基于知識圖譜的國際工程安全管理科研合作研究*

吳賢國，湯 超， 張立茂，劉 洋， 李博文

(1.華中科技大學 土木工程與力學學院，湖北 武漢 430074;2.武漢大學中南醫院，湖北 武漢 430074)

0 引言

作為工程項目管理的三大核心目標之一，工程安全管理是指項目管理人員依據相關法律法規以及企業內部的各項規章制度對工程項目的整個生命周期開展全方位、多層次的安全管控，在確保現場作業人員人身安全的前提下，實現項目效益的最大化。在工程安全管理研究領域，歐美等發達國家較我國起步更早，早在2004年，Vastert和Gelder[1]針對大型設計與施工承包商的風險管控能力進行評估，并指出風險管理與風險分析是確保項目盈利的重要工具，以凸顯工程安全管理工作的重要性。隨后Tam，Choudhry和Suraji[2-5]分別就施工過程中的高危節點及誘發安全事故的關鍵因素、施工現場環境、建筑事故的責任主體等方面展開研究，對工程安全管理的研究內容進行了豐富。2017年，Scheepbouer等[6]通過對2000—2016年數字化建造的最新研究進行調查，對數字化建筑安全技術進行分類，確定該領域的研究趨勢，并分析了其在事故預防中的作用。國內方面，楊莉瓊等[7]研究了建筑施工安全風險的定量分析，提出基于二元決策圖的建筑施工安全風險評估方法，為制定安全風險控制措施提供科學依據；吳賢國等[8]提出基于變權可拓的安全風險評價方法，并結合工程實例，對基坑施工中鉆孔灌注樁監控單元的安全風險進行評價。梳理以上文獻可以發現，雖然國內外在工程安全管理方面的研究成果豐碩，但研究內容較為分散，分別集中在自己專長的研究領域，少有學者對工程安全管理進行綜述性的研究[9-13]。因此，本文研究重點為從大量的文獻數據庫中得到工程安全管理的研究線索，并在此基礎上合理預測該領域未來的研究方向。

考慮到Web of Science數據庫所刊載的文章研究主題層次豐富，遴選過程嚴謹有序，在知識發現與科研分析中扮演著極其重要的角色[14]。本文在研究國際工程安全管理科研合作的過程中，選取了Web of Science核心合集上與之相關的論文。借助CiteSpace V軟件分別對文獻數據開展國家(地區)共現分析、作者共現分析、文獻共引分析、期刊共引分析、研究熱點分析、研究前沿分析等，以此明晰工程安全管理研究領域的知識主體與知識基礎，把握工程安全管理研究的發展脈絡，深入洞悉該學科領域的研究熱點與前沿，為工程安全管理研究未來的發展趨勢提供參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文從Web of Science(WoS)上搜集整理了2003—2017年工程安全管理領域的外文文獻數據，因工程安全管理(Construction safety management)具體包括了安全管理評價、技術手段創新以及理論知識深化等，能夠很好概括工程安全管理的研究領域，所以將檢索主題定為“Construction safety management”，時間跨度為2003—2017年。點擊檢索鍵，最終獲得1 587條文獻數據，以download_xx.txt的格式保存至文件夾中，以待后續分析。為了分析施工安全管理在WoS發文量趨勢，將從WoS上獲取的數據按照年份統計得到如圖1所示。

圖1 2003—2017年WoS關于施工安全管理每年發文量統計Fig.1 WoS annual volume statistics for construction safety management from 2003 to 2017

從圖1 中可以看出，2003—2017年國際上關于施工安全管理的文獻總體上呈現逐年上升的趨勢，2003年的發文量最少，2017年最多。發文量大致經歷3個階段：2003—2007年為第一個階段，這一階段的特點為每年的發文量均較少，年均發文量少于50篇，各年發文數量均衡；2008—2014年為第二階段，這一階段發文量有較大提升，年均發文量90余篇，接近第一階段發文量的2倍；第三階段為2015—2017年，這一階段的發文量呈現井噴式增長，各年的發文量均在210篇以上，年均發文量為236篇。這表明國際上對施工安全管理的重視程度是逐年上升的，同時也說明國際上對工程安全越來越重視這一國際趨勢。這一趨勢的改變使得我們應該對工程安全管理加以重視，通過這種趨勢的變化，也進一步說明了工程安全管理科研合作研究的重要意義。

1.2 研究方法

我國科研工作者在對特定學科領域開展可視化研究的過程中，使用較多的科學圖譜工具，主要包括加菲爾德的HistCite、印第安納大學的SCI2、荷蘭萊頓大學的VOSViewer、陳超美研發的CiteSpace以及通用網絡可視化軟件Pajek和Gephi等。相較于其他各類可視化工具，CiteSpace不僅能夠以可視化的知識圖譜的形式呈現出所研究領域的演進路徑，明晰海量數據背后潛在的知識架構，還能幫助研究人員在時間維度上把握學科發展的研究主線，洞悉研究熱點與研究前沿的分布特征，合理預測所研究領域未來的發展態勢，具有知識導航的作用，屬于科學計量的范疇[15]。綜合考量本文的研究目的，本文采用信息可視化分析軟件CiteSpace V對工程安全管理研究領域的科研合作狀況進行可視化分析[16]。本研究主要借助CiteSpace V軟件，利用其國家(地區)共現分析、作者共現分析、文獻共引分析、期刊共引分析等結合其強大的可視化與統計功能，直觀地認清工程安全管理科研合作現狀以及研究的熱點領域以及發展前沿。

2 工程安全管理科研合作研究的可視化分析

2.1 工程安全管理研究領域知識主體分析

工程安全管理研究領域的知識主體是指在該領域開展知識挖掘、進行科學發現、推動該學科領域向前發展的科研機構或研究人員。根據主體粒度的不同，知識主體具體包括開展科研合作的國家(地區)、機構以及發表相關論文或專著的作者。通過對工程安全管理研究領域的知識主體展開分析，可以多層次、多角度、全面把握工程安全管理領域及相關學科的研究現狀。

1)國家(地區)共現分析

從宏觀層面對工程安全管理研究領域的知識主體展開分析時，以國家或地區作為分析單元。在CiteSpace中，將關鍵節點選為“Country”，得到國家(地區)合作知識圖譜。結果顯示，共有節點46個，連接108個，網絡密度為0.104 3，每個節點代表1個國家(地區)，節點的大小與顏色反映了不同國家(地區)發文的頻次與時間。發現其中代表美國的節點最大且呈紫色，這表明美國在該學科領域占據著主導地位，而其他國家(地區)彼此間的合作強度并不突出，存在明顯的“無標度”現象。

2)作者共現分析

作者共現分析是基于微觀層面探討工程安全管理研究領域知識主體的合作情況。通過開展作者共現分析，可以明晰該領域不同研究人員在個人層面所構建的學術合作聯系，把握學術研究主體的知識網絡分布，并進一步明確該研究領域的核心作者與關鍵知識主體。

圖2展示了2003—2017年間全球工程安全管理領域的主要研究人員及其彼此間的合作關系。

圖2 全球工程安全管理研究領域作者合作知識圖譜Fig.2 Map of collaborative knowledge of authors in the field of global engineering safety management research

觀察圖2的左上角標識，發現該圖譜中共有267個節點(N)和200條連線(E)，密度(Density)為0.005 6，即在2003—2017年間，全球主要有267位作者(發文頻次≥5)參與到了工程安全管理領域的研究工作中，但總體上不同作者之間的合作強度不盡理想，無法有效整合不同研究人員的科研資源優勢。為了更加清晰地展示微觀層面上全球工程安全管理研究領域在時間維度上的知識主體的分布情況，以及相應的科研產出，本研究詳細統計了2003—2017年間，全球工程安全管理研究領域發文頻次大于10次的作者的姓名及其首次發文的時間，具體如表1所示。

表1 全球工程安全管理研究領域高發文頻次作者統計Table 1 Statistical table of authors ofGaofawen frequency in the field of global engineering safety management research

2003—2017年，全球工程安全管理研究領域的高產作者主要有：Li H、Chan APC、哈洛韋爾先生、盧比奧·羅梅、方東平、丁傳波等，這些作者是全球工程安全管理領域的主要研究力量，在2003—2017年間相較于其他作者發表了更多的高質量論文，具備較高的科研產出與知識貢獻率，是推動該學科領域不斷發展與完善的不可或缺的研究力量。他們的研究方向與內容在一定程度上也反映了國際工程安全管理研究的方向。

2.2 工程安全管理共引分析

在對工程安全管理領域的知識基礎進行分析時，主要從文獻共引與期刊共引2個方面展開。通過對工程安全管理研究領域的知識基礎展開分析，可以明晰該學科領域的發展脈絡，從整體上把握其發展方向及整個學科的知識架構。

1)文獻共引分析

基于文獻共引的角度，對工程安全管理研究領域的知識基礎展開分析，從中把握該學科領域在2003—2017年間的發展脈絡及主要的研究方向。

圖3展示了2003—2017年間國際工程安全管理研究領域文獻的共被引情況，觀察該知識圖譜的左上角標識，發現圖中共有節點(N)287個，連線(E)415條，網絡密度(Density)為0.010 1。利用CiteSpaceV對2003—2017年國際工程安全管理研究領域的高被引文獻(Top10)與高中心度文獻(Top10)進行統計分析，發現2003—2017年國際工程安全管理研究領域被引頻次最高的前10篇文獻主要集中于從文化層面(Climate/Culture)和技術層面(Technology)改進施工現場的安全狀況，構建可靠的工程安全管理系統。

圖3 2003—2017年間國際工程安全管理研究領域文獻共引知識圖譜Fig.3 Knowledge map of international engineering safety management research areas from 2003 to 2017

2)期刊共引分析

基于期刊共引的角度，對工程安全管理研究領域的知識基礎展開分析，從中把握該學科領域在2003—2017年間研究基礎的組織架構及學術影響力的分布規律。

圖4展示了2003—2017年間國際工程安全管理研究領域期刊的共被引情況，觀察該知識圖譜的左上角標識，發現圖中共有節點(N)73個，連線(E)97條，網絡密度(Density)為0.036 9。為了便于后續對該知識圖譜進行解讀，本研究對2003—2017年國際工程安全管理研究領域的高被引期刊(Top10)與高中心度期刊(Top10)進行了統計分析，發現2003—2017年國際工程安全管理研究領域被引頻次最高的前10篇期刊中，其刊載主題主要集中于事故致因分析與預防、建筑業從業人員身心健康管理以及建筑施工自動化等方面。

圖4 國際工程安全管理研究領域期刊共引知識圖譜Fig.4 Common knowledge map of international engineering safety management research journals

2.3 工程安全管理研究前沿分析

考慮到某一學科領域的研究前沿通常表現為新主題詞的大量涌現及詞義的異常變化等，本文通過CiteSpace的Burst detection功能來直觀的展現2003—2017年工程安全管理的研究前沿。該功能可以識別頻次變化比較大的關鍵詞，本文將這些關鍵詞界定為研究前沿關鍵詞。本文借助CitespaceV的信息可視化功能，生成了2003—2017年該學科領域相關突變詞的突變時區圖譜，具體如圖5所示。

圖5 2003-2017年國際工程安全管理領域相關突變詞突變時區圖譜Fig.5 Map of relevant mutant time zones in the field of international engineering safety management from 2003 to 2017

由圖5可知，2003—2017年國際工程安全管理研究領域的前沿熱點一直處于動態變化之中，不同時期研究人員的關注點各有側重。具體地，將其劃分為5個時間段進行分析：2003—2005年，施工企業的職業安全與風險誘因分析以及具體的事故預防措施引起了研究人員的廣泛關注；2006—2008年，科研人員則側重于從文化層面研究工程安全管理體系的構建；2009—2011年，工程安全管理研究的前沿熱點主要集中于分析公司規模與人員的年齡結構對安全事故發生風險的潛在影響以及通過仿真模擬施工過程，提前預測各類事故發生的風險；2012—2014年，研究人員主要聚焦于工程類人員身心健康狀態的安全績效分析；2015—2017年，施工現場的安全管理及施工前的風險管控成為了新的前沿熱點與研究主流。

3 結論

1)在工程安全管理研究領域的國家(地區)分布中，主要以歐美等發達國家為主。其中，美國與大多數國家均存在合作關系，在工程安全管理研究領域的學術合作網絡中占據著絕對的主導地位。而其他國家的合作現狀令人堪憂，國際合作呈現明顯的“無標度”現象。

2)2003—2017年國際工程安全管理研究領域被引頻次最高的前10篇文獻主要集中于從文化層面(Climate/culture)和技術層面(Technology)改進施工現場的安全狀況，構建可靠的工程安全管理系統。研究熱點主要著眼于人、法、環三方對工程安全管理績效的影響分析。

3)2003—2017年國際工程安全管理研究領域的前沿熱點一直處于動態變化之中，不同時期研究人員的關注點各有側重。當前的研究熱點為施工現場的安全管理及施工前的風險管控。今后將更多地傾向于從文化層面構建完整的工程安全管理體系，由安全管理的行為主體“人”出發，強化安全意識，規范施工流程，對各類事故風險進行事前評估。