（管理科学与工程专业论文）绿色制造系统的判定和评价方法研究.pdf

摘要 摘要 绿色制造是可持续发展理念在制造业的实现方式，它有效解决了传统制造业 在发展过程种出现的种种问题，成为新时代制造业发展的方向。然而，国内外对 绿色制造的研究尚处于初步发展阶段，研究内容主要是集中在绿色制造的概念、 理论的阐述及具体应用方面，对绿色制造做整体而深入的研究却较少，特别是作 为绿色制造从理论进入实践的关键环节绿色制造系统判定和评价方法方面 的研究尚属空白。本文以发展经济学、系统工程理论和工业工程方法为指导，将 可持续发展与制造业有机地结合起来，对绿色制造系统的评价指标体系和评价方 法进行了较为全面和深入的研究。 本论文首先对绿色制造和评价方法进行系统综述，并在阐述了绿色制造系统 ( g m s ) 的概念和特征的基础上提出了绿色制造系统的概念模型。然后，对g m s 的结构、功能、发展性、持续性进行了系统分析。接着，阐述了g m s 评价的内 涵和性质，对g m s 评价指标体系的构建原则、筛选方法和层次结构进行了系统 研究，构建了g m s 的功能集模型和g m s 的一般评价指标体系。最后，对g m s 评价过程方法进行了阐述和分析，提出了一种基于生命周期的模糊层次分析 ( s i c a f u z z r a h p ) 评价方法。 本文的主要创新点： 1 、构建了g m s 的功能集模型和g m s 的一般评价指标体系； 2 、提出了一种基于生命周期的模糊层次分析( s m 一f l l z z y a h p ) 评价 方法。 关键词：可持续发展；绿色制造； 指标体系；评价方法 北京工业大学管理学硕士学位论文 a b s t r a c t t h eg r e e m a n u f a c t u r i n gi st h er e a l i z a t i o nw a yo fs u s t a i n a b i ed e v e l o p m e n ti d e ai n t 1 1 em a i l u f a c t u r i n g ，w h i c he 丘 e c t i v e l yr e s o l v e da l ls o r t so fq u e s t i o n sm a ta p p e a r e di n t h ed e v e l o p i n gp r d c c s so ft r a 曲i o nm a n u f a c t u r i n ga i l db e c o m e st h ed i r e c t i o n0 f m a n u f a c t u r i n gd e v e l o p m e n t i nn e wt i m e s h a w e v e r ， t h ed o m a i no f 掣e e n m a n u f a c t u r i n gr e s e a r c h i nd o m e s t j ca n d f o r c j g n s t i l lw a sa tm ep r e l i i n i l l a r y d e v e l o p m e tp h a s e t h e r e s e a r c hc o n t e n t m a i n l y c o n c e n t r a t e si r it h e g r e e n m a n u f a c t 谢n gc o n c 印t ，t h e 山e o r ye l a b o r a t i o na n dt h ec o n c r e ea p p l i c a t j o na s p c c t f e ww 口r kh 鹋b e e nd o n et h o r o u g l l l yi n 盯e e nm a 叫f a c t u 血g s p c c i a l l y 勰t h e e s s e n t i a 王p a n 疔o m 出et h c o r yo f 掣e e nm a n u f a c t u f i n gt op r a c t i c c ，t h ea s p e c to f 掣e c n m a n u f a c t u r i n gs y s t e md e t e 肌i a t i o na l l dt h ea s s e s s m e n tm e t h o dr e s e a r c hs t i i st h e b l a n k g u 主d e db yd e v e l 叩i i l ge c o n o m i c s ，t l l em e o r yo fs y s t e me n 垂l l e e r i n g 觚dt h e m e t h o do fi n d u s i r ye n g i l l e e r i n g ，c o m b i n j n go 唱a i l i c a l l yt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m c n t w i i ht h ed e v e l o p m e n to fm a n u f a c t u r i n gi i l d u s t 吼t l l i sp a p c rc o n l p r c h e n s i v e l y 觚d p r o f o u n d l ys t u d i e st h ee v a l u a t i o ni n d i c a t o r ss y s t e ma n de v a l u a 廿0 nm e t h o do f 掣c e n m a i l u f a c t u r i n g 。 f i r s t l y ，i h i sp 印e rr e v i e w e dt h eg r c e m a i l u f a c t u r j n gs y s t e mc o n c e p t sa n dt h e e v a l u a t i o nm e t h o d s t h e nw ec o m eu pw i t h c o n c e p t m o d e l so ft l l e g r e e n m a n u f a c t u r i n gs y s t e mb a s e do ne x p o u n d i n gt h ec o n c 印ta 1 1 d f c a t u r e so fg f e e n m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ( g m s ) i na d d i t i 咖，t h es t m c t u r e ，f i l n c t i o n ，m e c h a n i s ma i l d c o n t j n u j t y o fg m sa r ee l a b o m t e d l a t e r m ec o n n o t a t j o na n de s s e n c eo fg m s e v a l u a t i o na r ee x p o u n d e d b u i i d i n gp r i n c j p l e s ，s e l e c t i v em o t h o d sa n ds t r u c t u f eo ft h e e v a l u a t i o ni n d i c a t o r ss y s t e ma r es y s t e m a t i c a l i ys t u d i e d t h e n 出ef u n c t i o n ss y s t e m m o d e io fg m sa n dg e n e r a le v a l u a t j o ni n d i c a t o r ss y s t e mo fg m sa r cb u i l t f i n a l l y ， s l c a f u z z y - a h pi sp r o p o s e db a s e do nl i f ec y c l e t h em a i ni n n o v a t i v ep o i n t si n 山ep a p e r ： l c o n s c r u c “n gf u n c i i o ns y s l e mm o d e lo fg m sa n dg e n e r a ie v a l u a t j o ni n d i c a t o r ss y s t e m o f g m s 2 p 阿印s i n g8 y s t e me v a l u a t i o nm e i h o db a s e do ns l c a f u z z y - 一a h p i i 北京工业大学管理学硕士学位论文 k e y w o r d s ： s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ；g r e e nm a l l u f a c t u r i n g ；i i l d i c a t o f s s y s t e m ； e v a l u a t i o nm o d e l l v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：遴鱼! 堡! 盟圣日期：圣! ! ! ：互 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 躲脾竞、陷导师乡1 强韵眺删彳 第1 章导论 第1 章导论 1 1 选题背景意义 近几年来。可持续发展理念的提出引起了人们对传统发展模式( 主要是经 济发展模式) 的深刻反思同时也给经济学带来了很大冲击。如何在可持续发展 的前提下。促进经济的发展已成为政府、企业、学术界关注的热点问题。在现有 生产力条件下，促进经济的发展制造业仍起着至关重要的作用。一个多世纪以来， 制造业在推动人类文明、社会发展的过程中一直起着不可替代的作用，它是生产 资料、资本、劳动力和科学技术的聚集地。现阶段，制造业依然是创造人类财富 的支柱产业，但与此同时又大量消耗掉人类社会的有限资源，并成为造成当前环 境污染问题的主要根源。由于这种不可调和的内在矛盾的存在，传统制造业自身 的良性发展受到了严重的阻碍。从而，人们在反思传统制造模式的同时无时不刻 地寻求一种能有效解决当前污染问题并与自然协同共生的制造业模式。而绿色制 造作为一个全新的倡导可持续发展的制造业理念有效解决了传统制造业的内在 矛盾，成为新时代制造业发展的主题。 当前，国内外对绿色制造的研究尚处于探索发展阶段，以至绿色制造还未能 形成一个统一的定义。虽然国内外很多学者对绿色制造领域很多方面进行了广泛 而深入的研究，但主要是集中在绿色制造的概念、理论的阐述及具体应用方面。 现阶段，在绿色制造的研究领域出现了逐步“扩散化”的趋势，许多研究人员都 从各自专业的角度对绿色制造加以研究，这也是绿色制造研究领域发展的一个必 然结果。但遗憾的是对绿色制造做系统而深入的研究却较少见。然而制造业系统 作为区域系统下面客观存在的一个微观系统，有其独特的系统特征。因此，系统 地对其进行剖析就显得十分重要。本文在总结制造业系统特性的基础上引入可持 续发展理念，试探性的提出了绿色制造系统的概念并对系统的结构、功能、发 展性和持续性进行系统分析，以期对绿色制造系统进行全面的研究。 绿色制造系统的判定与评价是绿色制造系统从概念、理论进入实践层次的重 要环节。如果没有具有可操作性的绿色制造系统的判定和评价方法，绿色制造系 统就只能停留在理论层面上，无法指导人们的实践。对一个制造系统而言，判断 其当前状态是否满足绿色制造的要求以及它所达到的程度，就必须要建立一套合 理的，便于操作的评价方法。只有这样才能有效地监督制造系统当前的状态，发 理的，便于操作的评价方法。只有这样才能有效地监督制造系统当前的状态，发 北京工业大学管理学硕士学位论文 现其发展过程中存在的问题，并使之矫正，切实地将可持续发展战略落实到制造 系统中去，进而不断促进制造系统的“绿化”。 绿色制造的评价方法和评价指标是绿色制造研究中极其重要的方面，它的客 观与否决定着制造系统实现“绿化”的成功和失败。因此寻求和建立一种能客观 衡量绿色制造系统总体性能和发展程度的评价方法与评价指标具有重大且深远 的意义。 由于绿色制造系统是一个全新的概念，所以还未曾有种与之相配套的判定 和评价方法。对其进行研究就成了本文的主体内容。绿色制造系统是制造业的可 持续发展系统，因此，在对绿色制造系统的评价方法上本文尝试借鉴可持续发展 评价方法。但目前国内外可持续发展评价方法研究主要集中在宏层面上，其中针 对区域可持续发展的评价指标体系及评价方法的研究相当活跃，而应用可持续发 展理论对微观经济系统( 绿色制造系统属于微观经济系统) 进行判定和评价的方 法研究相对较少。本文借鉴了可持续发展评价方法中得到广泛应用的层次分析 法，并在综合考虑绿色制造系统特点的基础上，改进了该方法，提出一种基于模 糊层次分析法的系统生命周期评价方法。 1 2 绿色制造文献综述 1 2 1 绿色制造的定义 绿色制造( g r e e m a n u f a c t u r i n g ，g m ) 又称环境意识制造( e n v i r 0 叫e n t a l l y c o n s c i o u s m a n u f a c t u r i n g ，e c m ) 、面向环境的制造( m a n u f a c t u r i n gf o r e n v i r o 砌e n t ，m f e ) 等。由于绿色制造的提出和研究历史很短，其概念和内涵 尚处于探索发展阶段，因此至今还没有一个统一的定义，综合国内外本课题知名 学者的文献资料，将绿色制造定义如下：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资 源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到 报废处理的整个产品生命周期中，对环境的不利影响最小，资源效率最高，并尽 可能地使废弃物资源化和无害化，从而使系统经济效益和社会效益达到最优 【1 l 【2 j | 3 】【射。这里的制造”涉及到产品整个生命周期，是一个“大制造，的概念， 同时涉及到多个学科的交叉和集成。绿色制造具有非常丰富和深刻的内涵，其实 质是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。制造业涉及将物质资源转 变为产品的制造过程、产品的使用过程和废弃物的处理过程。传统制造业在这些 2 第1 章导论 过程中既要消耗大量的材料和能源，又要造成生态恶化与环境污染，而这正是当 前生态与环境问题的主要根源。为实现人类社会的可持续发展，加强绿色管理， 发展绿色经济，既要尽量减少资源消耗，又要尽量保护环境。因此，实施绿色制 造是大势所趋。 1 2 2 构成绿色制造内容的三大系统 1 2 2 1 基本理论和总体技术系统 绿色制造的基本理论体系和总体技术系统包括从系统、全局和集成的角度， 研究绿色制造的理论体系、共性关键技术和系统集成技术。( 1 ) 绿色制造的理论 体系。包括绿色制造的资源属性、建模理论、运行特性、可持续发展战略、绿色 制造的系统特性和集成特性等。( 2 ) 绿色制造的体系结构和多生命周期工程。包 括绿色制造的目标体系、功能体系、过程体系、信息结构、运行模式等。绿色制 造涉及产品整个生命周期中的绿色性问题，其中大量资源如何循环使用或再生， 又涉及产品多生命周期工程问题。( 3 ) 绿色制造系统运行模式。绿色制造系统将 企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源、生态环境，以及信息流、物 流、能量流和资金流有机集成，实现企业和生态环境的整体优化，达到产品上市 快、质量高、成本低、服务好、利于环境并赢得竞争的目的【5 】。绿色制造系统的 集成运行模式涉及绿色设计、产品生命周期及其物流过程和相关环境等。( 4 ) 绿 色制造的物能资源系统。包括建立绿色制造的物能资源系统、研究制造系统的物 能资源消耗规律、面向环境的产品材料选择、物能资源的优化利用技术、面向产 品生命周期和多生命周期的物流和能源的管理与控制等问题【6 】。 1 2 2 - 2 绿色制造的专项技术系统 它包括：( 1 ) 绿色设计技术。是指在产品及其生命周期全过程的设计中充分 考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同 时，优化各有关设计因素，使产品及其制造过程对环境的总体影响和资源消耗减 少到最小【”。( 2 ) 绿色选料技术。绿色选料是一个系统性和综合性很强的复杂问 题。卡奈基梅龙大学r o s y 提出了基于成本分析的绿色产品选料方法，它将环境 因素融入材料的选择过程，要求在满足工程和环境等需求的基础上，使零件成本 最低1 8 】。( 3 ) 绿色工艺规划技术。是指采用物料和能源消耗少、废弃物少，且环 境污染小的工艺方案和工艺路线【9 l 【1 0 】。( 4 ) 绿色包装技术。是指从环境保护的角 北京工业大学管理学硕士学位论文 度优化产品包装方案，使资源消耗和废弃物产生最少。大致分为包装材料、包装 结构和包装废弃物回收处理3 个方面。当今世界主要工业国要求包装应贯彻减量 化、回收再用、循环再生和可降解的原则。我国包装行业“九五”至2 0 1 0 年发 展的基本任务和目标中，提出包装制品向绿色包装技术方向发展，实施绿色包装 工程，并把绿色包装技术作为“九五”包装工业发展重点，发展纸包装制品，开 发各种代替塑料薄膜的防潮、保鲜的纸包装制品，适当发展易回收利用的金属包 装及高强度薄壁轻量玻璃包装，研究开发塑料的回收再生工艺和产品【l l l 。( 5 ) 绿 色处理技术。面向环境的产品回收处理是个系统工程，从产品设计开始就要充分 考虑。产品寿命终结后，可有多种不同的处理方案，如再使用、再利用、废弃等， 各种方案的处理成本和回收价值不同，需要进行分析和评估，确定出最佳的回收 处理方案，从而以最少的成本代价，获得最高的回收价值，即进行绿色产品回收 处理方案设计【1 2 1 。 1 2 2 3 绿色制造的支撑技术系统 它包括：( 1 ) 绿色制造的数据库和知识库。为了满足绿色设计需求，必须建 立相应的绿色设计数据库与知识库，为绿色设计、绿色选料、绿色工艺规划和回 收处理方案设计提供数据支撑。( 2 ) 环境影响评估系统。评估系统要对产品生命 周期中的资源消耗和环境影响的情况进行评估。制造过程对环境的污染状况、程 度等极其复杂。如何测算和评估这些状况，如何评估绿色制造实施的状况和程度 是一个十分复杂的问题。( 3 ) 绿色管理模式和绿色供应链。企业的经营和生产管 理必须考虑资源消耗和环境影响及其相应的资源成本和环境处理成本，以提高企 业的经济效益和环境效益。其中，面向绿色制造的产品生命周期的绿色管理模式 及其绿色供应链是重要研究内容。( 4 ) 绿色制造的实施工具。即绿色制造的支撑 软件，包括计算机辅助绿色设计、绿色工艺规划系统、绿色制造的决策支持系统、 i s o i4 0 0 0 国际认证的支撑系统等。 1 2 3 绿色制造研究现状 绿色制造及其相关问题的研究近年来非常活跃。特别是在美国、加拿大、西 欧等一些发达国家，对绿色制造及相关问题进行了大量的研究。 1 2 3 1 国际研究现状 在美国，从一些国家重点实验室到国家研究中心，从东部海岸的麻省理工学 4 第1 章导论 院到西部海岸的b e r k e l e y 加州大学，大量的研究工作正在进行。如b e r k e i y 加州 大学不仅设立了关于环境意识设计和制造的研究机构，而且还在国际互联网上建 立了可查询系统的绿色制造专门网页g r e e n m 培。卡奈基美隆大学的绿色设计研 究所从事绿色设计、管理、制造、法规制定等的研究和教育工作，并与政府、企 业、基金会等广泛合作。不少企业还以企业行为投入了大量研究，如1 9 9 6 年美 国s m e 学会关于绿色制造研究的圆桌会议的大多数骨干是来自企业界的负责人 或代表。美国a t t 公司还在企业技术学报上发表了不少关于绿色制造的研究 论文【”】。美国国家科学基金会也对绿色制造中的相关问题的研究给予了高度重视 和支持，如美国国家科学基金会1 9 9 9 年资助课题报告会( n s fd e s i g n m a n u f a c t u r i n gg r a n t e e sc o n f e r e n c e ) 所报告的与绿色制造相关的研究课题就有十 余项。 加拿大w i n d s o r 大学建立了环境意识设计和制造实验室( e c d ml a b ) 和基 于w w w 的网上信息库，发行了i n t e m a t i o n a lj o u m a lo f e n v 的n m t a l l vc o n s c i o u s d c s i 印a n dm 壮u f a c t u r i n g 杂志。对环境意识制造中的环境性设计、生命周期分析 ( i j f ec y c l e a m a l y s i s ， l c a ) 等进行了深入的研究【1 4 1 。e c d ml a b1 9 9 5 年开发 了一套有关环境性设计的设计软件e d i t ( e n v i 蹦蕊e n t a ld e s i 叠ni n d u s t r i a l t e m p l a t c ) 【1 5 1 。 在欧洲，国际生产工学会a r p 近几年每年均有不少论文对环境意识制造 多生命周期工程等与绿色制造本质一致的问题进行了研究。英国( = f s d ( t h e c e n t r ef o rs u s t a i l l a b l ed e s i 印) 对生态设计、可持续性产品设计等进行了集中研究， 并开展了有关的教育工作，发行了n ej o u m a lo fs u s t a i n a b l ep f l o d u c td e s i 鲫杂 志。 总之，绿色制造的研究正在国际上迅速开展。特别是近年来，国际标准化组 织i s 0 发布了有关环境管理体系的i s 0 1 4 0 0 0 系列标准，推动着绿色制造的研究 更加活跃和迅速发展。 1 2 3 2 国内研究现状 在我国，绿色制造自提出以来受到了国内各科研单位的高度重视，并展开了 大量的研究。目前包括清华大学、上海交通大学、华中科技大学、同济大学、合 肥工业大学、重庆大学、机械科学研究院、武汉科技大学、北京工业大学等在内 北京工业大学管理学硕士学位论文 的许多单位都进行了这方面的研究。国家8 6 3 和国家自然科学基金也支持了大量 绿色制造方面的课题，有力的推动了该领域的研究工作。在近年来的研究工作中， 己形成了一批专门从事绿色制造研究的科研队伍，发表了大量的研究论文，出版 了多本绿色制造方面的专著，有关技术手册也收录了绿色设计与制造方面的技 术。国家8 6 3 现代集成制造系统网络c l m s n e t 已将绿色制造列为技术专题之一， 跟踪报道绿色制造的研究动态。中国机械工程杂志曾于2 0 0 0 年第9 期出版了 绿色制造专辑论文。国家环保局于1 9 9 6 年1 月批准成立了国家环保总局华夏环 境管理体系审核中心，专门负责i s 0 1 加0 0 系列标准的在我国的实施、培训工作 以及同国际有关机构的交流。并建立了专门的网站：中国环境管理体系认证信息 网。 国内外关于绿色制造已进行了大量研究。一方面体现在关于绿色制造的认识 问题，绿色制造涉及的政府行为，绿色制造的概念理论体系及并行运行模式等战 略性研究和总体技术研究十分活跃；一方面，对绿色设计、绿色材料、绿色生产 过程、绿色包装、绿色处理等专题技术的研究逐渐深入：另一方面，对绿色制造 的技术支撑系统、应用支撑系统以及社会支撑系统的研究也成为绿色制造的热 点。 1 3 相关理论的研究分析 1 3 1 绿色制造相关领域理论的研究 绿色制造的研究涉及到清洁生产、生态工业学和循环经济学等理论方法，是 由多个学科交叉融合形成的新兴学科。 ( 1 ) 清洁生产理论f 1 6 ，1 7 ，1 8 l 清洁生产是将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中去， 以增加生态效益和减少人类及环境的风险。清洁生产最早于1 9 9 0 年9 月由联合 国环境规划署工业与环境计划活动中心提出，并在1 9 9 7 年给出了上述定义。清 洁生产包括三方面内容：清洁的能源，包括采用各种方法对煤等常规的能源采 取清洁的利用方法、对沼气等再生能源的利用和新能源的开发以及节能技术的开 发利用。清洁的生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒的原材料，采用 无毒、无害的中间产品；选用少废、无废工艺和高效设备；对物料进行内部循环 利用；完善主产管理，不断提高科学管理水平。清洁的产品，产品设计应考虑 第1 章导论 节约原材料和能源，少用稀缺的材料；产品在使用过程中以及使用后不含危害人 体健康和破坏生态环境的因素；产品的包装设计合理，使用后易于回收、重复使 用和再生。从清洁生产的定义和所包含的内容可以看出，清洁生产的提出主要是 针对单个企业，应用范围局限于微观层次。虽然清洁生产在各地开展广泛，但目 前还有很多因素制约其发展，例如：首先清洁生产的实行需要采用新技术、新设 备和对生产的重组，然而单个企业的研发能力和对于研发费用的承受能力是有限 的，对于新设备的投资能力也是有限的：另一方面，要在单个企业内完成物料的 全部循环和再利用，无论在技术上、生产上，还是在管理上对企业的要求都是非 常高的，这也是许多企业在开始实行清洁生产一段时间后又放弃的主要原因之 一。 ( 2 ) 生态工业学【1 9 ，2 0 】 生态工业是根据循环经济和工业生态学的基本原理建立的、以节约资源、清 洁生产和废弃物多层次循环利用等为特征，符合生态系统环境承载能力，物质和 能量高效组合利用以及工业生态功能稳定协调的新型工业组合和发展形态。生态 工业在宏观上使工业经济系统和生态系统耦合，协调生态、经济、技术关系，促 进工业生态经济系统的人流、物质流、能量流、信息流和价值流的合理运转及系 统的稳定、有序、协调发展，建立宏观上的工业生态系统的动态平衡；在微观上 做到工业生态资源的多层次物质循环和综合利用，提高工业生态经济系统的能量 转换和物质循环效率，从而实现工业的经济效益、社会效益和生态效益的同步提 高。生态工业的最高目标就是使所有的物质都能循环利用，而向环境中排入的污 染物极小，甚至零排放。从环境友好的角度，这是生态工业推崇的、理想化的模 式。 ( 3 ) 循环经济学【2 1 ，矧 循环经济的本质是一种生态经济。循环经济是对物质闭环流动经济的简称， 是以物质能量梯次和闭路循环使用为特征，在资源方面表现为资源的高效利用， 在环境方面表现为污染低排放，甚至污染零排放。它将清洁生产、资源综合利用、 生态设计和可持续消费融为一体，运用生态学规律来指导人类社会的经济活动。 循环经济是建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式，它要求把经济 活动按自然生态系统的模式，组织成一个资源产品再生资源的物质循环 7 北京工业大学管理学硕士学位论文 流动的过程，所有的原料和能源要能在这个不断进行的经济循环中得到最合理的 利用，从而使整个环境经济系统基本上产生很少的废弃物。循环经济的基本趋向 是按照生态规律，在生态环境容量内高效利用自然资源，保护环境，提高生态效 率，实现经济活动的生态化。 减量化( r e d u c e ) 、再使用( r e u s e ) 、再循环( r e c y c i e ) 3 r 原则是循环经济 最重要的操作原则。生态工业园区是循环经济最重要的实践形式。 1 3 2 可持续发展评价理论与方法相关领域研究 ( 1 ) 评价指标 单一指标综合指数法 原国民经济核算体系( s n a ，s y s t e mo fn a t i o n a la c c o t i l l g ) 的修正。 经济学家或环境经济学家们试图从福利、收入、g d p 或g n p 等传统指标入手， 吸收资源核算理论，对国民经济核算体系进行调整、修改，以反映可持续发展。 新古典经济学家认识到g d p 具有各种缺憾，认为市场失灵导致外部性，致使资 源低效利用，并产生环境问题。因此，以制定合理的价格为核心，通过各种方法 估计外部性，并建议将外部性内部化对g d p 进行修正。目前的研究主要有以下 四个领域：s n a 的调整、卫星账户的创建、资源与环境核算的创建、微观水平 上环境核算，如调节国民经济模型( 址m ，a d j u s t e dn a t i o n a lp r o d u c c i o n ) 、s 既1 a 核算( s y s t e mo fi n t e g r a t i n ge n v i 啪m e n ta n de c o n o m i ca c c o u n t i n g ) 、持续经济福 利指数( i s e w ， i i l d e xo fs u s t a i n a b ke n o m i cw e a l t h ) 、真正进步指数( g p l ， g e n u i i l ep r o g r e s si n d i c a t o r ) 、可持续收入( s i ，s u s t a i n a b l ei i l c o m e ) 等方法和指 标。 世界银行对传统资本的概念进行了创造性的扩展，提出了衡量可持续发展 的新指标真实储蓄( g e n u i n es a v i n g ) 。真实储蓄就是扣除了自然资源损耗和 环境污染损害后的一个国家真实的储蓄率，也就是总储蓄减去产品资产贬值后的 冷储蓄再扣除资源损耗和污染损失。将财富通过自然资本、人造资本、社会资本、 人力资本等四种资本来衡量，理论上更加全面、合理，特别是自然资本和入力资 本的测算，丰富了传统意义上财富的概念。真实储蓄动态地表达了个国家或地 区的可持续发展能力：真实储蓄负增长最终必将导致财富的减少。但在实践中， 对于资源损耗、污染损失还需要更多的科学研究和数据支持；关于资本替代，存 第1 章导论 在着不同的观点，社会资本的定量化也是一个难点。 u n d p l 9 9 0 年在其人类发展报告中提出了人类发展指数( h u m a n d e v e l o p m e n ti n d c x ，简称h d i ) ，并测算了全球各国的h d i 。h d i 是以反映人口 总体健康状况的平均预期寿命、反映人口受教育水平或知识水平的文化水准和反 映生活质量的、经过购买力平衡后的人均g d p 三个基础变量经过算术平均而得 的综合指标。其核算方法几经调整和修改，所需数据容易获得，模型和计算方法 都很简单。目前对h d i 的批评主要是：h d i 没有考虑到发展对自然资源的损耗 和对环境状况的影响；如果说健康、生活质量、受教育是人类发展追求的最基本 的三个目标，那么用算术平均法计算的h d i 则忽视了这三个目标的基础性和不 可替代性。 生态占用( e c 0 1 0 9 i c a lf o o t p r i n t ) 是由著名生态经济学家r e e s 教授及其学生 w a c k 唧a g e l 教授和w a d a 博士提出并加以发展的。生态占用就是能够持续地提 供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间( b i o l o g i c a l l yp m d u c 咖ea r e a s ) 。 针对于不同的研究层次，生态占用可以是个人的、区域的、国家甚至全球的，其 含义就是要维持一个人、地区、国家或者全球的生存，以及吸纳人类活动产生的 废弃物所需要的、具有生物生产力的地域面积。它将资源供给和消耗统一到一个 全球一致的面积指标，使可持续发展的衡量真正具有区域可比性。通过相同的单 位比较人类的需求和自然界的供给，评估的结果清楚地表明在所分析的每一个时 空尺度上，人类对生物圈所施加的压力及其量级。生态占用既能够反映出个人或 地区的资源消耗强度，又能够反映出区域的资源供给能力和资源消耗总量，通过 生态赤字或生态盈余清楚地反映出个人或区域对于全球生态环境变化的贡献，从 另一个角度向我们描述了谁应该对目前的全球生态危机负有更大的贡任【矧。 生态占用取决于人口规模、物质生活水平、技术条件和生态生产力，政策 含义是简明的，至少暗示着：控制人口增长速度以减少新增人口的资源消耗，这 在资源贫瘠的地区更为重要：提倡新式的生态生活方式和生态消费方式，减少资 源消费：通过循环利用、节能技术等措施，高效利用资源和生态服务；要提高自 然资源的生物生产力，也就是提高单位面积的生物产量或生态服务功能。而要做 到这一点，就必须保护我们所赖以生存的自然资源。当然，生态占用也有不足之 处，比如：它缺乏对代际公平的考虑、模型过于理想化、没有覆盖所有的生态服 北京工业大学管理学硕士学位论文 务、生态占用的输出与输入方面的处理有明显不足以及总量数据的可比性不强 等。 能值理论是以美国著名生态学家h t o d u m 为首，于2 0 世纪80 年代末在能 量生态学、系统生态学、生态工程学及经济生态学的基础上发展提出的。能值 ( e m e r g y ) 是指某种流动或贮存的能量中所包含的另一种能量的数量【2 4 1 。能值分 析以能量为基准，把生态系统或生态经济系统中不同种类、不可比较的能量转换 成统一标准的能值来衡量和分析，评价不同种类能量在整个系统中的作用和功 能；综合分析系统中各种经济流的能值指标，定量分析系统的结构功能与生态经 济效益。太阳能是地球上的最原始能源，太阳能值( s o l a re n e r l 搿) 是指形成某 种资源、商品或劳务所需直接和间接应用的太阳能量( 单位为太阳能焦耳。s o l a r e m j o u l ，简写为s e j ) i 矧。因此实际研究工作中一般都以太阳能值作为统一标准 来衡量各种不同能量等级资源的真实价值及其对环境经济系统的贡献。 不同类型能量可以通过能值转换率换算成太阳能值，能值转换率 ( t r a i l s f o r l i t y ) 为每单位某种类别的能量( 单位j ) 或物质( 单位g ) 所含太阳 能值之量。单位为s e j j 或s c j g 。如形成1j 木材的能量需要3 4 9 0 0 太阳能焦 耳的能值转化而来，那么木材的能值转换率就是3 4 9 0 0 s e j j 。 由于环境一经济系统本身是一种自组织的能量等级系统，随着能量从低等级 的太阳能转化为生产者的潜能，再到各级消费者，能量数量不断减少，而能质却 不断增加【8 】。因而，高等级的能量具有较高的能质，其能值转换率也较高，在系 统中的作用也大。所以说，能值转换率是一种衡量能质高低的尺度。由于能值转 换率的这种功能，我们可以利用它把系统中不同的能量和物质转换为统一的能值 单位一太阳能焦耳( s e j ) ，从而作为衡量经济系统的标准。 能值包含了自然和人类所创造的一切可供人类利用的东西( 资源、商品和科 技文化等) ，所以，它是真正的财富。应用它不但可咀衡量自然资源财富，也可 以衡量人类经济活动；不但可以衡量系统生产过程需要的各种投入，也可衡量系 统产出的经济价值。由于能值评价方法克服了货币为基础的评价方法的局限性， 同时体现自然环境对经济发展的贡献和人类活动对经济发展的贡献，实现了对环 境一经济系统的更精确研究。能值是人类社会的真正财富，它的增长是自然环境 和经济系统实现共生和协调发展的体现。它是可持续发展理念的理论具体化与技 1 0 第l 章导论 术化。因此，能值评价指标可作为衡量系统可持续发展的评价标准m j 。 多指标体系一层次指标树 多指标体系一般是建立在一定的理论框架或概念框架基础上，指导指标的选 择和结构构建，因此层次性清晰，指标之间的关系明了。目前较有影响的代表性 理论框架有：压力状态响应框架( p s rp r c s s u r e s t a i e r e s p o n s e ) 、反 应一行动循环( r a c ，r e f l e c t i o n a c t i o nc y d e ) 、驱动力状态影响枢架 ( p f s r ，d r i v i n gf o r c e s t a t e r e s p o n s e ) 和压力状态影响响应框架 ( p s m ，p r e s s u r e s t a t e r e s p o n s e ) 是p s r 框架的变型和发展。“驱动力”指标 反映人类活动及其过程和方式对发展的影响；“状态”指标用来描述发展的状态， “反应”指标则主要是反映人类的政策选择和对发展状态变化的反应。 以p s r 为基本框架的指标体系。联合国可持续发展委员会( u n c s d ) 提出 的指标体系最具影响力。根据p s r 理论框架，u n c s d 建立了包括经济、社会、 环境和制度四个方面共1 5 0 多个指标的指标体系。该指标体系有较强的科学理论 依据，并且十分重视信息的可获取性、指标的综合性：提出的方法表单 ( m 附i o d o l o g ys h e e t ) 是一个非常实用的工具，有很广的应用前景。但缺乏指标 综合方法，没有进一步将指标进行综合；没有提供一个指标选择的方法和衡量进 步的测度方法：指标体系过于庞大，指标之间可能存在着大量的重复信息，完全 可能进一步简化，u n c s d 也承认需要科学界对指标的科学蕴涵以及社会、经济、 资源、环境制度之间和指标之闻的内在关系和联系进一步深入研究；p s r 理论框 架具有自身的局限性，驱动力、状态之间因果关系的科学依据不足或者过分简化， 有些驱动力指标与状态指标可以互为结果。从总体上看，该指标体系是针对于全 球或大洲或国家空间尺度可持续性问题的，是在2 1 世纪议程的基础上建立 的一个面面俱到的指标体系，在实际操作实施时，需要根据地方特点进行多方面 的提炼和修改。相似的指标体系还有英国、美国、中国建立的指标体系。 中国科学院可持续发展研究组设计的中国可持续发展指标体系，分为总体 层、系统层、状态层、变量层和要素层五个等级其中，总体层将表达可持续发展 的总体能力，代表着战略实施的总体态势和总体效果：系统层由生产支持系统、 发展支持系统、环境支持系统、社会支持系统、智力支持系统等五大系统组成： 状态层是在每一个系统内能够代表系统行为的关系结构，其表现形式可以是静态 北京工业大学管理学硕士学位论文 的，也可以是动态的；变量层共采用4 8 个指数，从本质上反映状态的行为、关 系、变化等的原因和动力：要素层采用可测的、可比的、可以获得的指标及指标 群，对变量层的数量表现、强度表现、速率表现给予直接地度量，由加8 个指标 组成。 基于反应一行动一循环的指标体系。加拿大环境一经济圆桌会议( n i 淝e ( 柚a d a ，n a t i o n a lr o u n dt a b l e0 nt h ee n v i r 叩m e n t 锄dt l l ee c o n o m y ) 将生态系统 和入类置于相同的地位，开发了一个评价可持续发展的新方法。该方法主要强调 以下四点：生态系统的整体性和福利( 或健康) ：入类的福利及其自然的、社会 的、文化的、经济的评估从类与生态环境之间的相互作用；以上三者的综合与联 系。评价人类社会的指标主要涵盖以下五个方面：个人、家庭的健康；社区的力 量和自恢复力；事业多样性和成功；政府的效率；经济波动。生态系统的评价用 土地、水、空气、生物多样性、资源利用等五个方面的指标。该方法运用系统论 的思维方法和整体性的观点，将人类社会与生态系统置干同等重要的位置，体现 了“天人合一”的思想，并成功地开发了描述人类系统和生态系统的指标。不足 之处是两类指标之间的关系指标较少；指标体系庞大，仅生态系统方面的指标就 2 4 5 个，对于生态监测水平较低的地区，数据来源将是最大的困难。 目前指标体系存在的主要问题 单指标评价方法优点是表达简单明了，但只是对传统经济社会领域等传统指 标修正，对指标和可持续性的关系，指标的得分与可持续性之间的关系常常在机 理上难以阐述清楚；唯一一个是生态占用具有明确的理论模型生态系统承载 力，明确突出生态系统容量对可持续发展的约束机理。对多指标体系而言，也存 在对每一个指标与可持续性的内在联系，解释得不充分。系统的多属性、多目标 性也容易造成评价时系统信息的不足或重合；粗细分解不匀，驱动力、状态、响 应指标权属不明。其次把资本划分不同的类型，将可持续性定义为“资本的维持 或增长”时，相应的评价必须要回答资本之间的替代性问题和量化问题。很多情 形下，资本是无法量化和不可替代的；在可替代的前提下，替代速率也难以确定。 中国国内的指标体系设计大多侧重于统计指标的选取，往往将区域( 或区域中一 部分) 作为一个整体，忽略了区域内部空间点位变异性【明。 ( 2 ) 评价方法 1 2 第1 章导论 在确定了可持续发展指标体系后，一个重要内容就是定量评价方法的选取。 即如何将众多层次指标量化综合比较。目前盛行的评价方法是一种层次性的指标 加权平均模式。首先构建评价指标体系，然后赋予各层指标以不同的权重，最终 通过加权获得区域性可持续发展指数。因此主要集中如何确定权重，包括层次分 析和主成分分析方法。指标阈值、参照值、临界值、标准值等关键值的确定也一 直是一个难点，而目前这方面的综合研究还很薄弱。另外，由于许多定性指标在 实际评价过程中需要科学地定量化，尽管许多研究中运用模糊综合评价法进行了 尝试，但定量化的依据和方法仍需要迸一步研究，指标的定量化的难题也使得评 价增加了难度。将人口、资源、环境与社会、经济的表现值进行线性叠加，难