基于CiteSpace计量分析的制造业升级文献研究

高德想,余 珩

随着经济发展，我国GDP总量已经跃居世界第二，制造业总产值世界第一，其中2019年我国的工业增加值近28万亿元，并且份额仍在扩大。针对制造业升级，2015年国务院发布《中国制造2025》，其中的一个目标就是“完成制造大国到制造强国的转变”[1]。该战略规划指出了我国制造业当下面临的三大问题：一是创新能力相对发达国家而言较弱，我国企业的研发收入占销售收入比相对于世界知名企业较低，创新能力不足；另外在产学研方面，转化能力相对较弱；虽然近年来，诸如华为、大疆等制造企业研发投入占比大，所在领域优势明显，但不具有普遍性。综合而言，相较于发达国家，我国制造业相关企业创新能力较低。二是我国目前面临核心技术薄弱，发展过程中高附加值、高技术产业升级频频受挫。三是我国制造业资源浪费较为严重，且导致了严重的环境污染问题，空气污染是近年来无法回避的问题之一，土壤污染、水污染也是相当严重的问题。为了解决此类问题，政府相继出台了种种政策。最近几年，企业单位工业增加值能耗比出现明显下降。在当下，制造业升级、产业升级等被频频提及，国家也出台相关政策促进产业升级。为了使国内对发达国家的产业升级框架有所了解，并能够从“工业4.0”“再工业化”的潮流中有所收获[2]，从而促进产业升级。

关于制造业升级的研究中，国内学者更多是通过案例分析或者某一个研究点进行讨论，比如：智能制造、技术、外国直接投资、工业4.0等，注重对某个点的研究而忽略对整体地分析讨论，对于国外学术界的讨论没有一个完整的框架，很少通过图谱化的方式展现出制造业升级中的全貌。本文通过研究Web of Science中相关领域中国外学者的论文数据，并运用可视化工具CiteSpace对数据进行可视化分析，图谱化构建出全球制造业升级的整体情况，探究制造业升级的发展历程，分析国外制造业升级领域内当下研究热门及未来发展方向，以为我国制造业升级建言献策。

一、工具介绍与数据来源

(一)数据来源

Web of Science集成了各行各业的主流期刊，我们可以根据需求查找相关的文献，诸如被引数量、相关度等；而且我们还可以用文献数据进行文献跟踪与数据分析。

本文数据来自Web of Science核心数据库，查找主题为“Manufacturing”和“upgrade”，时间设置为2007—2020年，文献类型设置为“ARTICLE”和“REVIEW”,检索日期为2020年7月7日，在此条件下共筛选出1049篇文献，选择文献的作者、标题、来源出版物、摘要、引用的参考文献等记录，方便进行后续分析。

(二)工具介绍

CiteSpace可以通过可视化操作研究论文国与国、作者与作者、参考文献、关键词等相互之间的关联度，并能够通过增加时间维度来分析一个领域内的研究热点。面对海量的文献，通过CiteSpace我们可以找到一个行业或者一个领域中最为重要的、关键的核心信息，并能够通过图谱的形式展现出来，从而快速分析行业过去与现在的发展历程，并探究当下研究的前沿领域与发展趋势。

二、可视化分析与研究

通过CiteSpace对数据进行分析，从文献分布、国家合作网络分布、作者共被引分析、关键词共现分析、热点轮换以及前沿趋势等六个角度来探究国外学术界对于制造业升级相关领域的整体概况。

(一)文献分布

在一个领域内，核心期刊发文量的多寡可以判定出一个领域是否属于研究热点，通过对筛选出的1049篇文献进行年代分类整理成图1，由图1我们可以得知：从2007年到2019年，发文量从2007年的39篇到2019年已达153篇，增幅近四倍，可以看出，国内外学者对制造业升级的重视程度。

图1 文献分布情况

由于全球化推进，全球价值链分工体系发生了重大变化，发达国家将制造业外迁至发展中国家，并没有导致发达国家制造业的空心化，而是带来制造业升级变革，逐步完成了以品牌、高价值为驱动力，完成了制造业升级的蜕变。汽车产业很好地体现出产业升级带来的优势，经过几十年发展，汽车工业已成为美国、日本、德国等发达国家的支柱产业，汽车产业具有规模效益显著、资金与技术密集的特点，发达国家占据着技术、品牌等核心优势，这是产业不断升级迭代的结果。

从整体上看，进入21世纪，关于制造业升级的文献开始逐步增加。近年来更是呈现爆炸式增长，学术界关于制造业升级的讨论日渐活跃，对这些文献的分析可以掌握学术界关于制造业升级的探讨热点以及未来发展方向，从而促进我国制造业升级。

(二)国家分布情况

运用CiteSpace进行分析前，首先进行参数选择：将Node Type中选择“country”，TopN中填写“30”，然后启动运行，CiteSpace将知识图谱结果反馈到图2中，结果显示，Network中 N=51,E=323，Density = 0.2533，即产生了51个节点，323条连线，密度为0.2533。圆越大，说明作者被引次数越多，论文质量越高。我们看国家分布情况，其中圆圈的大小代表相应国家发文量，圆圈越大，发文量越多，其中的细线组成一个个网络，代表国家与国家之间的关联度。发文量可以从整体体现出国家的注重程度以及对行业的贡献水平。数据则依发文量前十名整理成表1，按照发文量的数量排序，选择其中前十位，中心度这个指标体现出一个国家在这个领域内影响力的深浅。

由表1可以看出：从发文量看，排名前十的只有两个发展中国家，分别是中国、俄罗斯，其余均为发达国家，其中中国发文量为228篇，占据第一位置，俄罗斯发文量为39，排名第十位，发达国家中美国、德国、英国发文量分别为173篇、100篇、82篇；按照中心度排名，美国占据榜首，中心度为0.44，其次是英国，中心度为0.16，德国紧随其后，中心度为0.15，中国中心度仅为0.12，排名第四位；发文量与中心度排名均靠前的为：中国、美国、德国、英国。

由图2和表1看出，中国、美国、德国占据前三位，全球制造业的分布大致与此相当，法国、日本、英国等老牌发达国家紧随其后，但其体量相对较小。虽然我国发文量较多，占比超过20%，但论文的影响系数相对较低，排在美国、德国、英国之后，表明我国学术界应该更加注重发文质量，也从侧面印证了我国制造业大而不强的现实。美国发文数量排名第二，但是中心度为最大，可见美国并没有出现制造业空心化，虽然中低端制造业生产能力较弱，但是高精尖部分仍旧拥有非常大的影响力，美国依旧从全球源源不断地引入人才，投入大量资金用于高新技术研发，因而依旧拥有制造业的话语权；德国虽然发文量约占中国发文量的一半，但其学术影响力超过中国，作为欧洲制造业第一大国，德国不仅拥有强大的制造能力，而且也拥有完备的工业体系，创新能力与工匠精神依旧值得我们国家学习；英国的学术影响力似乎并没有下降，作为世界工业革命的发源地，在制造业领域英国依旧有较大的影响力，虽然主动放弃了一些中低端制造业，但是依旧保留着部分高附加值制造业，诸如航空航天业、军工产业等；其他如意大利、法国、日本、瑞典等国家依旧有着较强的制造业。通过具体研究分析能够采众家之长，为制造业升级找寻一条适合我国国情的道路。

表1 国家发文情况分布

图2 Distribution of Country

(三)作者共被引

作者共被引是指两个作者的文献被第三人引用时，两个作者为共引关系，被引次数越多，则两个作者的学术研究方向越接近，共引数目称为共被引强度，引用次数越多，共被引强度越大。

共被引分析前需要先选择参数，Node Type中选择“Cited Author”，Top N取值top30，然后点击运行，选取中心度的前十名的数据构成表2。

由表2可以发现：依据中心度排名，其中排名前五的作者分别是：GEREFFI G、HUMPHREY J、FEENSTRA RC、BAIR J、RODRIK D；依据共被引强度排名前五的作者为：GEREFFI G 、HUMPHREY J、FEENSTRA RC、RODRIK D、LALL；可以根据这些作者的研究内容来探究制造业服务化研究的重点，以及研究的前沿领域，紧跟全球学术界的研究步伐，从而在制造业升级中能够占据一席之地，以下是针对几位作者研究内容的分析。

GEREFFI G共被引强度最高且引文质量很高。GEREFFI G提出了中国的“供应链城市”被视为一种新的经济组织形式，旨在地理上将出口生产与全球价值链的其他高价值部分整合在一起[3]；作者也介绍全球价值链方法，以了解跨国企业与全球贸易，投资和生产方式的变化及其对经济和社会升级的影响之间的关系[4]；针对当下热门的电子商务，指出电子商务促进创新，产业升级和经济增长的经济和社会收益，且中国在电子商务方面的成功经验对转变消费品行业的经济状况和推动经济改革均产生了积极的影响[5]。RODRIK D指出政策试验是促进体制创新的有效手段，中央—地方互动模式能够有效促进经济发展[6]，从而有利于制造业升级。关于制造业升级的论述中，中美贸易是一个讨论的热点，FEENSTRA RC主要探讨了中美贸易，虽然中国因素导致了制造业岗位的减少，但是美国的优势在于服务，服务出口的增加带来了工作岗位的增加[7]；调整和改善产业和产品结构可以有效促进贸易的动态平衡[8]。因此，制造业的服务化也是制造业升级的一种路径。

表2 作者共被引分析表

云制造与云服务是制造业发展的主要方向之一，构建云制造平台模型从而为未来概念的实现提供一个示例。云制造具有制造业与互联网的双重特性，具有复杂性与速度的统一，能够实现动态的智能搜索资源，从而为客户带来定制化、多样性的体验[9]。即依托信息技术实现制造业与信息产业的融会贯通也是制造业升级的一条选择路径。

(四)关键词共现

关键词共现分析法是指在文献信息中发现能够明确体现出文献的核心知识点，并能够进一步在图谱上呈现出频次的高低，从而探究一个领域内发展方向和研究热门的方法。

分析之前需要先设定参数，Node Type中选择“Keyword”，Top N取值top30，然后点击运行，依据选取关键词出现频次排序，选择其中的前十五名的数据放入表3中。

表3 Keyword analysis table

由表3我们可以得出：依据关键词出现频次排名前五的依次为：innovation(创新)、performance(性能)、china(中国)、trade(贸易)、impact(影响力)；依据中心度排名前五的依次为：performance(性能)、impact(影响力)、technology(技术)、upgrading(升级)、china(中国)；依据中心度与数量均排名靠前的有：innovation(创新)、performance(性能)、china(中国)、impact(影响力)、model(模型)、technology(技术)；关于算法LLR，LLR越大的词，越具有对这个领域的代表性，对关键词进行LLR聚类整理后结果如下：globalization(全球化)、global value chain(全球价值链)以及management(管理)是比较有代表性的选择。

由表3大致可以勾勒出近十几年关于制造业升级路径的概貌。在全球化浪潮裹挟下，中低端制造业更多地流向了发展中国家，其中的佼佼者则是中国。在这个阶段内，中国完成了从农业国到工业国的转变，制造业体量不断增长。随之而来的是全球贸易额激增，资本的逐利性帮助完成了全球价值链的重塑。随着产品不断的迭代，管理水平也不断飞速提升，技术与创新成为制造业发展的动力。发达国家处于制造业的顶端，虽然中低端制造业流入发展中国家，但是完成了制造业的服务化，资产品牌化、技术化，从而继续维持着制造业的优势地位。其中中国出现的频次较高，是因为中国作为全球制造业的工厂，相关的产业配套、产业数据等较为完善，是比较理想的研究目标。

Zhou J指出新一代智能制造是新工业革命的核心动力，将在未来几十年继续成为制造业转型和升级的主要途径[10]。工业化和信息化方法的飞速发展推动了下一代制造技术的发展。XU L D指出，物联网、云计算、工业集成、企业架构、SOA、业务流程管理、工业信息集成等可以为制造业升级提供新的动力[11]。Nadvi. K等人评估了在巴基斯坦、印度和中国从事不同形式的工作组织，表明制造业升级可以为工作条件以及工资水平带来持续的改善[12]；洪联英等人通过对FDI以及外包组织的安排对制造业升级的研究，表明外包组织方式与FDI组织方式制约了制造业升级，通过制度创新并借助开放政策、激励创新、保护知识产权等方式可以有效促进产业升级[13]。Navas-Aleman L通过使用价值链分析方法对巴西的家具和制鞋业进行比较研究，得出服务于多个价值链的公司有更好的升级前景[14]。

出现频次最多的是innovation(创新)，表明在制造业升级过程中，创新发挥着重要作用。Palcic, Iztok[15]指出，制造公司的竞争优势不仅可以通过基于研发的产品创新，还可以通过旨在使制造过程现代化的技术和非技术过程创新。Xie Zhong[16]等人通过使用中国各省2001—2015年的数据对新兴国家创新活动与制造业升级之间的关系进行实证研究，证实了技术创新、产品创新和制度创新对制造业升级具有显着的正驱动力作用，即创新是新兴国家促进制造业升级的重要来源；Doussard、 Marc[17]则通过对美国分区域内制造业比较有影响力的企业数据，分两个阶段测试了制造业创新活动对美国地区就业增长的影响，发现美国科技集中程度高的地区就业率下降速度很慢，创新带来的益处不断增长，表明发达国家制造业岗位的流失更多的是中低端产业，而相关具有高技术、高附加值的制造业岗位不断增加，制造业政策越来越多地将资源用于创新活动，这将使制造业更加强大。

Gllobalization(全球化)出现地频次也相对较高，且其中心度较大，即在制造业升级领域中，全球化是一个经常被学术界讨论的热点。LEE.C等人[18]通过对东南亚国家生产力和全球化相关的微观数据进行分析研究，结果表明：通过贸易和外国直接投资可以有效地促进全球化发展，同时能够有效促进生产力的提升，并能够有效地促进中小企业的创新能力。

由上分析可知，制造业升级需要的是技术与创新，全球化重塑了制造业链条，全球价值链也在不断重塑，我国应该把握好机会，实现管理水平提高，制造业技术领域、产品领域、以及生产过程中非技术过程领域中的创新，从而有效提高我国制造业水平。

(五)热点转换

对于制造业升级领域，研究热点不断轮换。CiteSpace可以根据对关键词提取突变进行研究。首先在“Node Type”中选取“Keyword”，然后在“Term Type”中选取“Burst Terms”，之后选择“Detect Bursts”，在“Control Panel”中选择“Burstness”，设定条件后，选择点击“Refresh”，然后点击“View”，依据“Sorted by the Beginning Year of Burst”进行排序，然后点击“View”，便可得到“Top 14 Keywords with the Strongest Citation Bursts”，通过对突变信息进行图谱化分析得到图3，由此可以更明确、更深层次地分析制造业升级带来的变化。

由图3可知：对热点分析，可以更加直观地看到关于制造业升级的讨论变化，由此大致可以分为三个阶段：第一阶段为2007年到2012年。在这个时间段，关于globalization(全球化)、upgrading(升级)、demand(需求)的讨论比较热烈，其中全球化的突发强度为3.0095，需求的突发强度为3.0814，升级的突发强度为2.7671；在这个时间段内，全球化得到了有力地推进，中间虽然经历了2008因美国次贷危机引发的全球危机，制造业转危为机的方式就是通过推动制造业升级渡过难关，在危机逐渐消退后，需求也渐渐增多。

在2012年到2018年，关于global production network(全球制造网络)、foreign direct investment(外国直接投资)、manufacturing(制造业)、simulation(模拟)、quality(质量)、trade liberalization(自由贸易)等热点讨论较多，其中质量的突发强度为5.2805，外国直接投资的突发强度为2.8132。在这个时间段，全球化分工愈发明确，发展中国家占据了中低端制造业，发达国家占据着高端制造业，资本流动加剧，源源不断的资本促进了发展中国家不断提升制造业水平，逐渐向中高端移动。以美国为首的发达国家名为减少贸易逆差实则准备抑制中国的发展，悍然发动贸易战，准备通过贸易争端促使制造业回流，全球供应链被打乱，因此，关于自由贸易的讨论逐渐递增，但是制造业升级的进程并没有被打断。

在2018年至2020年7月，关于design(设计)、industry 4.0(工业4.0)、economic growth(经济增长)、technology(技术)等的讨论越发频繁。其中关于设计的讨论的突发强度高达5.888，工业4.0与技术的突发强度均超过了3.3；工业4.0被频繁提及，是制造业与各行各业的融合不断加深的例证，可以促进经济发展，并带来新一轮技术变革，从而为制造业升级做好准备。

图3 Manufacturing Hotspot Rotation Chart

(六)制造业升级前沿趋势

CiteSpace可以对行业进行前沿趋势分析，时区图(TimeZone)即是将时间因素加入知识图谱绘制之中，从而进行进一步分析。

参数选择：NodeType中选择“Keyword”，Top N取值top30，然后点击运行，然后选择layout中的“Timezone”。经过调整后得出近年来研究方向的变化。从关键词出现的顺序我们可以看出热点随年份出现转变。近几年的热点为：smart factory(智能工厂)、industry4.0(工业4.0)、big data(大数据)、supply chain(供应链)、trade liberalization(贸易自由化)、cloud manufacturing(云制造)、industrialpolicy(产业政策)等。通过关键词出现频次的直观分析，可以对制造业服务化产业有一个大致概念，而且更为直观地看出制造业领域中相关热点，在未来的对制造业升级的学术分析中，可以参照这些热点作为研究对象。

以工业政策为主要执行工具的全球工业格局的根本性调整是当今经济发展的关键特征。近几十年来全球化推动了国际产业地分工体系的形成，国家和地区之间的依赖程度不断加深。然而，一些国家为了缓解产业空心化以及转移国内外矛盾，提出将产业链整体迁离，这种逆全球化的发展伴随着疫情的发展使不确定性更加剧烈，在此情况下，重新审视产业政策，制定相关解决方案，从而最大程度上缓冲因变化带来的影响。目前比较有影响力的分属美国和德国提出的“工业互联网”和“工业4.0”计划。我国在面临着产业变局的情况下也提出了自己的产业政策：“中国制造2025”，究其本质均是通过信息技术促进信息流动从而构建新型制造业。不同的是需要依据国情选择不同的策略[19]。

Industry 4.0更多被视为制造业升级的路径，需要制造技术的升级与信息技术的融合，是制造业升级的一个强有力跳板。企业建立工业4.0的目的是实现个性化需求与数字化产品的灵活性。Ha、 L. T.通过对葡萄牙服装公司(GUIMA)从生产产品到销售给顾客整个链条的分析，发现数字化水平在服装行业仍处于起步阶段，未来工业4.0的逐步实施，将会实现制造业、服务化、与数字技术的整合。现阶段工业4.0并非是危言耸听地炒作，制造商应该抓住契机尽快加入其中。Ghobakhloo[20]指出，没有一种适合所有企业或行业的、千篇一律的战略，每家公司的Industry 4.0路线图都是异质的，应根据公司的核心能力、动机、意图、目标、优先事项和预算，从而制定全面的战略路线图，该路线图仔细地确定并计划需要采取的每个步骤、时间表以及与每个步骤相关的成本和收益，从而才能解决未来可能面临的挑战。

工业互联网是将工业系统与互联网连接相结合的、有着广泛前景的技术[21]，通过与智能设备配合使用，可以显著提高产品效率并降低生产成本，其中涉及先进的计算、大数据分析和智能感知技术。针对发达国家的再工业化，Lee C. K. M[22]指出，应该采用工业互联网为核心，实现智能生产以及高附加值制造，从而实现再工业化和产业升级。作为工业4.0的核心，智能工厂集成了物理技术和网络技术，并使所涉及的技术更加复杂和精确，从而可以提高生产过程的性能、质量、可控性、管理和透明度。

制造业的升级需要的不仅仅单独涉及到制造业，更要考虑与信息产业的融合程度。面对第四次工业革命，信息技术不断迭代，物联网的兴起、智能制造被认为是制造业通过与尖端信息产业技术融合从而提高竞争力，从而成为新的增长引擎。Kang、 Hyoung Seok等人通过对德国、美国和韩国的政策和技术路线图进行分析，确定了与智能制造相关的主要关键技术，并且通过对应用领域和技术发展水平进行各种分析，确定与智能制造相关的趋势[23]。云制造目前仍处于雏形阶段，作为一种商业模式正在重塑以服务为导向，高度协作、知识密集和生态高效的制造业。Ren、 Lei等人提出了一种面向中小企业的云制造系统，并提出了包括术语和应用程序集成解决方案，可以在未来将这种新范式从概念推向实践[24]；Kusiak认为由物联网、云计算、面向服务的计算、人工智能和数据科学等将共同推动智能制造的发展[25]。通过深化新一代信息技术与制造业的融合，将会极大推动我国制造业转型升级，为未来发展提供强大动力。

面对“颠覆性”技术带来的潜在挑战，诸如3D打印、智能工厂、云制造、物联网、大数据和机器人技术将会重新定义制造业，并带来制造业供应链的改变，全球价值链也必将出现重组，中国必须制定一项政策来对冲风险，从而保证制造业能够平稳升级[26]。

三、结论

本文选取了Web of Science上的与制造业升级相关领域内的1049篇文献，利用文献可视化工具CiteSpace对制造业升级领域进行分析，探究其发展过程以及当下的研究热点与未来的发展方向，得出以下研究结论。

(一)时间范围

在2007—2014年间，核心期刊的发文量相对温和上升，2015年到2020年相关领域的发文量迅速上升，发文量前三的国家为：中国、美国、德国，其中，中国发表的文章数量最多，但拥有影响力最大的依旧是美国，因而我国国内的学者仍有较大的进步空间，且更应该注重发文的质量而非数量；从作者被引关系分布看，作者GEREFFI G在制造业升级领域内有相当大的影响力；从国家合作分布中我们可以看出，现阶段制造业升级全球均在布局，得益于全球化的发展，国家关于制造业升级之间的关联较高，研究力量也较为集中，因中国是世界工厂，所以中国与世界各国的交流也十分密切。

(二)研究热点

从制造业升级领域研究热点来看，制造业升级经历了三个阶段：第一阶段，全球化有力地促进了制造业发展，全球贸易越发繁荣。第二阶段，资本与技术的兴起。一方面FDI不断流入发展中国家，促进了发展中国家制造业水平的提高。另一方面资本的全球流动促进了全球价值链的重塑，同时促进了管理水平与技术水平的提高。第三阶段，创新引领信息技术与制造业的融合，云制造平台的构建、制造业智能化的评估与发展路径的论述，辅以激励政策、保护知识产权等方式从而促进产业升级。

(三)发展趋势

制造业升级需要制造业、服务化与信息技术的融合，以工业4.0为首的可以实现个性化需求与技术水平的灵活性统一。近年来，大数据、物联网、云制造、智能工厂等成为前沿领域的研究热门，国内企业在发展过程中也应尽快制定制造业与信息产业的融合方案，以变革促发展，从而实现制造业升级并占据行业有利地位。

关于制造业升级研分析中，本文存在的不足。首先，在使用WoS进行文献搜索时，使用个别主题词汇进行搜索，难免会出现无法涵盖所有的信息，造成信息疏漏，影响数据的质量；其次，CiteSpace分析中大多依据出现的频次来判定重要与否，当设定阈值较高时，出现频次较低的会自动被屏蔽，但出现频次较低并不意味着一定不重要，所以使用工具进行分析可能会出现重点信息遗漏。在未来的分析中，希望能够最大程度上弥补数据部分缺失的问题，并能够采取多种分析方法从而更加全面地研究制造业升级领域。