深度好文基于大数据的全球焊接研究进展2

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本文参考文献引用格式：李洋，罗震，郑博方，等.基于大数据的全球焊接研究进展（~?年）[J].电焊机,,51(1):1-16.

作者：李洋1，罗震1，郑博方1，王帅1，罗丹青2，金帅2（1.天津大学材料科学与工程学院；2.中国机械工程学会）

摘要：以~年WebofScience（WOS）数据库和中国知网（CNKI）数据库收录的焊接领域学术论文、德温特创新索引（DII）数据库和CNKI专利数据库收录的焊接领域发明专利以及中国国家自然科学基金委批准的焊接领域基金项目为研究对象，利用可视化技术绘制出全球焊接领域研究机构、研究人员、研究热点等的科学知识图谱。指出我国机构和学者对全球焊接领域论文、专利贡献最大。“?接头—微观结构—力学性能?”是全球焊接领域的研究主线。与日本、美国等焊接制造强国相比，我国焊接技术在产学研转化及企业创新方面尚有不足。

关键词：焊接；大数据；知识图谱；发展现状；研究热点

随着科学技术的不断发展，焊接技术已经从一种传统的热加工技术发展成为集机械、电子、材料、冶金、结构、自动化与计算机控制等多门科学技术为一体的热成形技术，成为现代制造业中的支柱技术之一[1-2]。航空航天[3]、先进武器[4]、核能核电[5]、石油化工[6]、海洋工程[7]、轨道交通[8]、新能源汽车[9]等重大国防、民生工程的建设与发展都与焊接技术的发展密切相关，也为先进焊接技术的发展和应用提供了新的机遇。大力发展焊接制造技术及其相关产业，对促进我国由制造大国向制造强国转变有着极为重要的意义[1]。

当前我国焊接技术应用与服务产业市场化转型，正处于保生存、保市场的高压期，经济增长的换挡期，改革调整的阵痛期，思维模式的转型期[10]。文中以~年发表的论文、申请的专利、获批的自然基金项目为研究对象，从焊接学科的发表文献量、申请专利量、发文机构、关键词聚类等方面进行可视化分析，建立全球焊接学科的研究学者、研究团队、研究热点等知识图谱，厘清焊接学科发展现状，为未来焊接发展策划提供参考。

1.1　论文数据采集

在中国知网（CNKI）数据库和WebofScience（WoS）数据库中，分别检索~年发表的主题为焊接、封装和表面工程的论文。由于传统焊接和封装、表面工程的主题词不同，故分别进行检索。

图1为CNKI数据库和WoS数据库检索得到的论文数量。由图可知，~年在CNKI数据库上发表的论文数量基本保持不变，5年共发表28?篇；在WoS数据库发表的论文逐年上升，5年共发表论文21?篇。

1.2　项目数据采集

本研究重点考察中国国家自然科学基金委批准的焊接学科青年项目和面上项目，项目信息通过科学基金网络信息系统（Internet-basedScienceInformationSystem，ISIS）获取。通过ISIS系统，采集申请代码为E（焊接冶金）、E050（焊接结构、工艺与装备）的项目，以及申请代码为E（高能束加工工艺与装备）中关于焊接的项目。

图2展示了5年间面上项目和青年项目的批准数。其中面上项目每年分别获批29、27、27、33、30项，共获批项，平均每年获批29项；青年项目每年分别获批27、32、32、33、37项，共获批项，平均每年获批32项。

1.3　专利数据采集

在CNKI中国专利全文数据库中，按分类号B23K或B29C65检索~年申请的专利。其中分类号B23K表示“钎焊或脱焊；焊接”，B29C65表示“塑料部件的接合；所用的设备”。检索共得到?条专利。在德温特创新索引（DII）数据库中，采用与B23K、B29C65对应的关键词进行专利检索，共得到?条专利。图3展示了中国和全球焊接领域专利申请数量，呈逐年上升态势。

2.1　焊接领域主要国家或地区

图4展示了基于WoS数据库得到的发表论文数量大于5的79个国家或地区图谱。其中圆圈大小表示论文数量多少，曲线表示合作关系，线条粗细表示合著论文数的多少。颜色表示根据软件聚类算法获得的分类，如红色区域（18个国家）以东欧国家为主，包括俄罗斯、波兰、捷克、乌克兰、奥地利；绿色区域（13个国家）包括西欧的德国、意大利、挪威、丹麦等，以及南美的巴西、墨西哥、古巴等国，两个大洲的国家以西班牙和葡萄牙为连接；蓝色区域包括英国、爱尔兰、土耳其、伊朗、伊拉克等12个国家；黄色区域包括印度、也门、埃及、约旦、以色列、沙特阿拉伯、阿拉伯联合酋长国和瑞典；紫色区域以亚洲为主，包括日本、韩国、马来西亚、泰国、中国台湾地区、越南和菲律宾；浅蓝色区域有法国、威尔士、比利时、挪威、阿尔及利亚、摩洛哥和突尼斯；橙色区域包括中国、新加坡、澳大利亚、新西兰、孟加拉和科威特；棕色区域包括美国、加拿大、黎巴嫩和卡塔尔。

图5以密度分布的形式展现了~年发表文章总数大于5的79个国家或地区图谱。可以明显看出世界上存在几个焊接研究密集国家或地区，包括中国大陆及台湾地区、美国、印度、德国、伊朗、俄罗斯、法国、巴西、西班牙和土耳其。

提取图中各国家或地区发表论文数、论文引用数、合作数、合著论文强度，按照发表论文数排列，得到~年发表论文数最多的前10个国家或地区，如表1所示。表中的“合作数?”是指每个国家或地区与多少国家或地区有合作，“合著论文强度?”是指与其他国家或地区合著的论文次数，“论文国际合作程度?”是指合著论文强度与发表论文数的比例。

根据数据，可以总结得到以下几点：

（1）我国大陆地区在焊接学科发表的论文数在世界排名第1，且论文数是排在第2位的美国的3.3倍。论文引用数约为美国的3.1倍。从论文绝对数和引用数量上看，可以说我国是焊接研究领域的“强国?”。

（2）传统制造、焊接强国的“论文国际合作程度?”都较高，如美国为51.6%，德国为52.2%，日本为45.5%，英国为85.3%，法国为81.9%，意大利为61.2%（排名第12，未列入表1）。

（3）一些小国或资源贫瘠国家的“论文国际合作程度?”都很高，这是很好理解的，如加拿大61.2%，澳大利亚（排名第18）93.5%，瑞典（排名第19）84.1%，西班牙（排名第20）63.9%。

（4）我国大陆地区的“论文国际合作程度?”非常低，仅高于印度和土耳其（排名第15，未列入表1），这是值得思考的。

2.2　焊接领域主要研究机构

图6为基于CNKI数据库的我国焊接领域的研究机构图谱。可以明显看出，国内焊接学科主要的研究团队集中在哈尔滨工业大学、上海交通大学、兰州理工大学、天津大学、江苏科技大学等传统及新兴焊接强校。

图7与图8分别为基于CNKI数据库的我国焊接领域发表论文数和引用数最多的20个机构。根据这些数据，可以初步得到以下结论：

（1）国内焊接学科发展较快的研究团队，都是国内较早成立焊接专业的大专院校。其中哈尔滨工业大学在发表论文数和论文引用数上均排第一，是我国焊接领域的领军研究机构。

（2）从地域分布来看，焊接学科发展较好的学校都分布在我国一些重工业地区和城市，比如重工业基地东北的哈尔滨、经济发达地区江苏省，以及西北地区的兰州。这也充分说明，我国焊接学科的发展与我国经济的发展息息相关。

（3）在发表论文数前20的机构中有两个企业上榜：中车青岛四方机车车辆股份有限公司和海洋石油工程股份有限公司，说明我国这些年在高铁动车和海洋石油领域发展迅速。

图9给出了基于WoS数据库的全球焊接领域主要研究机构图谱，通过提取图谱数据总结于表2、表3中。由表可知，在焊接领域，哈尔滨工业大学发表论文数为全球第一；日本大阪大学为发表论文数最多的外国机构。

2.3　焊接领域研究学者

图10展示了~年基于CNKI数据库的我国焊接领域研究学者图谱。图11、图12分别为发表论文数和论文引用数最多的20位学者。可以看出：哈工大冯吉才教授在发文量上占有绝对优势，兰州理工大学石玗教授、樊丁教授、黄健康教授等学者在发文数量和引用数量上也较多，并且他们之间的联系程度也很紧密。

图13为~年发表文章总数大于5的位作者图谱，其中圆圈大小表示论文数量多少，曲线表示合作关系，线条粗细表示合著论文数的多少。颜色表示根据软件聚类算法获得的分类。图14为3?位作者论文密度图谱，可以看出，几乎所有合作关系都集中在中心区域。

表4列出了基于WoS数据库的发表论文数最多的10位研究学者。哈尔滨工业大学冯吉才教授在论文数和引用数上均为全球第一。法国贝尔福-蒙贝利亚尔技术大学的HanlinLiao教授为外国学者中发表论文最多。前10位学者中有8位为我国学者，表明我国焊接学者是全球焊接领域的主要研究力量，贡献显著。表5则列出了基于WoS数据库的发表论文数最多的10位外国研究学者。

图15为综合WoS和CNKI数据库得到的我国焊接领域发表论文数最多的20位研究学者。从表中看出，很多研究学者分布在哈尔滨工业大学、上海交通大学、天津大学、兰州理工大学等老牌的焊接专业学科较强的高校中。这个结果与前文研究机构的情况基本保持一致。

通过了解焊接领域~这5年来的研究热点，可以更好地掌握焊接学科的发展动态，包括研究前沿与研究不足，从而更好地指导焊接工作者开展今后的工作。文献中的关键词往往概况了文献所

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