華小方，　夏麗佳

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東，廣州　510610；2.珠江水利科學(xué)研究院，廣東，廣州　510611）

文獻(xiàn)共被引下可靠性試驗技術(shù)的可視化分析

華小方1，夏麗佳2

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東，廣州510610；2.珠江水利科學(xué)研究院，廣東，廣州510611）

通過對可靠性試驗技術(shù)共被引文獻(xiàn)知識圖譜的深入解讀，并結(jié)合對節(jié)點文獻(xiàn)共被引頻次和中心度的比較分析，得到了以下2點結(jié)論：1）可靠性試驗技術(shù)的理論框架沒有突破性的創(chuàng)新，但是，模擬仿真試驗、環(huán)境應(yīng)力試驗和強(qiáng)化試驗等可靠性試驗的方法得到了進(jìn)一步的優(yōu)化；2）可靠性環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)、可靠性強(qiáng)化試驗技術(shù)在知識群2中成為了學(xué)者們關(guān)注的重點，并得到了廣泛的應(yīng)用，成為了當(dāng)前乃至今后可靠性試驗技術(shù)發(fā)展的重點。

可靠性試驗技術(shù)；文獻(xiàn)共被引；知識圖譜；節(jié)點文獻(xiàn)

0　引言

智能制造已成為未來制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，以可靠性為中心的高質(zhì)量產(chǎn)品則是智能產(chǎn)業(yè)能夠長遠(yuǎn)發(fā)展的重要保障。《中國制造2025》中明確地提出，應(yīng)加強(qiáng)可靠性設(shè)計、可靠性試驗和可靠性驗證技術(shù)的應(yīng)用，由此可知，作為提升產(chǎn)品的可靠性的關(guān)鍵技術(shù)——可靠性試驗技術(shù)未來也必將成為備受各個行業(yè)關(guān)注的重點?？煽啃栽囼灱夹g(shù)既是檢驗產(chǎn)品的可靠性水平的一種手段，也是發(fā)現(xiàn)、解決產(chǎn)品的可靠性問題的一種方法，更是衡量產(chǎn)品的可靠性的關(guān)鍵技術(shù)依據(jù)，可靠性試驗技術(shù)經(jīng)過多年的演變發(fā)展，已經(jīng)從最初的傳統(tǒng)性可靠性環(huán)境模擬試驗轉(zhuǎn)變?yōu)榱丝煽啃约ぐl(fā)試驗，可靠性試驗技術(shù)的演變呈現(xiàn)出了階段性的變化。

20世紀(jì)50年代，美國開始對電子設(shè)備的可靠性展開研究，到60年代對可靠性的研究逐漸地由電子設(shè)備擴(kuò)展到了機(jī)械、建筑和工程等各個行業(yè)，并且相繼出現(xiàn)了不同的分支領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代我國開始引進(jìn)可靠性技術(shù)，先后在民用和軍用電子工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用可靠性試驗技術(shù)，逐步地形成了可靠性試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對可靠性試驗技術(shù)的要求越來越突出，可靠性試驗技術(shù)出現(xiàn)了不同的演化方向，包括可靠性仿真技術(shù)、高加速壽命試驗技術(shù)和高加速應(yīng)力篩選等。對此，有必要分析和跟蹤可靠性試驗技術(shù)的演變過程及其相關(guān)的研究熱點，以便于為深化相關(guān)研究及指導(dǎo)我國可靠性試驗技術(shù)的發(fā)展提供一定的參考。

本文運(yùn)用文獻(xiàn)計量方法，從文獻(xiàn)的共被引網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的被引頻次、中心度這兩個最能體現(xiàn)文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)的重要性的參數(shù)展開分析，對各個時間階段中高被引文獻(xiàn)進(jìn)行歸納、概括，動態(tài)地探尋了各個時間段中可靠性試驗技術(shù)的演化過程。

圖1　可靠性試驗技術(shù)文獻(xiàn)歷年出版情況 （1972-2015）

1　數(shù)據(jù)來源和研究方法

在數(shù)據(jù)來源上，以Web of science數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，用主題詞檢索方式對可靠性試驗技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行搜索。即按主題=（“reliability test”），時間跨度=1956-2015年，數(shù)據(jù)庫=SSCI，CPCI-SSH的方式對文獻(xiàn)進(jìn)行搜索，然后以文獻(xiàn)類型=（Article or Proceedings Paper）為依據(jù)對搜索結(jié)果進(jìn)行精煉，最終檢索到了1 427篇文獻(xiàn)。筆者進(jìn)一步逐篇地對這些文獻(xiàn)的研究主題進(jìn)行了確認(rèn)，以確保這些文獻(xiàn)同可靠性試驗技術(shù)相關(guān)。

我們發(fā)現(xiàn)，1972-2015年間各年份發(fā)表的與可靠性試驗技術(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)量如圖1所示。

普賴斯 （Price）[1]認(rèn)為某個領(lǐng)域的研究前沿是由高頻被引文獻(xiàn)體現(xiàn)的，且該前沿大概由最新發(fā)表的文章組成。皮爾遜 （Pearson）[2]認(rèn)為高頻被引文獻(xiàn)組成了知識基礎(chǔ)，高頻關(guān)鍵詞代表研究熱點。文獻(xiàn)共被引是一種最基本的共被引關(guān)系，通過對文獻(xiàn)共被引進(jìn)行分析，可以揭示某些研究領(lǐng)域的知識之間的相互關(guān)系、聯(lián)系特征和發(fā)展趨勢等，主要體現(xiàn)共被引文獻(xiàn)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，該方法是當(dāng)前科學(xué)計量學(xué)中比較流行的可視化技術(shù)，能在直觀展現(xiàn)學(xué)科領(lǐng)域研究熱點的同時，保證研究結(jié)果的科學(xué)性。

本文在 《共詞分析下的可靠性試驗技術(shù)研究熱點分析》[3]的基礎(chǔ)上，另選取文獻(xiàn)共被引分析法對可靠性試驗技術(shù)的演變進(jìn)行總結(jié)，本文的重點是可靠性試驗技術(shù)的高頻共被引文獻(xiàn)，從文獻(xiàn)共被引的角度分析可靠性試驗技術(shù)的演化，其與關(guān)鍵詞共被引分析的主要區(qū)別在于，本文的出發(fā)點是高頻共被引文獻(xiàn)，通過閱讀文獻(xiàn)發(fā)掘可靠性試驗技術(shù)的演化歷程，是對可靠性試驗技術(shù)的深層次挖掘和進(jìn)一步的深入研究。由于本文的研究主題依然是可靠性試驗技術(shù)，因此，本文與 《共詞分析下的可靠性試驗技術(shù)研究熱點分析》一文中使用相同的數(shù)據(jù)。

基于以上方法的使用，本文借助陳超美博士開發(fā)的Citespace軟件來實現(xiàn)文獻(xiàn)共被引和高頻共現(xiàn)的可視化操作。Citespace是用來分析可視共引網(wǎng)絡(luò)的Java應(yīng)用程序。

2　可靠性試驗技術(shù)的演化分析

2.1節(jié)點文獻(xiàn)的處理

從1 427篇文獻(xiàn)中共提取了20 219篇共被引文獻(xiàn)，共被引總詞頻數(shù)為1 783次。從圖1可以看出，1972-1990年期間，出版的有關(guān)可靠性試驗技術(shù)的文獻(xiàn)僅為19篇，且研究主題也很分散。直到1991年，相關(guān)文獻(xiàn)出版的數(shù)量才開始日益增多，尤其是2000年之后，文獻(xiàn)數(shù)量呈現(xiàn)劇增趨勢。筆者擬將2000年作為分界點，將1972-2015年期間出版的可靠性試驗技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)劃分為兩個知識群，并從各個知識群中提取節(jié)點文獻(xiàn)，通過對這些節(jié)點文獻(xiàn)的閱讀分析，歸納出各知識群的研究主題。運(yùn)用Citespace生成的1972-2000年和2001-2014年期間的可靠性試驗技術(shù)文獻(xiàn)的共被引文獻(xiàn)知識圖譜分別如圖2和圖3所示。

圖2　1972-2000年可靠性試驗技術(shù)文獻(xiàn)的共被引文獻(xiàn)知識圖譜

圖3　2001-2014年可靠性試驗技術(shù)文獻(xiàn)的共被引文獻(xiàn)知識圖譜

通過分析，筆者發(fā)現(xiàn)，作者在撰寫可靠性試驗技術(shù)文章時，其所引用的文獻(xiàn)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，作者在文章的不同部分均可以添加參考文獻(xiàn)，有的作者在前言中使用參考文獻(xiàn)，有的作者在回顧中使用參考文獻(xiàn)，有的則在研究方法中使用參考文獻(xiàn)，但是，出現(xiàn)在文章中不同位置的參考文獻(xiàn)對文章的參考意義是不同的。因此，提取到的共被引文獻(xiàn)有些與可靠性試驗技術(shù)的關(guān)系并不是很密切，為此筆者對提取到的文獻(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的閱讀，剔除了與可靠性試驗技術(shù)無關(guān)的文獻(xiàn)。

綜上所述，在共被引文獻(xiàn)知識圖譜的基礎(chǔ)上，以共被引文獻(xiàn)頻次和中心度 （中心度是衡量點在網(wǎng)絡(luò)圖譜中所占據(jù)的位置的重要性的度量指標(biāo)，節(jié)點的中心度越大就意味著這個節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中心越重要）為主要的選取依據(jù)，提取了1972-2000年和2001-2015年兩個時期內(nèi)可靠性試驗技術(shù)的共被引文獻(xiàn)排名靠前的共被引文獻(xiàn)，分別如表1和表2所示。

表1　 1972-2000年期間文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)重要節(jié)點的識別

表2　2001-2015年期間文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)重要節(jié)點的識別

2.2節(jié)點文獻(xiàn)的分析

2.2.1知識群1（1972-2000年）

通過對知識群1中可靠性試驗技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)的共被引情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這一時期對可靠性試驗技術(shù)的研究主要集中在可靠性試驗的設(shè)計思路上，具體的情況如下所述。

Billinton R和Allan RN在1984年的 《電力系統(tǒng)的可靠性評價》中以可靠性為出發(fā)點，使用概率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，提高了電力系統(tǒng)中冗余的發(fā)電能力，減少了原料的浪費(fèi)，從而提高了發(fā)電效率并降低了成本，其基本設(shè)計思路改變了以往單純地收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的方式，引入了概率模型進(jìn)行分析，優(yōu)化了以往的可靠性試驗設(shè)計方法。Billinton R、Kumar S和Chowdhury N等人共同發(fā)表的 《使用于教學(xué)目的的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析的可靠性測試系統(tǒng)》簡化了可靠性測試系統(tǒng)的設(shè)計思路，將可靠性測試系統(tǒng)在教學(xué)研究中簡單化，使得研究者在不使用復(fù)雜的計算機(jī)系統(tǒng)的情況下就可以完成可靠性測試。

Melo Acg在 《在混合可靠性評價中以條件概率方法計算頻次和持續(xù)時間參數(shù)》中描述了用條件概率計算可靠性評價時所用到的頻次和持續(xù)時間的數(shù)學(xué)方法，該方法的計算量比較小，很容易完成可靠性評價。Ghajar采用蒙特卡羅模擬方法評價電力系統(tǒng)的充裕度，以概率模型為基礎(chǔ)，按照蒙特卡羅模擬，通過模擬實驗的結(jié)果，求解充裕度的近似解。

Allan RN在1988年發(fā)表的 《IEEE可靠性技術(shù)體系在電力系統(tǒng)中的評估》一文中概述了如何在電力系統(tǒng)中對IEEE可靠性試驗體系進(jìn)行評價，作者將IEEE可靠性試驗體系的多個試驗參數(shù)和試驗條件引入到電力系統(tǒng)的可靠性評價中，從而建立了一套寬泛的連續(xù)數(shù)據(jù)模型，模型包含IEEE電力系統(tǒng)中可靠性評價的基礎(chǔ)指標(biāo)和經(jīng)過處理后的衍生指標(biāo)，在評估時這些指標(biāo)可以直接使用而不用取其近似值，作者基于此建立了嚴(yán)格的評價指標(biāo)體系，其評價結(jié)果相比以前使用修改數(shù)據(jù)或近似數(shù)據(jù)的方法得到的結(jié)果更加精確。文中的中心度為0.33，表明在可靠性試驗技術(shù)的演化過程中，Allan RN擴(kuò)大了可靠性試驗技術(shù)的適用范圍，引起了學(xué)者們的關(guān)注，為可靠性試驗技術(shù)的演化奠定了基礎(chǔ)。

《概率法在可靠性試驗中的特殊使用研究調(diào)查》一文介紹了最新的IEEE可靠性技術(shù)體系在大容量發(fā)電站的可靠性評價中的應(yīng)用，新的技術(shù)體系通過修改和更新原有的技術(shù)體系實現(xiàn)了可靠性評價方法的應(yīng)用，彌補(bǔ)了原技術(shù)體系的缺陷。

Rubinstein RY在 《仿真和蒙納卡羅》一書中詳細(xì)地介紹了概率論、數(shù)學(xué)統(tǒng)計和微積分等數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)理論，并詳細(xì)地闡述了如何借助計算機(jī)用仿真和蒙特卡羅來處理數(shù)據(jù)和預(yù)測處理結(jié)果。該書雖然不是最早將蒙特卡羅模擬引入到可靠性試驗中的作品，但作者對蒙特卡羅的介紹促進(jìn)了數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法在可靠性試驗中的應(yīng)用，為可靠性試驗的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

Billinton R的 《工程系統(tǒng)的可靠性評價》在可靠性試驗領(lǐng)域中的共被引量為8次，但該書總共的引用量達(dá)到了1 052次，作者率先將滾動時域觀測方法處理離散時間的非線性數(shù)據(jù)引入到工程領(lǐng)域，系統(tǒng)地介紹了可靠性評價技術(shù)在工程系統(tǒng)中的應(yīng)用。作者的概述延伸了可靠性的適用領(lǐng)域，在可靠性試驗技術(shù)的演化中起著不可或缺的作用。

通過綜合閱讀上面的節(jié)點文獻(xiàn)可以看出，在2000年以前，研究者們對可靠性試驗的研究關(guān)注的主要是可靠性試驗思路的設(shè)計方面，蒙特卡羅模擬、概率統(tǒng)計等數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法逐漸地引起了關(guān)注，開始被引入到可靠性試驗技術(shù)中，而可靠性試驗論證及分析大都集中在電力行業(yè)、教育行業(yè)和工程行業(yè)。

2.2.2知識群2（2001-2015年）

通過對知識群2中可靠性試驗技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)共被引情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這一時期對可靠性試驗的研究主要集中在對可靠性試驗?zāi)Ｐ偷膬?yōu)化上，具體情況如下所述。

Billinton R和Allan RN在1984年的 《電力系統(tǒng)的可靠性評價》一文在知識群1中共被引次數(shù)是最多的，而在知識群2中的共被引次數(shù)依然是最多的，且中心度也是最大的，表明該文章是可靠性試驗技術(shù)演化歷程中的基礎(chǔ)文章。同樣的，知識群1中的 《概率法在可靠性試驗中的特殊使用研究調(diào)查》一文也在知識群2中出現(xiàn)，且共被引次數(shù)較之前有明顯的增加，說明在知識群2中可靠性試驗設(shè)計思路的優(yōu)化依然是學(xué)者們關(guān)注的重點。

ACZD Souza等人的 《在線電壓的穩(wěn)定測試》一文引入了新的對在線電壓監(jiān)測的數(shù)學(xué)方法，即用狀態(tài)估計模型簡化電壓持續(xù)運(yùn)營時間和用外插法測量電壓崩潰點，文章認(rèn)為監(jiān)測系統(tǒng)的負(fù)荷變動有助于提高對電壓穩(wěn)定評估。

Billinton R的 《使用于教學(xué)目的的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析的可靠性測試系統(tǒng)》對可靠性試驗設(shè)計思路的優(yōu)化在知識群2中繼續(xù)出現(xiàn)，表明試驗設(shè)計思路優(yōu)化是可靠性研究領(lǐng)域持續(xù)的關(guān)注熱點。

《蒙特卡羅在電力系統(tǒng)可靠性評價的應(yīng)用》一文中闡述了蒙特卡羅在電力系統(tǒng)可靠性評價中的應(yīng)用方法，將蒙特卡羅引入到了可靠性試驗中，在知識群1中Rubinstein RY的 《仿真和蒙納卡羅法》一書對蒙特卡羅法詳細(xì)介紹后，蒙特卡羅方法逐漸地得到了普及和應(yīng)用。

李文沅的 《電力系統(tǒng)的風(fēng)險評估》一書從理論、方法和模型方面入手，分別在電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、運(yùn)行和維護(hù)等過程中詳細(xì)地介紹了可靠性風(fēng)險評價，將電力系統(tǒng)中可靠性風(fēng)險的理論評估與實際操作結(jié)合起來，該書的共被引次數(shù)為18次，通過查詢發(fā)現(xiàn)，該書已經(jīng)被IEEE選為經(jīng)典著作并被翻譯成了其他4種語言在全世界發(fā)行，對可靠性試驗技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展起著舉足輕重的作用。

葛瑞格K霍布斯在 《高加速壽命試驗與高加速應(yīng)力篩選》中介紹了一種應(yīng)用高于現(xiàn)場環(huán)境的應(yīng)力來暴露和改善產(chǎn)品的薄弱設(shè)計和工藝缺陷，來使產(chǎn)品變得更為健壯的方法。通過運(yùn)用這種方法，設(shè)計人員既可以獲得可靠性較高的產(chǎn)品，也可以更快地獲取成熟的產(chǎn)品，同時也能使其自身的設(shè)計能力得到迅速的提高?？煽啃栽囼炛械母呒铀賶勖囼炁c高加速應(yīng)力篩選方法最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代， 90年代進(jìn)入成熟期，2000年以后在各個行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

在知識群1中出現(xiàn)的Rubinstein RY的 《仿真和蒙納卡羅》在知識群2中繼續(xù)出現(xiàn)，這在一定程度上說明，蒙特卡羅等仿真方法在可靠性試驗技術(shù)中受到持續(xù)的關(guān)注。

Christie RD和Wollenberg BF的 《開放環(huán)境下的輸電管理》介紹了3種目前世界上比較通用的開放環(huán)境下輸電系統(tǒng)可靠性模型，即最優(yōu)潮流模型、關(guān)稅與價格擁塞控制模型和交易基礎(chǔ)模型，文中闡述了每種模型的優(yōu)缺點以及在各國不同市場環(huán)境下3種模型的運(yùn)行效果。

Venkat K Krishnan的 《電力傳輸和其它供給資源之間的協(xié)同優(yōu)化》闡述了電力的供給、需求和存儲的分配選擇，文中描述了如何在配送方式、發(fā)電方式和配送與發(fā)電并存方式三者之間通過協(xié)同優(yōu)化來選擇電力的供給方法。

為了能夠全面地反映可靠性試驗技術(shù)的演化過程，筆者還在除了WOS數(shù)據(jù)庫之外的數(shù)據(jù)庫，收集了可靠性試驗技術(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)，并對其進(jìn)行了研讀和歸納，以便于補(bǔ)充關(guān)鍵節(jié)點文獻(xiàn)的全面性。

Fallou B[4]、SimoniL[5]等在20世紀(jì)60年代開始關(guān)注產(chǎn)品壽命影響的加速模型、派克模型和多應(yīng)力模型；Gregg K Hobbs[6]等在20世紀(jì)90年代開始開展對環(huán)境應(yīng)力篩選的研究；HP[7]在2000年后提出的應(yīng)力裕量與健壯試驗開啟了對可靠性強(qiáng)化試驗的研究。

綜合以上關(guān)鍵節(jié)點文獻(xiàn)可知：1）自2001年以來，可靠性試驗論證及分析依然集中在電力行業(yè)；2）蒙特卡羅模擬、可靠性仿真試驗等方法在可靠性試驗技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用；3）高加速壽命試驗、高加速應(yīng)力篩選和可靠性強(qiáng)化試驗等方法逐漸地成為了可靠性試驗技術(shù)的主要技術(shù)趨勢。較之知識群1，此段時間內(nèi)可靠性試驗技術(shù)關(guān)注的不僅僅是可靠性試驗的設(shè)計思路，更多的是試驗設(shè)計思路優(yōu)化選擇的問題。

3　結(jié)束語

通過對可靠性試驗技術(shù)共被引文獻(xiàn)知識圖譜的深入解讀，并結(jié)合對節(jié)點文獻(xiàn)共被引頻次及中心度的比較分析，得到了以下2點結(jié)論。

1）可靠性試驗技術(shù)的理論框架沒有新的突破性創(chuàng)新，但是，模擬仿真試驗、環(huán)境應(yīng)力試驗和強(qiáng)化試驗等可靠性試驗的方法得到了持續(xù)地優(yōu)化。

2）可靠性環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)、可靠性強(qiáng)化試驗技術(shù)在知識群2中成為了學(xué)者們關(guān)注的重點，并得到了廣泛的應(yīng)用，成為了當(dāng)前乃至今后可靠性試驗技術(shù)發(fā)展的重點。

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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

華小方 （1985-），男，河南漯河人，工業(yè)和信息化部電子第五研究所標(biāo)準(zhǔn)與信息研究中心助理工程師，碩士，從事項目研究工作。