數據源，這29種期刊的選擇依據是：根據ISI2008JCR因子報告，選取運籌學與管理（Operations Research&Management Science）學科領域內JCR影響因子1.0以上的期刊，1.0以上的JCR影響因子表明這29種期刊在運籌學領域具有較大的影響力。這29種期刊包含了國際運籌學領域的權威核心期刊，覆蓋了運籌學學科的各個分支，具有廣泛的代表性，代表了國際運籌學類期刊的最高水平。

文獻收集與處理的具體操作方法為：在Web of Knowledge數據庫中，以期刊名作為檢索的主題詞，年代檢索范圍設定為2007至2011年間，共檢索到20134篇文獻，再通過EndNote軟件將文獻數據以RefMan （RIS）格式保存為文本文件，導入OmniViz中進行數據分析。最終有效的文獻數據共20109條，每條文獻數據包含“標題、作者、摘要、關鍵字、出版社、出版日期”等題錄信息。

1.2研究方法

詞頻分析法是利用能夠揭示或表達文獻核心內容的關鍵詞或主題詞在某一研究領域文獻中出現的頻次高低來確定該領域研究熱點和發展動向的文獻計量方法。雖然目前國內外鮮有運用詞頻分析法分析運籌學領域研究熱點的相關文獻，但在其他學科領域的相關研究中已運用較多。儲節旺等對2000年至2009年間在CSSCI數據庫上關于知識管理熱點方面文獻進行了關鍵詞詞頻分析，并在此基礎上對知識管理的發展趨勢做出分析［4］。黃曉燕對1999至2003年情報領域論文的關鍵詞進行了詞頻分析，歸納出了五年來情報領域的研究熱點及其變化軌跡［5］。因此，本研究在使用OmniViz可視化數據分析軟件對文獻數據進行聚類分析的基礎上，借助了其所提供的詞頻分析工具對文獻主題詞進行了詞頻分析。為了更加細致、準確地把握運籌學的研究熱點，還結合使用了Excel軟件中的統計工具與人工統計方法，專門針對文獻的關鍵詞進行了詞頻分析。

2　OmniViz簡介

OmniViz是由大型跨國生物科技公司BioWisdom開發的一個嚴謹并且功能強大的可視化情報分析工具。OmniViz可分析數據類型包括專利、文獻、實驗結果數據、生物染色體序列、物質的化學結構等。它突出的特點是為用戶提供了一系列具有復雜統計和文本分析算法的功能強大的可視化工具，因此可以為用戶理解、分析數據提供更多新的角度和思路。

將文獻數據導入OmniViz中后，它將根據文獻的題名和摘要字段標引待分析文獻的主要主題詞（Major Term）、次要主題詞（Minor Term）及其他主題詞（Other Terms），并運用標準的聚類算法，將文獻按照主題詞的相關性分成若干組，每組文獻都使用頻次最高的前三個主要主題詞予以標識，用戶也可以使用Gist工具查看所有主題詞的詞頻及分布情況。作為一款功能強大的可視化數據分析軟件，OmniViz為用戶提供了六種圖形視覺模式進行數據分析，分別是Galaxy、ThemeMap、Correlation、CorScape、Comet以及TreeScape模式。在文獻分析中較常使用Galaxy及ThemeMap視覺模式。

在Galaxy視覺模式下，每個點代表一篇文獻，一個簇（cluster）由一個或多個點組成。聚類過程與文獻中詞匯的詞頻、分布和關聯性密切相關。在Galaxy圖中文獻或者簇之間的距離反映了文獻主題間相關性的大小，相關性越大，則距離越遠，相關性越小，則距離越近。

ThemeMap視覺模式是以三維視角來展示聚類結果的。ThemeMap圖由一座座山峰構成，每一座山峰均代表一個簇。山峰的面積反映了該簇中文獻的分布范圍，山峰的高度反映了其中文獻主題的集中程度，兩座山峰間山谷的深度則反映了兩個簇之間主題的相關程度。

3　國際運籌學研究熱點分析

3.1OmniViz中的可視化分析

將文獻數據導入OmniViz后，在Galaxy視覺模式下的聚類結果如圖1所示，可以看出，文獻的整體分布呈三角狀，且分布范圍廣，圖中右上區域的文獻量大且分布集中，而左半區域的文獻分布則相對零散。使用Group工具查看分組的詳細情況，共產生了140個文獻組，圖2中展示了文獻量排名前十的組，依次是組C62、C101、C17、C9、C23、C94、C1、C60、C59，各組的分布情況參見圖1。

可以看出，組C62、C94、C17之間的距離非常接近，說明這三組的文獻主題相關度很高；三組的總文獻量為4854篇，占總量的24.1%，因此這三組中的文獻主題足夠反映出運籌學領域內的某一個或多個研究熱點。觀察這三組標引出的詞頻前三的主題詞，發現模糊化（fuzzy）、價格（price）都出現了兩次，說明這三組中有關主題模糊化與價格的研究文獻居多，說明這兩個主題是運籌學領域內的研究熱點。模糊理論的研究和近年來軟運籌學的興起是密不可分的，不同于傳統運籌學，軟運籌學側重于解決難以找到最優解或最優解不唯一的問題，它的基本研究方法主要是定性方法與定量方法相結合，在定性方法上更多的是采用模糊數學方法［6］。主題詞價格則反映出目前運籌學在經濟領域中的研究多側重于價格問題，如定價、影子價格、投資組合等方面；組C17的標識主題詞“supplier、price、retailer”反映了目前運籌學在供應鏈管理問題中的廣泛應用，因此供應鏈管理也是運籌學領域的研究熱點。

組C116、C23、C1的距離也比較接近，而與其他7組的距離較遠，說明這3個文獻組的主題之間關聯性較強，但與其他組的主題關聯性不大；三組的文獻總量為1774篇，占總文獻量的8.8%；觀察發現，主題詞粒子群優化（particle swarm optimization）都出現在了3組的標識主題詞中，說明這一區域的研究主題主要是關于粒子群優化算法的；值得注意的是，粒子群優化算法與聚類（cluster）都同時出現在了組C1、C116的標識主題詞中，可以推測粒子群優化算法在聚類研究中占有較大比重。

其余4組分布較散，但主要都集中于圖右上區域，組C101、C60的標識主題詞和組C62、C94、C17的標識主題詞相似，也都與價格、模糊化及供應鏈管理這3個主題相關，因此在距離上也較接近這3組。另外，觀察組C9、C59的標識主題詞，都出現了作業（job）和預測（forecast），說明這一區域的文獻研究主題主要是集中于這兩個方面，差異之處在于C9中有關集裝箱（container）的研究較多，而C59則是有關項目（project）的研究較多。

圖1　Galaxy模式分析結果

圖2　文獻量前10的文獻組

ThemeMap視覺模式下的聚類結果如圖3所示，從山峰的高度、密集程度、分布情況能夠看出，文獻的主題較多集中于上部區域，并且此區域的文獻主題間的關系非常緊密。其中，較突出的三座山峰已經分別由詞頻前三的主題詞予以標明，分別為“price、fuzzy、forecast”、“price、supplier、contract”和“job、batch、project”，前兩座山峰在地理位置及標識主題詞上與Galaxy模式下的分析結果一致，都是位于圖上部區域，且主題主要與價格、模糊化以及供應鏈管理相關，從而充分說明目前這三大主題是近年來運籌學最熱門的研究主題；另外一座山峰由標識主題詞可以推測，此區域的文獻多與任務（job）、批次（batch）相關，使用Record Viewer工具查閱這一文獻組部分文獻信息后［7-11］，發現多是研究并行調度方面的問題，說明在生產領域中，有關并行調度的相關研究也是運籌學中的熱點研究，Record Viewer的分析界面如圖4所示。

綜上所述，目前，模糊理論、價格問題、供應鏈管理、粒子群優化算法以及并行調度這幾個主題是近五年國際運籌學的研究熱點。

圖3　ThemeMap模式分析結果

圖4　Record Viewer分析結果

3.2主題詞詞頻分析

OminViz中Gist工具用于統計文獻各主題詞的詞頻。主要主題詞及次要主題詞是OmniViz進行聚類的依據，對于分析文獻研究主題也具有較大的參考價值，以下分別選取了排名前15的主要主題詞及次要主題詞進行分析。

在主要主題詞方面，排名第一的是價格（price），涉及1518篇文獻，約占所有文獻數的8%，其次是模糊化（fuzzy），所占比例約5%，涉及文獻1024篇，排第三位的是供應商（supplier），涉及文獻761篇，約占4%，后面依次為任務（job）、預測（forecast）、項目（project）、聚類（cluster）、零售商（retailer）、創新（innovate）、診斷（diagnose）、合同（contract）、買方（buyer）、投資組合（portfolio）、圖像（image）、通道（channel）。在次要主題詞方面，排在第一位的是模型（model），共涉及8760篇文獻，所占比例44%，第二是優化（optimize），共涉及6111篇文獻，所占比例為30%，后面依次是時間（time），算法（algorithm）、過程（process）、解決方法（solution）、集合（set）、成本（cost）、計算（computation）、函數（function）、決策（decision）、作業（operation）、技術（technique）、減少（reduce）、結構（structure）。

表1　詞頻前15的主要主題詞及次要主題詞

分別觀察不同年份論文主題詞的變化，可以幫助我們了解運籌學領域各個分支的發展情況。圖5為2007-2011年不同年份主要主題詞的變化情況。

圖5　前15的主要主題詞2007-2011年變化情況

可以看出，主題詞價格（price）近五年的詞頻始終穩居首位變化。詞頻第二位的主題詞模糊化（fuzzy）變化非常顯著，五年內的平均增長率高達36.1%，尤其是2009年，文獻數量突增，2011年時升至五年里最高，這反映出2009年至2011年是模糊理論發展最快的階段，在未來很有可能成為運籌學領域最熱門研究主題。此外，上升勢頭顯著的還有主題詞圖像（image），平均增長率為最高的46.7%。主題詞預測（forecast）、聚類（cluster）、診斷（diagnose）以及投資組合（portfolio）在這五年內平均增長都超過了19.5%，說明近五年里關于這四個主題的相關研究也比較熱門。經統計，次要主題詞近五年來總體呈上升趨勢，但主題詞的變化趨勢不明顯，排名前四位的始終是模型 （model）、優化（optimize）、時間（time）、算法（algorithm），這與運籌學研究多是通過構建模型或者構造算法求問題的最優解是一致的，值得注意的是，時間在建模及優化過程中也是非常重要的影響因素，這也是它詞頻較高的主要原因。

3.3論文關鍵詞詞頻分析

由于OmniViz是基于文獻標題與摘要進行主題詞提取的，并且這些主題詞大部分都是單一詞匯，往往不能直接體現出文獻研究主題，需要較多地結合閱讀文獻詳細信息。若能通過論文關鍵詞做進一步的分析，無疑更有助于分析的簡化、細致與準確。關鍵詞作為學術文獻的必備要素，能簡潔、全面地反映出文獻所涉及的主要內容。通過對關鍵詞的統計分析，可有效揭示其中隱含的特征、發展過程及趨勢、專業分布等線索［12］。

在所統計的20109篇文獻中，共出現關鍵詞184607個，平均單篇論文占9.18個。使用EndNote導出所有關鍵詞，并經過Excel分組統計與人工篩選后，共得到51686個有效關鍵詞。

根據孫清蘭于1992年提出的高頻詞低頻詞界分公式［13］：

公式（1）中D代表不同詞數，T代表分界點。將D= 51686代入式（1）可得T=226，即頻次超過226的關鍵詞可以認為是高頻關鍵詞。在對關鍵詞進行同義，縮寫、單復數等方面的整理后，最終統計出詞頻在226以上的關鍵詞共66個。

可以看出，排名前四的關鍵詞中，model、algorithm、optimization也出現在了次要主題詞的前四位中，說明建型、算法設計、目標優化在運籌學研究中占據著十分顯著的地位，也是目前運籌學研究所遵循的主要模式，值得國內運籌學研究人員借鑒。分析還發現高頻關鍵詞與主要主題詞的劃分也是驚人的相似，在排名前15的主要主題詞中，有9個都不同形式地出現在了高頻關鍵詞中，分別是price、fuzzy、supplier、forecast、cluster、retailer、innovate、buyer、portfolio，其中 supplier、retailer、buyer對應supply chain，forecast對應prediction，cluster對應classification，因此這些主題詞確實反映了運籌學的研究熱點，也證明了OmniViz對于文獻主題詞的劃分是科學的、有效的。

有關運籌學學科各分支的研究現狀，也可以通過對高頻關鍵詞分類分析得出。目前，數學規劃作為運籌學學科的一個重要分支，從高頻關鍵詞的分布可以看出它是非常熱門的分支。與數學規劃直接相關的高頻關鍵詞有遺傳算法（Genetic algorithm）、數據包絡分析（DEA）、神經網絡 （Neural networks）、啟發式算法（Heuristic algorithm）、禁忌搜索 （Tabu search）、規劃（programming）、支持向量機（Support vector machine）、整數規劃（Integer programming）、線性規劃（Linear programming）、粒子群優化（Particle swarm optimization）、隨機規劃（Stochastic programming），這11個關鍵詞約占總詞頻的14.7%。其中，除整數規劃、線性規劃外，其余都隸屬于非線性規劃范疇，這說明非線性規劃是數學規劃中的研究重點，這種現象的產生一方面是由于現實問題多為非線性?、不確定的問題，另一方面，也和計算機技術在運籌學中的廣泛應用息息相關，如遺傳算法、神經網絡、啟發式算法、粒子群優化算法等都屬于人工智能算法，一般必須借助計算機進行建模求解，所以說計算機技術的發展與應用也為運籌學研究帶來了新的機遇與挑戰。決策分析分支方面，具有代表性的關鍵詞有決策（Decision making）、風險（Risk）、預測（Prediction）、決策支持系統（Decision supprot system）、層次分析法（AHP），約占總詞頻的6.3%，也屬于運籌學中比較熱門的研究分支。存儲論方面，代表性的關鍵詞有供應鏈（Supply chain）和庫存（Inventory），約占總頻次的4.9%。而排隊論、圖與網絡、博弈論等其他運籌學分支的相關高頻關鍵詞出現較少，說明這些運籌學分支的研究熱度偏低。此外，數據挖掘（Data mining）、全局優化（Global optimization）、特征選擇（Feature select）等其他主題也屬于運籌學領域的熱點研究，應該引起國內運籌學研究人員的重視。

表2　高頻關鍵詞

4　結語

（1）根據OmniViz的可視化分析，并結合查證相關文獻，認為目前國際運籌學領域占前5位的最熱門研究主題是價格問題、模糊理論、供應鏈管理、粒子群優化算法和生產領域的并行調度研究。

（2）通過OmniViz對文獻主要主題詞及次要主題詞的統計分析，發現2007至2011年間，主題詞價格、圖像、預測、聚類、診斷以及投資組合等是運籌學領域的熱點研究主題。價格的相關研究熱度始終居于首位，增長幅度不大；而模糊理論的相關研究于2009年后增長顯著，在未來很有可能成為運籌學領域最熱門研究主題；主題詞圖像的詞頻年增長率為最高的46.7%，而預測、聚類、診斷以及投資組合在這五年內的平均增長率都超過了19.5%，說明這些主題的相關研究在近五年里發展比較迅速，屬于運籌學領域比較熱門的研究主題。

（3）結合論文關鍵詞的詞頻分析發現，建模、算法設計、目標優化是運籌學研究所遵循的主要模式；在運籌學學科各分支的研究現狀方面，數學規劃仍是最熱門的研究分支，非線性規劃在數學規劃中占據著最重要的地位，其中，遺傳算法、數據包絡分析、神經網絡、啟發式算法、禁忌搜索、支持向量機、粒子群優化算法是非線性規劃中的研究熱點；決策分析和存儲論也是比較熱門的研究分支，與之相關的研究熱點有風險分析、預測、決策支持系統、層次分析法、供應鏈和庫存控制。此外，數據挖掘、全局優化、特征選擇等其他主題也屬于運籌學領域中的研究熱點。

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Operations Research；Word Frequence Analysis；Web of Science；OmniViz

Research on the Academic Hotspots of International Operations Research

JIANG Wen-zhao，OU Jing-ying，YU Shou-hua
（College of Informatics，South China Agricultural University，Guangzhou 510642）

1007-1423（2015）20-0033-07

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.20.008

蔣文釗（1989-），男，廣東清遠人，碩士研究生，研究方向為管理系統工程

區晶瑩（1964-），女，廣東佛山人，副教授，研究方向為公共管理

俞守華（1964-），男，福建福清人，教授，研究方向為系統工程

2015-05-12

2015-07-01

以Web of Science數據庫為數據源，檢索29種運籌學領域核心期刊2007-2011年間所發表的20109篇文獻，并運用OmniViz可視化數據分析工具和Excel軟件，對文獻進行聚類分析和詞頻分析，梳理和研究出近五年國際運籌學領域的學術熱點。對文獻主題詞分析研究表明，價格問題、模糊理論以及供應鏈管理是目前運籌學中最熱門的學術研究主題，其中生產領域有關并行調度的研究是目前的學術研究熱點。根據論文關鍵詞分析發現，數學規劃仍是運籌學學科中最熱門的研究分支，遺傳算法、數據包絡分析和神經網絡等人工智能算法是運籌學領域的學術研究熱點。

運籌學；詞頻分析；Web of Science；OmniViz

Takes the Web of Science as data source，statistically analyzes a total of 20109 research papers which have been retrieved from 29 operations research journals published during the period of 2007-2011.In order to find out the research focus of the international operations research during the last five years，makes cluster analysis and word frequency analysis on these literatures by using OmniViz and Excel software.Analysis of the subject terms shows that price，fuzzy theory and supply chain management are the most popular research focus in current operations research field and parallel scheduling is one of the hotspots in the areas of production.The keywords analysis shows that mathematical programming is still the most popular branch of operations research disciplines.At the same time，artificial intelligence algorithms such as genetic algorithms，date envelopment analysis and neural networks are also research focus currently.