论文部分内容阅读
摘要:文章在分析北票市生态工业园现状特点的基础上,使用改进型的模糊多层次分析法,将熵值法的思想融入其中,然后对辽宁省北票市生态工业园区系统柔性进行评价。并对评价结果进行分析,同时探讨了柔性的适度性,最后提出提高柔性的指导性意见,并估算改进后的效果。
关键词:生态工业园区;柔性;北票市;多层次模糊综合分析法;熵值法;适度性
生态工业园区作为可持续发展的最有效途径,越来越受到人们的重视。它通过一个区域内物流和能源的正确设计模拟自然生态系统,形成企业间共生网络,最终实现经济、社会和环境的协调共进。生态工业园区系统运转的不确定性和各种风险给生态工业园带来不稳定的因素。而柔性分析则通过对工业园应变能力的分析,有针地性的提出企业和园区整体稳定运行的方法,可以提高整个工业共生网络抗风险的能力。目前,对生态工业园区系统柔性评价的模型主要是应用模糊多层次综合分析法。为了进一步减小评价过程中的主观性,本文对此模型进行改进,将熵值法的思想融入其中,并提出了基于柔性专家权重的模糊多层次综合分析法。
一、北票市生态工业园区系统评价指标体系构建
(一)指标体系设计原则及指标的选取标准
生态工业园区评价指标体系的设计原则。3R原则:减量、再利用和循环;系统性原则:评价指标体系必须能够全面地反映园区可持续发展的各个方面;动态性原则:设计指标体系能综合地反映建设现状和发展趋势;科学性原则:评价指标体系应能够反映事物的主要特征。数据来源要准确、处理方法要科学;可操作性原则:评价指标体系应充分考虑到数据的可获得性,定量与定性相结合。
指标的选取标准。因为柔性理论的复杂性,指标选择过多或是过少都会对最终结果产生不利影响。在指标选取中要遵循简洁性、差异性、独立性、可行性的原则。
(二)指标体系的建立
最终确立的北票市生态工业园区系统柔性评价指标体系由关联层、因素层、指标层三个层次组成。指标层的具体三级指标共31项指标,其中定性指标有15项,定量指标有16项。指标体系的层次结构如图1所示。
三级指标包括,产业组织政策、金融政策、原料供应稳定性、产品市场需求、产品市场持续性、工艺设备先进性、产品体系覆盖、价格竞争力、产品合理度、信息交流度、产业链拓展能力、管理系统建设、污染处置系统建设等。
二、基于柔性专家权重的模糊多层次分析法
生态工业园区系统柔性评价本身的特点决定了不能使用准确的数学模型进行计算。模糊多层次综合评价法的出现解决了上述问题。不过,此方法中专家打分系统存在较大的主观性,本文将熵值法原理思想应用到专家打分系统中,对专家的打分结果进行修正。修正原则是,选取的评价指标在众专家眼中的权重越是一致越能保证最后评价结果的可信度。本文只介绍模糊多层次综合评价法中的权重计算部分。
第一,判断专家的相对重要性,定义βi为专家的权重,其中i=1,2,…,r,r为专家的个数,权重满足βi=1。
第二,通过咨询专家,得到因素间相对重要性的评语等级。例如,可分为很低(VL)、低(L)、中等(M)、高(H)、很高(VH)。然后将它们转换成三角形模糊数据。转换按如下关系:很低(0,0,0.25);低(0,0.25,0.5);中等(0.25,0.5,0.75);高(0.5,0.75,1);很高(0.75,1,1)。
第三,假设Hji=(aji,bji,cji)其中j=1,2,…,n,i=1,2,…,r为i专家对于uj相对于其所在集合中其他因素的重要性所做出的评语等级。则取其平均值作为因素uj权重的最终的三角形模糊数据,即:
第四,用熵值法计算专家权重修正系数βj对于每组中的每个因素,计算其熵值:
第五,计算因素的模糊权重,再将权重解模糊,得:
三、柔性适度性研究
生态工业园区的柔性的适度性就是指生态工业园区的柔性应该维持在一个适度的水平,太高或是太低都不是最理想。以此来达到一个目的,就是在增强生态工业园区应对不确定性适应能力的同时将生态工业园区的运营成本控制在一个合理或是理想的范围内。
(一)基于适度性的生态工业园区系统柔性评价模型的探索
对于生态工业园区系统柔性适度性的评价应该建立在生态工业园区要达到的各种目标的分析的基础上来进行。可以选取一个或是几个比较重要的指标,如为了用最少的消耗得到最大的产出,可以用生态工业园区收益与消耗的比值作为目标,则生态工业园区系统柔性的作用或是价值表示为:
在式中,V表示生态工业园区系统柔性的作用或是价值;G表示生态工业园区系统柔性建设后所增加的收益;L表示生态工业园区系统柔性建设后所增加的消耗。
根据对生态工业园区的分析可知,生态工业园区的收益或是产出不仅受到柔性水平的制约,还受到很多外部不确定性因素的影响。将该因素用一个向量来表示为E,再加上其他因素对于生态工业园区收益的影响,表示为R,这样生态工业园区系统柔性建设后增加的收益可以表示为:
G=f(E,R)
此外,对于工业园区系统柔性建设的成本,也是一个类似的关系。因为这个成本也与很多因素相关,它不仅仅与需要提高柔性的某个因素相关,也与这个因素要提高到的水平相关。现分别用X来表示要改进柔性的因素向量,用ΔX来表示对应柔性提高程度的向量。这样,对于柔性建设的成本就可以表示如下:
L=g(X,ΔX)
(二)柔性适度性的估算
选取前几年北票市生态工业园区总投入和产出比的平均值作为基准,并选择主要的改进措施加入计算。计算结果显示,北票市生态工业园区系统柔性需维持在较好的水平,可以基本达到投入产出的理想值。
四、评价结果分析及主要改进措施
(一)获取数据并计算柔性结果
本文的实证研究是以《北票市生态工业园区建设规划报告》为基础进行的。定量指标的具体值来源于《辽宁北票经济开发区生态工业园区建设规划》、《辽宁北票经济开发区规划(2005-2020)》等文献。指标标准值参照《国家生态工业示范园区管理办法》等国家标准。最终得出北票市生态工业园区系统柔性的评价结果(0.0492 0.2115 0.4242 0.1885 0.1265)。
(二)主要改进措施
1、基于企业清洁生产的柔性优化措施。主要是通过提高废物的循环利用率来实现。例如,在冶金工业园中,重复利用还原铁与铸件生产过程中的粉尘。烟尘和污染水处理后的污泥可以用作建筑材料的生产,污泥还可以通过污染焚烧生产肥料。
2、基于产业链接程度的柔性优化措施。生态工业园区未来的长远发展并不能局限于目前的企业,下面以实例来说明改进措施。引进印染企业,形成纺织-印染-服装、家装装饰产业链,使上下游产业组成有机结构体系,以提高产品的附加值(见图2)。
根据以上对于北票市生态工业园区制约因素的分析及柔性优化措施的实施,再次运用改进型的模糊多层次综合分析法对改进效果进行预算。得到最终的柔性结果矩阵(0.0817 0.3759 0.4561 0.0783 0.0125)。与改进前的结果进行对比,可以明显看出改进后各方面的柔性水平都有不同程度的提高。
五、结论
本文在对生态工业园区系统柔性探索的基础上,研究了生态工业园区系统在外部各种不确定性影响因素存在的情况下,采用柔性专家权重模糊多层次分析法对生态工业园区的柔性建设水平进行评价。采用此方法,能全面、客观、综合地反映生态工业园区的柔性建设水平和发展趋势,必将对生态工业园区的完善和发展产生巨大的推动作用。
参考文献
1、孙明.生态工业园区中企业间的合作研究[D].北京科技大学,2008.
2、秦丽杰.吉林生态工业园区结构模式研究[D].东北师范大学,2008.
3、刘宁,杨莉,吴小庆等.工业共生系统结点稳定性研究[J].生态学报,2009(7).
4、秦颖,武春友,武春光.工业共生网络(ESN)运行中存在的问题及其柔性研究[J].软科学,2004(18).
5、刘利猛.供应链柔性研究[D].陕西科技大学,2007.
6、Carlos Parra-Lopez,Javier Calatrava-Requena,Tomas de-Haro-Gimenez. A systemic comparative assessment of the multifunctional performance of alternative olive systems in Spain within an AHP-extended framework[J].Ecological Economics,2008(64).
7、T.T.Huang.Evaluating Customer Satisfaction Using Fuzzy Model Based on Flexible Expert Weight[Z].Proceedings of International Conference on Industrial Engineering & Engineering Management(IEEM2007),2007.
*本文受“辽宁北票生态工业园区规划”项目资助;指导老师:孙铁珩院士、孙丽娜教授。
(作者单位:沈阳大学科学技术研究中心环境重点实验室)
关键词:生态工业园区;柔性;北票市;多层次模糊综合分析法;熵值法;适度性
生态工业园区作为可持续发展的最有效途径,越来越受到人们的重视。它通过一个区域内物流和能源的正确设计模拟自然生态系统,形成企业间共生网络,最终实现经济、社会和环境的协调共进。生态工业园区系统运转的不确定性和各种风险给生态工业园带来不稳定的因素。而柔性分析则通过对工业园应变能力的分析,有针地性的提出企业和园区整体稳定运行的方法,可以提高整个工业共生网络抗风险的能力。目前,对生态工业园区系统柔性评价的模型主要是应用模糊多层次综合分析法。为了进一步减小评价过程中的主观性,本文对此模型进行改进,将熵值法的思想融入其中,并提出了基于柔性专家权重的模糊多层次综合分析法。
一、北票市生态工业园区系统评价指标体系构建
(一)指标体系设计原则及指标的选取标准
生态工业园区评价指标体系的设计原则。3R原则:减量、再利用和循环;系统性原则:评价指标体系必须能够全面地反映园区可持续发展的各个方面;动态性原则:设计指标体系能综合地反映建设现状和发展趋势;科学性原则:评价指标体系应能够反映事物的主要特征。数据来源要准确、处理方法要科学;可操作性原则:评价指标体系应充分考虑到数据的可获得性,定量与定性相结合。
指标的选取标准。因为柔性理论的复杂性,指标选择过多或是过少都会对最终结果产生不利影响。在指标选取中要遵循简洁性、差异性、独立性、可行性的原则。
(二)指标体系的建立
最终确立的北票市生态工业园区系统柔性评价指标体系由关联层、因素层、指标层三个层次组成。指标层的具体三级指标共31项指标,其中定性指标有15项,定量指标有16项。指标体系的层次结构如图1所示。
三级指标包括,产业组织政策、金融政策、原料供应稳定性、产品市场需求、产品市场持续性、工艺设备先进性、产品体系覆盖、价格竞争力、产品合理度、信息交流度、产业链拓展能力、管理系统建设、污染处置系统建设等。
二、基于柔性专家权重的模糊多层次分析法
生态工业园区系统柔性评价本身的特点决定了不能使用准确的数学模型进行计算。模糊多层次综合评价法的出现解决了上述问题。不过,此方法中专家打分系统存在较大的主观性,本文将熵值法原理思想应用到专家打分系统中,对专家的打分结果进行修正。修正原则是,选取的评价指标在众专家眼中的权重越是一致越能保证最后评价结果的可信度。本文只介绍模糊多层次综合评价法中的权重计算部分。
第一,判断专家的相对重要性,定义βi为专家的权重,其中i=1,2,…,r,r为专家的个数,权重满足βi=1。
第二,通过咨询专家,得到因素间相对重要性的评语等级。例如,可分为很低(VL)、低(L)、中等(M)、高(H)、很高(VH)。然后将它们转换成三角形模糊数据。转换按如下关系:很低(0,0,0.25);低(0,0.25,0.5);中等(0.25,0.5,0.75);高(0.5,0.75,1);很高(0.75,1,1)。
第三,假设Hji=(aji,bji,cji)其中j=1,2,…,n,i=1,2,…,r为i专家对于uj相对于其所在集合中其他因素的重要性所做出的评语等级。则取其平均值作为因素uj权重的最终的三角形模糊数据,即:
第四,用熵值法计算专家权重修正系数βj对于每组中的每个因素,计算其熵值:
第五,计算因素的模糊权重,再将权重解模糊,得:
三、柔性适度性研究
生态工业园区的柔性的适度性就是指生态工业园区的柔性应该维持在一个适度的水平,太高或是太低都不是最理想。以此来达到一个目的,就是在增强生态工业园区应对不确定性适应能力的同时将生态工业园区的运营成本控制在一个合理或是理想的范围内。
(一)基于适度性的生态工业园区系统柔性评价模型的探索
对于生态工业园区系统柔性适度性的评价应该建立在生态工业园区要达到的各种目标的分析的基础上来进行。可以选取一个或是几个比较重要的指标,如为了用最少的消耗得到最大的产出,可以用生态工业园区收益与消耗的比值作为目标,则生态工业园区系统柔性的作用或是价值表示为:
在式中,V表示生态工业园区系统柔性的作用或是价值;G表示生态工业园区系统柔性建设后所增加的收益;L表示生态工业园区系统柔性建设后所增加的消耗。
根据对生态工业园区的分析可知,生态工业园区的收益或是产出不仅受到柔性水平的制约,还受到很多外部不确定性因素的影响。将该因素用一个向量来表示为E,再加上其他因素对于生态工业园区收益的影响,表示为R,这样生态工业园区系统柔性建设后增加的收益可以表示为:
G=f(E,R)
此外,对于工业园区系统柔性建设的成本,也是一个类似的关系。因为这个成本也与很多因素相关,它不仅仅与需要提高柔性的某个因素相关,也与这个因素要提高到的水平相关。现分别用X来表示要改进柔性的因素向量,用ΔX来表示对应柔性提高程度的向量。这样,对于柔性建设的成本就可以表示如下:
L=g(X,ΔX)
(二)柔性适度性的估算
选取前几年北票市生态工业园区总投入和产出比的平均值作为基准,并选择主要的改进措施加入计算。计算结果显示,北票市生态工业园区系统柔性需维持在较好的水平,可以基本达到投入产出的理想值。
四、评价结果分析及主要改进措施
(一)获取数据并计算柔性结果
本文的实证研究是以《北票市生态工业园区建设规划报告》为基础进行的。定量指标的具体值来源于《辽宁北票经济开发区生态工业园区建设规划》、《辽宁北票经济开发区规划(2005-2020)》等文献。指标标准值参照《国家生态工业示范园区管理办法》等国家标准。最终得出北票市生态工业园区系统柔性的评价结果(0.0492 0.2115 0.4242 0.1885 0.1265)。
(二)主要改进措施
1、基于企业清洁生产的柔性优化措施。主要是通过提高废物的循环利用率来实现。例如,在冶金工业园中,重复利用还原铁与铸件生产过程中的粉尘。烟尘和污染水处理后的污泥可以用作建筑材料的生产,污泥还可以通过污染焚烧生产肥料。
2、基于产业链接程度的柔性优化措施。生态工业园区未来的长远发展并不能局限于目前的企业,下面以实例来说明改进措施。引进印染企业,形成纺织-印染-服装、家装装饰产业链,使上下游产业组成有机结构体系,以提高产品的附加值(见图2)。
根据以上对于北票市生态工业园区制约因素的分析及柔性优化措施的实施,再次运用改进型的模糊多层次综合分析法对改进效果进行预算。得到最终的柔性结果矩阵(0.0817 0.3759 0.4561 0.0783 0.0125)。与改进前的结果进行对比,可以明显看出改进后各方面的柔性水平都有不同程度的提高。
五、结论
本文在对生态工业园区系统柔性探索的基础上,研究了生态工业园区系统在外部各种不确定性影响因素存在的情况下,采用柔性专家权重模糊多层次分析法对生态工业园区的柔性建设水平进行评价。采用此方法,能全面、客观、综合地反映生态工业园区的柔性建设水平和发展趋势,必将对生态工业园区的完善和发展产生巨大的推动作用。
参考文献
1、孙明.生态工业园区中企业间的合作研究[D].北京科技大学,2008.
2、秦丽杰.吉林生态工业园区结构模式研究[D].东北师范大学,2008.
3、刘宁,杨莉,吴小庆等.工业共生系统结点稳定性研究[J].生态学报,2009(7).
4、秦颖,武春友,武春光.工业共生网络(ESN)运行中存在的问题及其柔性研究[J].软科学,2004(18).
5、刘利猛.供应链柔性研究[D].陕西科技大学,2007.
6、Carlos Parra-Lopez,Javier Calatrava-Requena,Tomas de-Haro-Gimenez. A systemic comparative assessment of the multifunctional performance of alternative olive systems in Spain within an AHP-extended framework[J].Ecological Economics,2008(64).
7、T.T.Huang.Evaluating Customer Satisfaction Using Fuzzy Model Based on Flexible Expert Weight[Z].Proceedings of International Conference on Industrial Engineering & Engineering Management(IEEM2007),2007.
*本文受“辽宁北票生态工业园区规划”项目资助;指导老师:孙铁珩院士、孙丽娜教授。
(作者单位:沈阳大学科学技术研究中心环境重点实验室)