循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性分析及評價(jià)

李春蕾，宋華嶺，王傳鵬

(1.山東師范大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院，山東 濟(jì)南，250318；2. 山東工商學(xué)院管理科學(xué)與工程學(xué)院，山東 煙臺，264005)

自鮑爾丁和皮爾斯提出循環(huán)經(jīng)濟(jì)開創(chuàng)性思路以來，循環(huán)經(jīng)濟(jì)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛研究和推廣。在循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的指導(dǎo)下，國外學(xué)者對不同領(lǐng)域進(jìn)行了研究和探討[1-3]。我國于20世紀(jì)90年代后期引入循環(huán)經(jīng)濟(jì)概念并很快得到國家重視，許多學(xué)者對循環(huán)經(jīng)濟(jì)的概念、內(nèi)涵、準(zhǔn)則、重點(diǎn)和措施等進(jìn)行了大量研究[4-6]。

從物質(zhì)和能量流動的角度來看，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一個(gè)不斷從簡單到復(fù)雜，從低級到高級，從無序到有序方向演化的復(fù)雜有機(jī)系統(tǒng)。目前，應(yīng)用復(fù)雜系統(tǒng)理論對循環(huán)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行的研究集中在定性方面的研究，有些學(xué)者[7-9]認(rèn)為循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個(gè)開放、動態(tài)、多層次、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，并從政治、企業(yè)、社會公眾、宏觀社會環(huán)境和產(chǎn)業(yè)環(huán)境五個(gè)維度探討了發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)互動與協(xié)同的關(guān)系。牛桂敏[10]在對循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析后，介紹循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的信息分析方法—指標(biāo)評價(jià)法，并分析了循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)控制與自組織的內(nèi)容。黎雪林[11]在博士論文中指出循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是由自然循環(huán)子系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)循環(huán)子系統(tǒng)相互耦合而成的自然—經(jīng)濟(jì)復(fù)合循環(huán)系統(tǒng)，并指出循環(huán)經(jīng)濟(jì)的管理體系是由循環(huán)經(jīng)濟(jì)倫理、循環(huán)經(jīng)濟(jì)主體(政府、企業(yè)、公眾)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)客體(包含制度、體制、機(jī)制、技術(shù))和循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐體系等四大要素組成。

在循環(huán)經(jīng)濟(jì)復(fù)雜系統(tǒng)復(fù)雜性量化方面，尤其是在產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性量化方面，研究成果較少。本文基于擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性研究理論與評價(jià)方法[12-15]，對循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜性分析，同時(shí)建立基于熵復(fù)雜信息量度量的循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性評價(jià)模型，并對不同循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)——同煤塔山循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)和西山煤電集團(tuán)古交循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜性測度實(shí)證研究。

1 循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性分析和評價(jià)模型的建立

1.1 循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性分析

循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是由產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，需要物質(zhì)、能量和信息的輸入與耗散，是一個(gè)耗散系統(tǒng)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的規(guī)模大小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度由循環(huán)的范圍區(qū)域、產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品的特征、循環(huán)層次和梯度轉(zhuǎn)化演變等要素決定。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)的時(shí)空結(jié)構(gòu)特征是以產(chǎn)業(yè)鏈的形式，通過物質(zhì)和能量在一定時(shí)間跨度內(nèi)以及不同層次間流動來實(shí)現(xiàn)的。產(chǎn)業(yè)鏈也是一個(gè)系統(tǒng)，且具有一定有序的結(jié)構(gòu)形態(tài)。其形成是系統(tǒng)從無序到有序的演化過程。從社會分工和需求分化的角度，社會分工的精細(xì)化與產(chǎn)業(yè)劃分的復(fù)雜化使得產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)業(yè)之間、一個(gè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部各單元之間的界限越來越模糊，從而導(dǎo)致各單元對環(huán)境、社會的依賴性越來越強(qiáng)，最終導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)整體向“有序”化結(jié)構(gòu)發(fā)展。從系統(tǒng)自組織的角度，產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)要素和事物之間，如果是有規(guī)則的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化便構(gòu)成一種“序”結(jié)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程，是產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的自組織過程，即在一定條件下，由于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)的相互作用，使系統(tǒng)形成具有一定功能、結(jié)構(gòu)的過程。有序產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的形成便構(gòu)成產(chǎn)業(yè)“鏈”的形式。

產(chǎn)業(yè)鏈作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的重要組成部分，其本質(zhì)是用于描述一個(gè)具有某種內(nèi)在聯(lián)系的企業(yè)群結(jié)構(gòu)，是一個(gè)相對宏觀的概念，存在兩維屬性：結(jié)構(gòu)屬性和價(jià)值屬性。循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)包括產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)、各產(chǎn)業(yè)的內(nèi)部生產(chǎn)系統(tǒng)、組織系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)和節(jié)能減排系統(tǒng)等多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的特性既體現(xiàn)在各個(gè)子系統(tǒng)的單獨(dú)特性上，又體現(xiàn)在子系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)耦合的特性上。

1.2 循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性信息熵模型的建立

1.2.1 熵作為復(fù)雜性的度量

物理學(xué)家勞厄說過：熵與幾率之間的聯(lián)系是物理學(xué)最深刻的思想之一。本論文依據(jù)信息熵的基本意義，求出每個(gè)基本評價(jià)要素信息量對總體信息量貢獻(xiàn)程度，建立幾率與熵的相互關(guān)系，進(jìn)而求出各評價(jià)因素的熵復(fù)雜信息量。

(1)

1.2.2 評價(jià)要素的確定與其熵復(fù)雜信息量

以熵作為尺度來測度循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其評價(jià)維度模型如圖1所示。

圖1 循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性評價(jià)樹圖

1)節(jié)點(diǎn)：設(shè)系統(tǒng)在點(diǎn)j處發(fā)生物質(zhì)的喂給，即原料的輸入點(diǎn)也是產(chǎn)品的輸出點(diǎn)，點(diǎn)j稱為節(jié)點(diǎn)。其中1≤j≤m，m為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

2)群落等級：指循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中產(chǎn)業(yè)鏈的等級層次結(jié)構(gòu)。群落等級越多，復(fù)雜性越大。節(jié)點(diǎn)j的群落等級復(fù)雜性信息量為：

(2)

其中n為群落等級總數(shù)，則產(chǎn)業(yè)鏈群落等級總復(fù)雜性信息量為：

(3)

3)m為節(jié)點(diǎn)總數(shù)：代謝跨度：指代謝上游產(chǎn)業(yè)直接喂給代謝下游產(chǎn)業(yè)的數(shù)目。代謝跨度越大，上、下層關(guān)系數(shù)越大，復(fù)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。設(shè)節(jié)點(diǎn)j的代謝跨度為x2j，節(jié)點(diǎn)j的代謝跨度復(fù)雜性信息量為：

(4)

則產(chǎn)業(yè)鏈代謝跨度總復(fù)雜性信息量為：

(5)

4)節(jié)點(diǎn)度數(shù)：指進(jìn)入和輸出節(jié)點(diǎn)的鏈條數(shù)。設(shè)節(jié)點(diǎn)j的度數(shù)為x3j，節(jié)點(diǎn)j的度數(shù)復(fù)雜性信息量為：

(6)

則產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點(diǎn)度數(shù)的總復(fù)雜性信息量為：

(7)

其中m為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

5)關(guān)系數(shù)：循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中不同層次間和各個(gè)要素間的橫向與縱向間的相互關(guān)系的數(shù)目，它是度量循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的重要指標(biāo)。這里定義關(guān)系集合R={r1：直接喂給關(guān)系，r2：間接喂給關(guān)系，r3：在較高級別上并列關(guān)系，r4：在較低級別上并列關(guān)系，r5：在同一級別上并列關(guān)系}。

(8)

m為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

則產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點(diǎn)關(guān)系數(shù)的總復(fù)雜性信息量為：

(9)

m為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

6)節(jié)點(diǎn)連通度：在產(chǎn)業(yè)鏈的各節(jié)點(diǎn)上，從產(chǎn)業(yè)鏈起始節(jié)點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過此節(jié)點(diǎn)到達(dá)末端節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈的條數(shù)。節(jié)點(diǎn)的連通度越大，該節(jié)點(diǎn)與產(chǎn)業(yè)鏈上其它節(jié)點(diǎn)聯(lián)系越緊密，產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。設(shè)節(jié)點(diǎn)j的連通度為x5j，所有節(jié)點(diǎn)的連通度之和為x5，則節(jié)點(diǎn)j的連通度復(fù)雜性信息含量為：

(10)

m為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

則產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點(diǎn)連通度總復(fù)雜性信息量為：

(11)

1.2.3 統(tǒng)一復(fù)雜性信息量的計(jì)算

定義一個(gè)n維復(fù)雜信息力能尺度空間，W=W1×W2×…Wn為n維熵空間，n為W的第一次劃分Wi的維度，ni為分量Wi的維數(shù)。若設(shè)Φ是一個(gè)影像，由Φ：W1×Wi×…Wn→Hn所定義，那么Φ是H上的n維張量。

(12)

這是在能分量Wi-1的之后分量Wi需要產(chǎn)生的全部復(fù)雜信息力能信息量，則

(13)

(14)

是全部張量的熵值，為全部需要產(chǎn)生的復(fù)雜信息量。

(15)

2 實(shí)證研究：典型煤炭行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性測度

依據(jù)上述模型，對同煤塔山循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)和西山煤電集團(tuán)古交循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜性測度評價(jià)，二者產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)如圖2、3所示。

圖2 西山煤電集團(tuán)古交循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖

圖3 同煤集團(tuán)塔山循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖

對上面兩個(gè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)用上述評價(jià)模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表1、2所示。

表1 西山煤電集團(tuán)古交循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性評價(jià)表

表2 同煤集團(tuán)塔山循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性評價(jià)表

由表1、表2得西山循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)和塔山循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性要素的熵信息含量向量為：

h西山=(0.3219,0.1483,0.4567,0.1715,0.0813)

h塔山=(0.1505,0.0484,0.1942,0.1532,0.0894)

由式(15)計(jì)算得兩者總的復(fù)雜性信息含量分別為W西山E=0.8574，W塔山E=0.3527。

上述數(shù)據(jù)表明，古交循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性因素——群落等級、代謝跨度和節(jié)點(diǎn)度數(shù)的熵信息含量明顯大于塔山，關(guān)系數(shù)兩者基本持平，而節(jié)點(diǎn)連通度稍低于塔山循環(huán)經(jīng)濟(jì)，這與直觀感覺比較吻合。群落等級、代謝跨度和節(jié)點(diǎn)度數(shù)對循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性貢獻(xiàn)較大，因而對循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)來說，要降低復(fù)雜性應(yīng)從這幾個(gè)方面入手。

3 結(jié)束語

循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)可通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)或借鑒于先進(jìn)的模式，吸收新的結(jié)構(gòu)方面的知識信息，應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)鏈的改進(jìn)，使產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以減少其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。依據(jù)此理論與方法可以對具體不同的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)雜性評價(jià)，劃分研究對象的復(fù)雜性分類級別，為減少復(fù)雜性、實(shí)行簡約化設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供理論依據(jù)。

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