基于CiteSpace的物流建模與仿真研究可視化分析

摘 "要：隨著互聯網和人工智能等數字技術的快速發展，建模與仿真技術日趨完善，逐漸被應用于諸多領域。近年來，物流建模與仿真研究受到諸多學者的關注。為了全面了解國內外物流建模與仿真研究的發展脈絡，文章基于中國知網和Web of Science數據庫，借助CiteSpace信息可視化軟件，從6個方面對中英文文獻中物流建模與仿真研究進行系統分析，為相關領域的研究者提供借鑒與參考，也為該研究在我國今后的發展提供參考性建議。

關鍵詞：物流；建模與仿真；CiteSpace軟件；可視化分析

"中圖分類號：F250 " "文獻標志碼：A " "DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.07.003

Abstract： With the rapid development of digital technology， modeling and simulation technology is increasingly perfect and has been applied in many fields. In recent years， logistics modeling and simulation research has attracted more and more attention. In order to fully understand the development of logistics modeling and simulation research at home and abroad， this paper， based on CNKI and Web of Science database， with the help of CiteSpace information visualization software， makes a systematic analysis of this research from six aspects. It not only provides reference for researchers in related fields， but also provides reference suggestions for development of this research in China.

Key words： logistics; modeling and simulation; CiteSpace software; visual analysis

0 "引 "言

物流系統屬于經典的離散動態系統了，系統的狀態會在某些隨機時間點上由事件驅動發生變化，系統的動態過程一般只能借助流程圖或活動圖來表示，很難用數學公式加以準確描述。2002年8月，Richard等人在國際建模與仿真會議上提出了一種新的離散事件仿真方法，即仿真共生——強調動態數據驅動應用系統時仿真系統對實際系統的控制與優化[1]。隨著互聯網的發展和人工智能技術的應用，建模與仿真技術日趨完善，成為人們進行科學研究與工程實踐必不可少的手段之一。其應用不再局限在高新技術領域，也被應用于物流系統的規劃設計和優化管理中，物流建模與仿真研究逐漸成為國內外學者關注的熱點。

1 "數據來源及研究方法

1.1 "數據來源

"針對國內的物流建模與仿真研究，本文選用合肥工業大學圖書館收錄的中國知網數據庫（CNKI）作為主要的數據來源，文獻類型為學術期刊，將“物流”、“建模”和“仿真”作為主題詞進行檢索，檢索時間段為2003年1月1日至2021年12月31日。為了保證研究的質量，選擇“核心期刊”、“CSSCI”和“CSCD”作為來源類別，共獲得209條檢索記錄。因檢索結果中可能包含無效文獻，人工剔除了英文文獻、報紙文獻等與本領域相關度較低的文獻，最終獲得207篇有效文獻。

"針對國外的物流建模與仿真研究，本文選取了合肥工業大學圖書館收錄的Web of Science核心合集數據庫（WOS），檢索式為（（TS=（logistics and simulate* and modeling*）AND PY=（2003—2021）AND DT=（Article）），語言為English，共檢索到416條記錄。經人工篩選，最終保留出404篇樣本文獻。

1.2 "研究方法

科學知識圖譜是以知識域為對象，展示科學知識發展進程與結構關系的一種圖像[2]。CiteSpace是由陳超美博士基于Java語言開發的一款可視化文獻計量工具，用于繪制科學、技術領域發展的知識圖譜。該軟件通過探究某一研究領域的關鍵詞、文獻作者和機構等內容，清晰的展現學科領域的研究熱點和發展規律，同時還能幫助預測某研究未來的發展走向。

本文從CNKI和WOS數據庫中采集相關數據，分別以“RefWorks”格式與“純文本文件”格式導出，并以“download_XXX”格式命名保存，之后導入CiteSpace6.1.R2軟件對相關文獻進行分析研究。設置時間間隔為2003年1月至2021年12月，時間切片為1年，數據處理類型為Top N，繪制以作者、研究機構、關鍵詞等為節點類型的國內外物流建模與仿真研究可視化圖譜。

2 "物流建模與仿真研究數據分析

2.1 "文獻發表趨勢分析

"文獻發表數量在一定程度上能夠反映某一領域的研究熱度。本文按照發表時間統計從2003年到2021年收錄于CNKI和WOS數據庫中物流建模與仿真研究的文獻數量，并繪制國內外年度發文量趨勢圖。

"從圖1看出，國內物流建模與仿真研究大致可以分為三個階段：第一階段2003—2006年，這一時期發展相對平穩，總體波動較小，共發文19篇，占發文總量的19.8%；第二階段2007—2014年，該時期發文量較之前有小幅上升，共發文136篇，占近20年發文總量的65.7%。2007年出現了第一個峰值，發文數達到了20篇；第三階段2015—2021年，2015年發文量暴跌，僅占發文總量的1.45%，增幅為上一年的-88.89%，下降幅度達到最大。總之，近20年來中文文獻發文量波動較大，總體上仍呈現緩步上升趨勢。

國外物流建模與仿真研究的文獻數量自2003年起，呈逐年上升的趨勢，在2009年達到第一個小高峰，共發表19篇文獻，此后逐年增加，總體波動較小。2021年發文量達到頂峰，發表了47篇。可見，近年來物流建模與仿真研究日益受到國外學者的重視，發展前景廣闊。

2.2 "合作網絡分析

在合作網絡中，節點大小與發表的文獻數量呈正相關。節點間的連線表示作者或機構之間存在合作關系，連線的粗細代表合作的密切程度，連線的顏色反映了首次合作的時間。

2.2.1 "作者合作網絡分析

"作者的發文數量與質量反映某一領域的研究水平，且主要發文作者的研究方向與合作關系對該領域的發展有一定的影響。本文使用CiteSpace軟件對國內外作者合作情況進行可視化分析，選擇節點類型為Author。

"從網絡密度來看，國內作者合作網絡圖譜中，節點數N＝550，節點連線E＝742，密度D=0.004 9。國外作者合作網絡圖譜中，節點數N＝1 515，節點連線E＝4 586，密度D=0.003 6，說明國外涉及該研究的作者多于國內；從發文數量來看，中文文獻中，付建林、趙業清和李斌發文量最多，均發表3篇。根據普賴斯定律，作者發文量達2篇及以上即為該領域的核心作者。經統計發現，發文量在2篇及以上的作者人數占總發文作者的7.82%。英文文獻中，FENG Y（9篇）、LIU X（8篇）、LI X（8篇）、TONG X（6篇）發文最多，發文量達2篇及其以上的作者共124人，占所有發文者的8.18%；從合作關系來看，中文文獻中形成了以付建林、李永先等發文量較高的學者為首的作者合作網絡，團體數量相對較少，多以獨立研究為主。除了以付建林為首的三個子網絡之間存在聯系之外，群體之間的聯系較為薄弱，未來應加強作者之間與團體之間的合作。英文文獻中形成了多個主要的作者合作群體，也存在獨立研究的個體，但主要以合作為主；從合作時間來看，中文文獻中，以高小強為首的作者合作網絡顏色較深，表明其合作時間較早。以付建林、張洪海、樸永燦為首的作者合作網絡顏色較淺，表明此類作者為近年來該研究的中堅力量。英文文獻中，近年來國外該研究涌現出很多新的研究團體，如：以FENG Y、LI X等為首的作者合作網絡，說明該研究日益受到國外學者的關注；從作者單位來看，中英文文獻中發文數較多的作者均來自高校。

2.2.2 "機構合作網絡分析

"機構是學科發展的平臺，各個機構在某一領域投入的研究力量影響該領域的發展。本文使用CiteSpace軟件對國內外研究機構進行可視化分析，選擇節點類型為Institution。

"從網絡密度來看，國內機構合作網絡圖譜中，節點數N＝179，節點連線E＝78，密度D=0.004 9。國外機構合作網絡圖譜中，節點數N＝683，節點連線E＝1 160，密度D=0.005，說明國外涉及該研究的機構合作更加密切；從發文數量來看，中文文獻中有179家機構發表了相關文獻，排名前3的機構是西南交通大學（9篇）、武漢理工大學（8篇）、大連理工大學（7篇）。英文文獻中有683家機構發表了相關文獻，排名前3的機構有Chinese Acad Sci（12篇）、Shanghai Ocean Univ（8篇）、Tongji Univ（7篇）；從機構性質來看，在中文文獻中，該研究主要集中在高等院校，部分研究有企業參與。英文文獻中，除了高校和企業外，還有少數的研究院、實驗室等學術機構參與，此外還涉及特殊機構，如：美國航天局NASA（5篇）等；從合作關系來看，中文文獻中僅有少數的機構存在合作關系，且大多都是高校之間的合作，企業與企業、企業與高校之間的合作較少。英文文獻中存在若干個主要的機構群，團體間的聯系相較于國內機構更為緊密。

2.3 "重要引文文獻分析

引文分析作為信息計量學中一種基本的研究方法，不僅可以了解某研究的發展現狀，還可以推斷學科的發展方向。

CiteSpace可以提供直觀的引文文獻信息圖譜，便于研究者快速尋找某一領域的經典文獻。本文運用CiteSpace，選擇節點類型為Cited Reference，對英文文獻進行文獻共被引分析。

"從圖6時區圖譜得出，物流建模與仿真研究中最具影響力的10篇文獻。其中，Arsanjani JJ等[3]在2013年發表的文獻影響力最大。這篇文章建立了由邏輯回歸模型、馬爾科夫鏈和元胞自動機組成的混合模型，在考慮城市擴張和經濟變量的基礎上，創建了建設用地利用時空狀態的概率曲面，通過比較實際用地對誤差進行校正。2014年，Xiaoping Liu等[4]提出了一種將景觀擴張指數與元胞自動機（CA）相結合的新模型來模擬城市增長，解決了傳統的CA模型無法模擬離群增長的問題。2016年這一年的節點增多，說明這一領域的發展進入了小高潮。Aburas MM等[5]指出：CA模型是模擬城市空間增長的最強模型之一，但無法將城市增長的驅動力納入其中，與層次分析法、馬爾可夫鏈等其他定量模型相結合，可以最大限度地減少局限性。Feng YJ等[6]基于自適應遺傳算法，利用CA進行建模，將特定的環境條件作為模型的空間約束，并結合一組空間變量對CA模型進行校準，最終預測出2030年四種可能發生的情景。上述研究成果為物流建模與仿真研究打下了堅實的理論基礎，推動實證研究案例進一步發展。

數據庫之間的完整性存在差異，采集的CNKI數據缺少引文相關的內容，無法進行文獻共被引分析。但文獻被引次數在一定程度上可以體現其學術價值，可以從CNKI數據庫中獲取文獻被引次數等信息大致了解國內物流建模與仿真研究的核心文獻。

2003—2021年期間，中文文獻中被引頻次最高的作者分別是張力菠（220次）、桂壽平（162次）、李永先（136次）。張力菠等[7]分析了系統動力學應用于現代供應鏈管理問題研究的可行性。桂壽平等[8]在研究區域物流系統動力學的全新理念與建模方法的基礎上，根據區域物流系統動力學模型的特點，推導出其數學解析式。李永先等[9]對物流系統仿真的相關研究領域進行評述，概述了綜合仿真環境及其在物流系統仿真中的應用，并提出了物流系統仿真的進一步發展方向。這些文獻對物流建模與仿真研究的發展影響較大，還有一些高被引文獻以個案分析研究為主，如：何臘梅等[10]以某鋼廠改造后的生產調度為應用背景，研究煉鋼生產物流的仿真建模與仿真運行問題。

3 "研究熱點與前沿分析

3.1 "研究熱點分析

"關鍵詞是對文章內容的高度凝練，分析文獻關鍵詞尤其是高頻關鍵詞，有助于掌握該領域的研究熱點。運用CiteSpace軟件，選擇節點類型為Keyword，得到國內外關鍵詞共現網絡圖譜，見圖7和圖8。在網絡圖譜中，每個節點代表不同的關鍵詞，節點大小與該關鍵詞出現頻次呈正相關；連線表示了這些關鍵詞出現在共同文章之中；中介中心性代表關鍵詞的重要程度，一般中介中心性大于等于0.1就被視為重要關鍵詞。

"從網絡密度來看，國內關鍵詞共現圖譜中，節點數N=316，連線數E=514，網絡密度D=0.010 3；國外關鍵詞共現圖譜中，節點數N=2 577，連線數E=10 138，網絡密度D=0.003 1，說明中文文獻關鍵詞共現網絡相較于英文文獻更加密集；從節點大小來看，中文文獻中，關鍵詞排名靠前的是仿真（62次）、建模（38次）、優化（24次）、仿真建模（18次）、物流系統（13次）和物流（13次）；英文文獻中，logistic regression的節點最大，共現頻次最高，共67次，其他較為顯著的節點是model（39次）和simulation（34次），此外，cellular automata、system、regression等共現頻次也較高；從中介中心性來看，中文文獻中從高到低依次是仿真（0.39）、建模（0.27）、優化（0.22）、仿真建模（0.22）、物流系統（0.11）。仿真高居首位，充分說明了它的主體地位，詞頻排列較前的詞多數都是圍繞著這一主題進行研究。結合頻次發現，按照從高到低排序中文文獻中關鍵詞出現頻次和中介中心性順序一致。英文文獻中關鍵詞的中介中心性大于等于0.1的有growth（0.11）、city（0.1）、generalized linear model（0.1），關鍵詞頻次排序和中介中心性不太一致；從整體來看，中文文獻關鍵詞共現圖譜直觀反映了學者圍繞仿真、建模為核心主題進行研究，并向外圍延伸。英文文獻關鍵詞共現圖譜研究熱點多樣，且聯系較為密切。

3.2 "研究前沿分析

關鍵詞的突現表明在某一階段該關鍵詞的火熱程度。通過CiteSpace對篩選出的詞頻改變幅度較大的詞匯進行分析，能夠了解該領域的學科前沿以及發展趨勢。

"從突現強度來看，中文文獻中關鍵詞突現強度最高的是仿真，達到了2.66，表明國內對仿真這一課題的研究熱度較高。英文文獻中突現強度最高的是gi（growth intelligence），高達5.49，說明國外主要借助現代技術對該領域進行研究；從持續時間來看，中文文獻中遺傳算法始于2015年，持續到2021年，持續時間最長，對物流建模與仿真研究影響較大。英文文獻中inference持續時間最長，其次是risk，說明這兩個方面在該領域發揮的作用較大；從發展趨勢來看，中文文獻中近幾年來關鍵詞突現強度較大的是仿真技術、遺傳算法、虛擬仿真，表明這些課題是最近國內學者關注的重點。其中遺傳算法和虛擬仿真持續至今，說明這兩個課題是未來物流建模與仿真領域研究的重要方向。英文文獻中近幾年來突現強度最大的關鍵詞是simulation，且該詞的強度位居第二，表明在2017—2019年這一階段，國外學者主要針對仿真這一課題進行研究。對比分析國內外研究突現詞發現，國內外物流建模與仿真研究的側重點各有不同，都呈現了各自的研究特性。

"本文基于CNKI和Web of Science數據庫，借助CiteSpace可視化分析工具，從6個方面對國內外物流建模與仿真研究進行可視化分析。研究對比發現：（1）從年度發文量來看，國內外學者對物流建模與仿真研究的發文量總體上呈上升趨勢，但近年來國內發文量波動較大，總體上呈現緩步增長態勢；（2）從發文作者和機構來看，國內外都形成了或多或少具有影響力的學術團體，與國外相比，國內的合作較少，仍需加強研究機構和作者之間的交流與合作；（3）從重要被引文獻來看，國內外都有各自的經典文獻，相比之下，國內該領域研究更集中一些，需要對理論框架和研究方法進一步創新；（4）從研究熱點和前沿來看，國內外該領域的研究側重點各有千秋，與國內相比，國外相關研究呈現出跨學科的研究趨勢，且研究熱點更多。未來，國內物流建模和仿真研究可以加強交流和合作、創新理論框架、拓展研究深度和廣度、開展跨學科研究。

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