基于CiteSpace計量分析的制造業升級文獻研究

高德想,余 珩

隨著經濟發展，我國GDP總量已經躍居世界第二，制造業總產值世界第一，其中2019年我國的工業增加值近28萬億元，并且份額仍在擴大。針對制造業升級，2015年國務院發布《中國制造2025》，其中的一個目標就是“完成制造大國到制造強國的轉變”[1]。該戰略規劃指出了我國制造業當下面臨的三大問題：一是創新能力相對發達國家而言較弱，我國企業的研發收入占銷售收入比相對于世界知名企業較低，創新能力不足；另外在產學研方面，轉化能力相對較弱；雖然近年來，諸如華為、大疆等制造企業研發投入占比大，所在領域優勢明顯，但不具有普遍性。綜合而言，相較于發達國家，我國制造業相關企業創新能力較低。二是我國目前面臨核心技術薄弱，發展過程中高附加值、高技術產業升級頻頻受挫。三是我國制造業資源浪費較為嚴重，且導致了嚴重的環境污染問題，空氣污染是近年來無法回避的問題之一，土壤污染、水污染也是相當嚴重的問題。為了解決此類問題，政府相繼出臺了種種政策。最近幾年，企業單位工業增加值能耗比出現明顯下降。在當下，制造業升級、產業升級等被頻頻提及，國家也出臺相關政策促進產業升級。為了使國內對發達國家的產業升級框架有所了解，并能夠從“工業4.0”“再工業化”的潮流中有所收獲[2]，從而促進產業升級。

關于制造業升級的研究中，國內學者更多是通過案例分析或者某一個研究點進行討論，比如：智能制造、技術、外國直接投資、工業4.0等，注重對某個點的研究而忽略對整體地分析討論，對于國外學術界的討論沒有一個完整的框架，很少通過圖譜化的方式展現出制造業升級中的全貌。本文通過研究Web of Science中相關領域中國外學者的論文數據，并運用可視化工具CiteSpace對數據進行可視化分析，圖譜化構建出全球制造業升級的整體情況，探究制造業升級的發展歷程，分析國外制造業升級領域內當下研究熱門及未來發展方向，以為我國制造業升級建言獻策。

一、工具介紹與數據來源

(一)數據來源

Web of Science集成了各行各業的主流期刊，我們可以根據需求查找相關的文獻，諸如被引數量、相關度等；而且我們還可以用文獻數據進行文獻跟蹤與數據分析。

本文數據來自Web of Science核心數據庫，查找主題為“Manufacturing”和“upgrade”，時間設置為2007—2020年，文獻類型設置為“ARTICLE”和“REVIEW”,檢索日期為2020年7月7日，在此條件下共篩選出1049篇文獻，選擇文獻的作者、標題、來源出版物、摘要、引用的參考文獻等記錄，方便進行后續分析。

(二)工具介紹

CiteSpace可以通過可視化操作研究論文國與國、作者與作者、參考文獻、關鍵詞等相互之間的關聯度，并能夠通過增加時間維度來分析一個領域內的研究熱點。面對海量的文獻，通過CiteSpace我們可以找到一個行業或者一個領域中最為重要的、關鍵的核心信息，并能夠通過圖譜的形式展現出來，從而快速分析行業過去與現在的發展歷程，并探究當下研究的前沿領域與發展趨勢。

二、可視化分析與研究

通過CiteSpace對數據進行分析，從文獻分布、國家合作網絡分布、作者共被引分析、關鍵詞共現分析、熱點輪換以及前沿趨勢等六個角度來探究國外學術界對于制造業升級相關領域的整體概況。

(一)文獻分布

在一個領域內，核心期刊發文量的多寡可以判定出一個領域是否屬于研究熱點，通過對篩選出的1049篇文獻進行年代分類整理成圖1，由圖1我們可以得知：從2007年到2019年，發文量從2007年的39篇到2019年已達153篇，增幅近四倍，可以看出，國內外學者對制造業升級的重視程度。

圖1 文獻分布情況

由于全球化推進，全球價值鏈分工體系發生了重大變化，發達國家將制造業外遷至發展中國家，并沒有導致發達國家制造業的空心化，而是帶來制造業升級變革，逐步完成了以品牌、高價值為驅動力，完成了制造業升級的蛻變。汽車產業很好地體現出產業升級帶來的優勢，經過幾十年發展，汽車工業已成為美國、日本、德國等發達國家的支柱產業，汽車產業具有規模效益顯著、資金與技術密集的特點，發達國家占據著技術、品牌等核心優勢，這是產業不斷升級迭代的結果。

從整體上看，進入21世紀，關于制造業升級的文獻開始逐步增加。近年來更是呈現爆炸式增長，學術界關于制造業升級的討論日漸活躍，對這些文獻的分析可以掌握學術界關于制造業升級的探討熱點以及未來發展方向，從而促進我國制造業升級。

(二)國家分布情況

運用CiteSpace進行分析前，首先進行參數選擇：將Node Type中選擇“country”，TopN中填寫“30”，然后啟動運行，CiteSpace將知識圖譜結果反饋到圖2中，結果顯示，Network中 N=51,E=323，Density = 0.2533，即產生了51個節點，323條連線，密度為0.2533。圓越大，說明作者被引次數越多，論文質量越高。我們看國家分布情況，其中圓圈的大小代表相應國家發文量，圓圈越大，發文量越多，其中的細線組成一個個網絡，代表國家與國家之間的關聯度。發文量可以從整體體現出國家的注重程度以及對行業的貢獻水平。數據則依發文量前十名整理成表1，按照發文量的數量排序，選擇其中前十位，中心度這個指標體現出一個國家在這個領域內影響力的深淺。

由表1可以看出：從發文量看，排名前十的只有兩個發展中國家，分別是中國、俄羅斯，其余均為發達國家，其中中國發文量為228篇，占據第一位置，俄羅斯發文量為39，排名第十位，發達國家中美國、德國、英國發文量分別為173篇、100篇、82篇；按照中心度排名，美國占據榜首，中心度為0.44，其次是英國，中心度為0.16，德國緊隨其后，中心度為0.15，中國中心度僅為0.12，排名第四位；發文量與中心度排名均靠前的為：中國、美國、德國、英國。

由圖2和表1看出，中國、美國、德國占據前三位，全球制造業的分布大致與此相當，法國、日本、英國等老牌發達國家緊隨其后，但其體量相對較小。雖然我國發文量較多，占比超過20%，但論文的影響系數相對較低，排在美國、德國、英國之后，表明我國學術界應該更加注重發文質量，也從側面印證了我國制造業大而不強的現實。美國發文數量排名第二，但是中心度為最大，可見美國并沒有出現制造業空心化，雖然中低端制造業生產能力較弱，但是高精尖部分仍舊擁有非常大的影響力，美國依舊從全球源源不斷地引入人才，投入大量資金用于高新技術研發，因而依舊擁有制造業的話語權；德國雖然發文量約占中國發文量的一半，但其學術影響力超過中國，作為歐洲制造業第一大國，德國不僅擁有強大的制造能力，而且也擁有完備的工業體系，創新能力與工匠精神依舊值得我們國家學習；英國的學術影響力似乎并沒有下降，作為世界工業革命的發源地，在制造業領域英國依舊有較大的影響力，雖然主動放棄了一些中低端制造業，但是依舊保留著部分高附加值制造業，諸如航空航天業、軍工產業等；其他如意大利、法國、日本、瑞典等國家依舊有著較強的制造業。通過具體研究分析能夠采眾家之長，為制造業升級找尋一條適合我國國情的道路。

表1 國家發文情況分布

圖2 Distribution of Country

(三)作者共被引

作者共被引是指兩個作者的文獻被第三人引用時，兩個作者為共引關系，被引次數越多，則兩個作者的學術研究方向越接近，共引數目稱為共被引強度，引用次數越多，共被引強度越大。

共被引分析前需要先選擇參數，Node Type中選擇“Cited Author”，Top N取值top30，然后點擊運行，選取中心度的前十名的數據構成表2。

由表2可以發現：依據中心度排名，其中排名前五的作者分別是：GEREFFI G、HUMPHREY J、FEENSTRA RC、BAIR J、RODRIK D；依據共被引強度排名前五的作者為：GEREFFI G 、HUMPHREY J、FEENSTRA RC、RODRIK D、LALL；可以根據這些作者的研究內容來探究制造業服務化研究的重點，以及研究的前沿領域，緊跟全球學術界的研究步伐，從而在制造業升級中能夠占據一席之地，以下是針對幾位作者研究內容的分析。

GEREFFI G共被引強度最高且引文質量很高。GEREFFI G提出了中國的“供應鏈城市”被視為一種新的經濟組織形式，旨在地理上將出口生產與全球價值鏈的其他高價值部分整合在一起[3]；作者也介紹全球價值鏈方法，以了解跨國企業與全球貿易，投資和生產方式的變化及其對經濟和社會升級的影響之間的關系[4]；針對當下熱門的電子商務，指出電子商務促進創新，產業升級和經濟增長的經濟和社會收益，且中國在電子商務方面的成功經驗對轉變消費品行業的經濟狀況和推動經濟改革均產生了積極的影響[5]。RODRIK D指出政策試驗是促進體制創新的有效手段，中央—地方互動模式能夠有效促進經濟發展[6]，從而有利于制造業升級。關于制造業升級的論述中，中美貿易是一個討論的熱點，FEENSTRA RC主要探討了中美貿易，雖然中國因素導致了制造業崗位的減少，但是美國的優勢在于服務，服務出口的增加帶來了工作崗位的增加[7]；調整和改善產業和產品結構可以有效促進貿易的動態平衡[8]。因此，制造業的服務化也是制造業升級的一種路徑。

表2 作者共被引分析表

云制造與云服務是制造業發展的主要方向之一，構建云制造平臺模型從而為未來概念的實現提供一個示例。云制造具有制造業與互聯網的雙重特性，具有復雜性與速度的統一，能夠實現動態的智能搜索資源，從而為客戶帶來定制化、多樣性的體驗[9]。即依托信息技術實現制造業與信息產業的融會貫通也是制造業升級的一條選擇路徑。

(四)關鍵詞共現

關鍵詞共現分析法是指在文獻信息中發現能夠明確體現出文獻的核心知識點，并能夠進一步在圖譜上呈現出頻次的高低，從而探究一個領域內發展方向和研究熱門的方法。

分析之前需要先設定參數，Node Type中選擇“Keyword”，Top N取值top30，然后點擊運行，依據選取關鍵詞出現頻次排序，選擇其中的前十五名的數據放入表3中。

表3 Keyword analysis table

由表3我們可以得出：依據關鍵詞出現頻次排名前五的依次為：innovation(創新)、performance(性能)、china(中國)、trade(貿易)、impact(影響力)；依據中心度排名前五的依次為：performance(性能)、impact(影響力)、technology(技術)、upgrading(升級)、china(中國)；依據中心度與數量均排名靠前的有：innovation(創新)、performance(性能)、china(中國)、impact(影響力)、model(模型)、technology(技術)；關于算法LLR，LLR越大的詞，越具有對這個領域的代表性，對關鍵詞進行LLR聚類整理后結果如下：globalization(全球化)、global value chain(全球價值鏈)以及management(管理)是比較有代表性的選擇。

由表3大致可以勾勒出近十幾年關于制造業升級路徑的概貌。在全球化浪潮裹挾下，中低端制造業更多地流向了發展中國家，其中的佼佼者則是中國。在這個階段內，中國完成了從農業國到工業國的轉變，制造業體量不斷增長。隨之而來的是全球貿易額激增，資本的逐利性幫助完成了全球價值鏈的重塑。隨著產品不斷的迭代，管理水平也不斷飛速提升，技術與創新成為制造業發展的動力。發達國家處于制造業的頂端，雖然中低端制造業流入發展中國家，但是完成了制造業的服務化，資產品牌化、技術化，從而繼續維持著制造業的優勢地位。其中中國出現的頻次較高，是因為中國作為全球制造業的工廠，相關的產業配套、產業數據等較為完善，是比較理想的研究目標。

Zhou J指出新一代智能制造是新工業革命的核心動力，將在未來幾十年繼續成為制造業轉型和升級的主要途徑[10]。工業化和信息化方法的飛速發展推動了下一代制造技術的發展。XU L D指出，物聯網、云計算、工業集成、企業架構、SOA、業務流程管理、工業信息集成等可以為制造業升級提供新的動力[11]。Nadvi. K等人評估了在巴基斯坦、印度和中國從事不同形式的工作組織，表明制造業升級可以為工作條件以及工資水平帶來持續的改善[12]；洪聯英等人通過對FDI以及外包組織的安排對制造業升級的研究，表明外包組織方式與FDI組織方式制約了制造業升級，通過制度創新并借助開放政策、激勵創新、保護知識產權等方式可以有效促進產業升級[13]。Navas-Aleman L通過使用價值鏈分析方法對巴西的家具和制鞋業進行比較研究，得出服務于多個價值鏈的公司有更好的升級前景[14]。

出現頻次最多的是innovation(創新)，表明在制造業升級過程中，創新發揮著重要作用。Palcic, Iztok[15]指出，制造公司的競爭優勢不僅可以通過基于研發的產品創新，還可以通過旨在使制造過程現代化的技術和非技術過程創新。Xie Zhong[16]等人通過使用中國各省2001—2015年的數據對新興國家創新活動與制造業升級之間的關系進行實證研究，證實了技術創新、產品創新和制度創新對制造業升級具有顯著的正驅動力作用，即創新是新興國家促進制造業升級的重要來源；Doussard、 Marc[17]則通過對美國分區域內制造業比較有影響力的企業數據，分兩個階段測試了制造業創新活動對美國地區就業增長的影響，發現美國科技集中程度高的地區就業率下降速度很慢，創新帶來的益處不斷增長，表明發達國家制造業崗位的流失更多的是中低端產業，而相關具有高技術、高附加值的制造業崗位不斷增加，制造業政策越來越多地將資源用于創新活動，這將使制造業更加強大。

Gllobalization(全球化)出現地頻次也相對較高，且其中心度較大，即在制造業升級領域中，全球化是一個經常被學術界討論的熱點。LEE.C等人[18]通過對東南亞國家生產力和全球化相關的微觀數據進行分析研究，結果表明：通過貿易和外國直接投資可以有效地促進全球化發展，同時能夠有效促進生產力的提升，并能夠有效地促進中小企業的創新能力。

由上分析可知，制造業升級需要的是技術與創新，全球化重塑了制造業鏈條，全球價值鏈也在不斷重塑，我國應該把握好機會，實現管理水平提高，制造業技術領域、產品領域、以及生產過程中非技術過程領域中的創新，從而有效提高我國制造業水平。

(五)熱點轉換

對于制造業升級領域，研究熱點不斷輪換。CiteSpace可以根據對關鍵詞提取突變進行研究。首先在“Node Type”中選取“Keyword”，然后在“Term Type”中選取“Burst Terms”，之后選擇“Detect Bursts”，在“Control Panel”中選擇“Burstness”，設定條件后，選擇點擊“Refresh”，然后點擊“View”，依據“Sorted by the Beginning Year of Burst”進行排序，然后點擊“View”，便可得到“Top 14 Keywords with the Strongest Citation Bursts”，通過對突變信息進行圖譜化分析得到圖3，由此可以更明確、更深層次地分析制造業升級帶來的變化。

由圖3可知：對熱點分析，可以更加直觀地看到關于制造業升級的討論變化，由此大致可以分為三個階段：第一階段為2007年到2012年。在這個時間段，關于globalization(全球化)、upgrading(升級)、demand(需求)的討論比較熱烈，其中全球化的突發強度為3.0095，需求的突發強度為3.0814，升級的突發強度為2.7671；在這個時間段內，全球化得到了有力地推進，中間雖然經歷了2008因美國次貸危機引發的全球危機，制造業轉危為機的方式就是通過推動制造業升級渡過難關，在危機逐漸消退后，需求也漸漸增多。

在2012年到2018年，關于global production network(全球制造網絡)、foreign direct investment(外國直接投資)、manufacturing(制造業)、simulation(模擬)、quality(質量)、trade liberalization(自由貿易)等熱點討論較多，其中質量的突發強度為5.2805，外國直接投資的突發強度為2.8132。在這個時間段，全球化分工愈發明確，發展中國家占據了中低端制造業，發達國家占據著高端制造業，資本流動加劇，源源不斷的資本促進了發展中國家不斷提升制造業水平，逐漸向中高端移動。以美國為首的發達國家名為減少貿易逆差實則準備抑制中國的發展，悍然發動貿易戰，準備通過貿易爭端促使制造業回流，全球供應鏈被打亂，因此，關于自由貿易的討論逐漸遞增，但是制造業升級的進程并沒有被打斷。

在2018年至2020年7月，關于design(設計)、industry 4.0(工業4.0)、economic growth(經濟增長)、technology(技術)等的討論越發頻繁。其中關于設計的討論的突發強度高達5.888，工業4.0與技術的突發強度均超過了3.3；工業4.0被頻繁提及，是制造業與各行各業的融合不斷加深的例證，可以促進經濟發展，并帶來新一輪技術變革，從而為制造業升級做好準備。

圖3 Manufacturing Hotspot Rotation Chart

(六)制造業升級前沿趨勢

CiteSpace可以對行業進行前沿趨勢分析，時區圖(TimeZone)即是將時間因素加入知識圖譜繪制之中，從而進行進一步分析。

參數選擇：NodeType中選擇“Keyword”，Top N取值top30，然后點擊運行，然后選擇layout中的“Timezone”。經過調整后得出近年來研究方向的變化。從關鍵詞出現的順序我們可以看出熱點隨年份出現轉變。近幾年的熱點為：smart factory(智能工廠)、industry4.0(工業4.0)、big data(大數據)、supply chain(供應鏈)、trade liberalization(貿易自由化)、cloud manufacturing(云制造)、industrialpolicy(產業政策)等。通過關鍵詞出現頻次的直觀分析，可以對制造業服務化產業有一個大致概念，而且更為直觀地看出制造業領域中相關熱點，在未來的對制造業升級的學術分析中，可以參照這些熱點作為研究對象。

以工業政策為主要執行工具的全球工業格局的根本性調整是當今經濟發展的關鍵特征。近幾十年來全球化推動了國際產業地分工體系的形成，國家和地區之間的依賴程度不斷加深。然而，一些國家為了緩解產業空心化以及轉移國內外矛盾，提出將產業鏈整體遷離，這種逆全球化的發展伴隨著疫情的發展使不確定性更加劇烈，在此情況下，重新審視產業政策，制定相關解決方案，從而最大程度上緩沖因變化帶來的影響。目前比較有影響力的分屬美國和德國提出的“工業互聯網”和“工業4.0”計劃。我國在面臨著產業變局的情況下也提出了自己的產業政策：“中國制造2025”，究其本質均是通過信息技術促進信息流動從而構建新型制造業。不同的是需要依據國情選擇不同的策略[19]。

Industry 4.0更多被視為制造業升級的路徑，需要制造技術的升級與信息技術的融合，是制造業升級的一個強有力跳板。企業建立工業4.0的目的是實現個性化需求與數字化產品的靈活性。Ha、 L. T.通過對葡萄牙服裝公司(GUIMA)從生產產品到銷售給顧客整個鏈條的分析，發現數字化水平在服裝行業仍處于起步階段，未來工業4.0的逐步實施，將會實現制造業、服務化、與數字技術的整合。現階段工業4.0并非是危言聳聽地炒作，制造商應該抓住契機盡快加入其中。Ghobakhloo[20]指出，沒有一種適合所有企業或行業的、千篇一律的戰略，每家公司的Industry 4.0路線圖都是異質的，應根據公司的核心能力、動機、意圖、目標、優先事項和預算，從而制定全面的戰略路線圖，該路線圖仔細地確定并計劃需要采取的每個步驟、時間表以及與每個步驟相關的成本和收益，從而才能解決未來可能面臨的挑戰。

工業互聯網是將工業系統與互聯網連接相結合的、有著廣泛前景的技術[21]，通過與智能設備配合使用，可以顯著提高產品效率并降低生產成本，其中涉及先進的計算、大數據分析和智能感知技術。針對發達國家的再工業化，Lee C. K. M[22]指出，應該采用工業互聯網為核心，實現智能生產以及高附加值制造，從而實現再工業化和產業升級。作為工業4.0的核心，智能工廠集成了物理技術和網絡技術，并使所涉及的技術更加復雜和精確，從而可以提高生產過程的性能、質量、可控性、管理和透明度。

制造業的升級需要的不僅僅單獨涉及到制造業，更要考慮與信息產業的融合程度。面對第四次工業革命，信息技術不斷迭代，物聯網的興起、智能制造被認為是制造業通過與尖端信息產業技術融合從而提高競爭力，從而成為新的增長引擎。Kang、 Hyoung Seok等人通過對德國、美國和韓國的政策和技術路線圖進行分析，確定了與智能制造相關的主要關鍵技術，并且通過對應用領域和技術發展水平進行各種分析，確定與智能制造相關的趨勢[23]。云制造目前仍處于雛形階段，作為一種商業模式正在重塑以服務為導向，高度協作、知識密集和生態高效的制造業。Ren、 Lei等人提出了一種面向中小企業的云制造系統，并提出了包括術語和應用程序集成解決方案，可以在未來將這種新范式從概念推向實踐[24]；Kusiak認為由物聯網、云計算、面向服務的計算、人工智能和數據科學等將共同推動智能制造的發展[25]。通過深化新一代信息技術與制造業的融合，將會極大推動我國制造業轉型升級，為未來發展提供強大動力。

面對“顛覆性”技術帶來的潛在挑戰，諸如3D打印、智能工廠、云制造、物聯網、大數據和機器人技術將會重新定義制造業，并帶來制造業供應鏈的改變，全球價值鏈也必將出現重組，中國必須制定一項政策來對沖風險，從而保證制造業能夠平穩升級[26]。

三、結論

本文選取了Web of Science上的與制造業升級相關領域內的1049篇文獻，利用文獻可視化工具CiteSpace對制造業升級領域進行分析，探究其發展過程以及當下的研究熱點與未來的發展方向，得出以下研究結論。

(一)時間范圍

在2007—2014年間，核心期刊的發文量相對溫和上升，2015年到2020年相關領域的發文量迅速上升，發文量前三的國家為：中國、美國、德國，其中，中國發表的文章數量最多，但擁有影響力最大的依舊是美國，因而我國國內的學者仍有較大的進步空間，且更應該注重發文的質量而非數量；從作者被引關系分布看，作者GEREFFI G在制造業升級領域內有相當大的影響力；從國家合作分布中我們可以看出，現階段制造業升級全球均在布局，得益于全球化的發展，國家關于制造業升級之間的關聯較高，研究力量也較為集中，因中國是世界工廠，所以中國與世界各國的交流也十分密切。

(二)研究熱點

從制造業升級領域研究熱點來看，制造業升級經歷了三個階段：第一階段，全球化有力地促進了制造業發展，全球貿易越發繁榮。第二階段，資本與技術的興起。一方面FDI不斷流入發展中國家，促進了發展中國家制造業水平的提高。另一方面資本的全球流動促進了全球價值鏈的重塑，同時促進了管理水平與技術水平的提高。第三階段，創新引領信息技術與制造業的融合，云制造平臺的構建、制造業智能化的評估與發展路徑的論述，輔以激勵政策、保護知識產權等方式從而促進產業升級。

(三)發展趨勢

制造業升級需要制造業、服務化與信息技術的融合，以工業4.0為首的可以實現個性化需求與技術水平的靈活性統一。近年來，大數據、物聯網、云制造、智能工廠等成為前沿領域的研究熱門，國內企業在發展過程中也應盡快制定制造業與信息產業的融合方案，以變革促發展，從而實現制造業升級并占據行業有利地位。

關于制造業升級研分析中，本文存在的不足。首先，在使用WoS進行文獻搜索時，使用個別主題詞匯進行搜索，難免會出現無法涵蓋所有的信息，造成信息疏漏，影響數據的質量；其次，CiteSpace分析中大多依據出現的頻次來判定重要與否，當設定閾值較高時，出現頻次較低的會自動被屏蔽，但出現頻次較低并不意味著一定不重要，所以使用工具進行分析可能會出現重點信息遺漏。在未來的分析中，希望能夠最大程度上彌補數據部分缺失的問題，并能夠采取多種分析方法從而更加全面地研究制造業升級領域。