系統動力學文獻計量學分析

使用Web of Science核心資料庫，我們對收錄於Web of Science資料庫中有關係統動力學的文獻進行主題檢索，檢索時間為1993～2015年，檢索式為（"systemdynamic "or" system dynamics"）NOT（"power system dynamic" or "nonlinear system" or"*-system dynamic" or "nucleon system" or "expertsystem dynamic" or "elastic system dynamics" or "systemdynamic stability" or "system dynamic stabilities" or"refrigeration system dynamic"），共檢索到文獻10 963篇，為了更好地突出文獻蘊含的信息，我們對10 963篇文獻進行篩選，取出其中類型為article和review的文獻，共7015篇，對該7015篇文獻進行文獻計量學分析。

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文獻量分析

系統動力學最早出現於1956年，創始人是美國麻省理工學院Forrester教授，經過半個多世紀的發展，系統動力學已經發展成為多個領域研究複雜系統的重要方法。由於Web of Science資料庫的限制，僅檢索到1993～2015年發表的有關係統動力學的文獻，1993年之前發表的論文，Web of Science資料庫尚沒有收錄。通過整理得到1993～2015年每年的發文量，見圖1-1。

圖1-1 1993～2015年年發文量

期刊文獻發表的數量可以最直觀地看出某一領域目前的水平、規模和研究速度。從表1-1中可以看出，近幾年收錄於Web of Science資料庫有關係統動力學的文獻數量較大，且增長速度較快，僅2015年一年就發表了811篇文獻，這一定程度上表明目前系統動力學的發展較快，預計未來幾年發文量還將有較大提升。

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作者分析

1. 核心作者分析

通過整理得到7015篇文獻，涉及參與作者18 233位，其中，發文數量最多的作者是Andersen，共撰寫了12篇，其次是Ahmad，共撰寫11篇，Sterman共撰寫11篇，Morecroft共撰寫11篇，Ortega共撰寫9篇文獻。由於檢索時間的限制，國際上系統動力學較為知名的學者中，Forrester共撰寫3篇，Moxnes共撰寫2篇，Meadows共撰寫1篇，Saeed共撰寫6篇，Abdel-Hamid共撰寫4篇，Disney共撰寫1篇，Marquez共撰寫5篇。國內學者中，發文較多的學者是四川大學徐玖平教授，共撰寫8篇，中國科學院新疆生態與地理研究所李蘭海研究員共撰寫7篇，北京師範大學楊志峰教授共撰寫4篇，四川大學任佩瑜教授共撰寫4篇，中山大學徐紅罡教授共撰寫4篇，大連理工大學徐凌副教授共撰寫3篇，上海大學錢穎副教授共撰寫3篇，曲阜師範大學周長春教授共撰寫2篇，天津大學毛國柱副教授共撰寫2篇。

根據文獻計量學的普賴斯定律可知，某一領域中核心作者的最低發文數量應滿足如下公式：

式中，nmax為最高產的作者的發文數；m為核心作者的最低發文數。

根據此公式，可得到系統動力學相關研究的核心作者的最低發文量為

通過公式計算可以發現，在參與系統動力學文獻研究的18 233位作者當中，發文在3篇以及3篇以上的作者為系統動力學研究的核心作者，共536位，這536位作者共發文2012篇，佔總發文數量的28.68%。由於篇幅原因，我們整理了發文數量前16名的作者，見表1-1。

表1-1參與文獻數量前16名作者

2.核心作者共現

共現分析是文獻計量學常用的分析方法，通過共現分析，我們可以清晰地看出相應元素之間的親疏關係。我們使用Bibexcel軟體對作者進行共現分析，目的是通過共現分析了解目前作者群體之間的合作情況。通過軟體的分析，得到了18 233名作者相互之間的共現情況，為了使讀者更直觀地了解作者之間的合作情況，同時由於全部的共現信息信息量過於龐大，這裡僅對共現次數≥3的數據進行了可視化操作，得到圖1-2。

圖1-2 作者共現

由於可視化操作的設定，圖1-2中作者姓名的字體越大表明該作者與不同作者之間合作的次數越多，這就表示該作者合作的廣度越廣，合作範圍較廣；圖1-2中作者之間的連線深度越深表明這兩名作者共同出現在相同文獻中的次數越多，這就表明這兩名作者之間合作的深度越深，交流得越密切。從圖1-2中可以看出，Francesco等、Hu等、Ahmad等作者姓名的字體較大，表明這幾名學者與不同學者之間的合作次數較多。從合作的深度上看，Ahmad和Johnson、徐玖平和姚黎明、Shah等和Pietrobon是合作最為密切的幾組學者，他們共同出現在同一文獻中的次數較多。通過合作情況我們可以看出，系統動力學領域中已經形成了交流較為密切的群體，這一定程度上表明目前系統動力學的研究相對較為完善和成熟。

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期刊分析

通過使用Bibexcel軟體對數據進行整理髮現，檢索的7015篇文獻共發表在1955種不同的期刊當中。文獻計量學中的布拉德福定律指出：如果將科技期刊按其刊載某學科專業論文的數量多少，以遞減順序排列，那麼可以把期刊分為專門面對這個學科的核心區、相關區和非相關區。這三個區中的期刊刊載文章數量相等，此時核心區、相關區、非相關區期刊的數量成1∶n∶n2的關係。

我們根據上述定律整理髮現，發表文獻數量在17篇及其以上的63種期刊，共發表文獻2392篇，約佔總文獻數量的34.10%；發表文獻數量在4～16篇的期刊共363種，發表文獻數量2486篇，約佔總文獻數量的35.44%；發表文獻數量在1～3篇的期刊1529種，發表文獻數量2137篇，約佔總文獻數量的30.46%。此時我們可以認為發表文獻數量在17篇及以上的期刊為系統動力學研究的核心期刊，發表文獻數量在4～16篇的期刊為系統動力學研究的相關區期刊，發表文獻數量在1～3篇的期刊為系統動力學研究的非相關區期刊，核心區期刊、相關區期刊、非相關區期刊的數量大約成1∶5∶25的關係。由於篇幅原因，僅整理了發表文獻數量前十名的期刊，見表1-2。

表1-2 發表文獻數量前十名的期刊

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被引分析

文獻的引用率是衡量文獻質量的重要指標，是學者們的研究是否被認可的重要標誌。

圖1-3 1993～2015年文獻年被引次數

我們整理了1993～2015年每年文獻的被引次數（圖1-3），通過整理髮現，有關係統動力學的文獻在1993～2015年共被引用88 412次，平均每篇被引用12.60次，僅2015年文獻就被引用14 196次。從圖1-3中我們還可以看出，近幾年有關係統動力學的文獻年被引次數增長很快，這表明近幾年使用系統動力學方法進行研究的文獻數量在不斷增長。

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國家地區及機構分析

對文獻發表所屬國家地區和機構的分析一定程度上可以展示目前在某一領域不同國家地區和機構的研究水平及其學者對於該領域的重視程度。

我們整理了文獻發表量前20名的國家、地區和機構（表1-3，表1-4），通過整理髮現共有112個國家或地區的4000多家機構參與了這7015篇文獻的研究，其中發文量最多的國家是美國（USA），共發表文獻2257篇，佔總文獻發表量的32.17%，發文數量排名第二的是中國（Peoples R China），發表文獻740篇，佔總文獻發表量的10.55%，發表文獻數量最多的機構是美國的伊利諾伊大學（Univ Illinois），共發表文獻105篇，佔總文獻發表量的1.50%，排名第二的是美國的麻省理工學院（MIT），共發表文獻102篇，佔總文獻發表量的1.45%。

表1-3發文量排名前20的國家/地區

表1-4 發文量排名前20的機構

通過整理髮現，系統動力學在地理上的普及率和使用率非常高，一定程度上表明系統動力學比較廣泛地被不同國家和地區的學者們認可，突出了系統動力學方法的優越性。我們還可以看出，文獻發表量排名前20的國家和地區大多是經濟發達或經濟快速發展的地區，從機構上看，發文量較多的也大多是這些國家和地區的研究機構。

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研究方向分析

通過Web of Science自有的分析功能，我們整理髮現目前系統動力學文獻的研究覆蓋了134個大的研究方向，主要的研究方向如表1-5所示，目前使用系統動力學進行研究的三個主要方向是工程學（engineering）、物理學（physics）和計算機科學（computer science），系統動力學在這三個方向發表文獻的數量分別是2496篇、866篇和842篇，分別佔總文獻發表量的35.58%、12.34%、12.00%。其他使用較多的研究方向有經濟學、自動化控制、環境科學、數學、力學等。

表1-5 發文量排名前10的研究方向

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關鍵詞分析

1. 關鍵詞頻次分析

通過Bibexcel軟體對關鍵詞的整理，經過人工篩選，刪除了關鍵詞中不合適的關鍵詞，最終得到高頻關鍵詞，見表1-6。

表1-6 高頻關鍵詞

通過表1-6中的信息，我們大致可以將高頻關鍵詞分三類。第一類高頻關鍵詞主要是用來描述系統動力學本身的性質，如simulation、modeling、systemidentification等。第二類高頻關鍵詞則主要指使用系統動力學方法較多的某一研究方向，如climatechange、supply chain management等，這表明系統動力學是氣候變化、供應鏈管理等領域較為常見的分析問題的方法。第三類高頻關鍵詞主要為其他方法論，如optimal control、optimization等，這表明系統動力學具有較好的包容性，可以很好地與其他方法結合分析問題。

2. 關鍵詞共現分析

關鍵詞的共現分析主要用來突出關鍵詞與關鍵詞之間的聯繫程度。我們使用Bibexcel和Gephi軟體對數據進行分析和可視化操作，由於數據量過於龐大，在可視化操作時僅截取關鍵詞共現次數≥4的數據，得到關鍵詞共現見圖1-4。

圖1-4關鍵詞共現

與作者共現的情況相同，圖1-4中關鍵詞字體越大表明該關鍵詞與不同關鍵詞關聯的數量越多，關鍵詞之間的連線越深，表明這兩個同時出現在同一文獻的次數越多。從圖1-4中可以看出，system dynamics是與不同關鍵詞關聯數量最多的一個詞，其次是simulation。同時system dynamics與simulation也是一同在文獻中出現次數最多的一組關鍵詞，它們在154篇文獻當中共同出現過，其次是modeling與simulation，它們在22篇文獻中同時出現過。supply chain management與system dynamics、supply chain與system dynamics這兩組詞分別在21篇、20篇文獻中同時出現過，這在一定程度上表明，相對於其他研究方向，系統動力學在供應鏈領域的應用更為普遍。

通過文獻計量學對1993～2015年的文獻進行分析，我們可以看出，系統動力學在近幾年發展迅速，從文獻量上看，每年有關係統動力學的文獻發表數量不斷提高，預計未來還會有較大的提升。從研究的作者群體上看，目前系統動力學已經形成較為穩定的作者群體，而且通過作者之間的共現分析我們可以看出，這些核心作者形成的群體相互之間的交流較為密切和廣泛。從目前的被引用情況看，有關係統動力學的文獻被引次數較高，表明目前相關文獻的研究比較受到其他學者的重視，使用系統動力學方法進行研究的文獻數量在不斷增長。國家、地區、機構的發文量排名的信息表明，目前系統動力學的使用範圍已經覆蓋全球很大一部分地區，表明系統動力學的普及率較高。研究方向方面的信息表明，目前的文獻研究覆蓋了134個大的研究方向，使用系統動力學進行研究最多的幾個學科領域是工程學、物理學和計算機科學。關鍵詞方面的信息又表明，從具體的小方向上看，在氣候變化和供應鏈管理方面，系統動力學應用較為普遍。

總之，系統動力學作為一種成熟的研究方法，正在不斷被各個領域的學者接納和使用，相信未來幾年系統動力學還會有較大的發展。

本文摘編自鍾永光，賈曉菁，錢穎著《系統動力學前沿與應用》第1章，內容有刪減。

系統動力學前沿與應用

鍾永光，賈曉菁，錢穎著

責任編輯：方小麗

北京：科學出版社 2016.11

ISBN 978-7-03-050466-1

《系統動力學前沿與應用》力圖回答以下幾個問題：系統基模：作為共性結構重要組成部分的系統基模，其結構如何？可能的行為模式有哪些？流率基本入樹建模法。模型有效性與模型檢驗。Vensim高級功能：Venapp的Controls和Commands介紹、Venapp應用實例。系統動力學應用案例：傳染病的傳染過程建模、網路輿情態勢漲落建模、北京城市發展建模、iPhone用戶發展建模、沼氣產業養殖場至農戶反饋供應鏈建模。

（本期編輯：安 靜）

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