基于文獻(xiàn)計(jì)量方法的技術(shù)評價(jià)
——以深水鉆井平臺動力定位技術(shù)為例

王志玲 王云飛

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基于文獻(xiàn)計(jì)量方法的技術(shù)評價(jià)
——以深水鉆井平臺動力定位技術(shù)為例

王志玲 王云飛

針對技術(shù)預(yù)測評價(jià)中依靠德爾菲調(diào)查等定性判斷的不足，提出綜合文獻(xiàn)計(jì)量和專家智慧，實(shí)現(xiàn)技術(shù)預(yù)測的定性分析與定量分析相結(jié)合。以深水鉆井平臺動力定位技術(shù)為例，利用CitespaceⅢ、Histcite和bibexcel等軟件，對Web of Sicence科學(xué)引文擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫（SCIE）的期刊論文和德溫特專利數(shù)據(jù)庫（DWPI）的專利文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，并結(jié)合產(chǎn)業(yè)調(diào)查、文獻(xiàn)內(nèi)容分析和專家咨詢結(jié)果，對世界動力定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及我國技術(shù)競爭力進(jìn)行綜合分析。

2013年5月，科技部啟動國家技術(shù)預(yù)測工作，分技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)查（競爭力分析）、技術(shù)預(yù)測分析和關(guān)鍵技術(shù)選擇三個(gè)階段，開展信息、生物、新材料、先進(jìn)制造、地球觀測與導(dǎo)航、能源、資源環(huán)境、人口健康、農(nóng)業(yè)、海洋、交通、公共安全、城鎮(zhèn)化等13個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)預(yù)測。11月，為了更全面地評價(jià)我國技術(shù)整體發(fā)展水平，各領(lǐng)域開展了第一輪德爾菲問卷調(diào)查，對承擔(dān)過國家863計(jì)劃、支撐計(jì)劃、國家重大專項(xiàng)等課題的8587名專家進(jìn)行調(diào)查，回收有效問卷5440份。調(diào)查問卷主要從客觀判斷和主觀判斷兩個(gè)層面設(shè)定了16個(gè)指標(biāo)，判斷我國在重點(diǎn)領(lǐng)域與主要國家的技術(shù)差距、存在的問題及影響。其中，客觀判斷指標(biāo)包括“技術(shù)衡量的核心指標(biāo)、技術(shù)來源、技術(shù)國內(nèi)發(fā)展階段、技術(shù)國際發(fā)展階段、技術(shù)領(lǐng)先國家、技術(shù)領(lǐng)先機(jī)構(gòu)、技術(shù)領(lǐng)軍人才”等7個(gè)；主觀判斷指標(biāo)包括“我國該技術(shù)水平相當(dāng)于國際領(lǐng)先國家哪年水平、我國該技術(shù)與國際領(lǐng)先水平的差距的變化、2006年以來我國該技術(shù)與國際領(lǐng)先水平差距的變化、我國該技術(shù)與國際領(lǐng)先水平產(chǎn)生差距的原因可能、該技術(shù)的主要應(yīng)用行業(yè)、該技術(shù)的主要應(yīng)用產(chǎn)品/服務(wù)、我國該技術(shù)所屬子領(lǐng)域與國際領(lǐng)先水平差距的變化、2006年以來我國該技術(shù)所屬子領(lǐng)域與國際先進(jìn)水平差距的變化、我國總體科技水平相當(dāng)于美國的多少”等9個(gè)指標(biāo)。

綜合海洋技術(shù)領(lǐng)域的德爾菲調(diào)查結(jié)果來看，由于問卷回收比例較低和專家短時(shí)間判斷不準(zhǔn)確等原因，問卷調(diào)查方法完成的技術(shù)競爭力分析結(jié)果與實(shí)際存在一定偏差。為確保技術(shù)競爭力分析的準(zhǔn)確客觀，本文從文獻(xiàn)計(jì)量分析的角度，以深水鉆井平臺動力定位技術(shù)為例，利用定量方法分析動力定位技術(shù)的核心指標(biāo)、技術(shù)來源、領(lǐng)先國家、領(lǐng)先機(jī)構(gòu)、領(lǐng)軍人才、我國與國際領(lǐng)先水平的差距等問題，并與專家調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了比較。

技術(shù)邊界與數(shù)據(jù)來源

動力定位技術(shù)是一種自適應(yīng)控制技術(shù)，動力定位系統(tǒng)（Dynamic Positioning System，DPS）一般由測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)3部分組成，其功能通過不斷檢測出船舶的實(shí)際位置與目標(biāo)位置的偏差，再根據(jù)風(fēng)、浪、流等外界擾動力的影響計(jì)算出使船舶恢復(fù)到目標(biāo)位置所需推力的大小，并對各推力器進(jìn)行推力分配，使各推力器產(chǎn)生相應(yīng)的推力，從而使船盡可能地保持在海平面上要求的位置。

該項(xiàng)技術(shù)主要涉及深水鉆井平臺動力定位的測量技術(shù)、控制技術(shù)和推力分配方法等，屬于海洋工程裝備領(lǐng)域鉆井裝備的關(guān)鍵配套設(shè)備，涵蓋基礎(chǔ)技術(shù)研究和應(yīng)用技術(shù)研究，需要綜合論文、專利、產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)等多種信息對問卷調(diào)查中的問題進(jìn)行分析判斷。

檢索Web of Sicence的科學(xué)引文擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫（SCIE）和德溫特專利數(shù)據(jù)庫（DWPI），得到動力定位技術(shù)相關(guān)論文346篇，專利1137個(gè)專利族（截止2014年5月15日），利用CitespaceⅢ、Histcite、TDA等軟件對文獻(xiàn)和專利進(jìn)行計(jì)量分析，并結(jié)合文獻(xiàn)內(nèi)容分析、產(chǎn)業(yè)分析和專家咨詢結(jié)果，對世界動力定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及我國競爭力進(jìn)行分析。

主要分析結(jié)論

技術(shù)起源分析

利用CitespaceⅢ的被引文獻(xiàn)時(shí)間序列分析，得到動力定位技術(shù)的時(shí)間序列分布圖如圖1所示。其中，動力定位技術(shù)經(jīng)典文獻(xiàn)為1980年挪威科技大學(xué)（NTNU）Balchen JG發(fā)表基于卡爾曼濾波和最優(yōu)控制的動態(tài)定位系統(tǒng)研究論文。此外通過網(wǎng)絡(luò)信息檢索得知1975年，挪威康士伯海事公司（Kongsberg Maritime）首次實(shí)現(xiàn)動力定位系統(tǒng)銷售，因此可以推斷出動力定位技術(shù)起源于挪威。

研發(fā)熱點(diǎn)分析

利用CitespaceⅢ的被引文獻(xiàn)聚類分析，得到動力定位技術(shù)被引文獻(xiàn)聚類分布如圖2所示。

動力定位技術(shù)領(lǐng)域文獻(xiàn)形成14個(gè)類別，其中，較大類別的研究主要集中在動態(tài)位置檢測、自適應(yīng)模糊控制、非線性模型預(yù)測控制等動力定位的測量和控制技術(shù)。綜合文獻(xiàn)分析和專家調(diào)研的結(jié)果，得出該技術(shù)衡量的核心指標(biāo)主要是定位控制精度、可靠性和響應(yīng)速度等。

圖1　動力定位技術(shù)被引文獻(xiàn)時(shí)間序列圖

圖2　動力定位技術(shù)被引文獻(xiàn)聚類分析圖

技術(shù)領(lǐng)先國家、機(jī)構(gòu)及領(lǐng)軍人才分析

通過對文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分析，得到動力定位技術(shù)論文被引頻次排名前十位的國家、機(jī)構(gòu)及作者（見表1）。

表1　動力定位技術(shù)領(lǐng)先國家、領(lǐng)先機(jī)構(gòu)、領(lǐng)軍人才排名（論文）

綜合文獻(xiàn)分析、產(chǎn)業(yè)調(diào)查和專利分析，得到產(chǎn)業(yè)方面的領(lǐng)先國家、機(jī)構(gòu)、主要產(chǎn)品及領(lǐng)軍人才，結(jié)果見表2。

圖3　中國與美國年度發(fā)表論文數(shù)量

圖4　中國與美國年度發(fā)表論文被引頻次

表2　動力定位技術(shù)領(lǐng)先國家、領(lǐng)先機(jī)構(gòu)、領(lǐng)軍人才（專利、產(chǎn)品）

綜上，在領(lǐng)先國家上，美國在基礎(chǔ)研究方面處于領(lǐng)先地位，而挪威在產(chǎn)業(yè)方面處于領(lǐng)先位置；領(lǐng)先機(jī)構(gòu)為挪威科技大學(xué)、康士伯海事和美國通用電氣等；領(lǐng)軍人才有Fossen TI、Sorensen AJ和Crane AD等

技術(shù)競爭力分析

（1）中國與國際領(lǐng)先水平差距

綜合比較中國與美國兩國在動力定位領(lǐng)域近20年來發(fā)表論文的數(shù)量以及年度被引頻次，得到中國在動力定位技術(shù)領(lǐng)域與國際領(lǐng)先水平的差距，如圖3和圖4所示。

由圖3可以看出，由于文獻(xiàn)總體數(shù)量較少，中國和美國的論文數(shù)量均呈現(xiàn)波動上升的趨勢，中國在2011年，論文數(shù)量達(dá)到了峰值，數(shù)量為5篇，與美國相比，相當(dāng)于2005年發(fā)表的論文數(shù)量。在論文數(shù)量上與美國相差9年。

圖5　中國與該技術(shù)領(lǐng)先國家美國在論文數(shù)量與論文被引次數(shù)的相對差值

由圖4可見，由于文獻(xiàn)被引用存在一定的滯后，因此2009年以后美國和中國文獻(xiàn)的被引次數(shù)均較低。中國在2009年論文被引次數(shù)達(dá)到了峰值，為29，與美國相比，相當(dāng)于1997年期間的水平。在論文年度被引次數(shù)上，與美國相差了近20年。

此外，在動力定位產(chǎn)品方面，美國早在20世紀(jì)80年代就將動力定位系統(tǒng)應(yīng)用于水下工程施工、海底管線檢修、水下機(jī)器人跟蹤等，實(shí)現(xiàn)動力定位系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化，90年代以來，隨著海上勘探開發(fā)逐步向深水和超深水發(fā)展，動力定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于深水鉆井船、半潛式鉆井平臺等。而中國在2013年才研發(fā)出首套動力定位系統(tǒng)HDP3，并在“海洋石油299”號鋪纜船上進(jìn)行海上試驗(yàn)，仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。在產(chǎn)品上存在20多年的差距，綜合論文數(shù)量與論文被引次數(shù)的差距，研究認(rèn)為中國目前的水平與美國相差很大（差距在15～20年），相當(dāng)于美國1994～1998年的水平。

（2）2006以來中國與國際領(lǐng)先水平差距

為確定中國與該技術(shù)領(lǐng)先國家美國在該技術(shù)上的差距的水平以及2006年以來我國該技術(shù)與國際領(lǐng)先水平的差距，本研究對論文發(fā)表數(shù)量與論文被引次數(shù)分別進(jìn)行了相對差的計(jì)算，相對差的定義見公式1。

其中，X1i表示美國論文發(fā)表數(shù)量（論文被引次數(shù)），X2i表示中國論文發(fā)表數(shù)量（論文被引次數(shù)），Yi表示相對差，i代表時(shí)間1994-2014。Yi值越大表示兩個(gè)國家差距越大，Yi值越小，表示兩個(gè)國家差距越小。

圖5給出了中國與該技術(shù)領(lǐng)先國家美國在論文數(shù)量與論文被引次數(shù)的相對差（Y2i）隨年度變化圖，其中藍(lán)線代表發(fā)表SCIE論文數(shù)量，綠線代表論文被引次數(shù)，紅線代表2006年分割線。

由圖5可見，2006年以來，在論文數(shù)量與論文被引次數(shù)兩個(gè)指標(biāo)上，中國與美國的差距基本是逐漸縮小的趨勢，2010年以來甚至呈現(xiàn)超越之勢，中國與美國在論文數(shù)量上的標(biāo)準(zhǔn)差為0.17，在論文被引次數(shù)上的標(biāo)準(zhǔn)差為0.36。因此，2006年以來，中國該技術(shù)與國際領(lǐng)先水平的差距在逐漸縮小。

與專家調(diào)查結(jié)果比較

比較分析文獻(xiàn)計(jì)量與調(diào)研分析結(jié)果與專家調(diào)查結(jié)果，文獻(xiàn)計(jì)量分析與專家調(diào)查的結(jié)果總體接近。在技術(shù)領(lǐng)先國家、領(lǐng)先機(jī)構(gòu)和領(lǐng)軍人才等3個(gè)問題上，利用文獻(xiàn)計(jì)量和文獻(xiàn)分析的結(jié)果可以更有依據(jù)地給出更為明確機(jī)構(gòu)和人才信息。

在核心指標(biāo)、來源國家、相當(dāng)于國際領(lǐng)先水平哪年的水平等3個(gè)問題上存在一定差別：

（1）核心指標(biāo)，專家調(diào)查中比較集中的作業(yè)水深，動力定位技術(shù)的最大優(yōu)勢就是定位成本不會隨著水深增加而增加，因而成為深水作業(yè)時(shí)替代錨泊定位技術(shù)的首選，故作業(yè)水深并非動力定位技術(shù)的核心指標(biāo)；

（2）來源國家，通過共被引文獻(xiàn)分析和產(chǎn)業(yè)相關(guān)信息，可以確定為挪威，但也有文獻(xiàn)中提到“動力定位系統(tǒng)于上世紀(jì)70年代后期由美國海軍研制成功，起初主要應(yīng)用于潛水艇支持船、軍用海底電纜鋪設(shè)等作業(yè)。”因此，對于動力定位技術(shù)，美國和挪威在20世紀(jì)70年代均已有開始研究。

（3）相當(dāng)于國際領(lǐng)先水平哪年的水平，通過文獻(xiàn)計(jì)量結(jié)果可以看出中國與國際領(lǐng)先水平差距較大，綜合產(chǎn)業(yè)信息，大體判斷出一個(gè)時(shí)間范圍區(qū)間，專家給出的時(shí)間也為主觀估數(shù)。

王志玲 王云飛

青島市科學(xué)技術(shù)信息研究所

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.10.046