基于知识图谱的产品质量研究可视化分析

薛 雷，戴大双

(大连理工大学 经济管理学院，辽宁 大连 116024)

近年来，伴随着产品竞争的日益激烈，产品质量已经成为影响企业可持续发展的重要因素，而从国内外业界的现实情况来看，各类企业的产品质量问题时常出现，企业因产品质量而引发生存危机的发生频率不断增高[1-2]，因此如何有效管控产品质量，已经成为业界关注的重要问题。与此同时，得益于现实需求的推动，产品质量领域的理论研究也快速兴起，产品质量的相关研究空前繁荣。此外，随着工程学科、商业与经济学、管理学等领域理论的不断涌入，以及与传统的产品质量相关研究的快速融合，形成了诸如食品质量研究、工程质量研究、质量管理与控制研究等新兴的研究方向[3-4]。这些新兴研究方向一方面为现代产品质量研究领域的发展奠定了基础，另一方面极大地促进了产品质量研究领域与范畴的扩展和延伸。

然而，综观业界和学术界的相关研究，虽然产品质量的学术研究与实践众多，但仍然缺少对国际上产品质量研究领域的文献计量学与信息可视化视角的系统梳理和回顾。基于此，本文试图利用文献计量学方法和信息可视化工具对国际范围内产品质量领域的研究现状进行定量分析和直观展示，以期为产品质量领域学者的理论研究与业界实践提供具有价值的参考。

一、数据来源、研究工具与研究方法

(一)数据来源

选取美国科学情报研究所(ISI)开发的Web of Knowledge信息检索平台的Web of Science核心合集数据库(SCI-EXPANDED, SSCI, CPCI-S, CPCI-SSH, CCR-EXPANDED, IC.)作为本研究的样本数据来源。以检索式：主题=(“produc* quali*”) And Document Types=(Article or Review) AND Timespan=All Years进行检索，检索时间为2019年7月，剔除不相关文献，共获得相关文献18 240篇，以此作为本研究的数据。

(二)研究工具与方法

依据本文的研究目的，本文在不同的章节选取了不同的信息可视化工具。选用的信息可视化工具主要包括Citespace软件[5]、VOSviewer软件等[6-7]。Citespace软件作为当前信息可视化领域最出色的软件之一，可以轻松实现文献间的共现与共被引分析，对探测学科领域的研究前沿与知识基础的演进趋势具有良好的效果。VOSviewer是由Nees Jan van Eck和LudoWaltman开发的文献计量与信息可视化软件，其可以基于自然化语言处理技术，实现对关键词的挖掘与词频统计，并绘制可视化图谱，从而直观展示某一学科领域的高频关键词。[8]而其独特的图谱处理模式，相较Citespace可以更直观地显示关键词频次，因此本文在关键词分析章节，选用了VOSviewer软件来绘制关键词图谱。在研究方法上，本文主要采用传统的文献计量学的共现分析方法、共被引分析方法以及社会网络分析法，同时注重定量与定性分析方法相结合，在对产品质量研究领域研究论文进行计量分析的基础上，结合产品质量研究领域的经典理论，系统分析产品质量领域的研究现状，并进行直观的可视化展示和分析。

二、产品质量领域研究的可视化分析

(一)研究论文的年度分布

文献的年度分布状况可以直观地展示学科领域的产生、发展与成熟过程，对了解和把握研究领域的发展历程与规律具有重要意义。本文对在Web of Science核心合集数据库中检索到的产品质量研究领域的18 240篇样本文献，按其年度分布情况进行统计，并绘制其年度分布图，见图1。

从图1中可以看出，产品质量领域研究文献的分布时间为1945—2019年，而在这70余年间，产品质量研究的发文量呈缓慢递增态势。其中，1990年之前发表文献的数量较少，保持在60篇以内。随后，发文量开始缓慢增长。1990—2004年间，发文量基本维持在200～500篇。2005年之后，发文量开始快速增加，至2018年发文量达到峰值1400多篇(受限于检索时间，样本数据中2019年未收录完整)。数据表明，近10年内，国际上产品质量的研究得到快速发展。特别是随着近年来学术交流的加强，一些新兴的议题不断衍生，理论与实践研究正面临快速发展与突破。值得注意的是，样本数据包含的最早的文献为1945年发表于期刊TechnicalAssociationPapers上的“PaperboardProductionQualitiesofCerealStraws”，由作者Koch撰写，主要介绍了谷物秸秆纸板生产质量的相关问题[9]。

(二)研究论文的学科分布

对研究领域的学科分布情况进行统计，可以帮助研究者发现该领域的重要学科，挖掘学科间的交叉与融合，为理论的融合创新提供条件[10]。本文依据Web of Science的学科分类标准对产品质量研究领域的学科分布情况进行统计，同时借助Citespace软件绘制产品质量研究领域学科共现图谱(见图2)，探索产品质量领域的重点学科的分布以及相互间的关系。

根据Citespace软件系统的运行结果，统计出样本文献各个学科的相关计量指标，列在表1中。表1中频次列，表示的是产品质量研究涉及的学科在样本文献中共现的频次。突现值代表着某一时期内该学科出现频次的陡增情况。突现值越大，意味着该学科在某一时期产品质量研究中使用次数增多的程度越明显。中介中心度的指标通常反映节点在网络图谱中的“桥梁”作用，一般是连接网络中不同群组的关键节点。[11]

表1 产品质量研究领域学科共现学科相关信息

从图2与表1可以看出，产品质量领域的研究学科主要分布在工程学、食品科学与技术、商业与经济、工程化学、化学、农学、材料科学、计算机科学等学科。这些学科是产品质量研究的核心学科，极大地推进了产品质量研究的发展。表1显示，工程学学科发表产品质量研究的文献最多，这主要是由于该学科与产品质量研究紧密相关，产品质量已经成为各类工程关注的重点问题。此外，食品科学与技术、商业与经济、工程化学、化学也发文较多，这很大程度体现了近年来产品质量领域研究的重要课题“食品质量”、“质量管理与控制”以及“化学工程与产品质量”。另外，结合最早发文年份与突现值指标可以发现，“材料科学”以及“冶金和冶金工程”拥有较高的突现值。这表示近年来产品质量研究领域这两个学科的研究突然增加，也预示着基于这两个学科进行的产品质量研究可能成为未来产品质量研究的热点。此外，“工程学”以及“计算机科学”拥有较高的中心度值，这表明这两个学科对产品质量研究至关重要。

(三)研究论文的国际分布与合作

对产品质量研究领域的国家或地区分布与合作情况进行统计分析，既可以发现国际范围内各个国家或地区在该研究领域的研究力量分布,又可以剖析该领域的科研合作现状。[12]同样，选择信息可视化软件Citespace绘制产品质量研究领域的国家(地区)科学合作知识图谱，见图3。

图3中，圆形节点代表国家(地区)，节点的大小代表该国家或地区的发文量大小，节点越大，则该国家或地区发文量越多。节点之间的连线代表国家或地区之间的研究合作关系，连线越粗，代表着连线两端的国家间的合作次数越多。[10]从图3可以看出，在产品质量研究领域科研实力较强的国家(地区)主要有美国、中国、德国、英格兰、加拿大、印度、意大利、法国等。这其中美国发表论文4728篇，远远超过排在第二位的中国(2081篇)和第三位的德国(1334篇)，具有绝对的科研优势。从科研合作方面来看，产品质量研究领域的跨国(地区)合作仍然相对较少，跨国(地区)合作占论文发表总数的比率仍然较低，大多数国家的产品质量研究局限在国家内部的独立研究阶段。此外，该网络密度相对较小(为0.0659)，凝聚性不强，这也表明当前产品质量领域国家层面的合作范围与规模相对较小。

(四)研究知识基础分析

在文献计量学领域中，文献的共被引分析被广泛用来探测科研领域的知识基础。因此本文也采用该方法，对产品质量研究领域的引文进行共被引分析，探究产品质量研究领域的重要文献与知识基础。对重要文献的界定，采用学术界最为通用的指标，即被引频次指标[13]。学界通常认为，单篇文献被引频次是该文献质量、学术影响力及其价值的重要测度，单篇文献被引频次与其学术影响力和价值成正比。

选用Citespace软件，对产品质量领域的研究文献进行共被引分析，并绘制其共被引知识图谱(见图4)，以便识别产品质量研究领域的主要知识基础和组成知识基础的相关重要文献，分析产品质量领域知识基础的演进规律与发展历程。对各重要文献的文献计量学指标进行排序，列出被引频次在40次以上的相关文献，如表2所示。

表2 重要文献分布列表(top10)

从图4和表2可以看出，产品质量研究领域被引频次在40次以上的文献共有10篇，其中被引频次最高的为Khandelwal于2010年发表在期刊ReviewofEconomicStudies上的“TheLongandShort(of)QualityLadders”一文。该文创新性地引入出口产品的价格和数量来侧面反映出口产品的质量。该文为定量测量产品质量提供了一种新的思路。排在被引频次第二位的是Hallak发表在期刊QuarterlyJournalofEconomics上的“EstimatingCross-CountryDifferencesinProductQuality”一文。该文开发了一种方法，利用贸易差额中包含的信息，将各国观察到的出口价格分解为质量与质量调整后的组成部分，在保持观察到的出口价格不变的情况下，研究发现：有贸易顺差的国家较有贸易逆差的国家能够提供更高质量的产品。进一步，作者在考虑水平和垂直差异导致的贸易平衡变化基础上，预估了1989年至2003年顶级出口商的制造质量演变趋势。排在第三位的是Kugler于2012年发表在期刊ReviewofEconomicStudies上的“Prices,PlantSize,andProductQuality”一文。该文构建了包含企业内生投入和产出质量的计量学模型，并用该模型解释了投入价格、产出价格和工厂规模之间的新的关系和模式。而排在第四位的是Baldwin等撰写的“Zeros,Quality,andSpace:TradeTheoryandTradeEvidence”一文，该文发表在期刊AmericanEconomicJournal:Microeconomics上，被引频次为61次。“Trade,QualityUpgradingandWageInequalityintheMexicanManufacturingSector”一文由Verhoogen等作者撰写，并发表在期刊QuarterlyJournalofEconomics上，被引频次为57次，排在第五位。需要说明的是，排名前五位的高被引论文都属于商业与经济学学科的范畴。由此可见，尽管商业与经济学学科在产品质量研究领域的发文数量并不是最多的，但是其围绕这一领域，已经基本形成了学术共同体，这将为该领域的发展起到重要推动作用。这亦说明产品质量(与产品价格)等研究与商业与经济学学科领域密切相关。

(五)研究热点分析

为了使产品质量研究者快速把握该领域的研究前沿，采用信息可视化工具对产品质量领域的研究热点进行考察便具有重要意义。文献计量学领域通常认为，文献的关键词是研究成果最精炼的概括，可以简单且准确地表达科研论文的研究内容。因此，通常采用关键词词频分析和共现分析来研判某科研领域的研究热点。本文借助信息可视化软件VOSviewer，实现对关键词的挖掘与词频统计，并绘制关键词的共现可视化图谱(见图5)，从而挖掘产品质量研究领域的高频关键词，进而明晰产品质量研究领域的研究热点。

在图5中，每个节点代表一个关键词，节点大小反映关键词出现频次的高低。从图5可以看出，产品质量研究的热点领域主要集中在一般产品质量研究、质量问题研究、质量优化问题研究、脱水与质量相关问题研究、质量控制研究、过程控制研究、质感与质量问题研究等领域。

(六)研究前沿与趋势分析

应用Citespace软件，通过对关键词进行突现率计算(burst detection)，可以用来探索研究领域的研究前沿。一般认为，关键词拥有较高的突显率就代表了该关键词在某一时间被频繁使用，而通过对近5年或10年的关键词进行突现分析，计算其突现值，便可以快速锁定该领域的研究前沿问题[14]。本文运用Citespace软件，对产品质量领域2010—2019年间文献的关键词进行突现率计算，从众多的关键词集合中抽取2010—2019年产品质量领域的突现关键词，共22个，列在表3中。

表3 产品质量领域2010—2019年间突现词列表

从表3中可以看出，从2010开始，产品质量研究领域的研究前沿可以概括为糖基化与产品质量研究、生物柴油质量问题研究、设计空间与产品质量研究、药品质量问题研究以及设计与产品质量等。从2011开始，产品质量领域的前沿研究主要包括化学计量与化学品质量问题研究。从2012开始，产品质量研究领域的研究前沿为超声技术与产品质量问题研究，以及产品质量与消费者满意度的关系问题研究。从2013开始，产品质量研究领域的研究前沿主要集中在能源领域，包括能源消费、能源效能、生物量等5个前沿问题。2014年，博弈理论与产品质量成为产品质量领域的研究前沿。2015—2019年，共有8个主题成为产品质量研究的前沿问题，分别是信号理论与产品质量研究、抗氧化剂与产品质量研究(antioxidant与antioxidant activity)、多目标优化与产品质量研究、供应链与产品质量研究、拉曼光谱与产品质量研究、单克隆抗体产品质量研究、堆肥产品质量研究等。

三、研究结论与展望

通过对产品质量研究领域的相关研究进行文献计量学分析与可视化展示和分析，本文得到的主要研究结论如下：

(1)当前，国际范围内产品质量领域研究论文数量呈现出稳定增长的变化趋势，研究处于快速发展阶段，理论热点不断出现，研究方法也不断更新。

(2)在国际范围内，美国的产品质量研究力量较为强大，中国、德国、英格兰、加拿大等国家或地区的研究力量也较强。整体来看，产品质量研究力量的地域分布仍然比较分散。

(3)整体来看，各个国家或地区在产品质量研究领域内国际合作比率相对较低，各国(或地区)间合作与学术交流强度仍需大大加强。

(4)产品质量领域的研究广泛涉及工程学、食品科学与技术、商业与经济、工程化学、化学、农学、材料科学、计算机科学等学科，具有显著的多学科交融与跨学科研究特征。

(5)从高被引文献可以看出，产品质量研究领域的高被引文献主要集中在商业与经济这一学科门类。这初步表明该门类下已经形成了具有良好互动关系的学术共同体。未来其他领域的产品质量研究仍需加强。

(6)通过对产品质量领域的研究热点分析可以看出，当前产品质量领域研究的热点主题主要包括一般产品质量研究、质量问题研究、质量优化问题研究、脱水与质量相关问题研究、质量控制研究、过程控制研究、质感与质量问题研究等领域。

(7)通过对产品质量领域的研究前沿进行识别，发现当前产品质量领域涉及多个前沿研究领域，特别是信号理论与产品质量研究、抗氧化剂与产品质量研究(antioxidant与antioxidant activity)、多目标优化与产品质量研究、供应链与产品质量研究、拉曼光谱与产品质量研究、单克隆抗体产品质量研究、堆肥产品质量研究等研究问题将成为产品质量研究领域的前沿问题。可以推论这几个研究问题将是产品质量研究领域的重点方向，研究文献产出量将在未来几年大大增加，学者可以增加对这些研究问题的关注。

有一点需要说明，虽然笔者在撰写的过程中咨询了多位产品质量研究领域的专家，但受限于本文数据来源与分析方法，本文研究结果仍然可能会有一定的偏差，研究结果也仍需产品质量领域专家更广泛的论证。未来的研究中，笔者会针对研究方法与数据获取范围的局限，更广泛地获取国内外产品质量研究领域的相关文献、书籍与实践数据[15-17]，并甄选更合理的研究方法，从而尝试对该领域进行更为深入的探讨，以期为该领域的相关学者提供更为准确的参考。