基于CiteSpace的循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域知識圖譜及其可視化研究

摘 要：為掌握循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，通過CiteSpace可視化軟件，計算中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（CNKI）中1990—2020 年以“循環(huán)設(shè)計”“循環(huán)產(chǎn)品”為主題的核心期刊論文和碩博士論文，分析論文作者與研究機構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系、學(xué)者聚焦的研究方向以及循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展演進(jìn)的脈絡(luò)框架和趨勢。研究表明：循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域作者的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系密集，研究團(tuán)隊規(guī)模較小;研究機構(gòu)主要集中在能源類、機械類的研究院中。通過分析循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究趨勢，得出循環(huán)設(shè)計是圍繞“產(chǎn)業(yè)—經(jīng)濟—制度—生態(tài)—綠色設(shè)計”的一個環(huán)形周期發(fā)展路徑，周期循環(huán)促進(jìn)了資源和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展由單個產(chǎn)品研究轉(zhuǎn)向了產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)研究。

關(guān)鍵詞：CiteSpace;循環(huán)設(shè)計;脈絡(luò)框架;發(fā)展趨勢

引用本文格式 鄧茅妤，尚華.基于CiteSpace的循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域知識圖譜及其可視化研究[J].創(chuàng)意設(shè)計源，2022（2）： 15-21.

Research on Knowledge Graph and Visualization of Circular Design Domain Based on CiteSpace

DENG Maoyu， SHANG Hua

Abstract： To grasp the development trend of circular design， we can use the CiteSpace visualization software to calculate the core journal papers and master's and doctoral theses with the theme of "circular design" and "circular product" in the CNKI database from 1990 to 2020， analyze the network relationship between the author and the research institution， the research directions of scholars， and the development framework and trend in the field of circular design. The research shows that the network relationship of the authors in the field of circular design is intensive， and the scale of the research team is small. Research institutions are mainly from academies of energy and machinery. By analyzing the research trend in the field of circular design， it is concluded that circular design is a circular model for growth that centers on "industry-economy-?system-ecology-green design". The circular model has facilitated the transformation of the focus of research on resource and ecological sustainability from single product to the whole industry.

Key words： CiteSpace; circular design; contextual framework; development trend

[基金項目]本文系 2020 年度廣東省哲學(xué)社會科學(xué)研究一般項目“電商時代快遞垃圾源頭控制與綠色循環(huán)包裝創(chuàng)新設(shè)計研究”（項目編號：GD20CY540）階段性研究成果。

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，制造業(yè)不合理地導(dǎo)入資源與輸出排放，致使環(huán)境污染的問題日益嚴(yán)重。環(huán)境污染使得人類賴以生存的環(huán)境遭到破壞，使人類自身的生命安全受到威脅，因此節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境成了當(dāng)今社會的重要任務(wù)。資源循環(huán)可以實現(xiàn)資源利用的可循環(huán)性、低耗能性及延長產(chǎn)品使用的耐久性。筆者通過運用CiteSpace可視化軟件，對我國循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究成果進(jìn)行梳理分析，總結(jié)歸納出循環(huán)設(shè)計研究的演變過程及其在當(dāng)下的研究熱點，以期能夠為生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展給予一定啟示。

一、研究方法與研究數(shù)據(jù)

（一）研究方法

CiteSpace是分析某一領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫文本常用的軟件，通過數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)的方法分析研究該領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，并將該領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)、學(xué)科分布與發(fā)展規(guī)律以知識圖譜的形式進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，用于識別該領(lǐng)域研究的發(fā)展歷程和前沿方向。

（二）研究數(shù)據(jù)

本研究通過運用中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（CNKI）平臺的高級檢索功能，在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫頁面的“期刊”選項中通過“主題”搜索“循環(huán)設(shè)計”和“循環(huán)產(chǎn)品”關(guān)鍵詞，檢索條件為“精度”，檢索時間為“1990—2020 年”，選取核心期刊、CSSCI和CSCD數(shù)據(jù)庫共 1 059 項，并加上該領(lǐng)域相關(guān)碩博士論文，通過手動刪除內(nèi)容不相關(guān)的文獻(xiàn)，最終獲得了 1 127 篇有效文獻(xiàn)作為研究樣本。通過CiteSpace可視化軟件，對樣本文獻(xiàn)進(jìn)行基礎(chǔ)統(tǒng)計分析、共現(xiàn)分析、聚類分析與演進(jìn)分析、前沿與熱點分析，進(jìn)而實現(xiàn)對循環(huán)設(shè)計知識圖譜的可視化分析。

二、循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究特征分析

（一）研究階段

本研究對 1 127 篇有效的樣本文獻(xiàn)在各個年份的發(fā)文量進(jìn)行了統(tǒng)計（見圖 1），從中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域發(fā)文量的趨勢來看，整體上呈逐年增加的趨勢，且可分為三個發(fā)展階段：（1）萌芽階段（1998 年以前），循環(huán)設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域開始有了初步的發(fā)展。1992—1997 年處于緩慢平穩(wěn)的發(fā)展階段，在技術(shù)領(lǐng)域開始有相關(guān)的學(xué)者開展循環(huán)系統(tǒng)研究，提出循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計對于產(chǎn)品的運行發(fā)展有引領(lǐng)作用[1-2]。（2）起步階段（1998—2008 年），在這 10 年間共出現(xiàn)三次直線增長的小波峰。1998—1999 年和2002—2003 年分別增加了 15 篇文獻(xiàn)，但在 2004—2005 年增加了 20 篇文獻(xiàn)，達(dá)到跨度的最大值。起步階段的學(xué)者對循環(huán)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域的專注度開始轉(zhuǎn)向多元化的研究，在設(shè)計領(lǐng)域，以陸廣譜等[3]為代表的學(xué)者提出了產(chǎn)品的循環(huán)設(shè)計要在創(chuàng)新的基礎(chǔ)上挖掘多元化的制造框架。（3）快速發(fā)展階段（2009 年以后），循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)文量呈現(xiàn)平穩(wěn)增長的趨勢，2014 年達(dá)到最高值，一年的發(fā)文量達(dá) 65 篇。在快速發(fā)展階段，學(xué)者們在循環(huán)設(shè)計的研究方向上實現(xiàn)了突破性的進(jìn)展，且研究方法由線性式向多元化發(fā)展，研究領(lǐng)域由物理系統(tǒng)向優(yōu)化設(shè)計、循環(huán)經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)設(shè)計等領(lǐng)域開拓。

（二）學(xué)科分布

學(xué)科分布可以在一定程度上反映作者的研究觀點、研究方法和研究成果的所屬領(lǐng)域[4]。筆者選取發(fā)文量在前 14 位的學(xué)科分布進(jìn)行統(tǒng)計分析（見表 1），核心期刊的發(fā)文量主要集中在工程技術(shù)類學(xué)科領(lǐng)域，其中電氣工程、環(huán)境、通用技術(shù)、原子能、化學(xué)工程、機械工程、建筑科學(xué)、石油天然氣等學(xué)科的核心期刊文獻(xiàn)共 420 篇，其他學(xué)科的核心期刊文獻(xiàn)相對較少，共 192 篇。雖然循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究在多學(xué)科之間發(fā)展，但循環(huán)設(shè)計文獻(xiàn)的學(xué)科分布則表現(xiàn)出發(fā)展不均衡的情況，其中電氣工程學(xué)科的發(fā)文量共 93 篇，而教育和經(jīng)濟學(xué)科的發(fā)文量都只有 29 篇，說明循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)的學(xué)科分布較為分散，且工程學(xué)科聚集了較多的研究學(xué)者和科研成果。此外，工程學(xué)科的學(xué)者主要研究熱水鍋爐、燃?xì)廨啓C、壓水堆核電站等內(nèi)容;通用技術(shù)學(xué)科的學(xué)者研究綠色設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、可持續(xù)設(shè)計等內(nèi)容;經(jīng)濟學(xué)科的學(xué)者主要研究循環(huán)經(jīng)濟、石化企業(yè)等內(nèi)容?？傮w而言，循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的知識成果是通過各類學(xué)科的研究方法和技術(shù)來進(jìn)行有效探索的。

（三）作者合作

通過對循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)文作者進(jìn)行分析，可以了解和掌握該領(lǐng)域具有重要影響力的學(xué)者以及其在循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究成果[5]。圖 2 為運用 CiteSpace 可視化軟件分析得出的循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域發(fā)文作者的分布圖譜，作者姓名的字號越大，其發(fā)文量也就越多。如表 2 所示，呂俊復(fù)、劉青的發(fā)文量均為 7 篇，且兩位學(xué)者最早的發(fā)文時間均為 1999 年;兩位學(xué)者之間的合作也十分緊密，呂俊復(fù)和劉青[6]首次合作的核心文獻(xiàn)是分析了75 t/h 異型水冷分離循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)，介紹了該循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計和運行情況。

網(wǎng)線節(jié)點所呈現(xiàn)出的是作者合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖，其中以呂俊復(fù)、劉青、張縵、公茂瓊等為中心的合作網(wǎng)絡(luò)最為密集，分布范圍最廣，表明其與較多作者存在合作的關(guān)系，其次是以王擎、孫鍵、姜秀民、李學(xué)恒、張靖波為中心的合作網(wǎng)絡(luò)。金亞飚、吉桂明、嵇煥章三位學(xué)者的發(fā)文量雖然很高，但合作關(guān)系較弱。由此可知，作者的發(fā)文量與合作網(wǎng)絡(luò)密集度之間的影響關(guān)系較小。

（四）機構(gòu)合作

機構(gòu)合作的分布與作者合作存在直接的關(guān)聯(lián)性[7]，梳理機構(gòu)合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合上一小節(jié)中對作者合作關(guān)系的分析，得出當(dāng)前研究領(lǐng)域的合作關(guān)系圖譜。如圖 3 所示，名單中的字體越清晰，表明這一機構(gòu)的發(fā)文量越多。圖 3 中發(fā)現(xiàn)有一處較大的合作網(wǎng)絡(luò)，由中國科學(xué)院大學(xué)、中國科學(xué)院海洋研究所、中國科學(xué)院微電子研究所等研究機構(gòu)組成。此外，中國科學(xué)院的研究成果相較其他研究機構(gòu)而言是較多的，圖 3 共出現(xiàn)五處較大字號的“中國科學(xué)院”，說明中國科學(xué)院在循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究是有一定高度的。

對機構(gòu)的研究成果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)各機構(gòu)之間成果數(shù)量差異較小，中國科學(xué)院大學(xué)和北京航空航天大學(xué)能源與動力工程學(xué)院的發(fā)文量最高（見表 3），主要集中在能源類、機械類、渦輪類等學(xué)科的研究機構(gòu)中。

三、循環(huán)設(shè)計研究演進(jìn)分析

（一）關(guān)鍵詞聚類分析

關(guān)鍵詞是論文的核心論點，關(guān)鍵詞聚類是將相似的關(guān)鍵詞進(jìn)行歸納整合，得出研究領(lǐng)域突出的主題方向，能夠較為直觀地了解該領(lǐng)域?qū)W者的主要研究內(nèi)容。本研究通過CiteSpace可視化軟件中的 LLR 算法分析 1 127 篇文獻(xiàn)，將文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類，獲得關(guān)鍵詞聚類圖譜（見圖 4），其中模塊系數(shù)Q=0.393 1>0.3，平均輪廓系數(shù)S=0.964 1>0.7，表明循環(huán)設(shè)計的聚類圖譜具有一定的代表性，并且聚類主題較為精準(zhǔn)。由圖 4 中的聚類分析結(jié)果可知，循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域研究主要分為 13 個主題，圖中節(jié)點越大，代表相應(yīng)關(guān)鍵詞的發(fā)文量就越多（見表 4），其中“設(shè)計”主題的發(fā)文量有 84 篇。1992 年章名耀等[8]首次將設(shè)計的理念與流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)中試電站融合，并針對電站運行系統(tǒng)提出了技術(shù)支撐。

在循環(huán)設(shè)計研究領(lǐng)域，學(xué)者們認(rèn)為設(shè)計是提高機器運行效率、突破產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等問題的有效解決途徑，對減少燃料消耗、機器占地面積過大、新運行系統(tǒng)的開發(fā)等問題也至關(guān)重要。而循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域中循環(huán)經(jīng)濟對支撐社會發(fā)展有著舉足輕重的作用，相關(guān)學(xué)者開展了大量的研究，形成了本次關(guān)鍵詞聚類分析中較大的聚類“#0 設(shè)計”和聚類“# 6 循環(huán)經(jīng)濟”。而循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域近幾年的研究熱點關(guān)鍵詞是 2005 年形成的聚類“#6 循環(huán)經(jīng)濟”和聚類“#13 制度設(shè)計”，以及 2007 年形成的聚類“#12 結(jié)構(gòu)設(shè)計”。

從表 4 可以看出，循環(huán)設(shè)計研究領(lǐng)域與當(dāng)前熱門的云計算、智能技術(shù)等研究方向的關(guān)聯(lián)性較弱。循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域關(guān)鍵詞聚類形成的時間普遍較早，說明循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域近幾年沒有集中研究的新方向，且缺少新穎的研究方向。

（二）循環(huán)設(shè)計時間發(fā)展分析

運用 CiteSpace 可視化軟件關(guān)鍵詞分析一欄中的Timeline View功能，對循環(huán)設(shè)計樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化分析，得出的關(guān)鍵詞時區(qū)圖譜可以呈現(xiàn)循環(huán)設(shè)計在某一時期的研究發(fā)展趨勢[9]（見圖 5）。

方形節(jié)點表示熱點關(guān)鍵詞，方形越大代表該關(guān)鍵詞的發(fā)文量越多。圖 5 中橫向為時間跨度，縱向為循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究方向，其中“#0 設(shè)計”和“#4 循環(huán)流化床”兩個方向的發(fā)展時間跨度最長。1994—1995 年，循環(huán)設(shè)計涉及的研究方向有“#0 設(shè)計”“#2 冷卻塔”“#3 循環(huán)流化床鍋爐”“#4 循環(huán)流化床”“#7 余熱鍋爐”和“#8 改進(jìn)設(shè)計”。在循環(huán)流化床研究方面，學(xué)者顧亞平等[10]提出循環(huán)流化床系統(tǒng)是最大循環(huán)倍率的系統(tǒng)模型，該模型是鍋爐燃燒處理構(gòu)成的實體產(chǎn)品模型，通過函數(shù)計算出各變量，得出最大的工作效率。系統(tǒng)模型設(shè)計是循環(huán)流化床提高燃燒效率研究的里程碑。循環(huán)流化床冷卻水系統(tǒng)這個關(guān)鍵詞均出現(xiàn)在“#2 冷卻塔”“#3 循環(huán)流化床鍋爐”“#8 改進(jìn)設(shè)計”和“# 12 結(jié)構(gòu)設(shè)計”幾個研究方向上。由圖 5 可知，關(guān)于循環(huán)流化床冷卻水系統(tǒng)的相關(guān)研究開始于 1995 年。

1995—1998 年，在循環(huán)流化床和循環(huán)鍋爐的相關(guān)研究中，學(xué)者忻泉涌[11]、李曉鐘等[12]提出循環(huán)鍋爐的優(yōu)化設(shè)計。此外，學(xué)者們還對循環(huán)鍋爐燃燒熱量進(jìn)行了研究，崔玉萍等[13]發(fā)現(xiàn)不同煤種影響循環(huán)鍋爐熱量的受熱以及循環(huán)鍋爐的運行效率。由此可知，1992—1998 年循環(huán)設(shè)計研究的演進(jìn)路徑是圍繞著“循環(huán)流化床—循環(huán)倍率—循環(huán)冷卻系統(tǒng)—循環(huán)流化床熱量”進(jìn)行的。

1998—2004 年，學(xué)者們的研究視點聚焦在循環(huán)系統(tǒng)上。系統(tǒng)是產(chǎn)品運行的核心，系統(tǒng)是有規(guī)劃地將產(chǎn)品運行流程所需的條件按一定的邏輯關(guān)系設(shè)定而成的，空調(diào)的循環(huán)冷卻系統(tǒng)依托各產(chǎn)品部件形成一個閉環(huán)的模型系統(tǒng)[14]。自動控制系統(tǒng)較多地運用在產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計中，陸述田等[15]發(fā)現(xiàn)自動循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用在機床上能提高運行效率，并對自動循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，為2002—2003 年控制系統(tǒng)的研究奠定了基礎(chǔ)。錢志源等[16]采用單片機對機床運行系統(tǒng)進(jìn)行了控制設(shè)計。李長友等[17]認(rèn)為谷物干燥機在生產(chǎn)運行時可以通過程序?qū)ζ洳襟E進(jìn)行定量值設(shè)定，以使谷物干燥機在工作過程中實現(xiàn)智能控制。由此可知，學(xué)者們的研究主要通過局部來控制整體系統(tǒng)，從而提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)機床工作效率的研究走向新進(jìn)程。

2004—2007 年，涌現(xiàn)出經(jīng)濟和教育等研究新方向。圖 5 中循環(huán)經(jīng)濟主題的研究方向在 2005 年的方形節(jié)點中較為明顯，曹少中等[18]提出了綠色循環(huán)經(jīng)濟的概念，闡述了綠色產(chǎn)品制造業(yè)和產(chǎn)品回收制造對社會可持續(xù)發(fā)展的重要性。經(jīng)濟系統(tǒng)和資源系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互影響，在維護(hù)經(jīng)濟發(fā)展的同時，也要保護(hù)環(huán)境，重視資源的二次利用，打造“原材料行業(yè)—產(chǎn)品制造—產(chǎn)品使用—產(chǎn)品報廢—產(chǎn)品回收利用”的循環(huán)發(fā)展模式。隨著環(huán)保意識的增強，工業(yè)產(chǎn)品的包裝也注入了綠色可持續(xù)發(fā)展的概念[19-20]。在探索制造業(yè)和生態(tài)資源相互聯(lián)系的過程中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)沁B接兩者發(fā)展的橋梁，通過規(guī)范企業(yè)來進(jìn)行合理化的產(chǎn)品生產(chǎn)，從“資源—產(chǎn)品—廢物”的傳統(tǒng)模式向“資源—產(chǎn)品—再生資源”的新型模式轉(zhuǎn)化。生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型本質(zhì)是提高資源利用效率，減少污染物的排放[21]。產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展依托于國家政策體系的設(shè)計，“十一五”規(guī)劃中政府重視循環(huán)經(jīng)濟對產(chǎn)業(yè)集群帶來分布式結(jié)構(gòu)的影響，將單個產(chǎn)業(yè)環(huán)環(huán)相扣，進(jìn)而調(diào)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展秩序[22]。由此可知，循環(huán)設(shè)計研究在 2004—2007 年由工科領(lǐng)域向哲學(xué)社會科學(xué)領(lǐng)域擴展，提出新的產(chǎn)品生產(chǎn)模式，映射到產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，從而輻射宏觀的產(chǎn)業(yè)集群。

2007—2013 年出現(xiàn)了幾個較大的方形節(jié)點，分別為結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)值模擬和循環(huán)經(jīng)濟這三個關(guān)鍵詞，通過CiteSpace可視化軟件中的Node Details 功能統(tǒng)計這一階段的發(fā)文量，得出關(guān)鍵詞為結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)研究文獻(xiàn)有 20 篇，關(guān)鍵詞為循環(huán)經(jīng)濟的相關(guān)研究文獻(xiàn)有 34 篇，關(guān)鍵詞為數(shù)值模擬的相關(guān)研究文獻(xiàn)有 5 篇，其他關(guān)鍵詞的研究文獻(xiàn)相對較少。由以上可知，數(shù)值模擬、結(jié)構(gòu)設(shè)計和循環(huán)經(jīng)濟是 2007—2013 年循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域研究的前沿趨勢。

由于學(xué)者研究循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域中的經(jīng)濟學(xué)科包含著綠色產(chǎn)品設(shè)計和循環(huán)包裝的研究方向，因此，筆者認(rèn)為有必要梳理一下產(chǎn)品設(shè)計、包裝設(shè)計和經(jīng)濟等要素的發(fā)展框架。根據(jù)上文所述，將學(xué)者們研究的產(chǎn)品生產(chǎn)模式、資源、產(chǎn)業(yè)、政策等要素整合為“綠色設(shè)計—產(chǎn)業(yè)鏈—產(chǎn)業(yè)集群—經(jīng)濟—制度設(shè)計—生態(tài)發(fā)展 ”的閉環(huán)模式（見圖 6）。生態(tài)問題迫在眉睫，學(xué)者們紛紛展開對資源可循環(huán)的研究，提出將資源循環(huán)利用。資源二次使用之后，投入到生產(chǎn)鏈中產(chǎn)生經(jīng)濟效益，形成“產(chǎn)品制造—產(chǎn)品使用—產(chǎn)品回收利用—回爐重造—新產(chǎn)品”的生產(chǎn)新模式。生態(tài)資源又與經(jīng)濟效益相互影響，林積泉等[23]、張照錄等[24]、蔡紹洪等[25]結(jié)合循環(huán)經(jīng)濟的理念構(gòu)建企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，循環(huán)產(chǎn)業(yè)集群由產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈、價值鏈構(gòu)成，同類企業(yè)構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)群體聚集在生態(tài)鏈和價值鏈的鏈網(wǎng)上，形成產(chǎn)業(yè)集群。產(chǎn)業(yè)集群為循環(huán)經(jīng)濟提供實踐環(huán)境，從時間和空間兩個維度落實相對應(yīng)的政策。區(qū)域經(jīng)濟是循環(huán)經(jīng)濟的一種可持續(xù)發(fā)展模式，通過縮小空間區(qū)域來構(gòu)建與空間相匹配的發(fā)展體系[26]。循環(huán)設(shè)計在制度框架里穩(wěn)定地、持續(xù)地、健康地發(fā)展著，通過制度的框架平衡政府與企業(yè)的利益矛盾，制度設(shè)計營造出有序、和諧的生態(tài)環(huán)境，可持續(xù)的生態(tài)發(fā)展模式又能生產(chǎn)出滿足社會需求的綠色產(chǎn)品設(shè)計。通過整合多方資源，梳理產(chǎn)品的發(fā)展模式，得出微觀產(chǎn)品的生產(chǎn)、中觀產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展、宏觀生態(tài)發(fā)展模式的迭代都是以可持續(xù)循環(huán)的形式發(fā)展的。

2013年后，循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究方向開始逐漸減少。2015年后，“#2 冷卻塔”“#6 循環(huán)經(jīng)濟”“#7 余熱鍋爐”“#8 改進(jìn)設(shè)計”“#11? 水循環(huán)”“#12 結(jié)構(gòu)設(shè)計”和“#13制度設(shè)計”這些方向基本停止了研究。2017 年后，主題“#0 設(shè)計”“#3 循環(huán)流化床鍋爐”和“#9 優(yōu)化設(shè)計”也陸續(xù)停止了研究。2019—2020 年僅存“#1 plc”“#4 循環(huán)流化床”和“# 5 有機朗肯循環(huán)”三個方向依然持續(xù)進(jìn)行研究。

學(xué)者們對循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的研究，盡管在探索研究期間出現(xiàn)了諸如教育、經(jīng)濟等新的研究視點，但是這些新穎的研究視點拓展研究的時長較短，沒有形成一個較完整的研究體系。對比循環(huán)設(shè)計理工科方向，在機床、大型能源的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、原理等方面的設(shè)計和研究較為全面，且具有一定的深度。

（三）循環(huán)設(shè)計研究前沿

CiteSpace可視化軟件中的突現(xiàn)率表示研究前沿，即在一段時間內(nèi)突然激增的關(guān)鍵詞[27]。運用CiteSpace可視化軟件中的Citation Burst 功能進(jìn)行分析，調(diào)節(jié)Minimum Duration的系數(shù)為1，ai/ai-1的系數(shù)為1，可得到樣本文獻(xiàn)在不同時期的關(guān)鍵詞突現(xiàn)率（見圖 7）。圖 7 顯示的是這些突現(xiàn)關(guān)鍵詞的突現(xiàn)強度和生命周期，其中有 15 組突現(xiàn)關(guān)鍵詞及其對應(yīng)的突現(xiàn)率。將這 15 組突現(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類劃分，以關(guān)鍵詞同屬內(nèi)容結(jié)構(gòu)（循環(huán)流化床、余熱鍋爐、聯(lián)合循環(huán)、循環(huán)流化床鍋爐）、發(fā)展趨勢（水循環(huán)、中水回用、數(shù)值模擬、有機朗循環(huán)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、向心透平）和近期時間段（航空發(fā)動機、間冷回?zé)嵫h(huán)、循環(huán)式）為分類依據(jù)，大致可以劃分為三個階段：機床鍋爐（1993—2009）、循環(huán)內(nèi)部設(shè)計（2005—2016）和主題系統(tǒng)設(shè)計（2016—2020）。

1993—2009 年循環(huán)設(shè)計的研究集中在機床鍋爐領(lǐng)域，根據(jù)前文分析，循環(huán)流化床是循環(huán)設(shè)計最早的研究方向。整合循環(huán)流化床、余熱鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐為機床鍋爐，由圖 7 可知，機床鍋爐的強度為三者的總和8.93，說明機床鍋爐的突現(xiàn)時間較長。部分學(xué)者專注于機床鍋爐方向，研究水冷分離器型號的鍋爐，該型號的鍋爐在外觀、工作效率等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)鍋爐。劉柏謙[28]提出循環(huán)流化床同樣適用于油頁巖燃燒，分離器是循環(huán)流化床的重要部件，可以高效率地將不同物料分離，是循環(huán)流化床運行的加速器。鍋爐是我國制造能源的一項重要設(shè)備，國內(nèi)學(xué)者在節(jié)約燃料成本、提高運行效率、優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)等方面作出了重要貢獻(xiàn)。

2005—2016 年循環(huán)設(shè)計的研究由產(chǎn)品外在整體向內(nèi)部設(shè)計轉(zhuǎn)變。該階段循環(huán)經(jīng)濟的突現(xiàn)強度最大為 14.3，循環(huán)經(jīng)濟成為該階段的前沿研究是因為當(dāng)時全球的資源和環(huán)境都遭受到嚴(yán)重的破壞。在國家和政府的大力倡導(dǎo)以及保護(hù)環(huán)境的時代語境下，學(xué)者們紛紛展開關(guān)于綠色設(shè)計帶動經(jīng)濟循環(huán)模式的研究。

2016—2020 年循環(huán)設(shè)計研究的新方向較少，集中在主題系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域。航空發(fā)動機、間冷回?zé)嵫h(huán)、循環(huán)式屬于這一時期的新穎研究視點，且這三個突現(xiàn)詞相互聯(lián)系。婁德倉等[29]針對中國燃?xì)鉁u輪研究院設(shè)計的間接冷卻再生循環(huán)飛機發(fā)動機提出了優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計。陳吉鋮等[30]提出針對間冷回?zé)嵫h(huán)航空發(fā)動機的間冷器結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)現(xiàn)部件工藝影響部件的性能。由此可知，突現(xiàn)詞間冷回?zé)嵫h(huán)廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機系統(tǒng)中。

四、結(jié)論與展望

（一）研究結(jié)論

本文基于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（CNKI）1990—2020 年循環(huán)設(shè)計研究領(lǐng)域的核心期刊和相關(guān)碩博士論文，通過CiteSpace可視化軟件分析了循環(huán)設(shè)計的年發(fā)文量、學(xué)科分布、作者合作、機構(gòu)合作、關(guān)鍵詞聚類等內(nèi)容，得出以下結(jié)論。

（1）循環(huán)設(shè)計相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量隨著時間的增長而增加，從側(cè)面反映出循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域尚有較大的研究空間。1998—2008 年是循環(huán)設(shè)計的起步階段，研究成果由量的積累轉(zhuǎn)向質(zhì)的發(fā)展。

（2）循環(huán)設(shè)計研究領(lǐng)域占比較大的是理工科，其次為資源環(huán)境和經(jīng)濟等學(xué)科，占比較小的是新興技術(shù)、大數(shù)據(jù)等學(xué)科，說明循環(huán)設(shè)計在新興技術(shù)等學(xué)科中還有可挖掘的研究空間。

（3）發(fā)文量多的作者均與其他作者建立了良好的合作關(guān)系，其中以呂俊復(fù)、劉青、張縵、公茂瓊等為中心的合作網(wǎng)絡(luò)密集度最強。發(fā)文量最多的作者是呂俊復(fù)和劉青，表明他們是循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的領(lǐng)軍學(xué)者。

（4）機構(gòu)的發(fā)文量分布均勻，說明循環(huán)設(shè)計相關(guān)研究沒有出現(xiàn)引領(lǐng)作用的機構(gòu)，機構(gòu)分布較為分散，缺少研究循環(huán)設(shè)計的核心凝聚機構(gòu)，循環(huán)設(shè)計領(lǐng)域的相關(guān)研究機構(gòu)在科研成果上還有突破的空間。

（5）現(xiàn)有研究沿著“循環(huán)流化床—循環(huán)鍋爐—聯(lián)合循環(huán)—設(shè)計—循環(huán)系統(tǒng)—循環(huán)經(jīng)濟—有機朗肯循環(huán)”的路徑發(fā)展，研究趨勢由外部向內(nèi)部、由環(huán)境到經(jīng)濟逐漸演進(jìn)。

（6）通過對循環(huán)設(shè)計突現(xiàn)關(guān)鍵詞的分析，發(fā)現(xiàn)循環(huán)設(shè)計在不同時間段的前沿趨勢是不相同的，在趨勢分布中與設(shè)計相關(guān)的趨勢較少，說明在設(shè)計領(lǐng)域還存在可挖掘的研究空間。循環(huán)設(shè)計的研究逐漸通過產(chǎn)品包裝、材料、結(jié)構(gòu)等向產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)變，單一的利益關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣骊P(guān)系協(xié)同發(fā)展。

（二）研究展望

傳統(tǒng)的工業(yè)制造向可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型，放大了資源浪費的生產(chǎn)矛盾，循環(huán)設(shè)計是面對這些問題最有效的解決方法之一。因此，未來的循環(huán)設(shè)計研究應(yīng)立足于可持續(xù)發(fā)展的背景之下，從研究領(lǐng)域、研究內(nèi)容和研究視角三個方面推進(jìn)。

（1）從研究領(lǐng)域來看，由單一學(xué)科向跨多元學(xué)科轉(zhuǎn)變。循環(huán)設(shè)計研究專注于電氣工程學(xué)科和通用技術(shù)學(xué)科，從技術(shù)、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)上解決循環(huán)設(shè)計的問題。工程技術(shù)類學(xué)科文獻(xiàn)居多，發(fā)展脈絡(luò)清晰，但循環(huán)設(shè)計學(xué)科文獻(xiàn)的發(fā)展脈絡(luò)較為散亂，而且在設(shè)計學(xué)領(lǐng)域的研究成果較少，建議可以平衡循環(huán)設(shè)計學(xué)科分布，搭建哲學(xué)社會科學(xué)領(lǐng)域的研究框架，推動循環(huán)設(shè)計學(xué)科與哲學(xué)社會科學(xué)之間的學(xué)術(shù)碰撞。

（2）從研究內(nèi)容來看，由單一產(chǎn)品向生態(tài)模式轉(zhuǎn)變。一方面，資源匱乏要求設(shè)計師仍然需要關(guān)注產(chǎn)品的二次利用問題，未來產(chǎn)品的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等會趨向可持續(xù)的循環(huán)利用，產(chǎn)品的循環(huán)設(shè)計必然成為設(shè)計的趨勢之一;另一方面，可持續(xù)性理念的提出為循環(huán)設(shè)計帶來了更長遠(yuǎn)的經(jīng)濟利益，推動著設(shè)計學(xué)的發(fā)展。從產(chǎn)品本身的循環(huán)設(shè)計延伸到商業(yè)的宏觀發(fā)展，其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益促進(jìn)了生態(tài)模式的管理。產(chǎn)品是生態(tài)模式中的一環(huán)，形成良性的循環(huán)發(fā)展模式，可以使企業(yè)和設(shè)計師更加注重產(chǎn)品的循環(huán)設(shè)計，將資源利用最大化，從而實現(xiàn)最大限度的社會可持續(xù)發(fā)展。

（3）從研究視角來看，由有形產(chǎn)品向無形產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。過去循環(huán)設(shè)計研究以產(chǎn)品或者產(chǎn)品包裝的二次利用為主。此外，產(chǎn)品的循環(huán)設(shè)計不限于產(chǎn)品本身，產(chǎn)品循環(huán)的創(chuàng)新要素包含產(chǎn)品的使用方式、產(chǎn)品的服務(wù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的生命周期等。隨著社會的變革，無形的產(chǎn)品備受社會關(guān)注，產(chǎn)品服務(wù)的必要性被放大，這就要求循環(huán)設(shè)計將視角拓寬至服務(wù)設(shè)計，充分考慮有形產(chǎn)品的利用率和無形產(chǎn)品的情感化，不再局限于產(chǎn)品本身和產(chǎn)品周邊的設(shè)計。

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[30]陳吉鋮，馬健，黃祖耀，等.間冷回?zé)嵫h(huán)發(fā)動機間冷器結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝研究[J].燃?xì)鉁u輪試驗與研究，2017，30（2）：1-4.

鄧茅妤

仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院

尚華

廣州理工學(xué)院