基于科学知识图谱的冷链物流研究热点及前沿演进

贾 欣， 孙彤彤

(济南大学 商学院， 济南 250002)

人们的观念随着人均可支配收入的增长和食品安全意识的提高，逐渐从吃得饱转变为吃得健康、吃得安全。这一观念的转变对农产品、乳制品和肉制品加工等食品安全问题提出了进一步要求，促使冷链物流需求快速增长。因此，国内外学者开始深入探讨冷链物流的发展。从定义角度，王之泰[1]认为冷链是保持低温的链式的保障系统；从发展角度，郝书池[2]认为冷链物流重点在于冷链保障体系建设；李苏苏、谢如鹤[3]从冷链物流成本优化的角度来设立数学模型。除此之外，李敏杰、王健[4]利用数理方式来计算当前的冷链物流的需求。在新冠疫情爆发后，学者还针对医药冷链物流[5]和食品冷链物流安全性[6-7]等角度展开了进一步讨论研究。从研究文献上看，学者们对冷链物流的研究大多是从某个方面入手，关于冷链物流综述相对匮乏。

因此，本文通过结合国内外的文献数据库，应用CiteSpace工具，来进行冷链物流文献计量研究。研究主要有以下贡献：一是对国内外近30年冷链物流的研究做一个简单系统地梳理分析；二是在发展过程的重点领域方面，通过对冷链物流的中外贡献进行计量分析，深入了解冷链物流研究的演进过程；三是利用文献计量工具做科学知识图谱，将冷链物流的演进发展可视化，了解和预测冷链物流的发展趋势和热点问题，为后续的学者研究提供一些思路和依据。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

研究数据分为国外和国内两部分。国外数据来源于WOS核心数据库的索引，设置条件是主题: (cold chain logistics) AND 语种: (English)时间跨度: 1990—2020. 索引: SCI-EXPANDED, SSCI, CCR-EXPANDED, IC.以人工方式剔除条件不符(包括会议摘要、学者随笔等)的文献，筛选得到有效文献277篇。国内数据来源于CNKI，以“冷链物流”为主题，以北大核心和CSSCI 期刊为范围，以1990—2020年为时间限制进行了高级搜索，筛选得到有效文献805篇。

1.2 研究方法

通过采用科学知识图谱的方法来进行冷链物流研究。知识图谱法是把想要分析的对象关系用直接明了的方式展现出来。就是说在科学计量学中，运用知识图谱的方法，把数据、信息结合在一起，形成具有不同维度规律的一目了然的图谱。该方法最大的优点就是将研究对象的发展过程以及相关的逻辑关系用图形方式展现出来，从中发现学科发展的规律[8]。

为正确应用科学知识图谱法，采用CiteSpace中的文献计量工具，运用关键词共现、热点词聚类、突现词分析等分析手段，对相关研究文献进行计量研究。进一步梳理展现冷链物流领域的研究主题，为后续学者进行冷链物流的研究提供相关依据。

首先通过统计近30年国内外发表的冷链物流研究文献，分析冷链物流研究的文献特征。其次通过关键词共享和热点词聚类的方法梳理出国内外冷链物流研究发展的热点。最后通过突现词分析整理出国内外冷链物流前沿方向。

2 文献特征分析

2.1 文献发文量演变特征

从1990—2020年中外冷链物流研究年度发文量对比(图1)来看，中外关于冷链物流研究的整体变化趋势相似，研究冷链物流的文献数目年趋上升，由此数据也可预见其未来两三年的发文趋势。但具体而言，中外研究发文形势略有不同。外国关于冷链物流的文献发表在1993年前数目近似于零，在1994—2004年缓慢起步，在2005年起至今进入了高速增长的时期。国内研究起步时间要晚于国外，真正起步时间在2001—2003年，2004年起增长速度加快，2015年至今降速平稳发展。整体来看，国内外研究趋势呈现同步高速增长趋势，国内研究速度和研究文献数目整体优于国外，进一步展现学者们对冷链物流研究的重视态度。

2.2 文献发文机构特征

从作者所在机构来看，中外冷链物流研究机构有相似之处，从1990—2020年中外研究发文机构发文量的排序(表1)中看出，中国农业大学是中外机构发表文献数目最多的。同时，在国内外机构发表数目对比中，看出中国处领先地位和国内学者注重冷链物流的发展。

图1 1990—2020年中外冷链物流研究年度发文量对比

表1 1990—2020年中外冷链物流研究发文机构发文量排序

3 冷链物流研究热点分析

3.1 冷链物流研究热点的演进过程

高频时区图又叫作主题路径图，当某个阶段的时区文献比较集中，说明该时区具有很多有影响的结果。依据高频时区图可以观察到冷链物流研究热点在时间维度上的动态演化特征和演进规律。由图2高频时区图可以发现冷链物流研究热点整体呈现逐渐深化扩大的演化过程。依据图中的演化特征可以分为两个阶段，第1阶段是培养新生事物期，即孕育期，第2阶段是成长期。

图2 中外冷链物流研究高频时区图

国内文献中第1阶段孕育期在2001—2004年，2001年前后开始有学者关注冷链的基础设施，并初步提出冷链的概念和发展设想。刘宏伟[9]认为冷链流通是从冷链食品生产或加工完成的那一刻起，到消费者餐桌上的一个过程。第2阶段成长期是在2005年之后，2005年也是国内冷链物流真正的起步时期。这段时期在政策的鼓励下，学者开始重视冷链物流，研究过程经历了冷链物流的基础设施建设、冷链物流技术应用、冷链组成结构构想，进而优化完善冷链物流各个环节，如节能减排与路径优化相结合、注重减少碳排放、寻求企业经济与环境双赢等[10]。

国外研究的第1阶段孕育期在1994—2007年，这期间冷链的应用多在医药用品上。1988年，世界卫生大会提出决定，要在2000年的时候，做到消灭脊髓灰质炎的目的。于是在1996年，世界卫生组织(WHO)非洲分部发起行动，进行区域性的消灭脊髓灰质炎进程。为此学者们开始研究如何在恶劣环境下进行冷链运输，来保持疫苗药物的活性和减免疫苗损耗[11]。2008年以后，学者们开始关注冷链运输中保持温度的材料材质的提升，提出对于某些运输温度较低的产品，仍需要开发从-10 ℃到 -40 ℃ 的相变材料(PCM)[12]。除此之外，Gallo、Accorsi和Baruffaldi等[13]认为粮食从生产到消费的流动不断增加，消费者对产品质量有更高期望，使冷链在整个食品供应链中发挥重要作用。因此学者们开始研究冷链物流中食品的安全性、食品冷链供应链构建以及在各环节的模型建设，以期待提高冷链物流的效率与安全性。

3.2 关键词中心性分析

关键词共现分析是对所有相关文献中出现的具有相似或类同的词进行高层次的总结，从而弄清楚研究文献数据所代表的学科之间的关系。关键词共现分析有助于理解该数据代表学科的研究热点[14]。进行关键词共现分析的步骤是运用CiteSpace软件，在网络节点分析选项中选择“关键词”，再根据中介中心性来权衡测量节点的重要性，并以此排序。因篇幅所限，表2只显示排在前10位的关键词，并进一步进行冷链物流研究关键词分析，从而构建冷链物流研究的核心与理论框架。

表2 冷链物流研究领域出现的关键词中介中心性排列(top10)

通过观察表2冷链物流研究领域出现前10的关键词，发现中外热点有所不同，国内冷链物流热点多以食品为主，如农产品、生鲜食品、易腐食品等。国内冷链物流研究也注重冷链体系的综合管理，慢慢探索冷链系统的形成和完善。随着电子商务的快速发展，生鲜电子商务迅速崛起，其冷链供应链发展、食品安全及相关冷链物流逐渐成为学者们关注的焦点。与此同时，可以从表2中发现国外研究重点与国内有所区别，国外更重视冷链技术的研究，如何提高冷链产品在物流阶段的安全性、如何保证产品质量、如何提高产品的跟踪能力等。除此之外，国外还注重冷链物流的建设、储物冷库的建设、管理模式的优化及冷链温度的控制等。

3.3 关键词聚类分析

关键词聚类分析结果如图3所示。CiteSpace的聚类功能可以对联系密切的关键词进行识别，从而揭示所在研究领域的知识结构，反映已经形成的研究主题。研究通过LLR(log-likelihood ratio)算法进行聚类分析，并汇总中外冷链物流研究中的关键词聚类里存在的共性，这是在构建冷链物流整体架构中是非常重要的研究方法。经整理，最终将其形成冷链物流、供应链体系、食品冷链、冷链技术四大研究主题(表3)，构成冷链物流研究的整体架构。

图3 冷链物流研究的关键词聚类分析结果

3.3.1 冷链物流

冷链物流的宏观定义是指商品经过在生产、储存、运输和搬运等的所有环节后，在最终到达消费者手中之前，一直处于合适的温度环境中的过程[15]。冷链物流不同于一般物流，对技术、设备、人员的要求更高，冷链物流中的难点在于断链问题，如何保障从生产运输到顾客手中的全过程温度不变是中外学者的共同的难题，一旦食品生产和运输过程中由于各种可控或不可控因素发生断链，食品新鲜度会大受折扣。药品的断链问题更需要注意，药品冷链运输中如果因为断链影响了药品药性的话，其危险要远高于普通商品，这关系到患者的生命健康[16]。因此，如何选择合适的物流运输方式和运输药品的恰当设备是非常重要的问题[17]。

有国外学者从冷藏容器的入手，提出长途国际运输使用冷链集装箱，货物产出及时装箱，到岸整箱换车运输，避免了转移时的温度变化，做到高度专业化的产品特性和质量保护、监测和温度管理[18]。国内学者提出了农业超对接的概念，从供应链管理的角度把农民和超市联系起来，超市从农民那里采购相应的产品，避免了中途转手的多重风险，保障食品的新鲜度减少损耗[19]。随着网络的发展，学者们也提出结合信息技术和物联网技术等先进技术来建立冷链物流的供应链管理系统，对各种商品进行动态监控；积极采用自动化冷藏技术，包括仓储自动化技术、高密度电力储存和仓储管理系统的电子数据交换，以及气调贮藏等先进的水果贮藏技术[20]。

关于冷链物流系统，美国、英国、法国、加拿大、日本、韩国已经初步建立了覆盖全国的冷链物流信息系统，如加拿大的猪肉冷链及检疫系统、英国的耳标跟踪系统等，但中国的冷链物流信息系统尚未完全形成。此外，受新冠疫情的影响，原先各国的冷链物流体系都受到了冲击，尤其是冷链应急物流方面。从当前数据看，新冠疫情已经形成国际大流行，并将在未来可能长期伴随人类，中外必须在后疫情时代全面改善冷链物流体系，实现全流程信息监控，防范新冠风险，这会是未来一段时间的发展方向[21]。

表3 冷链物流的研究主题

3.3.2 供应链体系

随着信息技术的提升和冷链物流需求的上涨，冷链物流迅速发展，对冷链物流产业进行系统规划和合理布局成为中外迫在眉睫的举措。因此，供应链系统便应时而生。此前，发达国家已经建立了比较完整的冷链结构。欧美国家在整个冷链过程中，使用制冷设备，在先进信息技术的支持下，采用多式联运的运输方式，建立了易腐食品从生产源头到销售终端的冷冻冷藏链，大大增加了冷冻食品的销售数量。但中国的冷冻食品从1990年到1999年才算是真正的初期发展时期。因此，在研究中，国内学者在这个阶段还在学习国外的经验，摸索国内冷链供应链的形成过程。之后，国内学者也在结合技术发展，为供应链体系的完善而努力，比如结合大数据技术进行优化[22]。国外后期针对此的研究主要方向则是利用启发式方法等相关知识建模，进一步优化供应链中细节，比如对动态车辆建模、对用于评估运输冷食品新鲜度的质量降解建模，来满足冷供应链(CSC)分销系统需要保持运输温度敏感产品的完整性和新鲜度的目的[23]。

新冠疫情的爆发让国内生鲜电商迅速崛起，但生鲜电商的发展更对冷链供应链体系提出了严格的要求。对于生鲜电商行业来说，流程越多，供应链越长，产品损耗就越大，同时，供应链本身也存在建设周期长、耗资大、技术要求高等问题，最重要的是，供应链存在市场滞后的问题[24]。因此如何改进供应链体系，提高生鲜电商的效率，也是国内学者研究冷链物流中的重难点。

3.3.3 食品冷链

食品冷链的重点在于保障食品的安全性，其主要针对运输中的产品安全性，其中2020年新冠疫情期间冷冻产品外包装污染、车厘子污染等事件的爆发，让生鲜产品冷链物流的质量安全和源头追溯问题备受关注。但冷链物流涉及各类人群，比如搬运工、加工员、仓储成员等，其经过的各种节点复杂，存在诸多安全隐患，如冷库环节的生产安全问题，不同车辆转运过程中温度变化导致的食品质量隐患等。食品冷链运输途径多地，各个繁琐庞大的结构环环相扣，一旦某个节点环节出现问题，都会直接影响整个供应链体系，最终危及食品质量，造成食品安全事故。而且冷链食品中有很多特殊的产品，比如乳制品，它的供应链比较长，中间的节点多，任何一个节点出现问题都会影响乳制品的口感[25]。在国内外文献中，针对食品安全问题，主要是基于物联网和云计算技术等建立产品的追溯系统，实现实时监控、安全预警和食品追溯的方向。此外，要解决冷链物流过程中安全性问题，还需要国家明确完善食品安全标准，加强对冷链物流环境的温度控制，实现冷链物流精确化细致化的管理。

3.3.4 冷链技术

成熟的冷链物流包括了产品生产到顾客消费全过程，而整个流程都需要进行冷链化技术处理。以生鲜产品举例，在从农户手中收到之后要进行预冷和产品保鲜、包装处理技术，然后生鲜产品储存在仓库的时候要用自动冷库技术进行保管，接下来冷链运输和配送，最后在生鲜产品供应链的全过程运用信息技术建立冷链物流供应链管理系统，并进行动态监控[26]。随着中国冷链物流向着现代化方面发展，基于GPS和物联网的运输监控、定位、路径优化技术，多温区的共同配送技术，冷链物品的全程可追溯技术，RFID无线射频电子标签技术，传感器技术等在冷链物流里得到越来越广泛使用[27]。

其中，涉及随着国家对环境环保的重视，冷链技术也将朝着绿色发展的方向努力，以节能减排为要点的绿色环保发展方案也将成为冷链物流行业的技术方向，“绿色+”概念应该融入冷链技术的每个环节，比如绿色包装、低耗节能运输车辆等。

4 前沿方向

采用词频检测技术，在CiteSpace中使用一种算法检测文献中高频变化率突出的词，来进一步分析国内外研究的前沿方向。

4.1 国外研究前沿方向

由图4突现词的展现可以看出近年来国外文献研究主要集中在冷链、温度和模型。冷链是一个不寻常的供应链系统，其中温度控制尤为重要。对温度的精准把控可以最大程度保持食品鲜度、药物活性及生物安全。未来，国外研究打算从技术方向精确控制冷链物流的温度。比如使用相变材料(PCM) 复合材料来设计冷藏包装、通过射频识别对空间温度进行分析记录、根据WSN以及时间和温度指标实施易腐食品管理(TTI)。除此之外，学者未来还意图通过建立各种模型来优化、改进现实中的冷链物流，以提升冷链物流的效率，模型可涉及多个方面，从外部的综合经济情形和绿色供应链环境问题，到进一步的各个冷链环节中的冷物品新库存、冷藏自动化仓库、多温区共同配送等。

4.2 国内研究前沿方向

将图4中国CNKI的突现词按照突现值由大到小进行排序，分别是生鲜农产品、遗传算法、路径优化、食品安全、易腐食物。据此概括国内研究的前沿方向，分为两大方向，一方面是冷链物流中的食品问题，另一方面则是利用遗传算法来进行冷链物流的路径优化。在国内实际应用中，生鲜农产品一直是冷链物流的重点。根据中国物资联合会冷链委员会的数据，2019年上述4类农产品冷链物流规模达到21 370.4万t，同比增长24.8%。其本身的易腐烂变质的特性使得该类产品运输成本及运输风险较普通产品更大，对于人类身体健康影响也更大。如何在冷链物流过程中减少损失，保持新鲜，已经成为学者们深入研究的难题。此外，在大型冷链配送市场的情况下，如何减少冷链物流的运输距离和物流成本，如何在节省能源，环保绿色的核心理念下优化车辆低碳配送，也逐渐成为专家学者的研究的关键[28]。学者们利用各种启发式算法，比如遗传算法、蚁群算法等，构建各种路径优化模型来解决上述问题，这也是未来很长一段时间内的研究前沿。

图4 中外冷链物流研究突现词

5 总结

基于近30年的中外冷链物流文献作出科学知识图谱，并通过CiteSpace软件展现中外冷链物流研究热点核心和相关理论。分析结果表明：首先，通过文献整理发现中外冷链物流研究总体趋势一致，研究热点呈现逐渐深化扩大的演化过程，且就文献数量而言，国内对冷链物流的研究更加重视。其次，通过关键词中心性检测发现中外冷链物流研究细节上有所不同，国内注重冷链食品和冷链物流体系的发展，国外则更偏向与冷链技术方向的研究，但中外研究整体框架上是相似的，都朝着冷链物流、供应链体系、食品冷链和冷链技术方向研究。其中，在冷链物流上，断链问题、冷链容器和运输设备的选择以及优化冷链物流系统是中外研究的重点；在供应链体系中，中外对如何进行优化体系、保证冷链效率和质量的问题上不断探索；食品冷链的安全性离不开冷链技术的提高，后疫情时代的特殊和对环保绿色的要求，使学者对其不断深入研究。最后，通过突现词频检测的方式发现国内外前沿方向不同，未来发展的方向也存在差异。国内前沿方向重视冷链物流中的食品安全和冷链物流的路径优化，国外则重视冷链的构成、对温度的精准控制以及对冷链模型的优化。未来，随着后疫情时代的到来，人们对冷链物流的需求扩大，对其的要求也会更加严格，学者们会进一步展开冷链物流的研究。

在对冷链物流的研究热点及前沿演进的研究分析中也存在着一些不足之处。首先是文献选择上，选取WOS 中核心期刊以及CNKI 中CSSCI 和中文核心来源期刊作为研究对象，虽然考虑到研究文献的质量问题，但在文献覆盖面仍有所不足。其次是使用关键词作为判断的依据会有一定的局限性，未对全文进行分析。因此，后续可以重点对数据源和数据筛选标准进行优化，全面分析相关数据，期望达到提升研究质量的目的。