基于文獻計量方法的技術評價
——以深水鉆井平臺動力定位技術為例

王志玲 王云飛

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基于文獻計量方法的技術評價
——以深水鉆井平臺動力定位技術為例

王志玲 王云飛

針對技術預測評價中依靠德爾菲調查等定性判斷的不足，提出綜合文獻計量和專家智慧，實現技術預測的定性分析與定量分析相結合。以深水鉆井平臺動力定位技術為例，利用CitespaceⅢ、Histcite和bibexcel等軟件，對Web of Sicence科學引文擴展數據庫（SCIE）的期刊論文和德溫特專利數據庫（DWPI）的專利文獻進行計量分析，并結合產業調查、文獻內容分析和專家咨詢結果，對世界動力定位技術的發展現狀及我國技術競爭力進行綜合分析。

2013年5月，科技部啟動國家技術預測工作，分技術現狀調查（競爭力分析）、技術預測分析和關鍵技術選擇三個階段，開展信息、生物、新材料、先進制造、地球觀測與導航、能源、資源環境、人口健康、農業、海洋、交通、公共安全、城鎮化等13個領域的技術預測。11月，為了更全面地評價我國技術整體發展水平，各領域開展了第一輪德爾菲問卷調查，對承擔過國家863計劃、支撐計劃、國家重大專項等課題的8587名專家進行調查，回收有效問卷5440份。調查問卷主要從客觀判斷和主觀判斷兩個層面設定了16個指標，判斷我國在重點領域與主要國家的技術差距、存在的問題及影響。其中，客觀判斷指標包括“技術衡量的核心指標、技術來源、技術國內發展階段、技術國際發展階段、技術領先國家、技術領先機構、技術領軍人才”等7個；主觀判斷指標包括“我國該技術水平相當于國際領先國家哪年水平、我國該技術與國際領先水平的差距的變化、2006年以來我國該技術與國際領先水平差距的變化、我國該技術與國際領先水平產生差距的原因可能、該技術的主要應用行業、該技術的主要應用產品/服務、我國該技術所屬子領域與國際領先水平差距的變化、2006年以來我國該技術所屬子領域與國際先進水平差距的變化、我國總體科技水平相當于美國的多少”等9個指標。

綜合海洋技術領域的德爾菲調查結果來看，由于問卷回收比例較低和專家短時間判斷不準確等原因，問卷調查方法完成的技術競爭力分析結果與實際存在一定偏差。為確保技術競爭力分析的準確客觀，本文從文獻計量分析的角度，以深水鉆井平臺動力定位技術為例，利用定量方法分析動力定位技術的核心指標、技術來源、領先國家、領先機構、領軍人才、我國與國際領先水平的差距等問題，并與專家調查結果進行了比較。

技術邊界與數據來源

動力定位技術是一種自適應控制技術，動力定位系統（Dynamic Positioning System，DPS）一般由測量系統、控制系統和推進系統3部分組成，其功能通過不斷檢測出船舶的實際位置與目標位置的偏差，再根據風、浪、流等外界擾動力的影響計算出使船舶恢復到目標位置所需推力的大小，并對各推力器進行推力分配，使各推力器產生相應的推力，從而使船盡可能地保持在海平面上要求的位置。

該項技術主要涉及深水鉆井平臺動力定位的測量技術、控制技術和推力分配方法等，屬于海洋工程裝備領域鉆井裝備的關鍵配套設備，涵蓋基礎技術研究和應用技術研究，需要綜合論文、專利、產品及產業等多種信息對問卷調查中的問題進行分析判斷。

檢索Web of Sicence的科學引文擴展數據庫（SCIE）和德溫特專利數據庫（DWPI），得到動力定位技術相關論文346篇，專利1137個專利族（截止2014年5月15日），利用CitespaceⅢ、Histcite、TDA等軟件對文獻和專利進行計量分析，并結合文獻內容分析、產業分析和專家咨詢結果，對世界動力定位技術的發展現狀及我國競爭力進行分析。

主要分析結論

技術起源分析

利用CitespaceⅢ的被引文獻時間序列分析，得到動力定位技術的時間序列分布圖如圖1所示。其中，動力定位技術經典文獻為1980年挪威科技大學（NTNU）Balchen JG發表基于卡爾曼濾波和最優控制的動態定位系統研究論文。此外通過網絡信息檢索得知1975年，挪威康士伯海事公司（Kongsberg Maritime）首次實現動力定位系統銷售，因此可以推斷出動力定位技術起源于挪威。

研發熱點分析

利用CitespaceⅢ的被引文獻聚類分析，得到動力定位技術被引文獻聚類分布如圖2所示。

動力定位技術領域文獻形成14個類別，其中，較大類別的研究主要集中在動態位置檢測、自適應模糊控制、非線性模型預測控制等動力定位的測量和控制技術。綜合文獻分析和專家調研的結果，得出該技術衡量的核心指標主要是定位控制精度、可靠性和響應速度等。

圖1　動力定位技術被引文獻時間序列圖

圖2　動力定位技術被引文獻聚類分析圖

技術領先國家、機構及領軍人才分析

通過對文獻的統計分析，得到動力定位技術論文被引頻次排名前十位的國家、機構及作者（見表1）。

表1　動力定位技術領先國家、領先機構、領軍人才排名（論文）

綜合文獻分析、產業調查和專利分析，得到產業方面的領先國家、機構、主要產品及領軍人才，結果見表2。

圖3　中國與美國年度發表論文數量

圖4　中國與美國年度發表論文被引頻次

表2　動力定位技術領先國家、領先機構、領軍人才（專利、產品）

綜上，在領先國家上，美國在基礎研究方面處于領先地位，而挪威在產業方面處于領先位置；領先機構為挪威科技大學、康士伯海事和美國通用電氣等；領軍人才有Fossen TI、Sorensen AJ和Crane AD等

技術競爭力分析

（1）中國與國際領先水平差距

綜合比較中國與美國兩國在動力定位領域近20年來發表論文的數量以及年度被引頻次，得到中國在動力定位技術領域與國際領先水平的差距，如圖3和圖4所示。

由圖3可以看出，由于文獻總體數量較少，中國和美國的論文數量均呈現波動上升的趨勢，中國在2011年，論文數量達到了峰值，數量為5篇，與美國相比，相當于2005年發表的論文數量。在論文數量上與美國相差9年。

圖5　中國與該技術領先國家美國在論文數量與論文被引次數的相對差值

由圖4可見，由于文獻被引用存在一定的滯后，因此2009年以后美國和中國文獻的被引次數均較低。中國在2009年論文被引次數達到了峰值，為29，與美國相比，相當于1997年期間的水平。在論文年度被引次數上，與美國相差了近20年。

此外，在動力定位產品方面，美國早在20世紀80年代就將動力定位系統應用于水下工程施工、海底管線檢修、水下機器人跟蹤等，實現動力定位系統的產業化，90年代以來，隨著海上勘探開發逐步向深水和超深水發展，動力定位系統廣泛應用于深水鉆井船、半潛式鉆井平臺等。而中國在2013年才研發出首套動力定位系統HDP3，并在“海洋石油299”號鋪纜船上進行海上試驗，仍處于實驗室階段。在產品上存在20多年的差距，綜合論文數量與論文被引次數的差距，研究認為中國目前的水平與美國相差很大（差距在15～20年），相當于美國1994～1998年的水平。

（2）2006以來中國與國際領先水平差距

為確定中國與該技術領先國家美國在該技術上的差距的水平以及2006年以來我國該技術與國際領先水平的差距，本研究對論文發表數量與論文被引次數分別進行了相對差的計算，相對差的定義見公式1。

其中，X1i表示美國論文發表數量（論文被引次數），X2i表示中國論文發表數量（論文被引次數），Yi表示相對差，i代表時間1994-2014。Yi值越大表示兩個國家差距越大，Yi值越小，表示兩個國家差距越小。

圖5給出了中國與該技術領先國家美國在論文數量與論文被引次數的相對差（Y2i）隨年度變化圖，其中藍線代表發表SCIE論文數量，綠線代表論文被引次數，紅線代表2006年分割線。

由圖5可見，2006年以來，在論文數量與論文被引次數兩個指標上，中國與美國的差距基本是逐漸縮小的趨勢，2010年以來甚至呈現超越之勢，中國與美國在論文數量上的標準差為0.17，在論文被引次數上的標準差為0.36。因此，2006年以來，中國該技術與國際領先水平的差距在逐漸縮小。

與專家調查結果比較

比較分析文獻計量與調研分析結果與專家調查結果，文獻計量分析與專家調查的結果總體接近。在技術領先國家、領先機構和領軍人才等3個問題上，利用文獻計量和文獻分析的結果可以更有依據地給出更為明確機構和人才信息。

在核心指標、來源國家、相當于國際領先水平哪年的水平等3個問題上存在一定差別：

（1）核心指標，專家調查中比較集中的作業水深，動力定位技術的最大優勢就是定位成本不會隨著水深增加而增加，因而成為深水作業時替代錨泊定位技術的首選，故作業水深并非動力定位技術的核心指標；

（2）來源國家，通過共被引文獻分析和產業相關信息，可以確定為挪威，但也有文獻中提到“動力定位系統于上世紀70年代后期由美國海軍研制成功，起初主要應用于潛水艇支持船、軍用海底電纜鋪設等作業?！币虼?，對于動力定位技術，美國和挪威在20世紀70年代均已有開始研究。

（3）相當于國際領先水平哪年的水平，通過文獻計量結果可以看出中國與國際領先水平差距較大，綜合產業信息，大體判斷出一個時間范圍區間，專家給出的時間也為主觀估數。

王志玲 王云飛

青島市科學技術信息研究所

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.10.046