Дипломная работа: Тематический анализ исследований в области Индустрии 4.0

В ходе исследования был сформирован обогащенный словарь, который определяется как набор вспомогательных технологий для Индустрии 4.0. Далее была произведена кластеризация технологий Индустрии 4.0. В результате были выявлены наиболее развитые технологии различных кластеров. Основными кластерами являются: большие данные, транзакции и цифровая валюта, интернет вещей, идентификация, производство.

Авторы работы анализируют не только названия публикаций, но также ключевые слова и полный текст статьи. Но, несмотря на это не все технологии Индустрии 4.0 были выделены. Более того слова «3D-печать» и «Аддитивное производство», которые обычно относятся к одному и тому же понятию, в данной работе определены в различные кластеры.

Pranab K. Muhuri и другие [33] провели детальный библиометрический анализ Индустрии 4.0. Они выявили высокопродуктивных авторов, наиболее влиятельных авторов, распространённые ключевые слова и продвинутые страны и институты. В качестве источника были использованы базы данных Web of Science (WoS) и Scopus. Авторы использовали исследования, опубликованные в период 2013-2017 годов. В работе выявлены следующие показатели эффективности:

Наиболее продуктивные авторы

Высоко цитируемые авторы

Топ исследовательских журналов

Наиболее продуктивные страны, публикующие работы по Индустрии 4.0

Топ ведущих институтов

Популярные ключевые слова

Наиболее высоко цитируемые статьи

В ходе работы Pranab K. Muhuri и др. [33] исследуют статьи наиболее влиятельных авторов и проводят детальный анализ каждой выделенной технологии. Таким образом, на основе публикаций наиболее влиятельных авторов определяются понятия ключевых технологий Индустрии 4.0.

Наиболее влиятельные авторы извлекаются на основе количества публикаций и общего количества цитирований. Однако такие показатели, как количество публикаций и цитирований не определяют качество статьи. Тем не менее, стоит отметить, что ключевые технологии концепции Индустрии 4.0 выявлены в достаточно полном объеме.

Sachin S. Kamble и соавторы [34] задавались следующими вопросами при проведении библиометрического анализа:

Каковы различные исследовательские подходы, используемые для изучения Индустрии 4.0?

Каков статус исследований в области Индустрии 4.0?

Для получения доступа к широкому спектру научных публикаций и конференций авторами была выбрана база данных Web of Science. Для проведения анализа использовались следующие ключевые слова: Индустрия 4.0, интеллектуальное управление, интеллектуальная фабрика, интеллектуальное производство, облачное производство, киберфизические системы, интернет вещей. Для проведения анализа публикаций было рассмотрено 85 работ. Анализ публикаций производился в период с 2012 по 2017 год. Sachin S. Kamble и др. [34] в данной исследовательской работе провели анализ на основе следующих показателей:

Авторы с высоким уровнем вклада

Издатели с высоким уровнем вклада

Страны с высоким количеством публикаций

Наиболее часто используемые ключевые слова

Распределение публикаций по категориям исследования:

Технологии Индустрии 4.0 (67% статей)

Общая теория и концепция Индустрии 4.0 (45% работ)

Человеко-машинное взаимодействие (24% статей)

Устойчивое развитие промышленности (18% работ)

Интеграция цехов и оборудования

На основе этих данных авторы определяют статус исследований в области Индустрии 4.0, а также выделяют различные исследовательские подходы. Следует отметить, что авторы выделили основные принципы для внедрения Индустрии 4.0, такие как совместимость, децентрализация, виртуализация, возможность работы в режиме реального времени, модульность и ориентация на обслуживание.

По результатам исследования авторы выявили основные темы публикаций, ключевые технологии четвертой промышленной революции, а также выделили основные принципы Индустрии 4.0. Однако данная работа ограничивается количеством исходных публикаций, поэтому результаты исследования могут быть не точными.

Таким образом, изучив данные исследования, можно сделать вывод, что предметные области и ключевые технологии Индустрии 4.0 у разных авторов практически совпадают (Таблица 5).

Таблица 5. Ключевые технологии Индустрии 4.0, определенные в публикациях

Стоит отметить, что Sachin S. Kamble и соавторы [34] выделили основные темы исследований, а Filippo Chiarello и соавторы [32] распределили полученные результаты на кластеры. Однако эти кластеры включают в себя понятия, которые не полностью характеризуют определенный кластер. Остальные авторы не определили темы исследований.

Обобщая вышеизложенное можно сделать вывод, что целью библиометрического анализа является получение новых знаний. Существует два подхода библиометрического исследования: направление, основанное на количественных показателях и направление, основанное на качественных показателях. Для выявления тем публикаций используются методы тематического моделирования, которые разделяются на лингвистический и статистический анализ. Основными проблемами библиометрического анализа являются: большое количество данных, отсутствие объективности, противоречивость данных, отсутствие ясности в результатах.

Проведя анализ некоторых работ, посвященных применению библиометрического анализа в публикациях, связанных с Индустрией 4.0, можно сделать вывод, что эти исследования основаны на количественных показателях. Большинство исследований посвящено выявлению ключевых слов. Также следует отметить, что Индустрия 4.0 - это бурно развивающаяся область науки, а в изученных выше работах рассматривались публикации только до 2017 года. Именно поэтому необходимо провести тематический анализ исследований в области Индустрии 4.0.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ИНДУСТРИИ 4.0

3.1 Сбор и обработка данных

В этом исследования в качестве источника данных была выбрана одна из самых обширных баз данных рефератов и цитирования, включающая тысячи рецензируемых журналов в области науки, техники, медицины и социальных наук - Web of Science (WoS). Эта база данных дает доступ к широкому спектру научных публикаций и конференций.

В ходе исследования для отбора публикаций было использовано ключевое слово «Industry 4.0». Сроки проведения анализа ограничены временными рамками 2011-2019 гг., поскольку именно в 2011 году понятие «Индустрия 4.0» впервые упоминалось в Германии. Поиск осуществлялся по названию публикации, ключевым словам и аннотации. В результате поискового запроса было получено 6684 публикации. В таблице 6 представлено распределение этих документов по типу. Наибольшее количество публикаций приходится на тип документа «статьи» и «труды конференций», что составляет 94%.

Таблица 6. Распределение документов по типу

Источник: WoS

Как говорилось ранее Индустрия 4.0 быстро развивающаяся отрасль. Интерес к данной теме подкрепляется резкой тенденцией к росту объема публикаций. На рисунке 6 показано количество публикаций по годам. Следует отметить, что в 2015 году резко увеличилось количество публикаций в области Индустрии 4.0, а далее наблюдается восходящий тренд. Самое большое количество публикаций приходится на 2019 год - 2062 статьи. Вероятнее всего, количество публикаций с течением времени будет только увеличиваться.

Рисунок 6. Публикации по годам

В таблице 7 представлено распределение научных публикаций между основными областями исследований.

Таблица 7. Публикации по областям исследований

Следует отметить, что в исследованиях стали преобладать области связанные с автоматизацией, телекоммуникацией и экологией, в отличие от ранее рассматриваемых работ, где публикации брались до 2017 года. В этих работах преобладали такие предметные области как информатика, инжиниринг, менеджмент и наука о принятии решений. Также необходимо добавить, что на область инжиниринга приходится практически половина публикаций. Инженерия и информатика - это предметные области, которые в основном ориентированы на Индустрию 4.0.

На основе извлеченных данных на Рисунке 7 представлены топ-10 наиболее продуктивных стран по количеству публикаций. Как и в предыдущих работах, основной вклад в исследования вносят авторы из Германии, Китая, США и Испании. Однако топ-10 завершают такие страны как Индия и Россия, которые ранее не состояли в этом списке.

Рисунок 7. Публикации в разрезе стран

Данные статистические показатели позволяют определить тенденции развития Индустрии 4.0. Таким образом, ежегодно количество научных публикаций увеличивается в геометрической прогрессии. Основными типами документов являются статьи и труды конференций. Преобладают публикации в сфере инжиниринга и информатики. Наиболее продуктивными странами являются Германия, Китай, Италия и США. Авторы из этих стран внесли огромный вклад в развитие Индустрии 4.0.

3.2 Анализ данных с использованием инструмента VOSviewer

Для выявления и анализа ключевых слов был выбран библиометрический инструмент VOSviewer [35]. Данное программное обеспечение является наиболее широко используемым инструментом для визуализации информации. Также следует отметить, что программа позволяет работать с данными из различных источников [36].

Чтобы выбрать наиболее популярные ключевые слова были загружены 6684 публикации, которые рассматривались в предыдущем разделе. Для проведения анализа использовались ключевые слова, которые ввели сами авторы. Для удаления из анализа совсем редких терминов был введен порог встречаемости ключевых слов, поэтому анализ проводился только для тех ключевых слов, которые встречались как минимум 7 раз. Чтобы повысить специфичность связей между статьями, необходимо удалить слишком общие термины, которые не имеют отношения к области Индустрии 4.0.

В публикациях авторы используют различные обозначения одного и того же термина, например, «Industry 4.0» используется в различных вариациях: «4.0 industry», «4th industrial revolution», «fourth industrial revolution», «i4.0» и т. д. Однако данная программа не позволяет объединить несколько узлов графа прямо на экране. Для устранения этой проблемы необходимо создать тезаурус (Приложение 1). Таким образом, анализ включал в себя 262 термина.

После объединения схожих понятий и удаления общих терминов, была получена карта наиболее часто используемых ключевых слов (Рисунок 8). Крупными узлами выделены наиболее часто употребляемые ключевые слова. Также программа разделила термины на кластеры, которые имеют разные цвета. Так, например, красным выделены термины, связанные с основными технологиями Индустрии 4.0. Под зеленым цветом объединены понятия, связанные с цифровизацией. Синим цветом выделены ключевые слова, которые связаны с основными процессами цифровых компаний. Термины, окрашенные в коричневый цвет, затрагивают тему взаимодействия робота и человека, а также охватывают понятия дополненной и виртуальной реальности. Желтые ключевые слова относятся к искусственному интеллекту и машинному обучению. И наконец, голубым цветом выделены термины, связанные с беспроводными сетями.