基于知識圖譜的產品質量研究可視化分析

薛 雷，戴大雙

(大連理工大學 經濟管理學院，遼寧 大連 116024)

近年來，伴隨著產品競爭的日益激烈，產品質量已經成為影響企業可持續發展的重要因素，而從國內外業界的現實情況來看，各類企業的產品質量問題時常出現，企業因產品質量而引發生存危機的發生頻率不斷增高[1-2]，因此如何有效管控產品質量，已經成為業界關注的重要問題。與此同時，得益于現實需求的推動，產品質量領域的理論研究也快速興起，產品質量的相關研究空前繁榮。此外，隨著工程學科、商業與經濟學、管理學等領域理論的不斷涌入，以及與傳統的產品質量相關研究的快速融合，形成了諸如食品質量研究、工程質量研究、質量管理與控制研究等新興的研究方向[3-4]。這些新興研究方向一方面為現代產品質量研究領域的發展奠定了基礎，另一方面極大地促進了產品質量研究領域與范疇的擴展和延伸。

然而，綜觀業界和學術界的相關研究，雖然產品質量的學術研究與實踐眾多，但仍然缺少對國際上產品質量研究領域的文獻計量學與信息可視化視角的系統梳理和回顧。基于此，本文試圖利用文獻計量學方法和信息可視化工具對國際范圍內產品質量領域的研究現狀進行定量分析和直觀展示，以期為產品質量領域學者的理論研究與業界實踐提供具有價值的參考。

一、數據來源、研究工具與研究方法

(一)數據來源

選取美國科學情報研究所(ISI)開發的Web of Knowledge信息檢索平臺的Web of Science核心合集數據庫(SCI-EXPANDED, SSCI, CPCI-S, CPCI-SSH, CCR-EXPANDED, IC.)作為本研究的樣本數據來源。以檢索式：主題=(“produc* quali*”) And Document Types=(Article or Review) AND Timespan=All Years進行檢索，檢索時間為2019年7月，剔除不相關文獻，共獲得相關文獻18 240篇，以此作為本研究的數據。

(二)研究工具與方法

依據本文的研究目的，本文在不同的章節選取了不同的信息可視化工具。選用的信息可視化工具主要包括Citespace軟件[5]、VOSviewer軟件等[6-7]。Citespace軟件作為當前信息可視化領域最出色的軟件之一，可以輕松實現文獻間的共現與共被引分析，對探測學科領域的研究前沿與知識基礎的演進趨勢具有良好的效果。VOSviewer是由Nees Jan van Eck和LudoWaltman開發的文獻計量與信息可視化軟件，其可以基于自然化語言處理技術，實現對關鍵詞的挖掘與詞頻統計，并繪制可視化圖譜，從而直觀展示某一學科領域的高頻關鍵詞。[8]而其獨特的圖譜處理模式，相較Citespace可以更直觀地顯示關鍵詞頻次，因此本文在關鍵詞分析章節，選用了VOSviewer軟件來繪制關鍵詞圖譜。在研究方法上，本文主要采用傳統的文獻計量學的共現分析方法、共被引分析方法以及社會網絡分析法，同時注重定量與定性分析方法相結合，在對產品質量研究領域研究論文進行計量分析的基礎上，結合產品質量研究領域的經典理論，系統分析產品質量領域的研究現狀，并進行直觀的可視化展示和分析。

二、產品質量領域研究的可視化分析

(一)研究論文的年度分布

文獻的年度分布狀況可以直觀地展示學科領域的產生、發展與成熟過程，對了解和把握研究領域的發展歷程與規律具有重要意義。本文對在Web of Science核心合集數據庫中檢索到的產品質量研究領域的18 240篇樣本文獻，按其年度分布情況進行統計，并繪制其年度分布圖，見圖1。

從圖1中可以看出，產品質量領域研究文獻的分布時間為1945—2019年，而在這70余年間，產品質量研究的發文量呈緩慢遞增態勢。其中，1990年之前發表文獻的數量較少，保持在60篇以內。隨后，發文量開始緩慢增長。1990—2004年間，發文量基本維持在200～500篇。2005年之后，發文量開始快速增加，至2018年發文量達到峰值1400多篇(受限于檢索時間，樣本數據中2019年未收錄完整)。數據表明，近10年內，國際上產品質量的研究得到快速發展。特別是隨著近年來學術交流的加強，一些新興的議題不斷衍生，理論與實踐研究正面臨快速發展與突破。值得注意的是，樣本數據包含的最早的文獻為1945年發表于期刊TechnicalAssociationPapers上的“PaperboardProductionQualitiesofCerealStraws”，由作者Koch撰寫，主要介紹了谷物秸稈紙板生產質量的相關問題[9]。

(二)研究論文的學科分布

對研究領域的學科分布情況進行統計，可以幫助研究者發現該領域的重要學科，挖掘學科間的交叉與融合，為理論的融合創新提供條件[10]。本文依據Web of Science的學科分類標準對產品質量研究領域的學科分布情況進行統計，同時借助Citespace軟件繪制產品質量研究領域學科共現圖譜(見圖2)，探索產品質量領域的重點學科的分布以及相互間的關系。

根據Citespace軟件系統的運行結果，統計出樣本文獻各個學科的相關計量指標，列在表1中。表1中頻次列，表示的是產品質量研究涉及的學科在樣本文獻中共現的頻次。突現值代表著某一時期內該學科出現頻次的陡增情況。突現值越大，意味著該學科在某一時期產品質量研究中使用次數增多的程度越明顯。中介中心度的指標通常反映節點在網絡圖譜中的“橋梁”作用，一般是連接網絡中不同群組的關鍵節點。[11]

表1 產品質量研究領域學科共現學科相關信息

從圖2與表1可以看出，產品質量領域的研究學科主要分布在工程學、食品科學與技術、商業與經濟、工程化學、化學、農學、材料科學、計算機科學等學科。這些學科是產品質量研究的核心學科，極大地推進了產品質量研究的發展。表1顯示，工程學學科發表產品質量研究的文獻最多，這主要是由于該學科與產品質量研究緊密相關，產品質量已經成為各類工程關注的重點問題。此外，食品科學與技術、商業與經濟、工程化學、化學也發文較多，這很大程度體現了近年來產品質量領域研究的重要課題“食品質量”、“質量管理與控制”以及“化學工程與產品質量”。另外，結合最早發文年份與突現值指標可以發現，“材料科學”以及“冶金和冶金工程”擁有較高的突現值。這表示近年來產品質量研究領域這兩個學科的研究突然增加，也預示著基于這兩個學科進行的產品質量研究可能成為未來產品質量研究的熱點。此外，“工程學”以及“計算機科學”擁有較高的中心度值，這表明這兩個學科對產品質量研究至關重要。

(三)研究論文的國際分布與合作

對產品質量研究領域的國家或地區分布與合作情況進行統計分析，既可以發現國際范圍內各個國家或地區在該研究領域的研究力量分布,又可以剖析該領域的科研合作現狀。[12]同樣，選擇信息可視化軟件Citespace繪制產品質量研究領域的國家(地區)科學合作知識圖譜，見圖3。

圖3中，圓形節點代表國家(地區)，節點的大小代表該國家或地區的發文量大小，節點越大，則該國家或地區發文量越多。節點之間的連線代表國家或地區之間的研究合作關系，連線越粗，代表著連線兩端的國家間的合作次數越多。[10]從圖3可以看出，在產品質量研究領域科研實力較強的國家(地區)主要有美國、中國、德國、英格蘭、加拿大、印度、意大利、法國等。這其中美國發表論文4728篇，遠遠超過排在第二位的中國(2081篇)和第三位的德國(1334篇)，具有絕對的科研優勢。從科研合作方面來看，產品質量研究領域的跨國(地區)合作仍然相對較少，跨國(地區)合作占論文發表總數的比率仍然較低，大多數國家的產品質量研究局限在國家內部的獨立研究階段。此外，該網絡密度相對較小(為0.0659)，凝聚性不強，這也表明當前產品質量領域國家層面的合作范圍與規模相對較小。

(四)研究知識基礎分析

在文獻計量學領域中，文獻的共被引分析被廣泛用來探測科研領域的知識基礎。因此本文也采用該方法，對產品質量研究領域的引文進行共被引分析，探究產品質量研究領域的重要文獻與知識基礎。對重要文獻的界定，采用學術界最為通用的指標，即被引頻次指標[13]。學界通常認為，單篇文獻被引頻次是該文獻質量、學術影響力及其價值的重要測度，單篇文獻被引頻次與其學術影響力和價值成正比。

選用Citespace軟件，對產品質量領域的研究文獻進行共被引分析，并繪制其共被引知識圖譜(見圖4)，以便識別產品質量研究領域的主要知識基礎和組成知識基礎的相關重要文獻，分析產品質量領域知識基礎的演進規律與發展歷程。對各重要文獻的文獻計量學指標進行排序，列出被引頻次在40次以上的相關文獻，如表2所示。

表2 重要文獻分布列表(top10)

從圖4和表2可以看出，產品質量研究領域被引頻次在40次以上的文獻共有10篇，其中被引頻次最高的為Khandelwal于2010年發表在期刊ReviewofEconomicStudies上的“TheLongandShort(of)QualityLadders”一文。該文創新性地引入出口產品的價格和數量來側面反映出口產品的質量。該文為定量測量產品質量提供了一種新的思路。排在被引頻次第二位的是Hallak發表在期刊QuarterlyJournalofEconomics上的“EstimatingCross-CountryDifferencesinProductQuality”一文。該文開發了一種方法，利用貿易差額中包含的信息，將各國觀察到的出口價格分解為質量與質量調整后的組成部分，在保持觀察到的出口價格不變的情況下，研究發現：有貿易順差的國家較有貿易逆差的國家能夠提供更高質量的產品。進一步，作者在考慮水平和垂直差異導致的貿易平衡變化基礎上，預估了1989年至2003年頂級出口商的制造質量演變趨勢。排在第三位的是Kugler于2012年發表在期刊ReviewofEconomicStudies上的“Prices,PlantSize,andProductQuality”一文。該文構建了包含企業內生投入和產出質量的計量學模型，并用該模型解釋了投入價格、產出價格和工廠規模之間的新的關系和模式。而排在第四位的是Baldwin等撰寫的“Zeros,Quality,andSpace:TradeTheoryandTradeEvidence”一文，該文發表在期刊AmericanEconomicJournal:Microeconomics上，被引頻次為61次。“Trade,QualityUpgradingandWageInequalityintheMexicanManufacturingSector”一文由Verhoogen等作者撰寫，并發表在期刊QuarterlyJournalofEconomics上，被引頻次為57次，排在第五位。需要說明的是，排名前五位的高被引論文都屬于商業與經濟學學科的范疇。由此可見，盡管商業與經濟學學科在產品質量研究領域的發文數量并不是最多的，但是其圍繞這一領域，已經基本形成了學術共同體，這將為該領域的發展起到重要推動作用。這亦說明產品質量(與產品價格)等研究與商業與經濟學學科領域密切相關。

(五)研究熱點分析

為了使產品質量研究者快速把握該領域的研究前沿，采用信息可視化工具對產品質量領域的研究熱點進行考察便具有重要意義。文獻計量學領域通常認為，文獻的關鍵詞是研究成果最精煉的概括，可以簡單且準確地表達科研論文的研究內容。因此，通常采用關鍵詞詞頻分析和共現分析來研判某科研領域的研究熱點。本文借助信息可視化軟件VOSviewer，實現對關鍵詞的挖掘與詞頻統計，并繪制關鍵詞的共現可視化圖譜(見圖5)，從而挖掘產品質量研究領域的高頻關鍵詞，進而明晰產品質量研究領域的研究熱點。

在圖5中，每個節點代表一個關鍵詞，節點大小反映關鍵詞出現頻次的高低。從圖5可以看出，產品質量研究的熱點領域主要集中在一般產品質量研究、質量問題研究、質量優化問題研究、脫水與質量相關問題研究、質量控制研究、過程控制研究、質感與質量問題研究等領域。

(六)研究前沿與趨勢分析

應用Citespace軟件，通過對關鍵詞進行突現率計算(burst detection)，可以用來探索研究領域的研究前沿。一般認為，關鍵詞擁有較高的突顯率就代表了該關鍵詞在某一時間被頻繁使用，而通過對近5年或10年的關鍵詞進行突現分析，計算其突現值，便可以快速鎖定該領域的研究前沿問題[14]。本文運用Citespace軟件，對產品質量領域2010—2019年間文獻的關鍵詞進行突現率計算，從眾多的關鍵詞集合中抽取2010—2019年產品質量領域的突現關鍵詞，共22個，列在表3中。

表3 產品質量領域2010—2019年間突現詞列表

從表3中可以看出，從2010開始，產品質量研究領域的研究前沿可以概括為糖基化與產品質量研究、生物柴油質量問題研究、設計空間與產品質量研究、藥品質量問題研究以及設計與產品質量等。從2011開始，產品質量領域的前沿研究主要包括化學計量與化學品質量問題研究。從2012開始，產品質量研究領域的研究前沿為超聲技術與產品質量問題研究，以及產品質量與消費者滿意度的關系問題研究。從2013開始，產品質量研究領域的研究前沿主要集中在能源領域，包括能源消費、能源效能、生物量等5個前沿問題。2014年，博弈理論與產品質量成為產品質量領域的研究前沿。2015—2019年，共有8個主題成為產品質量研究的前沿問題，分別是信號理論與產品質量研究、抗氧化劑與產品質量研究(antioxidant與antioxidant activity)、多目標優化與產品質量研究、供應鏈與產品質量研究、拉曼光譜與產品質量研究、單克隆抗體產品質量研究、堆肥產品質量研究等。

三、研究結論與展望

通過對產品質量研究領域的相關研究進行文獻計量學分析與可視化展示和分析，本文得到的主要研究結論如下：

(1)當前，國際范圍內產品質量領域研究論文數量呈現出穩定增長的變化趨勢，研究處于快速發展階段，理論熱點不斷出現，研究方法也不斷更新。

(2)在國際范圍內，美國的產品質量研究力量較為強大，中國、德國、英格蘭、加拿大等國家或地區的研究力量也較強。整體來看，產品質量研究力量的地域分布仍然比較分散。

(3)整體來看，各個國家或地區在產品質量研究領域內國際合作比率相對較低，各國(或地區)間合作與學術交流強度仍需大大加強。

(4)產品質量領域的研究廣泛涉及工程學、食品科學與技術、商業與經濟、工程化學、化學、農學、材料科學、計算機科學等學科，具有顯著的多學科交融與跨學科研究特征。

(5)從高被引文獻可以看出，產品質量研究領域的高被引文獻主要集中在商業與經濟這一學科門類。這初步表明該門類下已經形成了具有良好互動關系的學術共同體。未來其他領域的產品質量研究仍需加強。

(6)通過對產品質量領域的研究熱點分析可以看出，當前產品質量領域研究的熱點主題主要包括一般產品質量研究、質量問題研究、質量優化問題研究、脫水與質量相關問題研究、質量控制研究、過程控制研究、質感與質量問題研究等領域。

(7)通過對產品質量領域的研究前沿進行識別，發現當前產品質量領域涉及多個前沿研究領域，特別是信號理論與產品質量研究、抗氧化劑與產品質量研究(antioxidant與antioxidant activity)、多目標優化與產品質量研究、供應鏈與產品質量研究、拉曼光譜與產品質量研究、單克隆抗體產品質量研究、堆肥產品質量研究等研究問題將成為產品質量研究領域的前沿問題。可以推論這幾個研究問題將是產品質量研究領域的重點方向，研究文獻產出量將在未來幾年大大增加，學者可以增加對這些研究問題的關注。

有一點需要說明，雖然筆者在撰寫的過程中咨詢了多位產品質量研究領域的專家，但受限于本文數據來源與分析方法，本文研究結果仍然可能會有一定的偏差，研究結果也仍需產品質量領域專家更廣泛的論證。未來的研究中，筆者會針對研究方法與數據獲取范圍的局限，更廣泛地獲取國內外產品質量研究領域的相關文獻、書籍與實踐數據[15-17]，并甄選更合理的研究方法，從而嘗試對該領域進行更為深入的探討，以期為該領域的相關學者提供更為準確的參考。