生态工业系统（精选9篇）
生态工业系统 篇1
工业生产活动是满足群众物质文化需求、促进经济发展的主要推动力, 是现代社会必不可少的要素。工业生产在为人类带来种种利好的同时, 也不可避免地引起自然资源耗竭、生态环境污染等问题。传统的环境管理办法, 如末端治理、过程控制等, 虽然能实现工业污染物的减排, 但是无法从根本上减少污染物的产生, 在治理污染的同时不仅耗费大量人力物力, 而且还会造成二次污染的产生, 已经不能适应时代的要求。从生态学、系统思维的角度, 在工业生产过程中寻找提高资源利用效率、物质循环利用效率和减少污染物产生的途径, 努力实现类似于自然生态系统的物质完全循环, 逐渐形成了生态管理理论———认为这些问题产生的根源在于管理问题, 其实质是资源代谢在时间、空间尺度上的滞留或耗竭, 系统耦合在结构、功能关系上的破碎和板结, 社会行为在经济和生态管理上的冲突和失调。
一、生态管理理论综述
不同于环境管理思想, 生态管理七十年代起源于美国, 九十年代成为研究和实践的热门。生态管理包括两方面内容:生态系统管理 (Ecosystem Management) 和生态化管理 (Ecological Management) 。1992年USDA (United States Department of Agriculture) 的Overbay提出生态系统管理的定义。生态化管理还没有统一的定义, 一般认为是将社会生产、生活系统中的管理对象类比于自然界中的元素, 管理主体借鉴自然生态系统运行的方式来管理社会系统, 最终实现资源、能源高效利用, 废弃物循环再生, 社会可持续发展的目的。近年来国内开展的研究多从生态化管理的角度运用“生态管理”概念, 个体企业、流域、产业系统等常被作为生态管理对象, 其中产业系统的生态管理研究理论目前较为成熟。伴随着产业生态学理论的发展, 大量生态学理论被引入到产业系统的管理活动当中, 并进一步提出产业生态系统生态管理理论, 认为生产企业及其消费群体与其支撑环境构成一个具有自调节能力的自组织系统, 对这个系统的生产者、消费者、分解者进行整体管理。工业生态系统是产业生态系统的一种, 在工业生态系统中引入生态管理, 为缓解工业生态系统对生态环境的影响, 提出具体的生态管理途径。
二、工业生态系统生态管理
将具有资源流动网络特征的工业生态系统作为生态管理的对象, 提出工业生态系统生态管理具体内容, 来阐述如何在工业生产活动中实施生态管理。需要指出的是:“工业生态系统”中的“生态”, 强调工业生产活动具有类似自然生态网络的资源流动网络特征;“生态管理”中的“生态”强调借鉴生态学原理作为一种管理手段, 两者含义不尽相同。
为了达到资源高效利用、废弃物减排的工业生态系统生态管理目的, 首先需要对工业生产活动物质能量流动过程进行全面的描述和分析;其次需要辨识出系统中存在生态环境影响的环节;最后结合前两步工作所提供的信息, 提出生态影响改善方案。完成第一步工作常用的分析方法包括物质流分析、生命周期影响评价等。但这些方法都不能从系统思维的角度解决这一问题, 存在分析描述不够全面的缺陷。本文在建立工业生态系统共生网络模型的基础上引入投入产出分析方法, 能够全面系统地完成工业生态系统各单元间以及与系统外界的物质能量流动描述工作;并结合定量化指标分析辨识出系统中存在的生态环境影响, 完成前两步基础工作。
(一) 工业生态系统共生网络模型
由于社会、经济等利益的驱使, 各部门间存在自发形成的资源流动网络。借鉴产业生态学研究中工业共生网络的概念, 从一般工业生产活动中抽象出由工业生产系统及其共生系统两大部分组成的工业生态系统共生网络。工业生态系统是一个由生产者、消费者和分解者组成的开放系统。其核心部分是由相互进行物质能量交换的工业各部门组成的工业生产系统, 承担生产者的作用。围绕工业生产系统存在着与其有经济、社会、环境利益关联的共生系统, 分别承担消费者和分解者的作用。工业生产系统内部各部门间、工业生产系统与共生系统之间都存在着物质上的输入输出关系。共生系统主要由上游产业、下游产业、产品消费环节、污染治理部门等四部分组成。上游产业为工业生产系统提供生产原材料, 下游产业接纳工业生产系统的中间产品, 消费环节接纳工业系统的最终产品, 而治污部门接纳了部分生产活动中产生的污染物, 并且能够为工业生产系统提供再生资源。工业生产系统及其共生系统各部门之间相互依赖、相互制约, 一起构成了与系统外自然环境存在能源、水、废弃物交换的工业生态系统共生网络。
(二) 工业生态系统投入产出表
投入产出分析 (Input-Output Analysis, IOA) 采用矩阵的形式表示各部门间的投入产出关系以及各部门的增加值和最终使用情况, 于1973年被引入到资源环境管理领域中。
投入产出表分为价值型和实物型两种。价值型投入产出表采用统一的货币计量单位, 常用于国民经济系统研究, 由四个象限构成:第Ⅰ象限是由名称相同、排列次序相同、数目一致的若干产品部门纵横交叉而成的中间产品矩阵, 其主栏为中间投入, 宾栏为中间使用。第Ⅱ象限是第Ⅰ象限在水平方向上的延伸, 主栏的部门分组与第Ⅰ象限相同;宾栏由最终消费、资本形成总额、出口等最终使用项目组成。第Ⅲ象限是第Ⅰ象限在垂直方向的延伸, 主栏由劳动者报酬、生产税净额、固定资产折旧、营业盈余等各种增加值项目组成;宾栏的部门分组与第Ⅰ象限相同。第Ⅲ象限反映各产品部门的增加值及其构成情况。第Ⅳ象限是第Ⅱ和第Ⅲ象限的共同延伸组成的, 反映价值再分配过程, 目前可利用数据较少, 一般不做研究。
实物型表则采用实物型计量单位, 常用于企业生产管理。与价值型表的区别在于: (1) 产品不再按部门划分, 而按实物形态的物品种类划分; (2) 一般情况下, 只有第Ⅰ和第Ⅱ象限, 各象限的经济解释与价值型投入产出模型相同; (3) 沿行方向计量单位统一, 沿列方向计量单位不一定统一。价值型模型特点是计量单位统一, 便于开展计算;实物型模型特点是以实物量为单位, 统计数据更加形象具体。
结合价值型和实物型投入产出表的特点, 建立工业生态系统投入产出表, 进行工业生态系统共生网络的原材料、产品、水、废弃物等物质能量流动状况描述。该模型基于工业生态系统共生网络, 在价值型投入产出模型框架的基础上进行扩展, 在第Ⅱ和第Ⅲ象限中增加共生系统部分, 并统一采用“吨”作为计量单位。
在工业生态系统共生网络投入产出表中, 第一象限由中间投入产出矩阵T={tij}n*n组成, 表示工业生产系统内部各部门间物质投入产出关系, 如tij表示第i个工业生产部门产品用于第j个工业生产部门生产消耗的实物量, 下同。第二象限由共生系统使用矩阵Y={yij}n*m、污染物排放矩阵W={wij}n*h、废水排放列向量Pn*1、平衡项On*1等组成, Y={yij}n*m表示工业生产系统各部门向共生系统各部门投入的实物量, 包括工业生产系统中间产品、最终产品输出、污染物消除等。W={wij}n*h表示工业生产系统各部门向自然环境中排放的各种废弃物量;Pn*1向量表示工业生产系统各部门向自然环境的废水排放量;On*1向量表示误差平衡, 主要包括未列出的污染物排放以及单位换算误差。第三象限由共生系统投入矩阵G={gij}m*n、能源投入行向量E1*n、生产用水行向量L1*n等组成, G={gij}m*n表示共生系统各部门向工业生产系统各部门投入的实物量, 包括上游产业对工业生产系统的原材料提供、治污部门提供的再利用资源等;E1*n向量表示共生网络外对工业生产系统各部门的能源投入量;L1*n向量表示共生网络外对工业生产系统的生产用水投入。X、XT向量分别表示工业生态系统行向和列向的总产出、总投入。
工业生态系统共生网络模型以及投入产出表, 可以详细表示出工业共生系统各部门间以及系统与自然环境间的资源交换状况, 完成工业生态系统物质能量流动状况描述工作。
(三) 生态影响辨识评价指标体系
在完成对工业生态系统的物质能量流动状况描述工作之后, 需要判断工业生态系统中存在生态环境影响的环节。
建立工业生态系统共生网络生态影响辨识指标体系 (表1) 。该指标体系从输入、输出及效率三个方面, 分析工业生态系统共生网络中各类物质、能源利用状况。通过指标值计算、分析, 找到资源利用效率低的生产环节和过量排放的污染物, 完成生态影响辨识工作。最后根据工业生态系统共生网络模型, 针对存在问题的环节, 寻找物质重复利用新途径, 补充物质能量流动网络缺失环节, 实现生态管理的目的。
三、生态管理案例分析
选取造纸工业及其共生部门作为案例研究对象。收集数据, 建立造纸业生态系统共生网络模型, 并编制造纸业生态系统共生网络投入产出表。分析造纸业中制浆、机制纸及纸板制造、加工纸制造、纸和纸板容器制造、其他纸制品制造等五个生产部门以及纸品消费环节、造纸相关企业、污染治理部门、废纸回收部门等四部分组成的造纸共生系统的物质能量流动状况, 得到如下结果: (1) 纸和纸板容器制造以及其他纸制品制造两部门与其他部门间存在较紧密的物质交换关系; (2) 造纸生态系统的污染物排放总量为15544.81吨, 废水排放总量为26624493吨; (3) 造纸生态系统的能源投入总量为351502.25吨标煤, 取水总量为33988656吨。根据工业生态系统共生网络生态影响辨识评价指标体系, 计算指标值。将计算结果与国内外行业先进水平以及造纸工业清洁生产标准等相比较, 确定造纸业主要在用水方面存在生态环境影响, 其用水量、废水排放量、水重复利用率等指标均低于行业标准。针对水资源利用效率低的问题, 调整现有造纸业生态系统共生网络中水资源流动路径, 提出生态管理方案:增加利用含大量有机质的造纸废水进行速生林灌溉的路径, 达到节约用水、增加速生林产量的目的。
四、结语
与传统环境管理不同, 生态管理从模拟自然生态系统物质完全循环模式的角度出发, 采用循环共生原理来减少生态环境影响, 而不是单纯从某一环节提出生态环境影响消除措施。由于以工业生态系统作为研究对象, 因此可以综合更多的相关因素提出生态管理决策, 考虑问题更加全面、具体, 拓展了管理思路。
本文通过物质能量流动过程描述、系统生态环境影响辨识、提出改善方案等三步骤工作进行工业生态系统生态管理实践。以实现资源重复利用、污染物减量化的生态管理目的为核心, 建立工业生态系统共生网络模型以及投入产出表, 完成物质能量流动过程描述工作;利用生态影响辨识指标体系作为数据分析处理手段;最终在现有共生网络基础上调整物质能量流动路径, 达到生态管理目的, 实现工业生态系统的可持续发展。□
参考文献
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生态工业系统 篇2
生态工业园区建设的思考
沙湾区委党校谭玉玲
今年5月26-30日，沙湾区组织了首批由机关、乡镇、企业50名党务干部组成的 “世博之旅”团队集中赴上海，参观游览“2010年上海世博会”，亲身体验“城市，让生活更美好”的世博会主题。五天时间，党务干部们通过看影像、观模型、听讲解，了解世界先进企业的发展历程，体验专业水准的创新设计，提前感受未来世界人与自然的和谐共存，企业与环境的融合互进，感慨颇多。笔者现结合沙湾区生态工业园区的建设，谈谈对生态工业的认识，以及如何建设生态工业园的一些粗浅想法。
一、科学认识生态工业理念的现实意义
生态工业是在实践循环经济的减量化、再使用、再循环原则时，在产品、企业、企业间三个层次中仿照自然生态系统而形成的工业生态链和闭路循环，使参与企业产品生产的所有物质都能循环利用，而向环境中排放的污染物极少，甚至为零排放的理想化的工业发展模式。它致力于解决工业发展对资源的无限需求和地球有限资源之间的矛盾，从而达到工业经济快速发展与保护生态环境双赢的目的。
自从18世纪蒸气机发明以来，人类社会经历了三次工业革命，在取得巨大物质财富的同时，也付出了沉重的环境代价，如莱茵河水体污染，伦敦毒气污染等环境事件。直到20世纪40年代，伴随着科学技术的飞速发展，发达国家环境污染才开始达到有效治理。我国正处在工业化发展初期，走什么样的工业化发展之路，如何用有限的资源实现经济持续发展，如何以极小的环境
代价换取工业的大发展已经成为中央和各级党委政府认真思考的问题。我国人口众多，人均占有资源极为有限，因此我们付不出也付不起沉重的环境代价。必须走新型工业化之路。中央提出，树立科学发展观，走可持续发展之路，创建节约型社会、和谐社会，就是要求对各行各业，尤其是工业，要以极小的代价换取极大的财富。即实行生态工业，把清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费融为一体，实现经济活动的生态化转向，这是现阶段工业发展的基本要求和奋斗目标。
二、加快我区生态工业发展步伐
沙湾建区24年来，紧紧围绕“工业强区”的发展思路，凭借良好的投资环境、日益凸显的区位优势，吸引了不少冶金机械行业资本，规模工业经济迅猛发展。到目前为止，全区规模以上工业企业达80户，规模工业经济总量连续4年居全市第一（11个区县），全省20位（181个区市县）。其中德胜集团、西南不锈钢公司实现工业总产值突破100亿元，斯堪纳公司铸造制品出口欧美国家。沙湾已从区域型发展向融入乐山经济圈、实现大发展的转变，全面推进现代化工业园区建设。形成了以能源、铸造、原材料为主体的产业经济结构。2008年规模工业实现产值70.3亿元；二产对财政的贡献率达92.5%，比2005年提高109.7个百分点；二产增加值实现59.2亿元，比2005年提高125.1个百分点。工业在区域经济中已处于绝对支柱地位。但面对新形势、新环境，尤其是在经济全球化背景下，我们除了要面临资金、技术瓶颈、市场瓶颈，更面临着资源、环保瓶颈的制约。生态工业摒弃了传统工业发展中把经济与环保分离，使两者之间产生矛盾的弊端，它把不同阶段产生的废物循环使用，实现了废物低排放或零排放，真正达到资源利用最大化，真正把发展经济与保护环
境有机地结合起来，实现两者双赢。因此，推进生态工业建设是区县工业经济继续保持持续快速健康发展的必然选择。因此，就如何发展我区的生态工业，提出如下建议：
（一）加大宣传力度，提高认识和交流。我区大部分企业对实行生态工业的价值，生态工业的策略以及实行生态工业的费用和效益等都缺乏认识。总是认为那是花钱多、收效少的事，不愿意在这方面投入，这就是要求我区政府部门特别是工业部门应利用各种培训和组织企业到外地生态工业园考察学习，宣传介绍国际国内生态工业先进典型等手段，多渠道加大对生态工业和循环经济的宣传力度，引导企业把生态理念融入企业的“组织文化”和企业的内部激励系统中，在企业的领导层中逐步树立生态工业的新概念、新思维。
（二）做好规划，稳步推进。围绕提高资源再利用率，建立循环产业链的目标，区政府在工业企业和工业项目建设和发展中，要认真做好规划，并有计划地选择条件较好的企业如：西南不锈钢进行尝试，使这些企业在企业间、产品间互相向上下游拓展，使上游产品成为下游产品的原材料，形成环形的产业链和产业集群。纵向延长生产链条，从生产产品延伸到废旧产品的回收和再生，实现资源消耗的减量化、再利用和资源再生化，以提高资源利用率。
（三）制定政策，积极引导。严格执行环境保护法规，严禁超标排放，利用市场手段，激励有条件企业采取全过程控制，对采用零排放、闭路循环，资源再生的企业，在污染物排放配额分配、环保认证申报、环境税费等方面给予支持，对于积极开展技术改造、工艺改进、节能降耗的企业，要在项目争取，资金扶持上给予倾斜。
三、发展循环经济是建设生态工业园区的必由之路
生态工业园区的目标是尽量减少废物，将园区内一个工厂或企业产生的副产品用作另一个工厂的投入或原材料，通过废物交换、循环利用、清洁生产等手段，最终实现园区的污染“零排放”。美国从1993年开始就大力发展生态工业园区。目前，美国已经有近20多个生态工业园区。现在，国际上最成功的生态工业园区是丹麦的卡伦堡生态工业园。该园区以发电厂、炼油厂、制药厂和石膏制板厂四个厂为核心企业，把一家企业的废弃物或副产品作为另一家企业的投入或原料，通过企业间的工业共生和代谢生态群落关系，建立“纸浆—造纸”、“肥料—水泥”和“炼钢——肥料——水泥”等工业联合体。
在我国，最典型的就数广西贵港国家生态工业（制糖）示范园区。该园区正以上市公司贵糖（集团）股份有限公司为核心，以蔗田系统、制糖系统、酒精系统、造纸系统、热电联产系统、环境综合处理系统为框架，通过盘活、优化、提升、扩张等步骤，建设生态工业（制糖）示范园区。不仅降低了治理污染的费用，而且企业也获得了可观的经济效益。
因此，建设高品位的生态工业园区，必须运用循环经济理论，对资源进行综合利用、污染向零排放目标靠近。
四、运用生态工业理念建设好我区生态工业园区
2008年，沙湾区委、区政府审时度势，抢抓机遇，建设西南不锈钢生态工业园区，园区规划面积 11.2平方公里，重点发展市场短缺的板管带材、不锈钢冷轧板、深镀层板以及不锈钢五金制品、防盗门、钢构架等产品。四川西南不锈钢有限责任公司是产业园内的龙头企业。经过近2年多的不懈努力，园区已初具规模。目前，来自广东、福建、浙江、四川的数十家投资商签订
投资协议11个，投资总额达15.6亿元。同时，产业园还与5家银行签订银园合作协议，授信额度达48亿元。园区已经成为全区招商引资、骨干企业做大做强和拓展城区发展空间的平台。
为推进生态工业园区建设，使企业成为生态工业的主体，我认为应当从以下五个方面做起：
（一）严把入园关。一是对污染较重且不能有效治理的项目，坚决不准进入园区；二是对科技含量低、以资源消耗性为主的小型企业全部纳入拟建的中小企业创业园；三是重点引进科技含量高、投资规模大、产业链条长、能够有条件实现物质和能源转换的项目入园。对入园企业在土地、能源、水资源利用及废物排放等方面提出综合控制要求，围绕核心资源发展相关产业，发挥产业积聚和工业生态效应，形成资源高效循环利用的产业链，提高资源产出效率。
（二）精选试点企业。在现有入园企业中，选择条件较为成熟的企业和项目进行尝试。首先是在实现清洁生产的基础上，延伸产业链条，逐步实现企业内部物料循环，再选择相关有协同和共生关系的企业，通过园区的生态信息公告制度和协调系统逐步实现企业间物质和能源的转换。比如可以探索西南不锈钢产业循环经济发展模式，开展不锈钢生产废水处理中产生的污泥、废酸镍、铬等重金属回收利用项目和铁氧体化综合利用研究，引进对不锈钢废水、酸洗母液中的“混酸”、重金属进行综合回收利用的公司，同时对不锈钢生产过程中产生的可利用固废进行合理利用处臵。经处理后的无害化污泥则作制砖等综合利用，部分废水回用于企业生产环节，以解决园区的生活有机废水污染问题。从而实现清洁生产、达标排放,直至“零排放”。
（三）培育良好环境。一是要大力开展生态工业理念的宣传，引导企业把生态工业理念融入企业的组织、文化和企业内部激励机制，让企业法人真正成为发展生态工业的组织者、创造者和执行者；二是要建立政策激励机制，在资金注入、土地配比、人才供应等方面向生态性企业倾斜；三是要对污染重、治理力度弱的企业加大监管力度，确保达标排放。对治污能力强，废物排放量小的企业，实行税收优惠。
（四）加快循环产业建设。通过循环产业来处理区内无法解决的副产品和废料，作为现有企业的原材料投入生产过程，形成“自然资源——产品——再生资源”的闭路循环系统。
生态工业系统 篇3
工业生态学理论是基于现实企业破坏自然环境的背景下提出的。在传统工业企业中, 企业的最终目标都定位于利润最大化, 因此工业企业运作过程中的废弃物都不同程度地随着工业生产排放, 导致对环境的严重污染。有些企业甚至是以破环自然环境的可持续发展为代价, 使企业的生产成为一种非循环经济。此外, 资源的过度开发利用也造成经济效率低下。总之, 传统工业系统存在一系列弊端: (1) 不具有可持续的经济性。传统的生产方式以资源的过度开发利用谋求眼前利益, 这种累计效应到达一定程度, 将超过自然生态系统的临界值, 自然的承载能力将大大降低。 (2) 外部不经济性。过度开发利用资源的生产行为给其他企业或组织带来不经济性, 环境污染也将使人类生活环境恶化。基于此, 本文提出工业生态系统, 并根据工业生态学理论, 通过循环经济发展, 使整个工业系统中的企业形成一种良性闭环, 从而使上游企业的废物为下游所利用, 减少废物排放, 甚至零排放。这是一种理想的工业系统状态, 达到经济的可持续发展。
我国有关人员针对工业生态系统进行了研究。戴锦以生态经济学的基本思想为指导, 通过对生态经济型产业模式的理论概括, 提出产业生态化的概念[1]。商华运用生态效率理论研究了生态工业发展定量化评价的热点问题, 系统分析了工业园的生态效率测度及工业园生态化评价方法, 为我国工业园的生态设计和决策分析提供了新的理论依据和评价方法, 并为现有工业园的生态化转型提供分析工具和理论支持[2]。其他具有代表性的学者有钱易[3]、段宁[4]和王金南[5]等。
在工业生态系统中, 最为典型的是生态工业园。这种新型的工业组织形式将工业园的企业作为企业的“生物种群”, 从而实现经济可持续发展目的, 这是工业生态理论在实践中的应用。Suren Erkman在《工业生态学》一书中提出, 生态工业园概念的形成来源于生态学与工业活动结合而产生的新兴交叉学科———工业生态学, 只有借助工业生态学的有关原理组建生态工业园, 才能实现工业化社会的可持续发展[6]。Pieter H Pellenbarg通过对荷兰60个生态工业园发展政策及其经验分析, 认为生态工业园概念的形成是两个方面共同作用的结果:一是由于正在改变的区位趋势导致区位市场分化;二是因为政府有目的地将经济与环境相结合的政策所致[7]。Ernest loaves对生态工业园概念有着更深刻的理解。他认为, 生态工业园概念是建立在过去十几年中出现的十几个领域的成果和实践基础上的, 这些领域包括工业生态学、清洁生产和可持续城市规划、可持续建筑与建设等[8]。近年来随着人类对环境污染与资源枯竭的深度关注, 对可持续发展理论和循环经济研究的不断升温, 国内许多学者认为生态工业园概念来源于循环经济的设计理念与工业生态学系统化思维的有机结合[9,10]。
综上所述, 生态工业园概念来源于可持续发展理论、生产布局学和工业生态学三大理论体系。可持续发展理论为生态工业园概念的提出起导向作用, 生产布局学为生态工业园概念应用于实践提供了方法论支持, 而工业生态学为生态工业园概念的展开和阐述提供了分析框架[11]。生态工业园的关键词有“合作、可持续性、环境、资源、效益与效率、系统、生态”等, 这些都是区别于传统工业的关键特征, 因为生态工业园就是通过园区内企业之间的相互联系和合作, 使副产品在闭环中流动。即副产品将是下游产品的原材料, 使整体废物大量减少, 从而产生巨效益。其效益表现在: (1) 对环境而言, 工业园区的企业从原材料开始就考虑环境的消化能力, 减少采购污染严重的原材料, 从源头减少或杜绝污染的可能性。同时, 在整个系统中, 通过对废物的再利用, 减少环境污染。 (2) 对工业系统中的企业而言, 由于废物的再生利用可节省企业的原材料成本, 降低环境治理费用, 因此企业效益将显著提升。 (3) 对周边地区而言, 由于工业园区中的环境污染降低, 工业企业表现出良好的生态性能, 可起到示范效应, 吸引更多的企业加入, 使周边的配套服务业获益。
2 工业生态系统的生态系统原则
工业生态系统是基于自然生态系统理论提出的, 借鉴其合理性建立工业生态系统概念。因此, 工业生态系统的原则与自然生态系统有着共同和相似的地方。总体来看, 工业生态系统具有循环性、进化性、多样性和地域性, 对比分析见表1。
由于工业生态系统具有与自然生态系统类型的基本生态原则, 因此一定要达到生态平衡才能实现真正的生态价值, 提升其可持续发展能力。自然生态生态系统的生态平衡既是一种动态平衡, 又是一种相对平衡, 其平衡形式表现为整个系统中的能量和物质在生态系统个体之间的平衡, 生态个体有生产者、消费者、分解者等。如果外界环境发生了变化, 自然生态系统中的个体可自我调节, 使不平衡状态向平衡状态发展。当然, 这种自我调节是有条件和限度范围的, 在生态系统的动态平衡中要杜绝破坏自我调节的限度值, 否者将彻底破坏自然生态系统。
像自然生态系统一样, 工业生态系统的平衡也是一种相对的动态平衡。由于工业生态系统是涉及到经济效益的一种组织系统, 所以其内在作用机制是靠市场规律来调节的。在市场机制作用下, 如果工业生态系统中的某些企业破产或功能丧失, 将会使整个生态系统出现“空白”, 生态链就会出现断裂, 但通过其市场价值的内在机制, 可有其他企业来填补“空白”, 从而使生态系统中的物质、能量重新出现平衡状态。当然, 如自然生态系统一样, 工业生态系统的调节能力也是有一定限度的, 有时为了维护系统的稳定, 可辅以人为调节手段。
3 工业生态系统的生态机理及对策
3.1 工业生态系统的生态链机理和相应的对策
工业生态系统的生态链机理:自然生态系统中的能量传递主要是通过食物链进行的, 这些食物链是自然生态系统中的成员为了实现物质交换和能量传递而形成的一种网络结构。系统中存在很多食物链条, 使能量和物质被充分利用, 形成一种稳定的闭环系统, 从而维护生态系统的稳定与发展。工业生态系统中的生态链结构类似于自然生态系统中的食物链结构, 这些存在于工业生态系统中的不同行业为了自己的利益而结成合作关系。这些合作关系包括:能源材料购买、信息共享、副产品处理等。工业系统中的生态链类似于生物生态链, 其实现原理就是上游企业的副产品转化为下游企业的原材料, 从而链接成一个利益共同体的循环形式, 实现物质和能量流动。工业生态链是构建生态工业园的骨架, 生态工业园企业需要通过紧密合作才能形成良性的生态链条。工业生态系统生态链结构见图1。
为了清晰了解生态工业园中的生态链系统, 我们首先将工业生态系统与自然生态系统的组成进行相应比较, 见表2。工业生态系统和自然生态系统的组成成员都包括生产者、消费者和分解者。生态工业园的生态链也存在生产者、消费者和分解者, 但它形成了一个闭环系统, 物质和能量通过该系统链条在闭环中流动, 其生态链结构见图2。
构建工业生态系统 (生态工业园) 生态链对策:理论上说, 工业生态系统具有强大的优越性和吸引力, 但在实践中, 作为实践产物的生态工业园却没有想象中那样好, 主要问题表现在园区内企业过少、生态链条过短, 造成生态工业系统稳定性不强, 一旦工业园生态网络中某个生态成员出现问题, 将造成生态链瘫痪。因此, 需要增加生态链的外界适应能力, 即增强弹性, 如可采购原材料和多渠道处理副产品等。在横向上, 主要建立产品供应链条关系, 彻底打破相互链接中的瓶颈环节, 通过构筑企业之间的生态联系, 提升企业的生态效率。同时, 要加强企业内部各部门之间的生态联系, 使部门之间进行高效率的产品供应或副产品处理;在纵向上, 可加强各个产业之间的联系, 如链接第一产业、第二产业、第三产业, 实现产业之间的物质和能量交换, 建立良性闭环的工业生态系统。
总之, 要根据市场的内在价值规律和供求关系, 对生态链进行适当加减, 使工业园区生态链中的物质与能量可顺畅流动和运转, 实现系统中的良性循环, 提升资源的利用效率, 真正降低废物排放。特别需要提出的是, 在生态工业园中构筑生态链需要注意以下原则: (1) 工业园区内的企业成员要真正实现业务匹配, 需要考核这些企业在整个链条中的作用, 使物质和能力闭环系统能真正运行, 形成类似自然生态系统的生态链条; (2) 建立生态链条要具有动态适应性, 可根据外界和链条内部的情况实时调整, 实现可持续性的动态平衡; (3) 生态链的长短要根据企业类型、当地地域特征、业务需要等经济技术指标与环境保护指标而定。
3.2 工业生态系统的多样性机理及对策
工业生态系统的多样性机理:根据自然生态学的理论, 物种多样性与整个生态系统的稳定性之间存在一定的相关关系。当然, 生态系统稳定性的影响因素很多, 物种多样性只是其中的一种关键因素。在自然系统中, 除了物种多样性的影响之外, 各生态成员之间的相互作用对生态稳定的影响也具有重要作用。物种多样性对生态的稳定具有一定的正向作用, 但如果超过一定的阙值, 对生态稳定性的作用甚微甚至有负向作用。如在农田中种植不超过5种作物, 就对生态稳定有积极的影响;超过其数值, 增加作物种类不会增加相应的产量, 生态稳定主要来自于前几种作物。
像自然生态系统一样, 工业生态系统也存在类似的原理, 工业生态系统是一种共生系统, 企业的多样性对该系统的稳定具有重要作用。如企业的数量、企业之间的相互关系和企业之间的结构形式等, 都会对工业生态系统的稳定性产生影响。同样, 企业的生态系统多样性问题也存在临界值, 多样性阙值是构建生态工业园需要考虑的重要问题, 企业种类并非越多越好, 要考虑其生态系统整体、企业性质等, 采取适合当地发展的企业数量。
工业生态系统的多样性对策:根据上述对生态工业园多样性的阐述, 为了增强稳定性, 保持良好的经济和环境等绩效, 首先要保证园区企业成员的多样化, 这是生态工业园稳定的基本条件;其次, 设计多样性渠道, 如产品种类等, 能在企业之间发挥多样性作用;第三, 园区内企业之间的关系与相互作用应多样化。
3.3 工业生态系统的关键种机理与对策
工业生态系统的关键种机理:在自然生态系统中, 关键种的存在对生态的稳定性作用十分巨大, 正是因为生态系统中多样性的存在, 需要关键物种的领导作用, 才能维持整个系统的稳定。如果这个关键物种消失, 整个生态系统就会发生质的改变。在工业生态系统中也存在很多企业, 这些企业的类型、作用和地位都不一样, 类似于自然生态系统。在工业生态系统中, 关键企业的存在对其他企业的存活起着举足轻重的作用, 这些关键企业我们称之为“关键种企业”。“关键种企业”居于生态链条的核心地位, 是生态链稳定的关键因素, 其存在和发展以及业务变化将带动和牵制整个生态链上的企业。如日本太平洋水泥生态工业园的“关键种企业”是水泥厂, 广西贵港生态工业园的“关键种企业”是糖厂。这些“关键种企业”的行业类型一般决定了生态工业园的类型。因为这些“关键种企业”的原材料采购量大, 生产过程中产生的副产品和废物多, 横向链条长, 纵向链接其他产业, 这些企业产品特性就决定了工业园的特性。
工业生态系统的关键种对策:生态工业园的构建需要考虑“关键种企业”, 要根据当地地域特点及其发展的比较优势设立相应的领导企业, 选定该类企业要进行科学评估, 同时要考虑这类企业与其他生态链上企业的相互关系和融洽程度, 从而设立良好的生态工业链条。我国工业生态园可选定煤炭、火电厂、石油、石化、钢铁、水泥、电子行业、农副产品加工业作为“关键种企业”, 构筑企业共生体, 发挥我国在这些行业的优势。
4 结语
本文分析了工业生态系统的生态机理, 并以生态工业园为例, 对企业与自然环境的共生关系进行了研究。由于传统的工业方式, 使企业之间的生态性能不能发挥, 造成了资源浪费和环境污染, 因此工业生态系统实践体的生态工业园应运而生。它具备了经济发展、社会效益和环境保护等多种功能, 具有传统工业企业不可代替的优势, 然而实践中生态工业园考虑的问题不全面, 没有按照市场价值的运行规律来运作, 存在一些问题。
本文通过工业园区企业的生态机理、多样性分析以及关键种企业的建立, 能有效提升生态工业园系统的稳定性, 从而构建良好的闭环系统。
参考文献
生态工业园区规划大纲 篇4
以下给出生态工业园区规划文本的基本内容，具体规划工作中各园区应当根据实际情况，有所侧重、增删和调整：
摘要
1.区域社会、经济和环境概况
(1)社区、城市、区域的情况
(2)园区现状、产业类别、结构、主要资源等状况
(3)存在的问题及分析
2.园区建设必要性和有利条件
(1)必要性
(2)有利条件
3.规划目标和原则
(1)总体目标
(2)具体目标
(3)规划原则
4.园区总体设计
(1)现有建设条件分析
(2)生态工业园区的总体框架（包括主要工业链）
(3)生态工业园区的空间布局和功能分区
(4)生态工业园区的产业发展规划
5.园区工业代谢分析
(1)主要物质代谢分析
(2)能量流动分析
6.园区建设项目
(1)园区建设项目清单及说明（包括工业项目、基础设施、服务设施等）
(2)园区建设项目指南
7.园区投资和效益分析
(1)总投资
(2)融资渠道
(3)经济效益、社会效益、环境效益
8.组织机构和保障措施
(1)领导小组、管理委员会（协调办公室）、投资开发公司
(2)园区管理制度（如果是改造现有园区，须注意与现有园区的管理制度相结合）
(3)鼓励政策（土地政策、税收政策、补贴政策、信贷政策、排污收费返还等）
生态工业园决策支持系统研究 篇5
我国自2003年启动了生态工业园区的创建工作。生态工业园区是依据循环经济理念、工业生态学原理和清洁生产要求而设计建立的一种新型工业园区。因生态工业园区在建设中决策方面存在诸多问题, 结合国家相关标准及园区实际情况, 构建决策支持系统 (DSS) , 辅助和支持园区管理者加快建设生态工业园区, 为管理者在制定决策时提供数据资料和依据。该系统将园区的相关统计数据进行统一地存储和管理, 园区管理者可依据现实需要选择相应的数据分析方法进行数据分析, 系统会根据分析结果生成相应的决策建议, 以此为园区管理者制定决策时提供参考依据。本文拟建立生态工业园区的决策支持系统。
1 指标体系
为了便于管理者更加直观地了解生态工业园的建设情况, 针对生态工业园的建设特点, 本文将生态工业园建设分为三个方面:①经济发展;②环境保护;③园区管理。本文参考国家有关标准, 并结合苏州工业园区实际情况, 得到原指标体系, 继而用粗糙集方法对原指标体系进行了筛选, 筛选的结果如表1、表2、表3所示。
2 软件功能设计
2.1 软件整体功能
如图1所示, 决策支持系统的软件编写, 总体分为三个模块:数据模块、分析模块、决策建议模块。各模块要求具有动态性, 以便于后期各模块的扩展, 系统的完善。该软件的编写采用.NET开发平台, 采用Visual C#开发WinForm应用程序, 采用窗口的方式增强可视化效果, 实现人机对话功能。数据模块部分, 使用C#调用SQL Sever, 实现数据库软件SQL Sever的功能, 同时使其中所存数据具有可传递性;分析模块部分, 主要使用C#结合EXCEL来实现, 对数据模块中的存储内容进行分析操作, 将分析结果返回;决策建议模块部分, 根据分析模块中各分析结果与决策建议间的对应关系, 采用判断选择的方式, 显示分析结果及对应的决策建议。
2.2 数据模块功能
使用C#调用Excel来实现, 包括录入、查询、修改、删除等基本功能, 按照指标顺序存储数据, 并对每一指标内数据量进行动态跟踪。如图2所示。该模块数据存储于Excel表中, 将概念操作化所得的三张表格存储在VS工程文件中的DSSDate.xls的Sheet1中。
2.3 分析模块功能
本模块对数据库各指标存储数据的数量、长度进行判定, 以此为依据选择适当的模型及分析方法, 其中模型内含于方法库中。使用所选分析方法对数据进行分析。分析结束后, 返回分析结果和检验结果。数据分析就是分析和处理数据的理论和方法, 从中获得有用的信息。从这个意义上来讲, 数据分析不存在固定的解决方法, 分析的目的和分析的方法不同, 会从同一数据中发掘出各种有用的信息。以上分析方法是最基本的、最常用的几种方法, 决策者可以根据不同的决策目的选择适当的分析方法, 包括数据特征分析、饼图分析、直方图分析、回归分析、聚类分析等。分析模块软件框架如图3所示。
2.4 决策建议模块功能
根据数据分析的结果, 将结果进行显示;根据分析结果, 给出相应的决策建议。如图4所示。
3 界面设计结果
①主窗口。本文设计的生态工业园区决策支持系统如图5所示, 具有数据查询和修改、数据分析、决策建议三方面功能。②数据模块。以查询园区1994年GDP的数据为例, 数据模块如图6所示。③分析模块。针对数据分析模块, 以中央财政支出变化趋势、园区工业增加值数据特征分析、工业团体废弃物重复利用率为例进行分析, 具体模块见图7所示。④决策建议模块。本文选取某生态工业园区为例进行测试, 决策建议模块的结果如图8所示。⑤数据存储表格。决策支持系统DSS的数据存储表格样式如图9所示。
4 软件应用前景
本着提高生态工业园区管理的智能化水平、辅助和支持园区管理者加快建设生态工业园区, 并且为园区提供数据资料和依据的目的开发了本系统, 以供园区管理者在制定决策时参考使用。本系统可用于经济发展、环境保护、园区管理的数据查询和决策生成, 适合管理者和统计人员使用。
参考文献
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生态工业系统 篇6
笔者以2008年的调研数据用企业关联度指标[1]衡量陕北锦界生态工业园企业运行效率时发现, 该生态工业园2002年3月启动时拥有19个企业68条工业产业链。园区企业初始总关联度指标为0.40, 截止2008年8月新增22个企业和65条工业产业链, 园区企业总关联度为0.16。与此对应, 丹麦Kalundborg生态工业园1975年初始时有7个企业和7条产业链, 其总关联度为0.33, 1985年共拥有8个企业和12条产业链, 企业总关联度上升到0.43。关联度的变化显示陕北锦界生态工业园的运行效率在不到7年的时间里大大下降, 而Kalundborg生态工业园的运行效率却在稳步上升。这一现象促使本文探索生态工业系统的复杂性, 以期准确评估生态工业系统内部结构的复杂关系。
系统复杂性研究一般借助于系统结构形态——网络展开。1959年ER模型的提出奠定了随机网络的理论基础[2], ER随机网络中节点分布遵循泊松分布, 有一个“平均数”, 连接数目比平均数明显高或低的节点都极少, 随着连接数的增大, 其概率呈指数递减, 也称为指数网络。但这一理论不能解释动态的复杂系统。1999年, A-L.Barabási等人意外发现:万维网基本由少数高连通性的页面串连起来的, 80%以上页面的连接数不到5个, 而占节点总数不到万分之一的极少数节点, 却和1000个以上的节点连接。他们把这种网络称为“无标度网络”[3]。与随机网络节点的泊松分布不同, 无标度网络的连接分布遵循“幂次定律”, 即:任何节点与其他k个节点相连接的概率正比于k-r (p (k) ～k-r) 。这种特性显示:若将节点连接的分布取对数并用双对数坐标表示, 结果将成一条直线[4]。无标度网络的发现开辟了复杂系统研究的新途径。而关于生态工业系统复杂性的研究也随这一理论突破而日渐普及。
国外生态工业网络的研究多集中于物质/能量的交换分析。Audra J.Potts Carr用图论形式介绍了Choctaw产业网络中物质/能量的流动[5]。Thomas Sterr和Thomas Ott介绍了Khine-Neckar区域网络的物质/能量流动路径, 明确了网络内企业与网络外企业的联系[6]。Mirata 和Emtairah研究了生态产业网络中企业共生对区域环境的进化作用[7]。Tan和Col-long以0-1整数规划模型与启发式算法解决网络规划问题[8]。国内生态工业网络的研究中, 王兆华等人界定了生态工业系统共生网络模式[9]。陈定江通过对鲁北生态工业园区的物质、能量和信息流分析, 利用复杂适应理论建立了多主体生态工业系统演化模型[10]。徐大伟等运用耗散结构理论研究生态工业系统的自组织机理[11]。柴立和等人从非平衡统计力学角度分析企业主体间基于物质和能量交换的共生关系对系统结构的影响[12]。戴铁军等人从网络密度参数分析了几个典型生态工业园[13]。而宋雨萌等人运用网络复杂性度量方法分析了河南省巩义市的区域工业共生网络[14]。这是目前国内仅有的两篇针对生态产业网络展开拓扑结构研究的文章。这给复杂网络理论在生态工业系统的研究和应用提供了巨大空间。
2 复杂网络理论在生态工业中应用的理论基础——复杂性特征
生态工业网络复杂性主要由其结构上的“多样性”造成的[15]。多样性是构建生态工业网络的基础之一[16,17]。这种多样性主要指网络中存在着各种类型的企业和其他相关主体, 各主体之间又存在着各种各样的物质、能量和信息等联系。它体现在两个方面。
(1) 网络成员多样性导致的结构复杂性
生态工业网络系统中“生产者”“消费者”和“分解者”等诸类企业分属不同的行业, 拥有不同规模, 在网络中有不同的影响力。各种类型企业的数量也由于生态工业网络中产业链的特点不同而不同。
(2) 网络成员联系多样性导致的复杂性
联系的多样性体现在内容和结构两个方面。内容上的联系以物质和能量为主, 伴以信息、技术和知识等。结构上的联系体现在纵向和横向上:①纵向联系使物质和能量沿着“生态产业链”逐级逐层次流动, 实现物质和能量的多级利用;②横向联系指使用或产出相同原料、主副产品的同类企业的竞争与合作关系。
3 复杂网络理论在锦界生态工业系统中的应用
3.1 锦界生态工业及其网络拓扑结构分析
锦界工业园以“发展规划突出重点, 分阶段推进生态工业建设, 以煤电产业为发展基础, 发展资源就地转化、深加工与综合利用体系”为原则, 根据发展生态工业网的需要, 引入新型建材、甲醇深加工等生态产业链构筑包括以煤电、煤化工为两大核心的生态产业链网, 形成煤电、煤化工、盐化工和玻璃建材四大产业体系, 如图1所示。
3.2 构建锦界生态工业系统网络拓扑结构
(1) 确定锦界生态工业网络的点和边
①以企业为节点
节点是构成网络的主体, 本文以锦界生态工业园区及周边企业为对象。按照“具有一定规模”且“与区内企业产生物质/能量交换”为原则进行选取。区内现有企业200多家, 选取一定规模 (年产值200万元以上) 的企业82家作为研究节点。需要说明:统计分析中采用“属性数据”, 分析结果的显著性与样本量大小相关。但是网络分析采用“关系数据”。这是网络分析与统计分析的重要区别[18]。而在进行网络复杂性分析时, 如果网络内节点数少, 这些因素抑制了其复杂性特征的涌现。一般的, 当最大连通图的节点数量大于50个时, 分析才有意义。
②以物质/能量的交换为网络的边
生态工业网络边的确定从网络结构维度区分, 以纵向关系为基础, 只考虑节点的物质/能量交换, 而不考虑横向联系——同类节点企业的竞争关系。由于企业之间的物质/能量的频繁性和不确定性, 以2008年8月企业间物质/能量交换为数据采集点, 如果节点间存在物质/能量交换, 则在邻接矩阵中用1表示, 否则用0表示。
③边的有向性——物质/能量的流动具有方向性
生态工业网络中物质/能量的流动具有明显的方向性, 是一个典型的有向网络。有向网络与无向网络一个显著的区别是需要区分入度与出度。无向网络中, 节点的度仅表示与其有联系的节点数量。而在有向网络中, 节点入度表示有多少数量的节点向其提供物质/能量, 反映是其作为物质/能量“接收者”的属性;而出度则表示有多少数量的其他节点成为该节点的“接收者”。本文将锦界生态工业网络视为有向网络。
④暂不考虑边的权重
由于节点间物质/能量交换数据的获取难度较大, 计量标准不统一, 难以归一。本文暂不考虑节点间物质/能量交换的数量, 即不考虑网络中的连接权重问题, 将其抽象为无权网络。
(2) 锦界生态工业网络的拓扑结构图
借助Ucinet软件NetDraw工具, 获得图2所示的锦界生态工业系统网络拓扑结构。
进一步分析证明该网络是完全连通的, 可以进行网络复杂性分析。
4 锦界生态工业系统网络复杂性分析
4.1 经典参数计算结果
锦界生态工业网络的相关参数计算结果如表1所示。
表中网络密度可通过Ucinet软件计算生成, 聚集系数和平均路径长度通过Matlab编程实现。其中对平均路径长度的计算采用“弗洛伊德”算法实现[19]。
4.2 小世界性验证
(1) 验证方法
对比验证实际网络与随即网络的小世界特征。其中聚集系数和平均路径长度是考察小世界特征的两个重要指标。Sporns等用小世界系数
(2) 验证结果
表2对比了图2的网络与相应随机网络的平均路径长度和聚类系数。表中和分别表示实际网络的平均距离和聚类系数, 而Lrand和Crand分别表示相应随机网络的平均距离和聚集系数。
结果表明:与相应的随机网络相比, 锦界生态产业网络的平均距离大致相等, 而聚集系数大于随机网络, 满足
(3) 结果讨论
小世界特征的存在说明, 锦界生态工业网络中各企业之间能便利地交换物质/能量。聚集系数越大说明生态工业网络中集团化程度越高。生态工业系统的管理可以聚集系数高的企业集团作为核心产业或优势产业加以重点培育和发展。依据Kuhnert和Helbing的观点:平均路径长度可以代表产品在网络中的交付时间[22], 生态工业网络中平均路径长度越小, 则企业之间物质/能量交换的效率越高, 据此可判断两个企业 (节点) 之间的关系密切程度。
4.2 无标度特征的验证
(1) 验证方法
Barabási等将节点度分布满足幂律分布的网络称为无标度网络。因此, 网络的无标度性一个重要特征是节点的度满足幂律分布, 即p (k) ～k-γ, 从而出现一些网络中心节点。本文在验证网络的无标度特征时, 考察其双对数坐标下的分布情况, 如果logp (k) 与logk之间是线性关系, 则满足logp (k) =-γlogk+a, 可以证明p (k) ～k-γ, 网络满足幂律分布。
通过Matlab计算网络的度分布, 并用SPSS软件验证网络是否满足, 同时计算出相应的值, 可确定网络是否具有无标度特征。
(2) 验证结果
图3给出了锦界生态工业网络在双对数坐标下的度分布。图 (a) 为网络的出度分布, 计算得到其回归系数γOut=1.32, R2=0.80, 图 (b) 为网络的入度分布, 其回归系数γIn=1.41, R2=0.74。结果显示:网络出度和入度分布, logp (k) 与logk之间存在线性关系, 满足logp (k) =-γlogk+a. 锦界生态工业网络的出度分布和入度分布均符合幂律分布, 网络具有无标度特征。
(3) 结果讨论
①网络无标度性的现实意义
无标度特征说明锦界生态工业网络中存在少数“中枢”节点 (可城为“枢纽企业”) , 这些节点有大量的链接, 意味着有很多物质/能量的流动通道。如表3所示。
这些“枢纽企业”节点既有很多原材料供应商, 同时也存在大量的下游企业接收这些“枢钮企业”的副产品、生产剩余物质。这在一定程度上解释了锦界生态工业园的企业关联度下降的原因:新加入企业只在一条产业链上与原有企业交流物质/能量, 并没有增加新企业自身的节点密度。因而降低了整个生态工业系统的企业关联度。
在生态工业系统的运行管理中, 可以依据企业节点密度作为评价系统中各企业地位和作用的一个关键指标。节点密度越高意味着企业在系统中的作用越大, 地位也就越高。相比节点密度低的 , 这类企业是系统运行重点关注的对象。
考虑网络的有向性, 大部分节点的入度或出度较小 (见表4) 。处于网苗产业链“源头”和“末端”的企业节点只有“出度”或“入度”, 而没有“入度”或“出度”。
在生态工业网络结构中, 可以依据网络密度这一指标判断企业在系统中的地位, 相互之间的关系, 甚至可以判断企业在某一特定产业链上的位置。如入度为0的企业可视为产业链的源头企业, 而出度为0的企业可视为产业链的末端企业。
②出/入度分布幂律指数γIn/γOut讨论
网络幂律指数γ值的大小: 网络的度分布是与网络拓扑结构紧密联系的, 尤其与网络中的中枢节点数量及分布有直接联系, 王林等证明, 当γ∈ (1, 2]时, 网络中存在较多中枢节点, 当γ∈ (2, 3]时, 中枢节点数量较少[23]。可知, 在无标度网络中, 值越小意味着出现高度数节点的可能性越大, 生态工业系统中出现枢纽企业的数量越多。
比较一些经典复杂网络, 锦界生态工业网络的入度值γIn和出度值γOut略小, 但与宋雨萌等对巩义产业系统物质流动网络中的γ=1.6相接近。可能存在两个方面的原因:一是以物质/能量交换为基础的网络, γ值可能都偏小, 网络中高度数节点出现的频率高于一般的复杂网络;二是γ值的大小可能与网络中存在的节点总量有一定关系。这有待于进一步研究。
网络出度分布幂律指数γOut和入度分布幂律指数γIn: γOut和γIn差值越大表示网络越不对称。如社会网络中, 出度代表网络节点给予其他的帮助或支持, 而入度则代表节点接受他人的帮助或支持等[24]。观察锦界生态工业网络中γOut和γIn值大致相等, 意味着网络中物质/能量流出和流入基本均衡。但生态工业网络中γOut和γIn值有可能取决于网络组成节点的性质。
5 结束语
本文以陕西锦界生态工业园为背景, 运用复杂网络理论构建了该生态工业系统的网络拓扑结构。在证明网络完全连通的基础上, 从小世界和无标度两个方面分析了该网络的复杂特性。重点解析了小世界性和无标度性验证的指标参数在生态工业系统运行中的现实意义, 以此阐述复杂网络理论在生态工业系统运营管理中的应用价值。对于锦界生态工业系统关联度下降的解释暗示着复杂网络幂率γ值与企业关联度指标之间存在着某些内在联系, 因为关联度里面的企业实际上是复杂网络中的节点, 而关联度的产业链等同于复杂网络中的边。如何使这两个概念所代表的各自领域能够有机协调, 在生态工业系统运行中进一步发挥作用将是今后需要进一步拓展的内容。
生态工业系统 篇7
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
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:
其中, r为专家个数, 。再取其所上占比重, 就得到专家权重的修正值。计算公式如下:
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:
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:
将上述两个公式进行代入就可以得到关于生态工业园区系统柔性适度性评价模型的目标函数:, 然后找到其最大值对应的条件。
(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 (0.04920.2115 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 0.07830.0125) 。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
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生态工业系统 篇8
1 工业产业集群品牌生态系统理论内涵
1.1 工业产业集群品牌生态系统内涵
在某个特定空间内,所有的生物和环境之间因进行物质和能量的交换而形成的统一整体即为生态系统。工业产业集群品牌生态系统为在某个特定的时间和空间内,集群工业企业品牌和利益相关者及其外部生态环境组合而成的商业生态系统。集群工业企业品牌为生态系统的主体,它通过与外部环境进行物质、信息和能量等方式的作用而实现自我调节。完整的工业产业集群品牌生态系统由3个层次构成:工业品牌个体、工业品牌群落和工业产业品牌生态系统。其中工业品牌个体即为该系统中所有工业企业及其相关单位的品牌,包括工业企业品牌、工业企业供应商品牌、工业企业中间商品牌、工业企业竞争者品牌等。工业品牌个体是工业产业集群品牌生态系统中最基本的组成单位,在工业企业集群生态环境中也处于不断更新和发展状态。工业品牌群落是在一定的时间和空间内,由不同类型的工业品牌个体有机组成的集合体。工业品牌群落包括工业企业品牌、工业企业中间商品牌、工业企业顾客品牌、工业企业供应商品牌等,是工业企业集群品牌生态系统中企业成分的总和。
1.2 工业产业集群品牌生态系统特征
工业产业集群品牌生态系统不仅具有普通生态系统的一般特征,同时也具有其独特性,主要表现在以下3个方面。
1.2.1 复杂性
工业产业集群品牌生态系统是由工业品牌群落及其生存的环境共同作用而成的,因此工业产业集群品牌生态系统主要表现为品牌群落的复杂性和外部环境的复杂性。品牌群落的复杂性主要是指每个工业品牌个体本身也是一个复杂的系统,这些系统都是由工业品牌企业、工业品牌中间商、工业品牌顾客、工业品牌供应商及其外部环境组成。各个工业品牌个体之间有时也会相互作用,这同时也增加了系统的复杂性。外部环境的复杂性主要是指外部经济、社会、技术、自然等多种构成要素的复杂性。外部环境的发展状况影响工业品牌群落的发展,同时工业品牌群落的发展又影响外部环境。此外,工业品牌群落本身是一个较为复杂的生态系统,工业品牌群落与外部环境之间的相互作用增加了其复杂性。
1.2.2 非线性作用性
一般而言,工业产业集群品牌生态系统会呈现出多种多样的性质和状态,这主要由其非线性作用特征决定。工业产业集群品牌生态系统中各种品牌之间、品牌与环境之间都会相互产生作用,包括正向作用和负向作用。这种作用直接导致工业产业集群品牌生态系统表现出了非线性特征,即各系统要素的运动是不规则的,不是简单的叠加或者因果关系,甚至有可能发生突变的状况,因而很难从一个因素的变化推导出系统的变化。这使得有些品牌可能会迅速向上发展,而有些品牌会出现衰退的现象。系统的这种特征也会产生有多少投入不一定会有多少产出、各个成员发展不平衡的现象。正是由于这种现象的存在,促使工业产业集群品牌生态系统成员更加多样化、系统不断进化。
1.2.3 协同进化性
工业产业集群品牌是工业企业个体通过相互竞争、协同等方式形成的相互作用机制,不是简单的工业企业品牌加和或者“扎堆”。从某种角度而言,工业企业之间、工业企业与环境之间通常会存在着某种特定关系,这种特定关系主要是通过物质循环、信息传递等方式满足各方需求并实现协同进化。系统的各个成员面对环境压力时,都会通过自身调整以适应环境的变化,这种自身变化同时也会引起其他相关成员的变化,进而影响整个系统的变化。当某一成员不能适应环境变化或者其他相关成员变化时,就会被系统淘汰和抛弃。当该成员离开了其长期以来赖以生存的生态系统时,则很难生存下去,继而消失。因此,每个系统成员在自身不断发展的同时也会影响其他相关成员和系统环境,进而促进整个生态系统的进化。
2 工业产业集群品牌生态系统协同进化的动因分析
2.1 环境选择的压力
21世纪的中国已进入工业化快速发展阶段,随着产业集聚对优化资源配置、促进经济效应的作用凸显,工业产业品牌集聚已成为主流趋势。然而,随着经济社会的发展,工业企业面临外部环境也愈加复杂,各个工业企业之间的竞争也愈加激烈。随着时代的发展,消费者的市场需求也在不断的发生变化,多种多样的替代品牌随之出现,加之政策环境对工业企业的限制等,这使得工业企业的外部环境压力逐渐增大。若工业企业品牌不能适应环境变化、承受外部环境压力,则很可能会被淘汰,无法正常生存下去,因此企业需想法设法适应新环境。面对复杂多变的生存环境,工业企业品牌很难仅仅依靠自身资源和经营能力获得持续发展,而需要依靠竞争者、互补者的品牌资源优势获得共同发展,这就离开不了工业产业集聚品牌生态系统。工业产业集聚品牌生态系统能够将不同工业企业及其相关单位的品牌整合到系统中,可为工业企业品牌面对外部环境提供支持和帮助。工业企业品牌的协同进化可有效提高系统要素之间的正向作用,削弱负向作用,从而有效降低工业企业品牌的生存压力。因此,面对环境选择的压力,各工业企业品牌需要通过协作方式实现协同进化。
2.2 市场效应的拉力
随着市场化进程的加快,市场专业化分工协作也在不断深化。实践证明,合理的专业化分工协作能够有效的降低生产成本,提高经济效益。因此,在工业产业集群品牌生态系统中,品牌专业化分工也将逐渐成为一种新趋势。在市场效应的推动下,工业产业集群品牌生态系统逐渐协同进化。这种拉力主要表现在以下几个方面:(1)工业品牌集聚能够有效促进配套产业集中,如供应商相关产业集中、中间商相关产业集中等,有利于工业品牌配套产业的发展,进而为工业产业的生产提供便利、促进工业产业的发展和工业产业集聚品牌效应的提高。(2)工业品牌集聚有利于工业企业吸引政府及其他公共机构前来投资,降低工业企业基础设施等公共物品成本,提高工业企业的生产收益。如政府投资工业产业园,完善工业产业园的基础设施配套和公共服务设施配套,大幅降低工业企业的营业外成本,有力促进工业企业发展。(3)工业企业品牌集聚有利于提高工业企业技术水平。集聚工业企业技术水平参差不齐,但均有各自的优势和特长。随着技术知识的传播和扩散,系统内成员取长补短,有利于企业技术水平的提高和技术创新。这些市场效应均在一定程度上促进了工业产业集群品牌生态系统的协同进化。
2.3 自身发展的动力
集聚工业产业品牌生态系统协同进化自身发展动力主要体现在工业企业寻求利益最大化。实现利益是企业经营的最终目标,而集聚工业产业品牌生态系统能够使企业获得比非系统成员更多的利益,这就促使工业企业加入到系统成员中,包括工业企业、供应商、竞争者和消费者在内的系统成员能够获得利益。(1)供应商可通过长期与品牌生产企业合作获得最稳定、最大的利益。通过建立长期信任机制,供应商可大幅降低寻找合作单位的成本、获取稳定的收益。(2)竞争者通过与品牌生产企业合作,共同开辟市场。通过汲取品牌生产企业的管理经验、学习品牌生产企业的先进技术,从协同竞争中获取收益。(3)消费者可从竞争的市场中获取物美价廉的产品。由于集聚工业产业品牌生态系统能够有效的降低企业的生产成本,而生产成本最终会转嫁到消费者身上,因此在市场竞争条件下,消费者获取的产品价格也会有所降低。集聚工业产业品牌生态系统内各个成员均能够从系统内获得较多利益,因此工业企业自身也会有促进工业产业集群品牌生态系统协同进化的需求和动力。
3 工业产业集群品牌生态系统协同机理分析
3.1 工业产业集群品牌生态系统的企业间协同演化机理
工业产业集群品牌生态系统中企业间主要是通过生态位进行相互影响和作用的。生态位即为工业集群品牌生态内的企业品牌在特定生态环境内能够与其他企业品牌进行相互作用的能力,具体如图2所示。实际上,工业产业集群企业品牌生态位是微观生态位的一部分,主要反映工业企业的生存位置,也反映该企业在系统物质、信息和能量流动过程中所起到的作用。在工业产业集群品牌生态系统中,各个工业企业品牌能够利用的资源总和即为生态位宽度,也就是工业企业品牌对市场环境资源适应的范围。不同学者提出了不同的生态位测度方法,本文采用王子龙提出的集群企业生态位宽度模型研究工业产业集群品牌生态系统企业间的协同机理。
集群企业生态位宽度模型的假设前提为外部资源不变,当生态系统中存在i个集群工业企业品牌,外部存在n个环境因子,假设Ai为集群工业企业品牌i的生态位宽度,Di为集群企业所处环境提供的全部资源总和,则:Ai={X|f(x1,x2,x3,…,xn)>0,X=(x1,x2,x3,…,xn)},Di=J1×J2×J3…×Jn,公示中Ji代表集群工业企业品牌中第i个资源的生态位因子在该集群内的范围值。若出现Di∩Ai≠F的现象,则表示可能出现了重叠现象,即该集群工业企业品牌能够在该环境中生存。若将集群工业企业品牌和资源状态形成一个矩阵,p代表集群工业企业品牌,q代表资源状态,则集群工业企业品牌生态位资源矩阵如表1:
表1矩阵中Kij为第i个集群工业企业品牌利用资源状态j的数量,则为该集群工业企业品牌生态系统中i类集群工业企业品牌数量,为利用资源状态j的集群工业企业品牌数量,则为集群工业企业品牌数量总和。那么生态位宽度测量公式为:
其中为第i个集群工业企业品牌利用资源状态j的个数所占比例。当区域内有丰富的资源时,工业企业品牌倾向于选择优质资源而放弃劣质资源,从而使得生态位宽度缩小;当区域内资源贫乏时,工业企业品牌倾向于通过竞争的方式获取资源,使得生态位宽度扩大。
在工业产业集群品牌生态系统中,集群工业企业为了生存和发展,往往需要获取人力、技术、资金等资源,这就不可避免的出现竞争现象。工业企业品牌之间的竞争强度直接关系到企业生态位的宽度。工业企业品牌生态位越小,则相互之间的重叠部分越少,表明工业企业品牌的差异性越大,竞争激烈程度越低。反之,相互重叠部分越多,表明工业企业品牌的相似度越高,竞争激烈程度也会越高。然而随着环境的变化,资源的数量也会不断的变化,工业企业品牌之间也呈现动态协同演化趋势,即工业企业品牌不断地进行生态位重叠和分离,促使竞争的工业企业品牌共同发展。
3.2 工业产业集群品牌与外部环境协同演化机理
一般而言,工业企业品牌环境分为内部环境和外部环境。内部环境主要指工业企业的内部组织制度、文化氛围等,外部环境主要指企业发展所处的外部经济、制度、社会、自然环境等。工业企业集群品牌与外部环境之间是相互作用的过程,两者相结合共同构成生态系统。工业企业可分为5种类型:劳动力导向型、市场导向型、科技导向型、原材料导向型和动力导向型工业,不同导向类型的工业类型对资源的依赖程度各不相同,因而与外部环境相互作用的情况也有较大差异。在不同环境下,各个外部环境因子对生态系统的作用程度各不相同,其中区位环境、科技环境、社会文化环境及制度环境对工业产业集群品牌的成长具有显著作用。
区位环境对工业产业集群品牌的成长具有较大影响主要由于工业产业集群具有显著的区位特征。工业产业主要为资源依赖型产业,因而对地理区位的依赖性较强,这种依赖性主要表现在原材料资源、劳动力资源、基础设施资源、资本资源等方面。科学技术是第一生产力,因而科技是推动工业企业品牌发展的重要动力。当前科学技术发展日新月异,工业企业品牌之间的竞争也愈加激烈,而市场的竞争最终取决于技术的竞争。因而对于工业产业集聚品牌来说,科技创新能力和资源直接影响工业产业品牌生态系统集聚能力。在一定程度上,社会文化环境也直接影响工业产业品牌集聚程度。工业产业集群品牌生存于社会文化环境之中,如道德规范、传统习惯等文化环境,不同地区的社会文化环境具有一定的差异性,而这种差异性为工业产业集群品牌发展提供了弹性空间,促进集群工业企业品牌的差异化发展。此外,政策法规、管理体制、市场机制等诸多制度环境同样影响工业产业集群品牌的成长。不规范的制度会促使机会主义和投机倒把行为的产生,而规范的制度环境能够为工业产业集群品牌的发展营造良好的发展氛围,促进工业企业品牌的健康可持续发展。
工业产业集群品牌与外部环境相互作用的过程实质上是工业企业品牌与外部环境交换物质、能量、信息的过程。一方面,工业企业集群品牌从外部环境获取其生存发展所必须的物质、能量、信息等生产要素;另一方面,工业企业集群品牌向外部环境输出物质、能量和信息,促进外部环境的优化。如此反复,最终形成一个动态平衡的生态系统。具体演化模型如图3所示:
通过图3协同演化模型可以看出,工业产业集群品牌生态系统的演化主要是工业产业集群品牌和外部环境之间的协同演化,在这个过程中,工业产业集群品牌的工业企业将得到发展。同时,工业企业的发展带动集群企业的发展,进而使得工业产业集群品牌生态系统更加优化,这是一个相互作用、动态发展的过程。在此过程中,主要表现为工业企业集群品牌对外部环境的适应,虽然这种协同演化过程是相互的,但总体来看,外部环境变化起主导作用。主要由于工业产业集群品牌是顺应环境的特点而产生的,工业企业品牌只有顺应环境变化才能得到生存和发展,否则将会被淘汰。
4 工业产业集群品牌生态系统运行机制分析
4.1 管理机制
由于工业产业集群品牌生态系统不仅需要对系统内工业企业进行资源管理和整合,也需要适应系统外部环境,因此需要构建交互式管理机制,以适应内外环境对工业产业集群品牌生态系统的要求。良好的交互式管理机制不仅能够优化生态系统内外环境关系,也能够使得系统内部工业企业管理趋于合理化和有序化,有助于工业企业品牌发展。因此,在工业企业运营过程中,需关注工业企业生产、管理和经营活动,注重集群品牌发展,维护集群品牌的良好形象。当短期利益与品牌发展冲突时,应优先维护品牌发展的权益,走企业可持续发展道路。在集群品牌竞争日益激烈、集群品牌生态系统面临的环境日趋多元化和复杂化的背景下,集群品牌企业受知识、经验和经历等条件限制,管理的范围和深度也会受到限制,这就会出现管理困境,阻碍工业产业集群品牌生态系统的发展。因此需要尽可能通过增加管理层次的方式适度缩小管理范围,集中品牌企业的优势资源用于管理工业产业集群品牌生态系统的发展战略上,指引工业产业集群品牌生态系统走良性发展道路。同时,为了降低成本,可构建工业产业交互式管理模式,以适应发展需求。这种“扁平式”管理模式可有效的促进工业产业集群品牌生态系统内工业企业动态交流,并在实践中优势互补,增强工业产业集群品牌生态系统的环境适应能力。
4.2 创新机制
为适应外部环境变化、提高工业企业品牌竞争力,集群品牌企业需要进行系统创新。随着工业产业集群品牌生态系统的复杂性不断提升及外部环境的不断变化,品牌企业已认识到仅仅依靠某个要素或者环节的创新很难实现集群品牌的实质性创新。工业产业集群品牌生态系统是一个有机整体,创新活动需要有完善的创新机制做保证,才能实现创新过程的集成性及创新要素的协同性,最终实现工业产业集群品牌生态系统的持续运行。完善的创新机制是集复杂性、有机性、动态性于一体的机制,这种机制不仅能够满足生态系统内各成员发展的需求,而且能够适应外部复杂多变的环境。由于完善的创新机制是市场创新、制度创新、技术创新等创新的有机结合,因而其具有复杂性。根据工业产业集群品牌与外部环境协同演化模型,系统内各要素与外部环境进行物质、能量和信息的交换,因而创新机制内外部环境是有机统一的整体,不是独立存在的机制。工业产业集群品牌生态系统内部和外部环境处于不断的变化之中,因而创新机制运作的目标、内容、手段等也需要随之变化,以适应集群品牌发展的需求。此外,在工业产业集群品牌创新机制的实施过程中,应当与时俱进,掌握先进的管理理论知识和技术经验,满足外部环境不断变化背景下工业产业集群品牌生态系统持续发展的要求。
4.3 整合机制
由于品牌企业所需求的资源较多,因而需要对资源进行有效的配置和整合,这就需要一个健全的整合机制作保障。工业产业集群品牌生态系统实质上是一个商业生态系统,且这个生态系统以人为核心,这就决定了工业产业集群品牌生态系统是一个具有较强意识性和能动性的有机系统。工业产业集群品牌生态系统的发展过程不仅仅是内外环境之间互相作用的过程,也是系统内各构成要素之间的协同运行过程。在内外环境良性作用的背景下,只有系统内各构成要素协同运行,才能实现集群品牌生态系统持续发展。整合机制主要分为外向型整合和内向型整合两种。一方面需要整合系统与外部环境之间的关系,包括自然环境、经济环境和社会环境等;一方面需要整合系统内部各要素之间的关系,包括劳动力要素、技术要素、资本要素等。正常情况下,系统与外部环境能够和睦相处,系统随着外部环境变化而做出相应的调整。而在某些情况下,外部环境的突变会给系统带来较大的负面影响,导致系统出现不稳定现象。因而需要整合机制对系统进行有效的整合,使得系统与外部环境进行正常的物质、信息和能量流动。工业产业集聚品牌生态系统内部的人、财、物等资源种类和数量较多,若不能有效的整合会导致系统低效运行,因而需要对系统内的资源进行有效配置和调整,使得系统能够高效运行。
4.4 保障机制
工业产业集聚品牌生态系统作为一个完整的系统,离不开保障机制以保证系统的正常运行。由于工业产业集聚品牌具有复杂性和多样性,加之外部环境的复杂多变性,这就要求保障机制也应具有灵活多变性。工业产业集群品牌生态系统的发展是一个动态演化的过程,其演化过程的各个阶段目标、内容和任务各不相同,因而各个阶段对物质、能源和信息的需求也各不相同。为保证满足生态系统发展各个阶段的需求,保障机制也需具有动态性。工业产业集群品牌的保障机制需要同时关注系统内部环境和外部环境:(1)健全的保障机制应以系统整体运作和发展为保障目标,保障时间为从系统的初始阶段直至系统结束阶段。(2)由于系统不断的与外界环境进行物质、能量和信息的互换,因而保障机制应以外部环境变化为基础进行动态更新。(3)由于工业产业集群品牌生态系统不同发展阶段对物质、能源和信息的需求不同,因而保障机制应根据这种需求进行实时调整,满足品牌生态系统各个阶段生存和发展的各项需求,保证工业产业集群品牌生态系统可持续运行和发展。
摘要：工业产业集群品牌生态系统由工业产业集群品牌集群及其所处的环境组成,而组成该生态系统根本目的是协同进化。本文首先对工业企业集群品牌生态系统内涵和特征进行分析,然后阐述了工业产业集群品牌生态系统协同进化的动因,动因主要有环境选择的压力、市场效应的拉力和自身发展的动力3个方面。基于此,文章构建了集群企业生态位宽度模型和工业产业集群品牌与外部环境协同演化模型,对工业产业集群品牌生态系统的企业间和企业与环境的协同演化机理进行了研究,最后提出包括管理机制、创新机制、整合机制和保障机制在内的4个运行机制,促进工业产业集群品牌生态系统良好运行。
关键词：工业产业集群,生态系统,协调机理,运行机制
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生态工业系统 篇9
关键词：环境扩散效应,生态工业园,生态效率,实证研究
1 研究模型与研究方法
1.1 生态工业园的环境扩散效应
所谓生态工业园的环境扩散效应, 指生态工业园对周边地区的环境改善的贡献和影响。按照影响方式和途径可以划分为显性环境扩散效应和隐性环境扩散效应。显性环境扩散效应指生态工业园对周边区域环境改善“能表达”的贡献, 可以通过生态工业园与其所在地区的一系列指标的对比分析进行测量, 包括生态效率的增长率、生态工业园贡献率等。隐性环境扩散效应指生态工业园对周边地区环境改善“存在且难以测算”的贡献。它通过生态工业园的技术溢出、园区内外企业合作等方式实现放大效应, 促进区域产业升级和产业结构调整。下面仅对生态工业园的显性环境扩散效应进行测算。
1.2 区域生态效率的测算方法
世界可持续发展工商业联合会 (WBCSD) 将生态效率定义为通过提供具有价格优势的服务和商品, 在满足人类高质量生活需求的同时, 将整个生命周期中环境的影响降到至少与地球的估计承载力一致的水平上[6]。区域生态效率不仅要表征区域产业活动造成的环境影响, 而且要评价经济发展水平, 因此, 区域生态效率用区域经济发展水平与环境影响的比值来表示。计算公式为:
其中, EDLi为第i个地区的经济发展水平, 用工业总产值表示;EIi为第i个地区的环境影响程度, 是对工业废水排放、二氧化硫排放、固体废弃物排放、耗煤量、年供水量、耗电量、热力消耗量、天然气供应量等8项指标进行无量纲化处理后的算术平均值, 这8项指标分别反映环境污染情况和资源消耗情况。
在环境影响的综合评价中, 反映环境影响的各项指标的量纲不同, 而且数据样本有限, 因此, 利用公式 (2) , 分别对8项指标进行无量纲化处理。具体方法是:
式中, y*i是某项指标经过无量纲化处理后的指标值, yi是该指标在某年未经过无量纲化处理的原始数值, ymin和ymax分别为观察期内该指标的最小值和最大值。工业总产值采用同样方法进行无量纲化处理。由此, 可以测算出生态效率指数。该指数大于1, 表明该地区经济发展基本能够弥补由此造成的环境破坏;反之, 则表明该地区经济发展水平超过生态环境能够承受的程度。
1.3 生态工业园贡献率的测算
生态工业园贡献率, 也称为生态工业园对其所在区域协调发展的贡献率, 是指在区域的经济增长或环境改善的指标中生态工业园拉动所占的份额, 用两者的经济水平、各项环境指标的增量的比值来表示。具体的, 用y代表生态工业园所在母地区 (表示为区域M) 的某项指标的增加值 (或减少值) , t代表年度, 则t年区域M该指标的增长率的计算公式为
假设区域M可划分为S个子区域, 其中有 (S-Q) 个生态工业园, Q个非生态工业园区域。用xi表示第i个子区域该指标的增加量 (减少量) , 则 (1) 式变为
相应的, 第i个生态工业园的贡献率计算公式为:
即该指标的第i个生态工业园的增加值 (或减少值) 除以区域M的增加值 (或减少值) 。
2 样本选取与数据来源
2.1 样本选取的依据
天津经济技术开发区 (以下简称“天津开发区”) 面积仅占天津市3‰, 但工业总产值已占到全市1/3以上、出口额占到全市近一半[7], 开发区的主要经济指标历年均在中国54个国家级开发区中位居首位。自2000年实施ISO14001环境管理体系标准以来, 开发区已通过工业生态系统的构建和完善、资源和废物的减量化措施, 形成了以电子通讯、生物制药、汽车制造、食品饮料四大支柱产业为核心的产业链条, 推进企业清洁生产、节能降耗减排成效显著, 达到国家《综合类生态工业园标准》。目前已通过国家验收, 成为首批国家生态工业示范园。可见, 天津开发区的经济发展为城市发展带来了活力, 同时在园区生态建设方面也成效斐然。然而, 天津开发区的生态工业园建设是否对天津市的生态建设产生同样显著的贡献呢?由于我国很多开发区的生态工业园建设轨迹与天津生态工业示范园相似, 是在原有开发区基础上进行改造建设的, 属于综合型生态工业园。因此, 回答这一问题对我国生态工业园建设具有普遍意义。
2.2 数据来源
由于数据来源的限制, 选择天津开发区1998～2002年的环境与经济相关数据进行研究。数据来源于《天津市统计年鉴1999～2003》、廖红 (2002) 、《中国经济性特区可持续发展问题研究》、《天津开发区生态规划项目结题报告》、《中国经济特区开发区年鉴1999～2003》。
3 测算结果与分析
3.1 天津开发区与天津市的生态效率增长趋势
依据公式 (1) 、 (2) , 测算1998～2002年天津开发区和天津市生态效率。其中, 经济发展水平用工业总产值表示, 环境影响选取二氧化硫排放、工业废水排放、固体废弃物排放、年供水总量、耗煤量、耗电量、热力消耗量、天然气供应量等8项指标, 对于小样本数据, 采用算术平均法计算环境影响的综合得分。测算结果见图1。
图1表明天津开发区和天津市的生态效率都有增长趋势, 但二者增长趋势并不完全一致。天津开发区在1999、2000年有较大幅度增长, 近两年的增长幅度较小。天津市在2001年的增长幅度很小, 而在2002年又呈现较大幅度的增长, 这与天津市在此期间建立“生态城市”目标、加大环境治理措施有关。进一步发现, 天津开发区生态效率与天津市生态效率之间的相关系数为0.9355。可见, 天津开发区的经济发展和环境改善与城市发展直接相关。
3.2 天津开发区的生态工业园贡献率测算
利用天津开发区与天津市的各项反映经济水平和环境状况的指标的变化情况表示生态工业园贡献率。依据公式 (5) , 经济增长的贡献可以用天津开发区的工业总产值的增量除以所在地区工业总产值增量。同理, 环境改善的贡献情况可选取天津开发区的二氧化碳排放量、工业废水排放量、固体废弃物排放量、耗煤量、耗电量等5项指标分别进行计算。计算结果如表1。
注:*号处为负值, 原因是天津开发区与天津市在该指标上的变化情况相反;@处为估算值。
由表1可见, 天津开发区对天津市经济发展的拉动作用明显, 其贡献率逐年攀升, 到2002年天津开发区在工业总产值增长方面的贡献率已经达到47.3%。然而, 天津开发区对天津市在环境改善方面的贡献并不乐观, 2002年二氧化硫排放减少方面的贡献率仅达到3.04%, 2001年工业固体废弃物减排方面的贡献率仅达到6.82%, 2001年耗煤量减少方面的贡献率达到1.52%。
3.3 分析与讨论
从天津开发区和天津市的生态效率增长趋势看, 二者在协调发展趋势上存在较强的相关性 (相关系数达到0.9355) , 天津生态工业示范园的建设对天津市可持续发展具有带动作用。然而, 进一步对生态工业园贡献率的测算结果表明, 在污染物减量和资源节约方面, 天津开发区对天津市的拉动作用并不明显。分析其原因, (1) 由于天津开发区实施“绿色招商”和拥有聚集效应, 引进了大批科技含量高、污染程度低的项目, 而且聚集了各类科技创新资源。相对其他工业园区或单个分散的企业而言, 在产业结构、技术创新和政策扶持等方面具有优势, 资源环境指标的绝对值本身就较低 (表2) 。 (2) 伴随经济的快速发展, 天津市工业企业数量和规模在不断扩大, 目前天津市除了天津经济技术开发区之外, 还有宝坻经济开发区、天津武清开发区、天津塘沽海洋新技术开发区、天津西青经济开发区、天津市津南经济开发区等省市级开发区。根据公式 (5) 和表1的结果可知, 宝坻经济开发区等其他区域占用天津市环境容量的比例较大, 因此, 仅从“三废”、单位能耗等环境指标来看, 这些地区的环境改善在未来将对天津市的协调发展产生较大贡献。
数据来源:2006年天津市国民经济和社会发展统计公报;2006年天津经济技术开发区国民经济和社会发展统计公报。注:@表示估算值;*表示该数据为2004年数据。
由此得到两点启示: (1) 生态工业园的环境扩散效应在空间分布上存在局限性。仅在城市范围内建设几个生态工业园是远远不够的, 单个生态工业园对所在区域的生态建设的贡献是有限的。即使单个生态工业园区达到废物零排放和资源高效利用的目标, 仍然不能引起园区所在区域的“三废”等资源环境指标的大幅度变化。因此, 过分追求生态工业园区的“零排放”是不切实际的, 局部的最优不等于全局的最优, 生态工业园区外的生态建设同样重要。 (2) 如果仅从“三废”等资源环境指标来看, 天津开发区的环境基础好, 似乎对天津市环境改善的贡献小, 但这只是生态工业园的显性环境扩散效应。实际上, 生态工业园对周边地区的环境改善的拉动作用不仅体现在园区内部的环境改善上, 更体现在拉动区域产业结构优化和技术溢出等隐性环境扩散效应上。这也正是天津市未来生态城市建设的思路:以8个生态工业示范园区为示范, 形成关键生态产业链和生态产业发展格局, 促使生产模式从粗放型向集约型转变。
生态工业园的隐性环境扩散效应体现在以下几个方面: (1) 利用先进制造企业聚集的优势, 积极向园区内外推广先进企业在环境保护、废弃物处置等方面的技术和管理经验, 促进区域循环经济发展。 (2) 通过对园区内外资源的整合, 服务和带动周边地区循环经济发展。比如, 建立垃圾处理厂吸收周边企业废物、向园区外拓展生态产业链和废物链等①。 (3) 推广生态工业示范园的环境管理经验, 包括制定鼓励资源循环利用的政策措施、建立清洁生产促进中心、建立节能协会推广先进环保技术和产品等。
4 结论与展望
本文通过天津开发区环境扩散效应的定量分析表明, 生态工业园的环境扩散效应在空间布局上存在局限性, 只有加强园区内外企业的合作才能带动整个地区的技术升级和产业优化, 进而突破生态工业园的环境扩散效应的局限性。在生态工业园转入快速发展轨道的关键时期, 对生态工业园的发展目标进行重新定位, 对于生态工业园健康发展具有指导意义。未来的研究重点应放在如何利用生态工业园先进制造中心聚集和生态环境技术群的优势, 形成研发带动制造, 制造带动区域产业升级和环境改善的连锁效应。
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生态工业园区07-13
生态工业发展规划10-06
城市生态环保工业园区08-13
生态工业园区规划大纲01-23
以循环经济理念建设生态工业园区06-27
循环经济与生态工业园建设规划项目介绍05-15
生态工业示范园区建设验收动员会主持词06-19