基于知识图谱的用户需求研究文献分析

尤临临，汪颖

(浙江理工大学 艺术与设计学院，杭州 310018)

1 引言

用户需求在信息科技产业中得到广泛运用。对用户需求的研究有助于掌握用户所需，通过满足用户需求，有助于产品在开发过程中和用户的核心需求保持一致。用户需求分析是用户研究的核心内容，用户研究通过了解用户的行为习惯、收集用户的偏好以及用户的思维想法，根据用户研究的反馈进行合理的用户需求推演、预测。对用户需求的精准定位，不仅可以为产品开发节约资金，还可以节约时间成本。梳理出国内外学者对用户需求的研究脉络十分有必要，这将有利于把握研究前沿、研究热点以及研究主题，为以后对用户需求的研究提供参考。为客观全面地分析用户需求，本文通过对Web of science数据库的文献进行数据挖掘，然后基于CiteSpace软件以可视化的方式对知识图谱(Knowledge Map)进行分析。

文献计量分析由Pritchard于1969年最先提出，该方法是评价某一特定研究领域的科学成果和研究趋势的有效工具[1]。科学知识图谱是将文献计量方法与数据挖掘、信息处理和图形绘制进行有机整合，来揭示知识发展过程与结构关系的一种新的研究方法[2]。本文主要基于科学知识图谱对提取的文献进行可视化分析，采用Citesapce软件对目标文献根据国家、期刊、关键词、被引文献以及引文突发进行知识图谱的绘制，详细阐述用户需求的研究前沿、研究趋势和研究热点，以期对用户需求的研究有所了解[3]。

本研究的数据来源于Web of Science核心合集数据库，检索关键词设置为“Title=(Customer requirement*) or(user requirement*)or(Customer demand*)or(user demand)or(Customer need*)or(user need*)or(Customer research)or(user research)；文章类型为“Artical”；检索时间为2018年10月23号；检索的时间跨度为2008年～2018年；根据上述条件，共检索到5096篇文献。

2 用户需求研究现状

2.1 用户需求的研究历程

作为衡量研究领域发展的重要指标，文献数量的分布变化对评价该领域所处发展阶段、预测发展趋势和动态具有重要意义[4]。图 1为研究用户需求文献年度的分布变化情况，据图可知文献数量整体变化呈增长趋势，但是近两年有所下滑。从1986年～2005年，文献累积量仅有一篇。2006年共发表四篇相关文献，其中文献[5]的施引数量累计被引量最高，该文献首次提出了使用戏剧技术向设计师传达用户对IT界面的需求，特别是那些“极端用户”(老年人)。从文献的施引数量来看，该文献推动了对用户需求研究的发展。

图1 用户需求研究的文献数量分布

2.2 用户需求研究机构分布

在国家层面，5096篇文章分布在72个国家，文献数量超过100篇的国家在表1中列出。发文量排名前16位的国家包括7个欧洲国家、6个亚洲国家、2个北美洲国家和1个大洋洲国家，这些国家以发达国家为主，显示了经济能力在促进学术水平方面的积极作用。在金砖五国中，中国和印度分别发表了1167篇(22.9%)、195篇(3.8%)，分别排在第1位、第10位。中国的发文量体现了中国科研的强大实力，中国在过去的10年中对用户需求的研究呈现出稳定增长的趋势，这种增长可以归因于过去20年中国政府对基础研究的投资稳步增加和对用户、消费者研究的极大需求。

表1 高发文量和高中心度排名前16的国家

在机构层面，5096篇文献来自72国家的421个机构。从表2可见，排名前15的研究所均来自高校的研究机构，其中中国8所、美国4所、新加坡2所和印度1所。排名前三的均来自中国高校，分别为上海交通大学、香港理工大学和清华大学。其中上海交通大学的年度文献发表量与用户需求研究的总体趋势一致，呈现出先增长后下降的趋势。

表2 发文量排名前15的机构

2.3 用户需求的研究主题

关键词是文章核心内容的浓缩及提炼，研究主题由用户需求研究中的关键词被引频率与中心性较高的关键词表示[4]。为获取历年来对用户需求的研究主题以及未来研究趋势，使用 CiteSpace 对近十年的文献关键词进行可视化分析。时间切片为1年，提取每个切片中出现频率排名前50% 的关键词。生成的图谱中共得到节点123个，节点间连线 758 条。图2中的节点表示关键字，节点大小对应于关键词的共现频率。节点间连线的颜色表示关键词第一次共现的时间，冷色表示时间离现在较远，暖色表示时间距离现在较近。关键词的出现频率与研究领域内的关注焦点呈正相关[6]。

图2 关键词共现知识图谱

根据图2可知：系统(system)、模型(model)、设计(design)、管理(management)、优化(optimization)以及绩效(performance)等为用户需求研究的热点关键词。从表3可见，“系统”(system)的被引频率最高，有796次、然后依次是“模型方法”(model)794次、“设计”(design)627次、“管理”(management)574次。中介中心性是测量节点在网络中重要性的一个常用指标，可以根据中介中心性值得出用户需求研究的重要节点。在这些关键词中，中心性值最高的是模型方法(model)和管理(management)为0.16，其次是设计(design)为0.11、结构(framework)为0.11(见表3)。为了更有效地把握用户需求的研究内容，将高频关键词聚类成若干主题，得到三个研究主题：分别为系统(system)、模型(model)与设计(design)。其中系统(System)包括产品开发中考虑用户需求的系统与产品开发流程的规划管理(management)；设计(design)包括了产品设计、信息设计与服务设计等；模型(model)包括了算法的改进与应用、框架设计、最优化以及QFD模型的建立。

表3 用户需求研究的热点词汇和中心词汇

2.4 用户需求的研究前沿

为获取用户需求的研究前沿，对近十年检索到的5096篇文献进行文献共被引分析[7]。时间切片为1年，提取每个切片中被引用或发生次数最多的前50% 的文献。生成的图谱中共得到节点1008个，节点间连线2479 条。节点表示被引文献，节点大小对应于被引文献的共现频率。节点间连线的颜色表示文献第一次共同被引用的时间，冷色表示离现在较远，暖色表示离现在较近。如图3所示，黄色表示2016年被引用的文献，蓝色和紫色则表示2008年和2009年被引用的文献。对共被引文献进行聚类，为了描述集群的性质，从集群中被引文章的标题提取名词。用户需求研究领域中被引频次最高的族群(#0)主要包含6篇文献，该集群主要阐述了正确评价用户需求和工程特性在构建QFD模型过程中的重要性；第二大族群(#1)由10篇文献组成，该集群阐述了如何确定用户要求的重要性等级以及评估工程特性在产品改进中的最终优先级的不同方法；第三大族群(#2)由15篇文献组成，主要阐述了在不确定的环境中基于QFD模型进行产品规划的方法论和实证研究；第四大族群(#3)由两篇文献组成，主要阐述了根据不同的研究案例，在不同阶段使用不同的方法提升用户需求为用户提供优质的产品和服务。第五大族群(#5)由两篇文献组成，阐述了一扩展花授粉算法(FPA)，来解决基于服务质量的多目标优化问题，最终获得最佳的服务组合解决方案；第六大族群(#6)由三篇文献组成，主要阐述了基于不同语言的术语集(如不确定语言术语集、概率语言术语集)的决策质量功能部署的方法。第七大族群(#8)由两篇文章构成，主要阐述如何解决供应链设计和战略对社会和环境的影响；第八大族群(#9)由一篇文章构成，该文献主要阐述了如何在开发新产品时应对变化的需求和市场，文章通过解释性因素分析的方法，提取关键成功因素对复杂动态环境中的模糊性进行补偿；第九大族群(#14)由两篇文章组成，阐述了在产品服务系统中为满足用户需求提出不同的解决方法，分别为构建支持向量机的模型来满足用户需求和集成粗糙集层次分析法处理需求评估过程中的主观性和模糊性；第十大族群(#22)由三篇文献组成，主要阐述了在随机需求下，如何权衡最小化客户的运输时间和运输成本与车辆监测站选址的问题。综上所述，这几类族群的文献从不同方面展示了对用户需求方面的研究。

图3 文献共被引分析的知识图谱

NO.CitationcountsReferences155Kahraman C,2006,7,171,390242Chan LK,2005,OMEGA-INT J MANAGE S,33,119336Li YL,2009,EXPERT SYST APPL,36,7045435Chen LH,2006,EUR J OPER RES,172,230528Karsak EE,2003,COMPUT IND ENG,44,171627Fung RYK,2006,FUZZY SET SYST,157,98727Chan LK,2002,EUR J OPER RES,143,463826Carnevalli JA,2008,INT J PROD ECON,114,737925Jiao JX,2006,CONCURRENT ENG-RES A,14,1731025Chen YZ,2006,EUR J OPER RES,174,1553

为了更为详细地讨论相关文献被引情况，对 2008～2018 年这 10 年间“用户需求”的高被引文献进行了被引频次降序排列(表4)，分析了前10 篇文献。其中，Kahraman C[8]发表的文献被引次数最高，该文献提出了一种基于模糊模型QFD和模糊优化模型的集成框架来确定产品设计中需要考虑的产品技术要求；接下来文献被引频次从高到低分别是：Chan LK在2005年[9]发表的文献详细阐述了质量屋模型的概念、计算和实现过程，在2002年[10]发表文献是有关QFD模型的文献综述，指出QFD模型的实质是从客户需求出发，把顾客的语言转变成工程设计人员的语言的过程；Li YL[11]根据产品质量策划公司中典型的客户要求的模糊性或不精确性，提出一种结合粗糙集理论、卡诺模型、层次分析法和比例尺法对客户需求进行重要性评级。Chen LH[12]采用模糊方法来确定客户需求(CRs)和工程设计需求(DRs)之间以及DRs之间的关系，以期在每个置信程度下达到所有目标的最大满意程度之和。综合所有文献概述，被引频次最高的前十篇文献主要集中在评估用户需求(NO.3)、评估工程技术(NO.1、4、5、10)、评估产品规划流程(NO.6、7)以及方法论(NO.2、8)等方面(见表4)。

2.5 用户需求的新兴趋势

引文突发可以通过检测被引频段来发现这一领域的热点，以某一时间段被引文献激增作为研究热点兴起的信号[13]。共被引分析结果显示，1008个节点中有161个出现爆裂。本文提取了2008年～2018年这十年间突发强度最高的25篇文献，并按突发开始时间进行升序排列。如表5所示，根据突发起始时间对文献进行排序，排名前三的文献均呈现爆发式增长，代表了这一时期用户需求研究的新兴趋势。还有一些具有代表性的文献，从不同年份开始突发，反映了不同时期的研究倾向。CHAN LK(2002)[10]发表的文献，突发强度最高且时间最早，是有关QFD模型的文献综述。CHAN LK(2005)[9]的另一篇文献，突发时间早且突发时间较长，该文献详细描述了QFD模型的第一阶段，并通过实例分析促进对QFD的理解和应用。表5中列出的其余23篇突发强度高的文献，大多是关于QFD模型的应用，其中部分文献根据研究内容的不同，结合层次分析法(AHP)、网络分析法(ANP)以及模糊理论，对QFD模型进行进一步的优化。XU QL(2009)[14]发表的文献突发时间最长(2012-2018)，该文献提出了一种基于Kano模型分析用户需求的方法，将客户偏好融入到产品设计中，然后在客户满意度和生产商能力之间进行最优权衡。此外，VARGO SL(2004)提出一种新的主导营销逻辑，即服务提供而非商品是经济交换的基础，突破了传统的交换模式即以“商品”交换为主要逻辑。NARVER JC(2004)分析了市场导向与新产品成功之间的关系，并认为市场导向不仅要满足顾客明确表达的需求也要满足顾客潜在的需求。综合分析表5中的突发文献，可以将用户需求研究的新兴趋势归纳为以下几个方面:1) 基于QFD模型和Kano模型的用户需求研究；2) 以服务为主的非传统的营销模式的研究；3)对市场导向与用户需求之间关系的研究。

表5 突发文献按照突发开始的时间排序

ReferencesYearStrengthBeginEnd2008 - 2018MELO MT,2009,EUR J OPER RES,V196,P401,DOI20095.369420142018▂▂▂▂▂▂▃▃▃▃▃DAI J,2012,INT J PROD RES,V50,P5474,DOI20125.257720142018▂▂▂▂▂▂▃▃▃▃▃

3 结论与展望

本文通过分析用户需求的发文量、国家、关键词、被引文献以及引文突发来把握“用户需求”的发展历程、研究主题、研究前沿以及新兴趋势。

根据上述分析可知，国内外对用户需求的研究已取得一些成果，对用户需求的研究也从研究用户需求的方法论和模型构建上逐渐深入到如何挖掘用户需求的实证研究上，如基于QFD模型进行产品规划的方法论研究和实证研究。根据用户需求点，产品设计师能够更好的定位新的产品。

但目前国内对用户需求的实证研究仍主要集中在产品设计上，在未来的研究中有些问题尚有待于探索：(1)用户需求的理论研究——根据不同的研究内容，优化用户需求的研究模型和理论，如样本缺失，用户需求信息模糊、离散与不确定等问题；(2)拓展实证研究的情境——将用户需求的研究拓展至视觉传达、交互设计等相关领域；(3)加强用户需求的精准定位——目前有关进一步完善实证研究结果的相关理论几乎没有，未来可以根据相关学科理论进一步求证挖掘的用户需求。