文獻共被引下可靠性試驗技術的可視化分析

華小方，　夏麗佳

（1.工業和信息化部電子第五研究所，廣東，廣州　510610；2.珠江水利科學研究院，廣東，廣州　510611）

文獻共被引下可靠性試驗技術的可視化分析

華小方1，夏麗佳2

（1.工業和信息化部電子第五研究所，廣東，廣州510610；2.珠江水利科學研究院，廣東，廣州510611）

通過對可靠性試驗技術共被引文獻知識圖譜的深入解讀，并結合對節點文獻共被引頻次和中心度的比較分析，得到了以下2點結論：1）可靠性試驗技術的理論框架沒有突破性的創新，但是，模擬仿真試驗、環境應力試驗和強化試驗等可靠性試驗的方法得到了進一步的優化；2）可靠性環境應力篩選技術、可靠性強化試驗技術在知識群2中成為了學者們關注的重點，并得到了廣泛的應用，成為了當前乃至今后可靠性試驗技術發展的重點。

可靠性試驗技術；文獻共被引；知識圖譜；節點文獻

0　引言

智能制造已成為未來制造行業發展的必然趨勢，以可靠性為中心的高質量產品則是智能產業能夠長遠發展的重要保障?！吨袊圃?025》中明確地提出，應加強可靠性設計、可靠性試驗和可靠性驗證技術的應用，由此可知，作為提升產品的可靠性的關鍵技術——可靠性試驗技術未來也必將成為備受各個行業關注的重點?？煽啃栽囼灱夹g既是檢驗產品的可靠性水平的一種手段，也是發現、解決產品的可靠性問題的一種方法，更是衡量產品的可靠性的關鍵技術依據，可靠性試驗技術經過多年的演變發展，已經從最初的傳統性可靠性環境模擬試驗轉變為了可靠性激發試驗，可靠性試驗技術的演變呈現出了階段性的變化。

20世紀50年代，美國開始對電子設備的可靠性展開研究，到60年代對可靠性的研究逐漸地由電子設備擴展到了機械、建筑和工程等各個行業，并且相繼出現了不同的分支領域。20世紀60年代我國開始引進可靠性技術，先后在民用和軍用電子工業領域應用可靠性試驗技術，逐步地形成了可靠性試驗技術標準體系。隨著計算機技術的快速發展，對可靠性試驗技術的要求越來越突出，可靠性試驗技術出現了不同的演化方向，包括可靠性仿真技術、高加速壽命試驗技術和高加速應力篩選等。對此，有必要分析和跟蹤可靠性試驗技術的演變過程及其相關的研究熱點，以便于為深化相關研究及指導我國可靠性試驗技術的發展提供一定的參考。

本文運用文獻計量方法，從文獻的共被引網絡節點的被引頻次、中心度這兩個最能體現文獻共被引網絡的重要性的參數展開分析，對各個時間階段中高被引文獻進行歸納、概括，動態地探尋了各個時間段中可靠性試驗技術的演化過程。

圖1　可靠性試驗技術文獻歷年出版情況 （1972-2015）

1　數據來源和研究方法

在數據來源上，以Web of science數據庫為基礎，用主題詞檢索方式對可靠性試驗技術的相關文獻進行搜索。即按主題=（“reliability test”），時間跨度=1956-2015年，數據庫=SSCI，CPCI-SSH的方式對文獻進行搜索，然后以文獻類型=（Article or Proceedings Paper）為依據對搜索結果進行精煉，最終檢索到了1 427篇文獻。筆者進一步逐篇地對這些文獻的研究主題進行了確認，以確保這些文獻同可靠性試驗技術相關。

我們發現，1972-2015年間各年份發表的與可靠性試驗技術相關的文獻數量如圖1所示。

普賴斯 （Price）[1]認為某個領域的研究前沿是由高頻被引文獻體現的，且該前沿大概由最新發表的文章組成。皮爾遜 （Pearson）[2]認為高頻被引文獻組成了知識基礎，高頻關鍵詞代表研究熱點。文獻共被引是一種最基本的共被引關系，通過對文獻共被引進行分析，可以揭示某些研究領域的知識之間的相互關系、聯系特征和發展趨勢等，主要體現共被引文獻之間的結構關系，該方法是當前科學計量學中比較流行的可視化技術，能在直觀展現學科領域研究熱點的同時，保證研究結果的科學性。

本文在 《共詞分析下的可靠性試驗技術研究熱點分析》[3]的基礎上，另選取文獻共被引分析法對可靠性試驗技術的演變進行總結，本文的重點是可靠性試驗技術的高頻共被引文獻，從文獻共被引的角度分析可靠性試驗技術的演化，其與關鍵詞共被引分析的主要區別在于，本文的出發點是高頻共被引文獻，通過閱讀文獻發掘可靠性試驗技術的演化歷程，是對可靠性試驗技術的深層次挖掘和進一步的深入研究。由于本文的研究主題依然是可靠性試驗技術，因此，本文與 《共詞分析下的可靠性試驗技術研究熱點分析》一文中使用相同的數據。

基于以上方法的使用，本文借助陳超美博士開發的Citespace軟件來實現文獻共被引和高頻共現的可視化操作。Citespace是用來分析可視共引網絡的Java應用程序。

2　可靠性試驗技術的演化分析

2.1節點文獻的處理

從1 427篇文獻中共提取了20 219篇共被引文獻，共被引總詞頻數為1 783次。從圖1可以看出，1972-1990年期間，出版的有關可靠性試驗技術的文獻僅為19篇，且研究主題也很分散。直到1991年，相關文獻出版的數量才開始日益增多，尤其是2000年之后，文獻數量呈現劇增趨勢。筆者擬將2000年作為分界點，將1972-2015年期間出版的可靠性試驗技術相關文獻劃分為兩個知識群，并從各個知識群中提取節點文獻，通過對這些節點文獻的閱讀分析，歸納出各知識群的研究主題。運用Citespace生成的1972-2000年和2001-2014年期間的可靠性試驗技術文獻的共被引文獻知識圖譜分別如圖2和圖3所示。

圖2　1972-2000年可靠性試驗技術文獻的共被引文獻知識圖譜

圖3　2001-2014年可靠性試驗技術文獻的共被引文獻知識圖譜

通過分析，筆者發現，作者在撰寫可靠性試驗技術文章時，其所引用的文獻并沒有統一的標準或規范，作者在文章的不同部分均可以添加參考文獻，有的作者在前言中使用參考文獻，有的作者在回顧中使用參考文獻，有的則在研究方法中使用參考文獻，但是，出現在文章中不同位置的參考文獻對文章的參考意義是不同的。因此，提取到的共被引文獻有些與可靠性試驗技術的關系并不是很密切，為此筆者對提取到的文獻進行了詳細的閱讀，剔除了與可靠性試驗技術無關的文獻。

綜上所述，在共被引文獻知識圖譜的基礎上，以共被引文獻頻次和中心度 （中心度是衡量點在網絡圖譜中所占據的位置的重要性的度量指標，節點的中心度越大就意味著這個節點在網絡中心越重要）為主要的選取依據，提取了1972-2000年和2001-2015年兩個時期內可靠性試驗技術的共被引文獻排名靠前的共被引文獻，分別如表1和表2所示。

表1　 1972-2000年期間文獻共被引網絡重要節點的識別

表2　2001-2015年期間文獻共被引網絡重要節點的識別

2.2節點文獻的分析

2.2.1知識群1（1972-2000年）

通過對知識群1中可靠性試驗技術相關文獻的共被引情況進行分析，發現這一時期對可靠性試驗技術的研究主要集中在可靠性試驗的設計思路上，具體的情況如下所述。

Billinton R和Allan RN在1984年的 《電力系統的可靠性評價》中以可靠性為出發點，使用概率數據進行統計分析，提高了電力系統中冗余的發電能力，減少了原料的浪費，從而提高了發電效率并降低了成本，其基本設計思路改變了以往單純地收集數據進行分析的方式，引入了概率模型進行分析，優化了以往的可靠性試驗設計方法。Billinton R、Kumar S和Chowdhury N等人共同發表的 《使用于教學目的的基礎數據分析的可靠性測試系統》簡化了可靠性測試系統的設計思路，將可靠性測試系統在教學研究中簡單化，使得研究者在不使用復雜的計算機系統的情況下就可以完成可靠性測試。

Melo Acg在 《在混合可靠性評價中以條件概率方法計算頻次和持續時間參數》中描述了用條件概率計算可靠性評價時所用到的頻次和持續時間的數學方法，該方法的計算量比較小，很容易完成可靠性評價。Ghajar采用蒙特卡羅模擬方法評價電力系統的充裕度，以概率模型為基礎，按照蒙特卡羅模擬，通過模擬實驗的結果，求解充裕度的近似解。

Allan RN在1988年發表的 《IEEE可靠性技術體系在電力系統中的評估》一文中概述了如何在電力系統中對IEEE可靠性試驗體系進行評價，作者將IEEE可靠性試驗體系的多個試驗參數和試驗條件引入到電力系統的可靠性評價中，從而建立了一套寬泛的連續數據模型，模型包含IEEE電力系統中可靠性評價的基礎指標和經過處理后的衍生指標，在評估時這些指標可以直接使用而不用取其近似值，作者基于此建立了嚴格的評價指標體系，其評價結果相比以前使用修改數據或近似數據的方法得到的結果更加精確。文中的中心度為0.33，表明在可靠性試驗技術的演化過程中，Allan RN擴大了可靠性試驗技術的適用范圍，引起了學者們的關注，為可靠性試驗技術的演化奠定了基礎。

《概率法在可靠性試驗中的特殊使用研究調查》一文介紹了最新的IEEE可靠性技術體系在大容量發電站的可靠性評價中的應用，新的技術體系通過修改和更新原有的技術體系實現了可靠性評價方法的應用，彌補了原技術體系的缺陷。

Rubinstein RY在 《仿真和蒙納卡羅》一書中詳細地介紹了概率論、數學統計和微積分等數學方法的基礎理論，并詳細地闡述了如何借助計算機用仿真和蒙特卡羅來處理數據和預測處理結果。該書雖然不是最早將蒙特卡羅模擬引入到可靠性試驗中的作品，但作者對蒙特卡羅的介紹促進了數據統計方法在可靠性試驗中的應用，為可靠性試驗的發展奠定了基礎。

Billinton R的 《工程系統的可靠性評價》在可靠性試驗領域中的共被引量為8次，但該書總共的引用量達到了1 052次，作者率先將滾動時域觀測方法處理離散時間的非線性數據引入到工程領域，系統地介紹了可靠性評價技術在工程系統中的應用。作者的概述延伸了可靠性的適用領域，在可靠性試驗技術的演化中起著不可或缺的作用。

通過綜合閱讀上面的節點文獻可以看出，在2000年以前，研究者們對可靠性試驗的研究關注的主要是可靠性試驗思路的設計方面，蒙特卡羅模擬、概率統計等數學統計方法逐漸地引起了關注，開始被引入到可靠性試驗技術中，而可靠性試驗論證及分析大都集中在電力行業、教育行業和工程行業。

2.2.2知識群2（2001-2015年）

通過對知識群2中可靠性試驗技術相關文獻共被引情況進行分析，發現這一時期對可靠性試驗的研究主要集中在對可靠性試驗模型的優化上，具體情況如下所述。

Billinton R和Allan RN在1984年的 《電力系統的可靠性評價》一文在知識群1中共被引次數是最多的，而在知識群2中的共被引次數依然是最多的，且中心度也是最大的，表明該文章是可靠性試驗技術演化歷程中的基礎文章。同樣的，知識群1中的 《概率法在可靠性試驗中的特殊使用研究調查》一文也在知識群2中出現，且共被引次數較之前有明顯的增加，說明在知識群2中可靠性試驗設計思路的優化依然是學者們關注的重點。

ACZD Souza等人的 《在線電壓的穩定測試》一文引入了新的對在線電壓監測的數學方法，即用狀態估計模型簡化電壓持續運營時間和用外插法測量電壓崩潰點，文章認為監測系統的負荷變動有助于提高對電壓穩定評估。

Billinton R的 《使用于教學目的的基礎數據分析的可靠性測試系統》對可靠性試驗設計思路的優化在知識群2中繼續出現，表明試驗設計思路優化是可靠性研究領域持續的關注熱點。

《蒙特卡羅在電力系統可靠性評價的應用》一文中闡述了蒙特卡羅在電力系統可靠性評價中的應用方法，將蒙特卡羅引入到了可靠性試驗中，在知識群1中Rubinstein RY的 《仿真和蒙納卡羅法》一書對蒙特卡羅法詳細介紹后，蒙特卡羅方法逐漸地得到了普及和應用。

李文沅的 《電力系統的風險評估》一書從理論、方法和模型方面入手，分別在電力系統規劃、設計、運行和維護等過程中詳細地介紹了可靠性風險評價，將電力系統中可靠性風險的理論評估與實際操作結合起來，該書的共被引次數為18次，通過查詢發現，該書已經被IEEE選為經典著作并被翻譯成了其他4種語言在全世界發行，對可靠性試驗技術的應用和發展起著舉足輕重的作用。

葛瑞格K霍布斯在 《高加速壽命試驗與高加速應力篩選》中介紹了一種應用高于現場環境的應力來暴露和改善產品的薄弱設計和工藝缺陷，來使產品變得更為健壯的方法。通過運用這種方法，設計人員既可以獲得可靠性較高的產品，也可以更快地獲取成熟的產品，同時也能使其自身的設計能力得到迅速的提高?？煽啃栽囼炛械母呒铀賶勖囼炁c高加速應力篩選方法最早出現于20世紀80年代， 90年代進入成熟期，2000年以后在各個行業中得到了廣泛的應用。

在知識群1中出現的Rubinstein RY的 《仿真和蒙納卡羅》在知識群2中繼續出現，這在一定程度上說明，蒙特卡羅等仿真方法在可靠性試驗技術中受到持續的關注。

Christie RD和Wollenberg BF的 《開放環境下的輸電管理》介紹了3種目前世界上比較通用的開放環境下輸電系統可靠性模型，即最優潮流模型、關稅與價格擁塞控制模型和交易基礎模型，文中闡述了每種模型的優缺點以及在各國不同市場環境下3種模型的運行效果。

Venkat K Krishnan的 《電力傳輸和其它供給資源之間的協同優化》闡述了電力的供給、需求和存儲的分配選擇，文中描述了如何在配送方式、發電方式和配送與發電并存方式三者之間通過協同優化來選擇電力的供給方法。

為了能夠全面地反映可靠性試驗技術的演化過程，筆者還在除了WOS數據庫之外的數據庫，收集了可靠性試驗技術相關的文獻，并對其進行了研讀和歸納，以便于補充關鍵節點文獻的全面性。

Fallou B[4]、SimoniL[5]等在20世紀60年代開始關注產品壽命影響的加速模型、派克模型和多應力模型；Gregg K Hobbs[6]等在20世紀90年代開始開展對環境應力篩選的研究；HP[7]在2000年后提出的應力裕量與健壯試驗開啟了對可靠性強化試驗的研究。

綜合以上關鍵節點文獻可知：1）自2001年以來，可靠性試驗論證及分析依然集中在電力行業；2）蒙特卡羅模擬、可靠性仿真試驗等方法在可靠性試驗技術中得到了廣泛的應用；3）高加速壽命試驗、高加速應力篩選和可靠性強化試驗等方法逐漸地成為了可靠性試驗技術的主要技術趨勢。較之知識群1，此段時間內可靠性試驗技術關注的不僅僅是可靠性試驗的設計思路，更多的是試驗設計思路優化選擇的問題。

3　結束語

通過對可靠性試驗技術共被引文獻知識圖譜的深入解讀，并結合對節點文獻共被引頻次及中心度的比較分析，得到了以下2點結論。

1）可靠性試驗技術的理論框架沒有新的突破性創新，但是，模擬仿真試驗、環境應力試驗和強化試驗等可靠性試驗的方法得到了持續地優化。

2）可靠性環境應力篩選技術、可靠性強化試驗技術在知識群2中成為了學者們關注的重點，并得到了廣泛的應用，成為了當前乃至今后可靠性試驗技術發展的重點。

[1]PRICE D.Networks of scientific papers[J].Science，1965，149（3683）：510-515.

[2]PERSON O.The intellectual base and research fronts of Jasis 1986-1990[J].Journal of the Amercian Society for Information Science，1994，45（1）：31-38.

[3]華小方，谷湘瓊.共詞分析下的可靠性試驗技術研究熱點分析 [J].電子產品可靠性與環境試驗，2015，33（6）：25-29.

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[5]SIMONI L，MAZZANTI G.A general muti-stress life model forinsulationmaterialswithorwithoutevidence frothresholds[J].IEEE Transactions on Electrical Insulation，28（3）：349-364.

[6]GREGG K Hobbs.高加速壽命試驗與高加速應力篩選[M].丁其伯，譯.北京：航空工業出版社，2012.

[7]CHAN H Antong，DAUL J Englert.Accelerated stress testing handbook：guide of achieving quality produces[M]. Hoboken：Wiley-IEEE press，2001.

Visualization Analysis of Reliability Test Technology Based on Co-citation Analysis

Hua Xiao-fang1，XIA Li-jia2

（1.CEPREI，Guangzhou 510610，China；2.Pearl River Hydraulic Research Institute，Guangzhou 510611，China）

By analyzing the knowledge mapping of the co-citation literatures related to reliability test technology，and combining with the comparison and analysis of the co-citation frequency and centrality of node literatures，two conclusions are drawn.Firstly，there's no breakthrough innovation in the theoretical framework of reliability test technology，but the methods of simulation test，environment stress test，enhancement test and other reliability tests are further optimized. Reliability environmental stress screening technology and reliability enhancement test technology in the knowledge growp two have become the focus of attention of scholars and have been widely used.Besides，they will become the focus of the development of reliability test technology in the present and future.

reliability test technology；co-citation；knowledge mapping；node literature

TB 114.3

A

1672-5468（2016）04-0001-06

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.04.001

2016-03-06

2016-07-14

華小方 （1985-），男，河南漯河人，工業和信息化部電子第五研究所標準與信息研究中心助理工程師，碩士，從事項目研究工作。