（环境工程专业论文）模糊综合评判在清洁生产评价中的应用研究.pdf

中文摘要 模糊数学创立的历史虽然很短，但它在社会生活的各个方面却得到了广泛的 应用，这主要是由于模糊数学揭示了客观世界事物之间联系的模糊性本质。清洁 生产评价有多属性多层次的特征，它涉及到有关技术、经济和环境等诸多方面的 因素，而在评价过程中，这些关系的特征和大小又都带有许多模糊性，所以在清 洁生产评价时采用模糊综合评判方法就具有一定的合理性和科学性。 本文首先介绍了清洁生产评价研究的现状、清洁生产评价的标准及原则：进 而，介绍模糊数学的起源和研究应用现状，并详细论述了模糊数学中的模糊综合 评判方法，包括模糊集合论、模糊综合评判方法的计算模型、隶属函数的确定以 及几种常见模糊函数的形式，从而引出清洁生产评价的模糊综合评判。 论文将两级模糊综合评判方法引入清洁生产的综合评价中，以甘肃省某氮肥 厂作为典型案例，通过现场调研和基础资料收集、分析，根据氮肥制造业清洁 生产标准( 发布稿) ，构建了氮肥行业清洁生产评价的指标体系，具体考虑了生 产工艺与装备、废物回收处理、资源能源利用、污染物产生和环境管理五个方面 ( 一级评判指标) 的一共2 8 个二级指标的影响，运用超标权重的模糊数学综合 评判法对甘肃省某氮肥厂清洁生产水平作出了评价。 理论和案例证明：运用模糊综合评判法对清洁生产水平进行评价是一种比较 科学的方法，将评价中各种影响因素共存的复杂性简要化，一定程度上削减主观 偏好对评价结果的影响，也可以有效地克服单指标方法的片面性；在模糊数学法 中采用超标权重法来处理评价中的指标权重，鼓励了处于各个层次的企业提高自 身清洁生产水平。通过试点企业清洁生产评价实例的研究与分析，评价结果与企 业实际情况基本符合，说明该评价方法可操作性较强，准确性较高，对清洁生产 评价有一定的指导和参考作用。 关键字：模糊综合评判；清洁生产评价；氮肥企业。 a b s t r a c t t h eh i s t o r yo ff u z z ym a t h e m a t i c si sn o tl o n g ，b u tf u z z ym a t h e m a t i c sh a sb e e n u s e di nm a n yf i e l d s i to w e st ot h a tf u z z ym a t h e m a t i c so p e n so u tt h ef u z z ye s s e n c eo f t h er e l a t i o n sb e t w e e nt h i n g s c l e a n e rp r o d u c t i o na s s e s m e n t ( c p a ) h a st h ec h a r a c t e ro f m u l t i a t t r i b u t ea n dm u l t i l e v e l ，i tr e l a t e st ov a r i o u sf a c t o r ss u c ha s t e c h n i c ，e c o n o m y a n de n v i r o n m e n te t c ，a n di nt h ee v a l u a t i o np r o c e s s ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e s e c h a r a c t e r i s t i c sa n dm a g n i t u d ei sa l s o 畸s oi ti sr e a s o n a b l ea n ds c i e n t i f i ct ou s et h e m e t h o do f f u z z ys y n t h e s i se v a l u a t i o n0 1 1c p a t h i sp a p e rp r e s e n t st h es t a t u sq u o ，s t a n d a r d sa n dp r i n c i p l e so fc p a f u r t h e r m o r e ， b yd i s c u s s i n gt h eo r i g i na n dc u r r e n tr e s e a r c hs t a t eo ff u z z ym a t h e m a t i c sa n dt h e m e t h o do ff u z z ys y n t h e s i se v a l u a t i o ni nd e t a i l ，i n c l u d i n gf u z z ys e t s ，t h ec a l e u l a t i v e m o d e l ，t h em e t h o do fc o n f i r m i n gt h em e m b e r s h i pf u n c t i o na n ds e v e r a lc o m m o nf o r m s o f f u z z yf u n c t i o n , i tl e a d st ot h eu s eo ff u z z ys y n t h e s i se v a l u a t i o no nc p a t h i sp a p e re v a l u a t e sc pb yu s i n gt w o l e v e lf u z z ys y n t h e s i se v a l u a t i o n m e t h o d t a k i n gan i t r o g e n o u sf e r t i l i z e r 朗舱咄i ng a n s ua s 谚p i c a lc a s es t u d y , t h r o u g h f i e l d w o r k , t h ec o l l e c t i o na n da n a l y s i so ft h eb a s i cd a t a , a c c o r d i n gt o ( c l e a n e r p r o d u c t i o ns t a n d a r d so fn i t r o g e n o u sf e r t i l i z e ri n d u s t r y ( r e l e a s e ) ) ) ，c o n s t r u c t i n gt h e i n d e xs y s t e mo fn i t r o g e n o u sf e r t i l i z e ri n d u s t r y , i ti n c l u d e sp r o d u c t i o nt e c h n o l o g ya n d e q u i p m e n t ，w a s t er e c y c l i n g ，t h eu s e a b i l i t yo fr e s o u r c ea n de n e r g y , g e n e r a t i o no f p o l l u t a n t sa n de n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t , f i v ef i r s t - l e v e li n d e x e s ，a n d2 8s e c o n d - l e v e li n d e x e s ，u s i n gf u z z ys y n t h e s i se v a l u a t i o nt od i s c e r nt h ec po p p o r t u n i t y , a n d a s s e s st h el e v e lo ft h i sn i t r o g e n o u sf e r t i l i z e re n t e r p r i s e t h ec 墩s t u d yr e s u l t sa r ee d u c e d ：i ti sm o r es c i e n t i f i ct ou s ef u z z ys y n t h e s i s e v a l u a t i o no nc p a ，i tc a ns i m p l i f yt h ec o m p l e x i t yo fv a r i o u sc o e x i s t e n tf 融。瑙，t oa e c e r t a i ne x t e n t , a l s oc a nr e d u c et h es u b j e c t i v ei m p a c tf o re v a l u a t i o nr e s u l t s f u z z y s y n t h e s i se v a l u a t i o nc a l le f f e c t i v e l yo v e r c o m et h eo n e s i d e da p p r o a c ho fs i n g l e i n d i c a t o r , a n de n c o u r a g et h ee n t e r p r i s e so fa l ll e v e l s t oi m p r o v et h e i rc l e a n e r p r o d u c t i o nl e v e l t h r o u g ht h ee x a m p l eo f an i t r o g e n o u sf e r t i l i z e re n t e r p r i s e ，t h ep a p e r p r o v e st h ec p aw a yf e a s i b l ea n dc pi n d e xs y s t e mt ob eh e l p f u lt ot h ec p a k e yw o r d s ：f u z z ys y n t h e s i se v a l u a t i o n , c p a ，n i t r o g e n o u s ef e r t i l i z e re n t e r p r i s e n 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立 进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发 表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明 引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研 成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：蓥丝至壹 日期：2 d d 8 6 6 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定， 同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版， 允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和 汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相 关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：墨怂师签名：雠日 期：删 韵糊翻r 合评手8 在清洁生产评价中的应用研究 第1 章绪论 数学作为各门学科的基础理论，它的发展是阶段性的。德国数学家康托尔 ( c a n t o r ，1 8 4 5 - - 一1 9 1 8 ) 于1 9 世纪创立的“集合论 是经典数学的基础，而美 国自动控制专家扎德( l a z a d e h ) 在2 0 世纪6 0 年代提出“模糊集合论 思想 后，进而创立的模糊数学则把数学在各门学科中的地位进一步推到了一个新的高 度，模糊理论经过多年的发展已应用到了社会生活中的各个方面。本章分析了清 洁生产评价模式建立的必要性，回顾了模糊数学的研究发展历程和应用状况，并 引出对模糊评价模式的分析，最后对论文的研究内容和思路作了简要介绍。 1 1 研究背景和意义 1 1 1 清洁生产评价模式建立的必要性 1 、指标体系的整体需要 清洁生产指标体系，所反映的是企业清洁生产的综合状况和整体状况，其在 判断企业清洁生产状态和水平方面发挥着重要作用。 在对企业清洁生产活动进行评价判断时，或者对新建项目的工艺清洁生产判 断时，往往需要给出一个最终的清洁生产与否的论断结果，甚至要求给出对清洁 生产影响最严重的生产环节。而根据清洁生产标准的评价方法，仅仅可以逐项的 对照评估企业是否符合某项指标，而不能从整体上做出一个明确的结果判断【。 与此同时，清洁生产评价体系有多属性多层次的特征，它涉及到有关技术、 经济和环境等诸多方面的因素，而且带有许多随机性、模糊性，包括生产工艺装 备、资源能源利用、产品质量指标、污染物产生( 末端处理前) 、废物回收利用、 环境管理和经济效益，甚至诸多子指标等定性或定量指标。将诸多的指标利用一 种科学的方法有机地结合一起，是目前清洁生产工作者讨论的热点课题之一。 在评价过程中，如果只是定性的描述优劣，而没有定量的表述，就难以给出 科学、客观的评价。因此，在评价过程中如何把许多定性概念转化为定量指标， 并能够用于定量判断就成为评价技术的关键；同时，评价方法应能将定性指标与 定量指标统一起来，最终给出明确的定量结论，使评价结果具有科学性和客观性。 在目前进行的清洁生产评价活动中，存在着内容不全面、评价指标不规范、 评价方法粗糙、主观性强、定量少定性多等问题。为克服这些问题，使评价工作 树糊缘含评判在清洁生产管i t - l j r 中的茬l 用研究 趋向科学化、系统化、规范化，应建立一套完整合理的数学评价模式。 2 、已有评价模式分析 目前，已有的各种数学评价模式以综合评价指数法和平均评价指数法为主， 但在实际应用中都或多或少的存在着一些缺陷，分析如下： ( 一) 综合评价指数法【2 】 综合评价指数法的主要特点是对指标的原始数据进行“标准化处理 ，使评 价指标转化成同一尺度上可以相互比较的量。为了对评价指标的原始数据进行 “标准化处理”，采用指数方法，分为单项评价指数、类别评价指数和综合评价 指数。 单项评价指数 单项评价指数，是以类比项目相应的单项指标参照值作为评价标准，进行计 算而得出来的。其计算公式为： q ：堕o ：l ，2 ，珂) “j 式中：q 广一单项评价指数； d 广目标项目某单项评价指标对象值； a 广类比项目某单项指标参照值。 类别评价指数 类别评价指数是根据所属各单项指数的算术平均值计算而得。其计算公式 为： c ，：丝u = 1 ，2 ，棚) 。 刀 式中：c 广一类别评价指数； n 给类别指标下设的单项个数。 综合评价指数 为了既使评价全面，又能克服个别评价指标对评价结果准确性的掩盖，避免 确定加权系数的主观影响，采用了一种兼顾极值或突出最大值的计权型的综合评 价指数。其计算公式为： = 瓶百研 2 徭糊约 合评织l 在清洁生产评价中的应用研究 式中：k 瑚洁生产综合评价指数； q l 广一各项评价指数中的最大值； c j ，i _ 碟别评价指数的平均值，其计算式为c j ，a = ( c j ) i n ； m 评价指标体系下设的类别指标数量。 根据综合评价指数，确定企业清洁生产的等级，采用分级制的模式，将综 合指数分成四个等级，按清洁生产评估综合指数i p 所达到的水平给企业清洁生产 定级，具体分级见表1 1 ： 表1 - 1 清洁生产评佶指数i 。水平分级 分级清洁生产水平 i 口 1 国际先进i矗100 2 国内先进 1 0 0 1 0 0 ，说明企业生产不属于清洁生产；如果类别评价指数c j 或单项评价指数 的值q i 1 0 0 时，表明该类别或单项评价指标出现了高于类比项目的指标，故 可以据此寻找原因，分析情况，调整工艺路线或方案，使之达到类比项目的先进 水平。 综合评价指数法虽简明实用，在实际中比较容易操作，但是其类比参照值的 确定却有一定难度，尚需要一定的实践。 ( 二) 平均评价指数法【3 】 平均评价指数法是指工业企业运营过程中实际达到的技术经济统计数据与 清洁生产评估指标明细表所列各评估指标项目的平均先进指标的指数和与全部 评估项目数总和之比的百分数，其表达式为： p = 等1 0 0 其中= 喜门= 喜z 式中：卜工业企业实际生产运营清洁生产的综合指数： n 各评估项目的指数之和； n 一各评估项目数总和； 卜评估项目的序号； n _ 一评估项目的项目数： 模糊缘合评判在清洁生产评价中的墨u 罚研究 第i 项评估指标的指数和； f 卜第i 项评估项目的项目数。 按上述公式说明计算各评估项目的评价指数时：生产工艺设备项目评估指 数计算时，凡生产工艺设备属于淘汰的，其指数均为0 ，否则为l ；其它项目 的评估指数的计算，是设计数据或实际统计数据与该项目的平均先进指标相比， 如达到或超过时为l ，达不到时为o l 。 采用分级制的模式评估综合指数的水平，将综合指数分为四级，按所达到的 水平定级，具体分级见表1 2 。 表1 2 清洁生产评估综合指数( p ) 水平分级 平均评价指数法所采用的平均先进指标，需充分考虑现阶段工艺水平、技术 装备水平、技术改造的综合实力、清洁生产管理水平。但是与综合评价指数法类 似，在获取各行各业清洁生产基准数据时却有一定难度，并且无法准确到位的对 比各单项指标相应的清洁程度。 3 、总结 评价模式是与整个指标体系配套的方法，在清洁生产评价活动中必不可少， 现有的两个主要评价模式( 综合指数评价法和平均指数评价法) 虽然可以粗略给 出评价结果，但是两个方法均没有考虑各个具体指标间相互影响的制约关系，彼 此间缺乏一定的关联度，以及不同指标对体系整体水平的贡献大小。基于此，我 们可以将在经济管理活动中广泛应用的模糊数学法，引入到清洁生产评价活动中 来。 1 1 2 模糊数学的研究应用回顾 模糊数学1 】是运用方法研究和处理模糊性现象的一门数学新分支，它以 “模糊集合论为基础，提供了一种处理不肯定性和不精确性问题的新方法，是 描述人脑思维处理模糊信息的有力工具。它既可用于“硬”科学方面，又可用于 “软 科学方面。 模糊数学由美国控制论专家l a 扎德教授所创立，他于1 9 6 5 年发表了题为 4 模糊综合评判在清洁生产评价中的应用研究 模糊集合论( f u z z ys e t s ) 的论文，从而宣告模糊数学的诞生。l a 扎德教 授多年来致力于“计算机”与“大系统”的矛盾研究，集中思考了计算机为什么 不能像人脑那样进行灵活的思维与判断问题。尽管计算机记忆超人，计算神速， 然而当其面对外延不分明的模糊状态时，却“一筹莫展 。可是，人脑的思维， 在其感知、辨识、推理、决策以及抽象的过程中，对于接受、贮存、处理模糊信 息却完全可能。计算机为什么不能像人脑思维那样处理模糊信息昵? 其原因在于 传统的数学，例如康托尔集合论( c a n t o r ss e t s ) ，不能描述“亦此亦彼 现象。 集合是描述人脑思维对整体性客观事物的识别和分类的数学方法，康托尔集合论 要求其分类必须遵从形式逻辑的排中律，论域( 即所考虑的对象的全体) 中的任 一元素要么属于集合a ，要么不属于集合a ，两者必居其一，且仅居其一。这样， 康托尔集合就只能描述外延分明的“分明概念 ，只能表现“非此即彼 ，而对于 外延不分明的“模糊概念 则不能反映，这就是目前计算机不能像人脑思维那样 灵活、敏捷地处理模糊信息的重要原因。为克服这一障碍，l a 扎德教授提出了 “模糊集合论，在此基础上，现在已形成一个模糊数学体系。 模糊现象是普遍存在的，在人类一般语言以及科学技术语言中，都大量地存 在着模糊概念，例如，高与矮、美与丑、清洁与污染、有矿与无矿，甚至象人与 猿、脊椎动物与无脊椎动物、生物与非生物等等这样一些对立的概念之间，都没 有绝对分明的界限。一般说来，分明概念是扬弃了概念的模糊性而抽象出来的， 是把思维绝对化而达到的概念的精确和严格：然而模糊集合不是简单地扬弃概念 的模糊性，而是尽量如实地反映人们使用模糊概念时的本来含意，这是模糊数学 与普通数学在方法论上的根本区别。恩格斯说：“辩证法不知道什么绝对分明的 和固定不变的界限，不知道什么无条件的普遍有效的非此即彼，它使固定的 形而上学的差异互相过渡，除了非此即彼，并且使对立互为中介，辩证法是 唯一的、最高度地适合于自然观的这一发展阶段的思维方法。一 模糊数学产生的直接动力，与系统科学的发展有着密切的关系。在多变量、 非线性、时变的大系统中，复杂性与精确性形成了尖锐的矛盾。l a 扎德教授从 实践中总结出这样一条互克性原理：“当系统的复杂性日趋增长时，我们作出系 统特性的、精确然而有意义的描述的能力将相应降低，直至达到这样一个阂值， 一旦超过它，精确性和有意义性将变成两个几乎互相排斥的特性。 这就是说， 模糊综合评判在清洁生产评价中的斑用研究 复杂程度越高，有意义的精确化能力便越低，复杂性意味着因素众多，时变性大， 其中某些因素及其变化是人们难以精确掌握的，而且人们又常常不可能对全部因 素和过程都进行精确的考察，而只能抓住其中主要部分，忽略掉所谓的次要部分。 这样，在事实上就给对系统的描述带来了模糊性。“常规数学方法的应用对于本 质上是模糊系统的分析来说是不协调的，它将引起理论和实际之间的很大差距。” 因此，必须寻找到一套研究和处理模糊性的数学方法，这就是模糊数学产生的历 史必然性。 + 我国学者对模糊数学的研究始于7 0 年代中期，虽然起步相对较晚却发展迅 速，目前已有了一支较强的研究队伍，并且成立了中国模糊集与系统学会，出版 了模糊数学杂志，也出版了许多颇有价值的论著，例如，汪培庄教授所著模 糊集与随机集落影、模糊集合论及其应用，张文修教授编著的模糊数学基 础等等【1 2 1 4 1 。模糊综合评判模型是汪培庄2 0 世纪8 0 年代初提出的，此模型以 它简单实用的特点迅速波及到国民经济和工农业生产的方方面面，广大实际工作 者运用此模型取得了一个又一个的成果。与此同时，还吸引了一些理论工作者对 此模型进行深化和扩展研究，出现了一批诱人的成果，诸如：多级模型、算子调 整、范畴统观等等。而且，针对实际应用中模糊综合评判模型常遇到的一些问题， 对其进行了改进，采用多层次模糊综合评判模型和广义合成运算的模糊综合评判 模型。模糊数学是一门新兴的学科，诞生至今仅有4 0 多年历史，然而它发展迅 速、应用广泛，它涉及纯粹数学、应用数学、自然科学、人文科学和管理科学等 方面，在图象识别1 5 - 1 6 1 、人工智能 x t - l s 、自动控制【1 9 1 、信息处理【2 0 】、经济学【2 、 心理学1 2 2 】、社会学瞄伽、生态学瞵】、语言学【2 6 】、管理科学【2 7 之3 】、医疗诊断 2 9 j 、 哲学【3 0 】研究等领域中，都得到广泛应用，把模糊数学理论应用于决策研究，形成 了模糊决策技术。 只要经过深入研究就会发现，在多数情况下，决策目标与约束条件均带有一 定的模糊性，对复杂大系统的决策过程尤其如此，在这种情况下，运用模糊决策 技术，会显得更加自然，也将会获得更加良好的效果。 1 1 - 3 模糊评价模式的引入 1 、清洁生产模糊数学评价法 对清洁生产指标体系进行评价，实质是对体系中各要素进行充分的综合分 6 模糊综合评判在清洁生产评价中的茬u 书研究 析，评价中既要考虑要素自身的特征，也要考虑要素之间的内在联系和不同要素 对体系整体功能作用的大小。 对比其它模式，模糊数学评判是相对较好的模式，运用模糊数学中的综合评 判方法，定量分析，并运用“最大隶属度 原则进行评价，可以判断出清洁生产 水平等级和存在问题的环节。模糊数学方法对清洁生产进行评价，关键在于确定 模糊关系矩阵中评价因素隶属度和评价因素权重系数【3 1 弓3 。 2 、模糊数学评价模式的优势 ( 1 ) 科学性指标体系中包含有各种指标因素，各指标从不同角度对清洁 度进行评价，具有多解性和不确定性，清洁生产模糊数学评价是以模糊数学中的 综合评判方法为评估依据的，体现了较好的科学性和现实性； ( 2 ) 综合性将关系企业生产的各种影响因素利用模糊数学方法有机地关 联起来进行评价，通过权重值可以体现不同影响因素对体系的贡献大小，能综合 反映企业的清洁生产水平，不易偏颇。模糊评价可以定量描述企业清洁生产整体 状况和水平，通过评估，可以促进企业积极持续地实施清洁生产； ( 3 ) 适应性评估项目等级的设定是根据各个行业和环境方面的情况或各 企业技术改造的进程和工艺技术装备水平的提高程度，以及生产运营实际达到的 水平，随着社会生产力不断发展，在一定时期内可予以调整； ( 4 ) 激励性模糊数学评价中各清洁生产评估指标均分为若干级别加以评 定，不仅能给出整个的清洁生产程度论断，而且可以明显的发现对企业清洁生产 影响最严重的生产环节，从而帮助企业清楚地了解自身的水平和问题，促进企业 加大清洁生产实施的力度，努力向更高级别奋进，具有一定的激励性作用。 1 2 研究内容和思路 模糊综合评判方法自汪培庄提出至今只有2 0 多年，但已经被广泛应用在各 个领域。该方法从理论上说可以综合考虑被评价事物的所有影响方面，而且具有 概念清晰、简单实用和方便快捷的优势。本文将模糊综合评判方法引入到清洁生 产评价中去，论文结构安排如下： 第一章论述了清洁生产评价模式的现状及现有评价方法的缺陷和不适性，由 模糊数学的发展历史和应用领域，引出本文所做工作将模糊综合评判的模式 引入到清洁生产评价。 兰州大掌硕士掌位。沦文模糊期合评刿在清洁生产评价中的应用研究 第二章主要介绍清洁生产评价现状，目前国际、国内针对清洁生产评价研究 的发展概况，最后讨论了清洁生产评价的评价标准、原则及方法步骤。 第三章主要介绍模糊集合论思想，讨论了模糊综合评判的理论模型、隶属函 数和权的确定。笔者在实际工作中，根据应用的实际情况，提出超标权重的模糊 综合评判法，并在案例中应用此方法。 第四章主要论述清洁生产模糊综合评判模型的构建过程以及在氮肥行业的 应用，包括指标体系的建立、模糊综合评判方法的应用，最后对某试点企业的清 洁生产水平进行综合评判。 第五章是本文的结论和展望。 本文的基本思路如图1 1 所示： ，。_ 。- 。一、 图1 - 1 论文研究思路框架图 8 模糊综合评判在清洁生产管f f f i 中的应用研究 第2 章清洁生产评价研究 2 1 清洁生产评价研究的必要性 清洁生产作为实现可持续发展的重要途径，已为社会各界所认可和接受。随 着清洁生产在社会实践中逐步深入，对清洁生产活动进行规范化并科学地评价其 清洁生产状态及效果变得日益重要。清洁生产评价是通过对企业的生产从原材料 的选取、生产过程控制到产品服务的全过程进行综合评价，评定出企业清洁生产 的总体水平以及各环节的清洁生产水平，并针对其清洁生产水平较低的环节提出 相应的清洁生产措施和改进措施，以增加企业自身的综合竞争力，降低企业的环 境风险，实现企业的可持续发展。 目前，在中华人民共和国清洁生产促进法的贯彻与清洁生产实施过程中， 各地普遍提出了清洁生产指标及清洁生产工艺、技术和企业的界定问题。清洁生 产评价是清洁生产从概念、理论进入实践层次的重要环节，如果没有具有可操作 性的清洁生产评价体系和评价方法，清洁生产的理念就只能停留在理论上，无法 指导人们的实践。对一个企业而言，判断其当前状态是否满足清洁生产发展的要 求，必须有一套合理的，便于操作的评价方法，定性和定量地了解企业实施清洁 生产的情况，系统地评估企业的清洁生产工作绩效，建立企业内部自身与外部环 境沟通的手段，从企业内部和外部两个方面提供刺激因素，提高企业自愿开展清 洁生产工作的积极性。因此，清洁生产评价方法除了具有科学性以外，应突出体 现可操作性。 2 2 国内外清洁生产评价研究概况 2 2 1 国外清洁生产评价研究 2 2 1 1 清洁生产评价指标体系 清洁生产是人类在处理经济发展与环境的关系中平衡两者关系的基本理念， 它符合可持续发展的要求。因此，清洁生产与可持续发展思想一样，在全世界得 到了积极的响应，许多国家的政府都以不同的方式和手段来推进本国清洁生产的 发展【3 4 4 5 1 。国外清洁生产开始时间比较早，因此很多发达国家，如美国、日本、 加拿大等，都相继开发出很多清洁生产指标，用以推进本国的清洁生产，如表 2 - 1 。 9 兰州大掌硕士学位论文 模糊综合评判在清洁生产评价中的应用研究 生态指标 ( e c o - i n d i c a t o r ) 从生态周期评估的观点出发，将所排 放的污染物质对环境的影响进行量化 评估，并建立量化的e c o - i n d i c a t o r ，共 建立1 0 0 个指标。 由荷兰n a t i o n a l r e u s eo fw a s - r er e s e a r c hp r o g r a m m e 完成， 区域性强。 表2 1 中所列各指标的具体说明如下： ( 1 ) 生态指标欧盟用环境影响的观念来评估污染物对生态环境的影响和 对人类健康的危害，并建立各项指标体系。生态指标是根据污染物排放后对环境、 生态系统或人类健康造成的危害的大小所建立的指标。但是，这些危害的大小是 属于区域的，因为他们是根据当地环境的要求标准、气候状况、天文状况、水文 状况而定的。 由于生态指标的区域性很强，所以这些指标对其他区域( 如亚洲) 并不一定 适用。 ( 2 ) 气候变化指标众所周知，温室气体的排放会改变大气的组成，会提 高地表温度，引起全球变暖。荷兰所制定的气候变化指标是将全国每年的c 0 2 、 l o 模糊翻k 合评判在清洁生产评价中的墨u 啊习阳；巴 c h 4 、n 2 0 的排放量，以及c f c s 、h a l o n s ( 氟氯烃的一种) 的使用量都折算成 c 0 2 当量后相加，其综合表示对温室效应或全球变暖的贡献。荷兰政府逐年调查 此项指标，并制定削减的目标，经过努力，荷兰政府的气候变化指标的指标值已 由1 9 8 0 年的2 8 6 降至1 9 9 1 年的2 3 9 ，降幅达1 6 。 这一指标适用于政府对全国的温室气体控制，它可以为全国温室气体的控制 提供明确的指引，但是对于企业和个体却无法产生清洁生产的指导作用。 ( 3 ) 环境绩效指标欧洲绿色圆桌组织( e u r o p e a ng r e e nt a b l e ) 在所提出 的企业环境绩效指标( e p i ，e n v i r o n m e n t a lp e r f o r m a n c ei n d i c a t o ri ni n d u s t r y ) 报 告中，针对铝冶炼业、油与气勘探制造业、石油精炼、石化、造纸等行业，根据 行业特性提出该行业应该建立的清洁生产指标项目。虽然欧盟所提出的环境绩效 指标对我国并不完全适用，但是这些针对行业特性发展清洁生产的原则，对于我 们建立各行业的指标体系还是具有极高的参考价值的。 ( 4 ) 环境负荷因子英国得利( i c i ) 公司所属得f c m o ( f i n ec h e m i c a l sm a n u f a c t u r i n go r g a n i z a t i o n ) 开发出一种称为环境负荷因子( e n v i r o n m e n t a ll o a df a c t - o r ) 的简单指标，供化学工艺开发人员作为评估新工艺的参考值，其定义如下： 环境负荷因子= 鬻 在上式中的废弃物并不包括工序用水和空气，不参与反应的氮气也不算在 内。这个公式适合于含有化学反应的工序，其中“废弃物 不分有害与无害， 只以总当量指标值表示，不能真正表示其对环境的影响程度。 ( 5 ) 废弃物产生率( w a s t er a t i o )美国3 m 公司自1 9 7 5 年开始执行3 p ( p o l l u t i o np r e v e n t i o np a y s ，污染预防获利) 计划以来，绩效卓著，第一年就减 少各类( 气、液、固) 污染物约5 0 万t 。3 m 还有一个简单的指标一废弃物产 生率作为评估工艺的参考值。它的定义如下： 废弃物产生率= 鬻 式中：废弃物水、空气以外的废弃物： 产出重量产品、副产品和废弃物的总和。 3 m 公司的废弃物产率与英国i c i 公司的环境负荷指标极为相似，废弃物的 模糊综合评判在清洁生产评价中的应用研究 定义相同，只是比较的基准不同。环境负荷指标以产品为基准，废弃物产率指标 以总产出( 包括产品、副产品和废弃物) 为基准，其值永远小于1 ，而e l f 值则 可以大于l 。与e l f 相同，废弃物产生率的值也无法真正表示其对环境的影响程 度。 ( 6 ) 减废情况交换所美国环保署的减废情况交换所( p o l l u t i o np r e v e n t i o n i n f o r m a t i o nc l e a r i n g h o u s e ，简称p p i c ) 所采用的方式是经常调查评估废弃物产 生量、原料、水及能源的耗用量，在每次调查评估之间必须进行某项改善，然 后比较改善前后的情况，以评估改善的程度。需要注意的是，这类指标只适用于 同一工厂在工艺改进前后的比较。 国外所建立的清洁生产指标体系虽然不完全适合我国，但对于我国指标体系 的建立具有极大的借鉴意义。尤其是环境绩效指标，行业针对性强，可以用于识 别企业的减废空间所在，也可说明企业的环境绩效，对于我国建立各行业的指标 体系具有很高的参考价值。减废情况交换所建立的指标体系，对项目持续清洁评 价的指标体系建设有一定的参考价值。 2 2 1 2 清洁生产相关评价方法 国外对于清洁生产指标体系较为完整，但是并无明确的清洁生产评价方法。 在实践中主要采用生命周期分析( l i f ec y c l e a n a l y s i s ，l c a ) 来反映评价对象对 环境的影响程度。l c a 是评价一个产品系统生命周期的整个阶段从原材料 的提取和加工，到产品生产、包装、市场营销、使用、再使用和产品维护，直至 再循环和最终废物处置的环境影响。这种方法被认为是一种“从摇篮到坟墓”的 方法，按国际标准化组织的定义，“生命周期分析是对一个产品系统的生命周期 中的输入、输出及潜在环境影响的综合评价 。 目前，生命周期分析的方法框架主要包括以下几个方面： 目标和范围界定：选择合适的系统边界，确保系统包含所要研究的全部内 容； 清单分析：采用物质和能量守恒量化生产过程中的物质和能量输入输出、 废物产生，确定由此带来的环境压力； 将清单分析中的环境影响进行分类，例如全球温室效应、酸雨、臭氧层破 坏等； 1 2 韵糊燎合评判在清洁生产评价中的应用研究 结果分析：采用以上分析的结果，采取减少环境影响的措施。 生命周期作为一项有效的环境分析工具，建立在物质和能量守恒的基础上， 通过对产品生命周期中投入与产出过程的全面数据收集，以及识别环境影响和如 何削减影响的分析，可以确定产品在整个生命周期过程中对环境影响最大的阶段 以及整个过程所造成的环境风险，从而确定生产过程的哪些环节需要改善以减少 对环境的不利影响。生命周期评价常用于同类产品比较，从而选择对环境更有利 的产品。但是生命周期分析具有一定的局限性，主要表现为： 评价方法不完善，生命周期评价中仅生命周期清单分析方法比较完善； 数据收集过程复杂，成本高，数据质量有时较差，影响评价结果： 主观性强，生命周期评价中目的与范围确定过程所作的选择和假定，以及 影响评价中清单数据转化成环境影响过程主观影响因素多，因此生命周期评价结 果是一个相对结果； 生命周期分析过程复杂、时间长、费用高昂，因此生命周期分析仅能有选 择的应用于某些产品，应用范围较窄。 2 2 2 国内清洁生产评价研究 2 2 2 1 清洁生产评价指标体系 我国的清洁生产指标体系1 。, 4 9 - 5 3 】是在原有的环境质量和污染削减指标体系 的基础上加入原材料、能源消耗、综合利用等生产领域指标，以及管理领域指标 和与环境产品有关的指标建立起来的。清洁生产指标体系根据清洁生产含义横向 分为技术经济指标、环境领域指标和管理领域指标三类，根据清洁生产全过程控 制的要求，从纵向划分为源头控制、生产过程控制和产品控制指标。源头控制指 标体系中包括原料、动力、能源、资源等控制指标：生产过程控制指标体系中包 括污染控制、回收利用、废物废弃和劳动安全卫生等指标；产品控制指标体系中 包括产品性能、包装、运销、包装回收利用、报废产品弃置等指标。在实际应用 中清洁生产评价指标体系主要从产品生命周期全过程选取原材料、产品、资源和 污染物产生四大类指标，有的指标体系中还包括环境经济指标和管理指标。 自1 9 9 3 年我国开始清洁生产试点、示范和相关研究以来，相继制定和颁布 了一系列规范和推动清洁生产的法律法规和行业规范，各行各业、各个不同地区 和部门进行了不断地探索和努力，取得了一定的成绩。同时，在清洁生产评价指 模糊综合评判在清洁生产荫昭r 中的应用研究 标方面也进行了大量的探索和尝试，形成了初步规模。下面介绍一下我国建设工 程和生产过程中最常用的清洁生产指标。 我国的清洁生产评价指标依据生命周期分析的原则，分为四大类：原材料指 标、产品指标、资源指标和污染物产生指标。 原材料指标原材料指标体现了原材料的获取、加工、使用等各方面对环 境的综合影响，从毒性、生态影响、可再生性、能源强度以及可回收利用性五个 方面建立指标： a 毒性原材料所含毒性成分对环境造成的影响程度； b 生态影响原料取得过程中的生态影响程度； c 可再生性原材料可再生或再生的程度； d 能源强度原材料在采掘和生产过程中消耗能源的程度； 可回收利用原材料的可回收利用程度。 产品指标产品指标应涉及销售、使用过程、报废后的处置以及寿化问题 四个方面： a 销售产品的销售过程中，即从工厂运送到零售商和用户过程对环境造成的 影响程度： b 使用产品在使用期内使用的消耗品和其他相关产品可能对环境造成的影 响程度； c 寿命优化在多数情况下产品的寿命是越长越好，但并不尽然。寿命优化就 是要使产品的技术寿命( 指产品的功能保持良好的时间) 、美学寿命( 指产品对 用户具有吸引力的时间) 和初设寿命处于优化状态； d 报废产品报废后对环境的影响程度。 资源指标在正常操作情况下，生产单位产品对资源的消耗程度可以部分 地反应一个企业的技术工艺和管理水平，即反应生产过程的状况。从清洁生产的 角度看，资源指标的高低同时也反映企业的生产过程在宏观上对生态系统的影响 程度，在同等条件下，资源消耗量越高，对环境的影响越大。资源指标可以由单 位产品的耗水量、能耗和物耗来表示。 a 单位产品新鲜水耗量是指在正常的操作情况下，生产单位产品整个工艺使 用的新鲜水量( 不包括回用水) ； 1 4 模糊综合评判在清洁生产评价中的应用研究 b 单位产品的能耗在正常的操作情况下，生产单位产品的电耗、油耗和煤耗 等； c 单位产品的物耗在正常的操作情况下，生产单位产品消耗的构成产品的主 要原料和对产品起决定性作用的辅料的量： 污染物产生指标污染物产生指标是除资源( 消耗) 指标外，另一类反映 生产过程状况的指标。污染物产生指标代表着生产工艺先进性和管理水平的高 低。基于对一般的污染问题的考虑，污染物产生指标分为三类，即废水、废气和 固体废物。 a 废水产生指标废水产生指标反映废水产生的情况。为了更准确的反映生 产过程状况，将废水指标分为单位产品废水产生量和单位产品主要水污染物产生 量两项指标； b 废气产生指标废气产生指标也分为单位产品废气产生量和主要大气污 染物产生量两项指标； c 固体废物产生指标由于国内还没有像废水、废气那样的具体的排放标 准，因此固体废弃物指标就是单位产品主要固体废物产生量。 2 2 2 2 清洁生产评价方法 国内目前常用的清洁生产评价方法主要有：国家环保总局“十五 攻关课题 提出的适合轻工行业的百分制清洁生产评价方法；陆长清、靳敏提出的综合评价 指数法；魏宗华提出的工业企业清洁生产评估方法等。其它的清洁生产评价方法 还有洪卫提出的生产清洁度评价：杨志山等提出的清洁生产潜力评价。对其中主 要的清洁生产评价方法一综合评价指数法和平均评价指数法，在第一章已作分 析，在此不再赘述。 2 3 清洁生产评价标准及原则 2 3 1 企业清洁生产评价标准 由于清洁生产评价涉及到企业技术和管理的多个方面，所以在对其进行评价 的时候，所采用的评价体系应能处理多层次、多属性的问题，并要保证评价过程 的客观性、科学性，尽量减少或避免评价结果受主观偏好的影响，同时要保证清 洁生产评价兼顾经济效益和环境效益。 国家环保总局从2 0 0 1 年开始在全国范围内组织编制各行业清洁生产技术指 模糊缘合评判在清洁生产静f f f r 中的蔑己j 书研究 南，为开展清洁生产做好方法和评价的技术准备。对尚未正式颁布国家及行业清 洁生产评价标准的行业，可作为参照的评价标准有： ( 1 ) 国家颁布的有关产业发展政策及法规( 包括有关设计规范和排污标准) ； ( 2 ) 国家环保总局和有关行业主管部门下达或推荐的清洁生产技术； ( 3 ) 有关清洁生产科学技术的研究或实验成果； ( 4 ) 同行业中相同或相近生产规模的先进企业的单产水耗、能耗、原材料 消耗及排污量指标； ( 5 ) 企业自身清洁生产标志性指标，如原材料进入产品和副产品转化率、 废物回收和资源转化率； ( 6 ) 国际标准化组织i s 0 1 4 0 0 0 系列标准中有关清洁生产的标准。 2 3 2 清洁生产评价的基本原则 ( 1 ) 系统整合原则