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生態工業園區績效數學評價體系建設研究論文
伴隨著經濟的高速增長，環境污染問題也變得日益嚴重，經濟技術開發區和高新區等一些傳統工業園區的生態化改造需求日益凸顯，建設生態工業園區也便引起了世界越來越多國家的重視。生態工業園主要根據工業生態學原理，清潔生產要求理念，環境保護理論建設而成。這種工業園建設把不同企業、工業、產業聯系起來，通過包括水、能源、原材料等多種基本要素在內的環境與資源的管理與合作，形成產品互換和資源共享的產業共生體，建立“生產者-消費者-分解者”的循環途徑，最終實現工園區經濟與生態環境的雙重優化和協調發展[1].之前，我國就已經開始系統性的探索生態工業園區建設與規劃，當時浙江省衢州市與清華大學合作在其下屬的4個工業園區內探索了生態工業園區規劃，廣西貴港市對甘蔗制糖生態產業體系進行了試驗，并成為國家批準建設的首批生態工業示范園區。截止到2014年末，國家環保局已批準了59家單位創建國家級生態工業建設示范園區，其中被正式命名為“國家生態工業示范園區”的有26家。但是，由于許多園區面臨“績效”評價困難，被迫繼續沿用老的粗放管理模式的尷尬，且國內關于生態工業園評價體系的研究相對滯后，指標體系不完善或不科學，存在諸如（1） 生態工業園特征、要素認識不準確，分類多； （2） 評價指標量多、采集困難、主觀性強； （3） 評價方法較多，不同方法評價其結果差異較大； （4） 評價指標沒有體現2015新環境保護法修訂的宗旨等問題，這在某種程度上制約了我國生態工業園的發展。因此，構建一套科學、合理、易操作、精簡的生態工業園區績效評價體系顯得尤為必要。
1我國生態工業園區績效評價指標體系的構建
1. 1生態工業園區績效評價體系構建的思路
1. 1. 1將現有三類生態工業園區的評價標準作歸一化處理，構建統一的評八價體系
我國有許多種類的生態園區，包括靜脈類、綜合類、行業類。靜脈產業類生態工業園區指以從事靜脈產業生產的企業為主體建設的工業園區。每一類的生態工業園區都面臨著不同的挑戰，所以環保部對不同類型的園區制定了不同的評價標準。雖然，不同類型園區的評價指標細節略有差異，但是總體是相同的。在對2006版三個評價標準分析并咨詢相關專家后發現，目前三類生態工業園區在分類上并不是十分科學，主要體現在國家多以園區中核心企業性質來區分生態工業園區的類別，但三類生態工業園區在布局和運行上都具有相似之處，評價標準中的大部分指標也能通用。如果只是按照所屬類型對園區進行評價，很難對各個不同類型園區進行橫向評價，這樣也不利于生態工業園之間的對比和環保部建立中國生態工業園區的績效排行榜的要求； 因此，將三類評價標準的指標體系作歸一化處理，采用統一的評價指標體系評價，有利于園區績效的縱向和橫向比較，構建國家生態工業園區的績效排行榜，樹立先進典型，幫助非先進園區找出差距與不足，引導與促進生態工業園區的健康和快速發展。
1. 1. 2依據生態效率、“3R”及可操作性等原則，科學、合理地設計績效評價指標體系
目前，國內生態工業園區評價指標紛繁復雜，相關指標400余個，各學者建立的評價體系指標少則26個，多則50余個，實際操作難度較大。因此，文章在指標體系構建中，一是根據園區建設的理念，特征、要素，優先選取能反映園區工業生態化和園區效益最優化的評價指標，引入能反映園區內產業轉型升級和園區經濟、環境協調發展程度的評價指標。二是緊密結合園區統計資料完善度和準確性不高的實際情況，在評價指標的數量上盡量減少，只采用一些能反映園區生態及經濟特征且其指標值能從多種渠道采集并可相互驗證的指標，這樣，既能保證評價結果的真實性，又便于評價工作的可操作性。
1. 1. 3績效評價體系遵循新環境保護法修訂的宗旨和精神
2006版生態工業園標準是基于當初國內的社會、經濟及技術狀況而制定的，2015年新環保法突破和創新環保立法理念[2],由以往的經濟優先立法理念轉變為圍繞生態文明進行制度建設來促進經濟發展的理念。同時專門設立了“信息公開和公眾參與”章節，強調了讓公眾參與環境保護的環境民主原則。因此，在績效指標設計時，優先考慮環境效益、ISO14001環境認證率和公眾參與度等指標的融入。
1. 1. 4優選評價方法，構建評價模型，對實際案例進行整體評價和深入分析
目前生態工業園區績效評價的方法已逾十種，且以定量分析為主的多指標綜合評價法成為主流。經綜合分析比較，擬采用層次分析法（AHP） 確定指標權重系數 ,模糊數學分析法進行指標量化并計算總分值，該方法不僅能對評價對象各個側面特征的指標進行組合和準確反映，形成準則層指標，而且能較方便的將準則層指標進一步聚合成一個反映受評對象綜合水平的綜合指數，形成框架清晰的評價模型，借助相關計算工具，有利于實現評價工作的快速和動態。并首次對國家級生態工業示范園區---長沙經濟技術開發區這一實際案例進行整體評價與分析。
1. 2生態工業園區績效評價指標構建的原則
1. 2. 1 3R原則
3R原則即減量、循環和再利用原則，其來源于循環經濟理論。生態工業園是依據循環經濟觀念和模式建立的，發展循環經濟的重要一步就是進行生態工業園區建設[3],所以在構建生態工業園區績效評價指標體系時，3R原則理應成為生態工業園建設的首要原則，它應體現在整個生態工業園區評價指標體系的構建過程中。
1. 2. 2生態效率原則
循環經濟所追求的最高目標即實現真正的零排放，但在目前的科技、經濟環境下，實現零排放還很難實現。所以生態工業園區評價設計應充分考慮園區成本和收益問題，考慮如何在保證企業、環境形成雙贏的前提下，提高企業之間的清潔生產和產品交換，降低能源消耗，較少廢物產生，從而提高園區總體生態效率，使生態環境、經濟效益能取得和諧統一的發展。
1. 2. 3定性與定量和原則
評價指標體系應當遵循定性與定量相結合，同時還要考慮指標是否容易量化以及數據是否容易獲得的問題。指標既要能盡可能地用到國家有關的規范標準和統計數據，又要能很好體現各種生態工業園區績效評價的內涵[4].
1. 2. 4可操作性原則
評價指標設定的終極目標是監督、指導以及推動生態工業園區的可持續發展。所以，每項指標應該簡潔明了、具有可操作性。首先，指標獲取應該盡量簡化，即具有較強的可獲得性和代表性； 其次，指標的計算、轉換應當簡便； 數據的來源必須準確、規范。
1. 2. 5動態性與靜態性相結合的原則
生態工業園區的組織結構、基本特征是相對穩定的。但是生態工業園區建設是一個不斷變化，持續更新的過程，因此評價指標體系設計出來既要能夠反映該系統動態的過程，同時也要體現現實的結果狀態。在變化不斷的系統中綜合的反映建設現狀以及發展趨勢，便于政府及有關部門進行管理和預測。
只有遵循上述指標體系構建原則，結合相關標準，才能更準確地來構建三種類型園區通用的指標體系。
1. 3生態工業園區績效評價指標篩選
一是指標的初選。通過中國期刊網，以及統計年鑒、統計公報、國家環保總局公布的生態工業園區標準等文獻，收集與其績效評價相關的指標[5].通過從經濟、生態、環境、管理四方面的系統分析認為，盡管生態工業園區同所有企業一樣，經濟效益是其發展生存的根本，但其經濟指標以注重優化產業結構，提升經濟增長的質量為目標，指標既可以是反映以較少的資源環境代價獲得的增長，也可以是利用自主創新、技術進步來推動的經濟增長。因此經濟發展只是生態工業園區評價中的一個間接目標，其目的主要是考察經濟增長過程中資源利用和生態環境保護是否相協調，生態、環境的指標才是評價的重點，其指標多以實現生態工業園區的投入的減量、廢物排放最小化、環境污染最低化、提高廢物的綜合利用率等為目標，降低廢水、廢氣、固體廢物的排放量，努力促使園區達到經濟效益與生態效益的統一。同時，園區的建設和管理也是生態工業園區發展的重要因素。良好的園區管理，不僅能為園區的健康發展提供有效保障，還能增加企業創新能力和競爭力，并在諸如改善環境、增加就業崗位、提升經濟等方面造福周邊居民及社會各界。所以最后綜合各方面因素選出了生態工業園區評價指標的4類52個指標； 二是指標的復選。結合一些地區先進的經驗以及有關環境背景調查，從上述的52個指標中進行二次篩選，提煉出25個指標，建立初步的指標評價體系； 三是指標的最后確定。通過向專家發函咨詢，再加上對生態工業園區的運行內在規律，成功經驗進行深入分析，結合指標體系特點，功能和使用范圍進行對比分析，并且按照可操作性和動態性原則等對指標進行調整和修正，通過精簡后選出最具代表性的16個指標，力求少指標重效果，方便數據采集和評價，從而構建了正式的指標評價體系。
1. 4生態工業園區績效評價指標體系框架
我們將生態工業園績效評價指標分為目標層、準則層、指標層3個層次。其中，準則層由經濟發展指標，生態效益指標，減量及循環指標，綠色管理指標四個部分組成，并進一步細分為人均工業增加值等16個指標，具體見表1.
1. 5評價指標的具體釋義
1. 5. 1經濟發展指標
指標中選用的人均工業增加值是指該年內生態工業園區工作人員平均每人創造的工業增加值，是反映園區經濟增長質量的指標之一； 工業增加值增長率則是被用來評價生態工業園區經濟增長的速率。高新技術產業占第二產業比重是指報告年度園區高新技術產業總產值占第二產業總產值比重，是引入的新指標，可反映園區內工業由生產密集型向技術型轉變的趨勢，產業轉型升級有利于我們更好地估計園區經濟、環境協調發展的程度。
1. 5. 2生態效益指標
生態效益是指人們在生產活動中依據自然平衡規律，使人類的生產、生活條件和自然生態相互產生的有益影響和有利效果。它關系到人類社會、政治、經濟、文化發展的長遠利益和根本利益，理應受到重視。對生態效益產生直接影響的源頭就是三廢---即廢水、廢氣、廢物。所以，文章每個項目選用了一個具有代表性的指標。廢水排放COD指標是指每萬元工業增加值排放的廢水中污染物所需化學需氧量； 廢氣排放量指每萬元工業增加值需要向大氣排放的二氧化硫的含量； 危險廢物是指被國家列入具有危險特性的廢物，一般多為毒性化學物品，對環境影響較大，所以必須要按照相關法律、法規標準進行合理處置，避免環境污染。生活垃圾無害化處理率指年度內生活垃圾無害化處理量和生活垃圾產生量的比值，因生活垃圾產生量數據不容易取得，文中用清運量代替產生量。清運量是指生活垃圾產量中能被清運至垃圾場消納和轉運所產生的量，所以最后生活垃圾無害化處理率（%）=生活垃圾無害化處理量（104t）÷生活垃圾清運量（104t）× 100% .
1. 5. 3減量及循環指標
減量和循環，是促進循環經濟必須遵從的3R原則。生態工業園區減量及循環指標的以減少能源、水資源的消耗，提高廢物的綜合利用率，采用四個指標進行設置。單位工業增加值綜合能耗是指年度內工業園區綜合能耗總量與園區工業增加值的比值，主要反映綜合能耗總量（ 比如油、煤、電等） 消耗的單位增減率； 單位工業增加值新鮮水消耗量和廢水產生量是指年度內工業園區每萬元工業增加值產生的新鮮水量消耗和工業廢水量，主要反映園區工業用水在工業增值中的增減量； 工業固體廢物綜合利用率是指年度內工業園區工業固體廢物綜合利用量占工業固體廢物產生量的比率，主要反映工業固體的廢物利用率。
1. 5. 4綠色管理指標
綠色管理指標一部分從園區內部出發來進行設置，目的是為了建立和健全園區的各項規章制度，并對其起統籌規范、指導、管理和督促的作用。其中ISO14001環境認證是指任何組織通過認證后可證明其在環境管理方面達到了國際水平，其在原材料使用、產品生產、運輸及營銷活動中環境保護、預防污染和持續改進達到國際標準，是產品進入國際市場的“綠色通行證”.ISO14001認證率正是用來衡量園區中有多少企業通過了認證，通過的數量越多，越有助于帶來節能降耗、增強企業競爭力和園區公眾形象的提升，該指標系依據新環保法精神而新設。另一部分則是面向外部，通過向公眾披露園區環境質量、污染物排放達標率廢物處理處置情況等內容，加強公眾對生態工業的認知度，并通過收集周邊群眾的滿意度來檢驗生態工業園區相關管理措施履行的情況和效果。
1. 6基于模糊數學理論的生態工業園區績效評價模式
1. 6. 1模糊數學思想的基本原理
在生態工業園評價指標中存在著很多定性指標，這將使人們在對生態工業園區評判過程中產生一些似是而非，難以定量化的模糊概念； 另外評判語言中也有“基本符合”“差不多”等模糊概念，這些概念讓研究者難以得出明確肯定結論。模糊綜合評判法能較好地解決上述問題，使人們能用定量的方法去分析定性的問題，化模糊為精確。
給定了領域U上的一個模糊子集A是指“對任何u ∈ U,都指定了一個數u A（u）∈[0,1]與之對應。u A（u） 稱為u對A的隸屬度，u A稱為A的隸屬函數，當u A（u） 的值域為集合{0,1} 時，模糊子集A就蛻化為普通子集，這是從隸屬函數到普通子集的特征函數的演變過程。由此可見，普通子集是模糊子集的特殊情形，而模糊子集是普通子集概念的一般化[6].
1. 6. 2基于模糊數學思想的生態工業園區績效評價步驟
根據上述模糊數學的基本原理，文中在對生態工業園區績效評價時運用模糊數學應該包括以下步驟[19]:
第一步，建立評價集V和模糊綜合評判因素集U.V ={v1,v2,v3,v4,v5} 代表各種評判結果，生態工業園區績效的評價集一般可以描述為V（ 優，良，合格，差，很差）。U ={u1,u2,u3,u4} ,代表影響工業園區績效的各種因子，其中u1代表經濟發展指標，u2代表生態效益指標，u3代表減量及循環指標，u4代表綠色管理指標。
第二步，通過專家咨詢法（Delphi） 和AHP層次分析法相結合確定各評價因素的權重W.
第三步，邀請上述有關專家打分，這些專家包括政府部門官員，環境保護領域專業，高校資深學者。從而得到模糊評價矩陣R.
第四步，運用模糊數學方法，計算B = W o R.模糊數學的矩陣計算有4種方法，文中選取其中一種進行矩陣計算M（●，⊕） ,這是模糊層次分析評價模型的最重要一步。
第五步，根據上述評價結果，對其進行歸一化處理，得出評價生態工業園區的最終結論。
2我國生態工業園區績效評價指標體系的具體應用---以長沙市經濟技術開發區生態工業園區為例
2. 1長沙經濟技術開發區簡介
長沙經濟技術開發區地處湖南省會長沙東郊，規劃面積105 km2,下轄星沙、榔梨、黃花三個工業園。2000年經國務院批復升格為國家級經濟技術開發區，2015年擬批復為國家生態工業示范園區。它以建設”環境友好型、資源節約型“園區為目標，積極推動園區的綠色、循環、低碳發展。近年來，全區實現規模工業總產值1 637億元，實現工商稅收96億元； 全區擁有企業1 600余家，其中規模以上工業企業145家，年產值億元以上企業73家，過10億元企業16家，世界500強企業31家； 目前，全區已成為長沙乃至湖南工業發展的重要增長及核心驅動力。
長沙經濟技術開發區不斷優化產業發展格局，積極實施工業共生補鏈項目建設，形成了工程機械、汽車及零部件制造、電子信息等產業集群，構建了生態產業鏈； 園區積極推進清潔生產和節能減排，通過基礎設施建設、生態環境管理及制度創新、環境服務業產業培育，企業的環境責任主動性不斷加強，園區的環境質量得到明顯改善，具有良好的示范作用。該生態工業園相關數據詳見表2.
2. 2生態工業園區績效評價分析的具體過程
第一步，建立評價集V和模糊綜合評判因素集U.V ={v1,v2,v3,v4,v5} 代表各種評判結果，生態工業園區績效的評價集一般為V（ 優，良，合格，差，很差）。U ={u1,u2,u3,u4} ,代表影響工業園區績效的各種因子。
第二步，確定評價因素的權重W.采用傳統的專家咨詢法確定各因素的權重。通過問卷調查的形式，邀請長期在生態工業園區建設及環境方面的專家，以及科研院校的資深教授，對指標的重要性按照1 ~ 9的比重進行打分，運用yaahp軟件進行權重計算，最后得出計算結果。經濟發展指標，生態效益指標，減量及循環指標，綠色管理指標對長沙市經濟技術開發區生態工業園區績效的權重W ={a1,a2,a3,a4} 為{0. 233,0. 366,0. 278,0. 123}.人均工業增加值，工業增加值增長率，高新技術產業占第二產業比重對經濟發展的權重W1={a11,a12,a13}={0. 25,0. 25,0. 5} ; 單位工業增加值COD排放量，單位工業增加值SO2排放量，危險廢物處置處理率，生活垃圾無害化處理率對生態效益的權重W2={a21,a22,a23,a24}={0. 274,0. 263,0. 337,0. 126} ; 單位工業增加值綜合能耗，單位工業增加值新鮮水耗，單位工業增加值廢水產生量，工業固體廢物綜合利用率對減量及循環的權重W3={a31,a32,a33,a34}={0. 333,0. 167,0. 167,0. 333}.環境信息平臺的完善度，是否制定和實施園區內部管理制度，企業ISO14001認證率，園區編寫環境報告書情況，公眾對生態工業認知率和周邊環境的滿意度對綠色管理的權重W4={a41,a42,a43,a44,a45}={0. 247,0. 097,0. 244,0. 097,0. 315}.
第三步，依然邀請前述專家對長沙市經濟技術開發區的績效表現按照已有評價集合V進行打分。通過專家打分等方法獲得模糊評價矩陣R,相關數據詳見表3.
由專家打分表的統計數據可以得出4個模糊評價矩陣：
第四步，運用模糊數學方法，計算B = A o R,這是最關鍵的一步。模糊數學的矩陣計算有四種方法，文章選取其中一種進行矩陣計算：M（●，⊕） ;首先對第三層各指標的評判矩陣做運算：
B1= W1o R1=（0. 225,0. 45,0. 2,0. 125,0） ;
B2= W2o R2=（0. 287 4,0. 353 7,0. 28,0. 066 3,0. 0126） ;
B3= W3o R3=（0. 233 3,0. 366 7,0. 216 7,0. 15,0. 0333） ;
B4= W4o R4=（0. 224 7,0. 334 4,0. 268 5,0. 140 9,0. 031 5）。
將上述B1,B2,B3,B4為元素組成評判隸屬矩陣R =（B1,B2,B3,B4） ,B為U對v的隸屬向量，這是最終評判結果。
計算可得：B = W o R =（0. 250 109,0. 377 378,0. 242 348,0. 112 422,0. 177 44）。
第五步，對B = W o R =（0. 250 109,0. 377 378,0. 242 348,0. 112 422,0. 177 44） 數據進行歸一化處理。通過歸一化處理以后得到另一個矩陣數據：B*=（0. 250 109,0. 377 378,0. 242 348,0. 112 422,0. 177 44）。從該矩陣數據中可以得出，該生態工業園績效評價結果”優“”良“”合格“”差“”很差“的程度大約分別為25. 01%,37. 73%,24. 23%,11. 24%,17. 74% .根據模糊數學中最大隸屬原則，評價為”良好“的所占的比例最大，所以該園區績效評價為”良好“.這說明了該園區建設取得了一定的成就，其無論是在對周邊環境的改善還是園區自身產業結構的調整都做得較好，園區各方面的管理工作做得比較到位，其正在通過資源的減量化、再利用和再循環，帶動園區產業資源效率、環境效率和經濟效益的全面提高，高效利用廢棄物，走出一條資源消耗低、環境污染小的新型工業化道路。但是專家中還是對部分數據進行了”差“的評價，主要集中在減量循環和綠色管理兩大類中，證明園區還需在這些問題上進行改進，特別是在涉及主觀指標的項目中進行完善。因此要想提高生態工業園區可持續發展水平，就要對癥下藥，從較差的指標入手，加大投入力度，兼顧其他方面，尤其是權重系數大的指標，全面提升園區的競爭力[8].就經濟發展水平而言，主要是要降低單位工業增加值廢水產生量，就經濟發展潛力而言，主要是提高工業固體廢物綜合利用率。
3結論與建議
隨著經濟發展與環境污染矛盾的日益突出，生態工業園已經成為世界工業園區發展的趨勢，越來越受到有關政府和部門的重視[9].生態工業園的建設是一項系統工程，是中國版工業4. 0的希望之路，也是人類尋求可持續發展的有效途徑。在這一背景下，如何有效的構建生態工業園區的績效評價體系顯得十分必要。文章嘗試根據國家有關標準及專家和自身經驗，構建了一個生態工業園適用的績效評價體系，并借助AHP---模糊綜合評價法，結合長沙經濟技術開發區生態工業園區進行了研究。從案例研究結果可以看出，目前專家學者們比較看重生態工業園區的污染排放、環境保護和循環經濟這些指標，所以生態工業園的建設者們必須在這些指標上引起重視，以達到更好的績效水平。
同時，根據上述評價結果并結合長沙經濟技術開發區發展狀況提出以下幾點建議，希望能對生態工業園區建設提供政策支持以及技術借鑒： 第一，園區出臺政策和構建能耗體量大的公共供應平臺，通過政策引導、約束和經濟利益驅動，根據該園區電子、機械類企業較多，生產過程中空間溫濕度要求高、金屬熱處理窯爐較多等特點，構建園區集中供熱、供冷和熱處理平臺并采用地溫、空氣能和低硫低氮燃料等新技術，不僅能減少二氧化硫，二氧化碳等酸性氣體的排放，又能節約能源消耗，給企業帶來經濟效益。第二，要加大園區污染防治力度。環境問題是任何地方構建生態工業園必須解決的關鍵問題，園區政府部門應加強對污染的治理力度，從過去”誰污染、誰治理“的環境稅收方式改變為”誰污染、誰負責“的先進有效模式。同時賞罰并進，通過正反兩種措施的共同作用提高污染治理效率，改良廢氣廢水凈化技術，提高水資源循環利用，著重解決機械行業涂裝廢氣凈化和廢水回用和電子行業稀有金屬水污染問題。第三，要加大環境管理和公眾宣傳力度，確保園區企業ISO14001認證全部通過和公眾對生態工業的認知率和周邊環境的滿意度提高的真實、有效。
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