文献共被引下可靠性试验技术的可视化分析

华小方，　夏丽佳

（1.工业和信息化部电子第五研究所，广东，广州　510610；2.珠江水利科学研究院，广东，广州　510611）

文献共被引下可靠性试验技术的可视化分析

华小方1，夏丽佳2

（1.工业和信息化部电子第五研究所，广东，广州510610；2.珠江水利科学研究院，广东，广州510611）

通过对可靠性试验技术共被引文献知识图谱的深入解读，并结合对节点文献共被引频次和中心度的比较分析，得到了以下2点结论：1）可靠性试验技术的理论框架没有突破性的创新，但是，模拟仿真试验、环境应力试验和强化试验等可靠性试验的方法得到了进一步的优化；2）可靠性环境应力筛选技术、可靠性强化试验技术在知识群2中成为了学者们关注的重点，并得到了广泛的应用，成为了当前乃至今后可靠性试验技术发展的重点。

可靠性试验技术；文献共被引；知识图谱；节点文献

0　引言

智能制造已成为未来制造行业发展的必然趋势，以可靠性为中心的高质量产品则是智能产业能够长远发展的重要保障。《中国制造2025》中明确地提出，应加强可靠性设计、可靠性试验和可靠性验证技术的应用，由此可知，作为提升产品的可靠性的关键技术——可靠性试验技术未来也必将成为备受各个行业关注的重点。可靠性试验技术既是检验产品的可靠性水平的一种手段，也是发现、解决产品的可靠性问题的一种方法，更是衡量产品的可靠性的关键技术依据，可靠性试验技术经过多年的演变发展，已经从最初的传统性可靠性环境模拟试验转变为了可靠性激发试验，可靠性试验技术的演变呈现出了阶段性的变化。

20世纪50年代，美国开始对电子设备的可靠性展开研究，到60年代对可靠性的研究逐渐地由电子设备扩展到了机械、建筑和工程等各个行业，并且相继出现了不同的分支领域。20世纪60年代我国开始引进可靠性技术，先后在民用和军用电子工业领域应用可靠性试验技术，逐步地形成了可靠性试验技术标准体系。随着计算机技术的快速发展，对可靠性试验技术的要求越来越突出，可靠性试验技术出现了不同的演化方向，包括可靠性仿真技术、高加速寿命试验技术和高加速应力筛选等。对此，有必要分析和跟踪可靠性试验技术的演变过程及其相关的研究热点，以便于为深化相关研究及指导我国可靠性试验技术的发展提供一定的参考。

本文运用文献计量方法，从文献的共被引网络节点的被引频次、中心度这两个最能体现文献共被引网络的重要性的参数展开分析，对各个时间阶段中高被引文献进行归纳、概括，动态地探寻了各个时间段中可靠性试验技术的演化过程。

图1　可靠性试验技术文献历年出版情况 （1972-2015）

1　数据来源和研究方法

在数据来源上，以Web of science数据库为基础，用主题词检索方式对可靠性试验技术的相关文献进行搜索。即按主题=（“reliability test”），时间跨度=1956-2015年，数据库=SSCI，CPCI-SSH的方式对文献进行搜索，然后以文献类型=（Article or Proceedings Paper）为依据对搜索结果进行精炼，最终检索到了1 427篇文献。笔者进一步逐篇地对这些文献的研究主题进行了确认，以确保这些文献同可靠性试验技术相关。

我们发现，1972-2015年间各年份发表的与可靠性试验技术相关的文献数量如图1所示。

普赖斯 （Price）[1]认为某个领域的研究前沿是由高频被引文献体现的，且该前沿大概由最新发表的文章组成。皮尔逊 （Pearson）[2]认为高频被引文献组成了知识基础，高频关键词代表研究热点。文献共被引是一种最基本的共被引关系，通过对文献共被引进行分析，可以揭示某些研究领域的知识之间的相互关系、联系特征和发展趋势等，主要体现共被引文献之间的结构关系，该方法是当前科学计量学中比较流行的可视化技术，能在直观展现学科领域研究热点的同时，保证研究结果的科学性。

本文在 《共词分析下的可靠性试验技术研究热点分析》[3]的基础上，另选取文献共被引分析法对可靠性试验技术的演变进行总结，本文的重点是可靠性试验技术的高频共被引文献，从文献共被引的角度分析可靠性试验技术的演化，其与关键词共被引分析的主要区别在于，本文的出发点是高频共被引文献，通过阅读文献发掘可靠性试验技术的演化历程，是对可靠性试验技术的深层次挖掘和进一步的深入研究。由于本文的研究主题依然是可靠性试验技术，因此，本文与 《共词分析下的可靠性试验技术研究热点分析》一文中使用相同的数据。

基于以上方法的使用，本文借助陈超美博士开发的Citespace软件来实现文献共被引和高频共现的可视化操作。Citespace是用来分析可视共引网络的Java应用程序。

2　可靠性试验技术的演化分析

2.1节点文献的处理

从1 427篇文献中共提取了20 219篇共被引文献，共被引总词频数为1 783次。从图1可以看出，1972-1990年期间，出版的有关可靠性试验技术的文献仅为19篇，且研究主题也很分散。直到1991年，相关文献出版的数量才开始日益增多，尤其是2000年之后，文献数量呈现剧增趋势。笔者拟将2000年作为分界点，将1972-2015年期间出版的可靠性试验技术相关文献划分为两个知识群，并从各个知识群中提取节点文献，通过对这些节点文献的阅读分析，归纳出各知识群的研究主题。运用Citespace生成的1972-2000年和2001-2014年期间的可靠性试验技术文献的共被引文献知识图谱分别如图2和图3所示。

图2　1972-2000年可靠性试验技术文献的共被引文献知识图谱

图3　2001-2014年可靠性试验技术文献的共被引文献知识图谱

通过分析，笔者发现，作者在撰写可靠性试验技术文章时，其所引用的文献并没有统一的标准或规范，作者在文章的不同部分均可以添加参考文献，有的作者在前言中使用参考文献，有的作者在回顾中使用参考文献，有的则在研究方法中使用参考文献，但是，出现在文章中不同位置的参考文献对文章的参考意义是不同的。因此，提取到的共被引文献有些与可靠性试验技术的关系并不是很密切，为此笔者对提取到的文献进行了详细的阅读，剔除了与可靠性试验技术无关的文献。

综上所述，在共被引文献知识图谱的基础上，以共被引文献频次和中心度 （中心度是衡量点在网络图谱中所占据的位置的重要性的度量指标，节点的中心度越大就意味着这个节点在网络中心越重要）为主要的选取依据，提取了1972-2000年和2001-2015年两个时期内可靠性试验技术的共被引文献排名靠前的共被引文献，分别如表1和表2所示。

表1　 1972-2000年期间文献共被引网络重要节点的识别

表2　2001-2015年期间文献共被引网络重要节点的识别

2.2节点文献的分析

2.2.1知识群1（1972-2000年）

通过对知识群1中可靠性试验技术相关文献的共被引情况进行分析，发现这一时期对可靠性试验技术的研究主要集中在可靠性试验的设计思路上，具体的情况如下所述。

Billinton R和Allan RN在1984年的 《电力系统的可靠性评价》中以可靠性为出发点，使用概率数据进行统计分析，提高了电力系统中冗余的发电能力，减少了原料的浪费，从而提高了发电效率并降低了成本，其基本设计思路改变了以往单纯地收集数据进行分析的方式，引入了概率模型进行分析，优化了以往的可靠性试验设计方法。Billinton R、Kumar S和Chowdhury N等人共同发表的 《使用于教学目的的基础数据分析的可靠性测试系统》简化了可靠性测试系统的设计思路，将可靠性测试系统在教学研究中简单化，使得研究者在不使用复杂的计算机系统的情况下就可以完成可靠性测试。

Melo Acg在 《在混合可靠性评价中以条件概率方法计算频次和持续时间参数》中描述了用条件概率计算可靠性评价时所用到的频次和持续时间的数学方法，该方法的计算量比较小，很容易完成可靠性评价。Ghajar采用蒙特卡罗模拟方法评价电力系统的充裕度，以概率模型为基础，按照蒙特卡罗模拟，通过模拟实验的结果，求解充裕度的近似解。

Allan RN在1988年发表的 《IEEE可靠性技术体系在电力系统中的评估》一文中概述了如何在电力系统中对IEEE可靠性试验体系进行评价，作者将IEEE可靠性试验体系的多个试验参数和试验条件引入到电力系统的可靠性评价中，从而建立了一套宽泛的连续数据模型，模型包含IEEE电力系统中可靠性评价的基础指标和经过处理后的衍生指标，在评估时这些指标可以直接使用而不用取其近似值，作者基于此建立了严格的评价指标体系，其评价结果相比以前使用修改数据或近似数据的方法得到的结果更加精确。文中的中心度为0.33，表明在可靠性试验技术的演化过程中，Allan RN扩大了可靠性试验技术的适用范围，引起了学者们的关注，为可靠性试验技术的演化奠定了基础。

《概率法在可靠性试验中的特殊使用研究调查》一文介绍了最新的IEEE可靠性技术体系在大容量发电站的可靠性评价中的应用，新的技术体系通过修改和更新原有的技术体系实现了可靠性评价方法的应用，弥补了原技术体系的缺陷。

Rubinstein RY在 《仿真和蒙纳卡罗》一书中详细地介绍了概率论、数学统计和微积分等数学方法的基础理论，并详细地阐述了如何借助计算机用仿真和蒙特卡罗来处理数据和预测处理结果。该书虽然不是最早将蒙特卡罗模拟引入到可靠性试验中的作品，但作者对蒙特卡罗的介绍促进了数据统计方法在可靠性试验中的应用，为可靠性试验的发展奠定了基础。

Billinton R的 《工程系统的可靠性评价》在可靠性试验领域中的共被引量为8次，但该书总共的引用量达到了1 052次，作者率先将滚动时域观测方法处理离散时间的非线性数据引入到工程领域，系统地介绍了可靠性评价技术在工程系统中的应用。作者的概述延伸了可靠性的适用领域，在可靠性试验技术的演化中起着不可或缺的作用。

通过综合阅读上面的节点文献可以看出，在2000年以前，研究者们对可靠性试验的研究关注的主要是可靠性试验思路的设计方面，蒙特卡罗模拟、概率统计等数学统计方法逐渐地引起了关注，开始被引入到可靠性试验技术中，而可靠性试验论证及分析大都集中在电力行业、教育行业和工程行业。

2.2.2知识群2（2001-2015年）

通过对知识群2中可靠性试验技术相关文献共被引情况进行分析，发现这一时期对可靠性试验的研究主要集中在对可靠性试验模型的优化上，具体情况如下所述。

Billinton R和Allan RN在1984年的 《电力系统的可靠性评价》一文在知识群1中共被引次数是最多的，而在知识群2中的共被引次数依然是最多的，且中心度也是最大的，表明该文章是可靠性试验技术演化历程中的基础文章。同样的，知识群1中的 《概率法在可靠性试验中的特殊使用研究调查》一文也在知识群2中出现，且共被引次数较之前有明显的增加，说明在知识群2中可靠性试验设计思路的优化依然是学者们关注的重点。

ACZD Souza等人的 《在线电压的稳定测试》一文引入了新的对在线电压监测的数学方法，即用状态估计模型简化电压持续运营时间和用外插法测量电压崩溃点，文章认为监测系统的负荷变动有助于提高对电压稳定评估。

Billinton R的 《使用于教学目的的基础数据分析的可靠性测试系统》对可靠性试验设计思路的优化在知识群2中继续出现，表明试验设计思路优化是可靠性研究领域持续的关注热点。

《蒙特卡罗在电力系统可靠性评价的应用》一文中阐述了蒙特卡罗在电力系统可靠性评价中的应用方法，将蒙特卡罗引入到了可靠性试验中，在知识群1中Rubinstein RY的 《仿真和蒙纳卡罗法》一书对蒙特卡罗法详细介绍后，蒙特卡罗方法逐渐地得到了普及和应用。

李文沅的 《电力系统的风险评估》一书从理论、方法和模型方面入手，分别在电力系统规划、设计、运行和维护等过程中详细地介绍了可靠性风险评价，将电力系统中可靠性风险的理论评估与实际操作结合起来，该书的共被引次数为18次，通过查询发现，该书已经被IEEE选为经典著作并被翻译成了其他4种语言在全世界发行，对可靠性试验技术的应用和发展起着举足轻重的作用。

葛瑞格K霍布斯在 《高加速寿命试验与高加速应力筛选》中介绍了一种应用高于现场环境的应力来暴露和改善产品的薄弱设计和工艺缺陷，来使产品变得更为健壮的方法。通过运用这种方法，设计人员既可以获得可靠性较高的产品，也可以更快地获取成熟的产品，同时也能使其自身的设计能力得到迅速的提高。可靠性试验中的高加速寿命试验与高加速应力筛选方法最早出现于20世纪80年代， 90年代进入成熟期，2000年以后在各个行业中得到了广泛的应用。

在知识群1中出现的Rubinstein RY的 《仿真和蒙纳卡罗》在知识群2中继续出现，这在一定程度上说明，蒙特卡罗等仿真方法在可靠性试验技术中受到持续的关注。

Christie RD和Wollenberg BF的 《开放环境下的输电管理》介绍了3种目前世界上比较通用的开放环境下输电系统可靠性模型，即最优潮流模型、关税与价格拥塞控制模型和交易基础模型，文中阐述了每种模型的优缺点以及在各国不同市场环境下3种模型的运行效果。

Venkat K Krishnan的 《电力传输和其它供给资源之间的协同优化》阐述了电力的供给、需求和存储的分配选择，文中描述了如何在配送方式、发电方式和配送与发电并存方式三者之间通过协同优化来选择电力的供给方法。

为了能够全面地反映可靠性试验技术的演化过程，笔者还在除了WOS数据库之外的数据库，收集了可靠性试验技术相关的文献，并对其进行了研读和归纳，以便于补充关键节点文献的全面性。

Fallou B[4]、SimoniL[5]等在20世纪60年代开始关注产品寿命影响的加速模型、派克模型和多应力模型；Gregg K Hobbs[6]等在20世纪90年代开始开展对环境应力筛选的研究；HP[7]在2000年后提出的应力裕量与健壮试验开启了对可靠性强化试验的研究。

综合以上关键节点文献可知：1）自2001年以来，可靠性试验论证及分析依然集中在电力行业；2）蒙特卡罗模拟、可靠性仿真试验等方法在可靠性试验技术中得到了广泛的应用；3）高加速寿命试验、高加速应力筛选和可靠性强化试验等方法逐渐地成为了可靠性试验技术的主要技术趋势。较之知识群1，此段时间内可靠性试验技术关注的不仅仅是可靠性试验的设计思路，更多的是试验设计思路优化选择的问题。

3　结束语

通过对可靠性试验技术共被引文献知识图谱的深入解读，并结合对节点文献共被引频次及中心度的比较分析，得到了以下2点结论。

1）可靠性试验技术的理论框架没有新的突破性创新，但是，模拟仿真试验、环境应力试验和强化试验等可靠性试验的方法得到了持续地优化。

2）可靠性环境应力筛选技术、可靠性强化试验技术在知识群2中成为了学者们关注的重点，并得到了广泛的应用，成为了当前乃至今后可靠性试验技术发展的重点。

[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]华小方，谷湘琼.共词分析下的可靠性试验技术研究热点分析 [J].电子产品可靠性与环境试验，2015，33（6）：25-29.

[4]FALLOU B，BURUIERE C，MOREL JF.First approach on multiple stress accelerated life testing of electrical insulation[C]//NRC conference on electrical insulation and dielectric phenomena in pocono，1979：621-628.

[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.高加速寿命试验与高加速应力筛选[M].丁其伯，译.北京：航空工业出版社，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

华小方 （1985-），男，河南漯河人，工业和信息化部电子第五研究所标准与信息研究中心助理工程师，硕士，从事项目研究工作。