協(xié)同學視角下的生態(tài)工業(yè)園結構研究

張奔，戴鐵軍

（北京工業(yè)大學循環(huán)經(jīng)濟研究院，北京100124）

協(xié)同學視角下的生態(tài)工業(yè)園結構研究

張奔，戴鐵軍

（北京工業(yè)大學循環(huán)經(jīng)濟研究院，北京100124）

首先，按照協(xié)同學劃分子系統(tǒng)的要求，將生態(tài)工業(yè)園劃分成推力子系統(tǒng)、內部子系統(tǒng)及拉力子系統(tǒng)。然后，從各子系統(tǒng)對生態(tài)工業(yè)園穩(wěn)定性的作用力角度，進一步研究了各子系統(tǒng)的組成結構。研究表明推力子系統(tǒng)作用力由政府支持、經(jīng)濟支持、資源支持及市場支持構成，內部子系統(tǒng)作用力由技術充足、成員多樣、關鍵種企業(yè)、合作距離、信息平臺、空間距離、領導因素及企業(yè)關聯(lián)度組成，生態(tài)效率為拉力子系統(tǒng)作用力。

協(xié)同學；生態(tài)工業(yè)園；子系統(tǒng)；結構

生態(tài)工業(yè)園（Eco-Industrial Park，簡稱EIP）一方面追求高的經(jīng)濟效益，為促進經(jīng)濟快速發(fā)展提供了平臺；另一方面注重提高資源利用率，為解決資源短缺和環(huán)境污染問題做出了貢獻。對可以達到經(jīng)濟效益與環(huán)境效益雙贏的工業(yè)園區(qū)，希望它能夠持久穩(wěn)定發(fā)展。然而，在EIP快速發(fā)展的同時，逐漸暴露出了自身的不穩(wěn)定性問題，對園區(qū)的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益產生了影響。很多學者從多個角度對EIP的穩(wěn)定性進行了研究，例如，朱睿[1]基于共生策略的博弈分析，得出依靠契約和建立信任機制能夠促進工業(yè)共生網(wǎng)絡穩(wěn)定運行的結論；葉遜[2]運用耗散理論、博弈論及環(huán)境經(jīng)濟學的方法對EIP穩(wěn)定演化進行分析，首次提出了保持EIP穩(wěn)定運行的關鍵在于調整好企業(yè)、政府和社區(qū)這3個行為主體的觀點；Sumita Majumdar[3]對產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定演化進行研究，他認為制度、技術、經(jīng)濟、信息、組織、法律和認知7個方面的因素阻礙了產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定演化與未來成功，等等。這些研究成果都為解決EIP的穩(wěn)定性問題提供了思路，但是任何系統(tǒng)都有它自己特有的結構，要使系統(tǒng)經(jīng)久不衰，就必須全面、清楚地認識其結構特征，這樣才能夠避免、減少其出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)，或在其出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象的時候采取有效的應對措施。

協(xié)同學是一種系統(tǒng)理論，它把一切研究對象看成是由組員、部分或者子系統(tǒng)構成的系統(tǒng)，并且子系統(tǒng)都有自己的狀態(tài)變量。這些子系統(tǒng)彼此之間會通過物質、能量或信息交換等方式相互作用，通過這種相互作用，整個系統(tǒng)將形成一種整體效應或者一種新型的結構[4-5]。也就是說，協(xié)同學是將某系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)當作其結構組成成員。因此，從協(xié)同學視角下研究某系統(tǒng)的結構，就是研究如何按照協(xié)同學的要求劃分其子系統(tǒng)，并找出各子系統(tǒng)的狀態(tài)變量，即作用力。

近年來，從協(xié)同學視角下進行系統(tǒng)結構的研究越來越多。陳昕[6]運用協(xié)同學研究城市交通，將其劃分成交通控制子系統(tǒng)和交通流誘導子系統(tǒng)；張晶[7]從協(xié)同學角度研究經(jīng)濟與環(huán)境的發(fā)展，將其劃分成經(jīng)濟子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)；刁曉純、蘇敬勤[8]應用協(xié)同學研究產業(yè)生態(tài)網(wǎng)絡，將其劃分為經(jīng)濟集約化指數(shù)子系統(tǒng)和經(jīng)濟成本指數(shù)子系統(tǒng)；朱永達、張濤、李炳軍[9]從協(xié)同學角度研究區(qū)域產業(yè)系統(tǒng)，將其劃分成投資子系統(tǒng)和生產率子系統(tǒng)，等等。他們的研究都非常深入，研究成果令人滿意。

這些研究的成果證明，協(xié)同學是一種較好的研究系統(tǒng)結構的方法。為了能夠對EIP的結構有更全面、更清楚的認識，為了促進EIP的穩(wěn)定，文中將在協(xié)同學視角下研究EIP的結構。

1 劃分EIP子系統(tǒng)

按照協(xié)同學劃分子系統(tǒng)的要求，工廠、人、動物、植物、細胞、物質元素等，只要他們之間能夠相互作用，都可以成為子系統(tǒng)[10]。EIP是一個開放的系統(tǒng)，其發(fā)展與社會、經(jīng)濟、資源及環(huán)境有著密切聯(lián)系。社會層面，文化、政策等具有指引與調控作用；經(jīng)濟層面，資金投入、營業(yè)利潤等具有推助與拉動作用；資源層面，物質供給、資源回收利用等具有推動與促進作用；環(huán)境層面，環(huán)保思想倡導、污染物達標排放等具有引導與拉動作用?？梢钥闯觯珽IP與社會、經(jīng)濟、資源及環(huán)境4個方面息息相關，并且這4個方面并不是獨立存在，而是有著相互作用關系。因此，將從這4個角度劃分EIP子系統(tǒng)。

1.1 從社會發(fā)展角度劃分

EIP是一個完整的系統(tǒng)，其發(fā)展與社會發(fā)展具有相似之處。在EIP發(fā)展過程中，政府通過政策引導，對其發(fā)展起調控作用；園區(qū)領導者通過創(chuàng)新理念與文化，促使其形成與時俱進的意識形態(tài)；管理者通過制定與修改政策、法規(guī)，對其進行宏觀調控；生產者包括兩種類型：產品生產者通過一系列生產活動不斷創(chuàng)造新價值，廢棄物處理者通過一系列操作程序使污染物達到排放標準；消費者通過各種消費活動，為后續(xù)的生產提供市場空間與資金保障。政府、園區(qū)領導者、管理者、產品生產者、廢棄物處理者、消費者通過這樣的分工協(xié)作，促進EIP整個系統(tǒng)的發(fā)展。具體講，政府制定的引導政策，屬于政策調控；領導者主導的意識形態(tài)和管理者實施的宏觀調控，屬于政策實施；產品生產者創(chuàng)造的價值和消費者的消費活動，屬于經(jīng)濟發(fā)展；廢棄物處理者使得污染物達標排放，減輕環(huán)境壓力，屬于環(huán)境發(fā)展子系統(tǒng)。因此，從社會發(fā)展角度，將EIP分成政策調控子系統(tǒng)、政策實施子系統(tǒng)、經(jīng)濟發(fā)展子系統(tǒng)及環(huán)境發(fā)展子系統(tǒng)。

1.2 從經(jīng)濟角度劃分

EIP從建設運行到實現(xiàn)效益，始終與資金有密切聯(lián)系。首先，建設運行過程中，需要購買機器設備、購買原材料、支付工人工資、繳納稅費等，這些都需要外部投入大量資金；然后，各企業(yè)通過協(xié)同合作，生產并向市場出售產品，這一過程為EIP創(chuàng)造了經(jīng)濟價值；最后，產品通過銷售，收回資金，贏得利潤，實現(xiàn)經(jīng)濟效益。因此，從經(jīng)濟角度，將EIP分成資金投入子系統(tǒng)、經(jīng)濟價值創(chuàng)造子系統(tǒng)及效益產出子系統(tǒng)。

1.3 從資源角度劃分

EIP的發(fā)展離不開資源，這里的資源包括物質、能源、信息等。首先，在企業(yè)生產之前，需要從外界輸入物質作為原材料，輸入能源作為機器設備的運行動力，輸入信息作為生產的指引；然后，在生產過程中，企業(yè)充分利用資源生產加工產品，包括下游企業(yè)將上游企業(yè)的廢棄物資源化后再利用；最后，無法被利用的廢棄資源經(jīng)過處理，達到污染物排放標準后排放到自然環(huán)境。因此，從資源角度，將EIP分成資源輸入子系統(tǒng)、資源利用子系統(tǒng)及廢棄物輸出子系統(tǒng)。

1.4 從環(huán)境建設角度劃分

企業(yè)生產過程中物質不可能達到完全利用，或多或少會產生廢棄物。EIP能夠促進資源高效利用，是促進生態(tài)環(huán)境建設的有效工具之一。在企業(yè)生產之前，要倡導環(huán)保理念，盡量購買使用污染小的能源及原材料。當生產過程中廢棄物產生后，首先，廢棄物進入資源化過程，即下游企業(yè)將上游企業(yè)的廢棄物資源化后再利用；然后，當下游企業(yè)產生的廢棄物無法再被資源化利用時，廢棄物就進入排污系統(tǒng)，進行達標排放處理；最后，當廢棄物處理達到排放標準后，即可排放到自然環(huán)境。因此，從環(huán)境建設角度，將EIP分成環(huán)保理念倡導子系統(tǒng)、廢棄物資源化子系統(tǒng)、廢棄物處理子系統(tǒng)及廢棄物輸出子系統(tǒng)。

根據(jù)協(xié)同學理論，外部作用力系統(tǒng)即為各種作用力產生相關效應的系統(tǒng)，內部系統(tǒng)是在外部系統(tǒng)作用力作用下進行演變的系統(tǒng)，即生產子系統(tǒng)?？v觀上文這些系統(tǒng)劃分，無論從哪個角度劃分，都涉及到外部作用力系統(tǒng)和內部系統(tǒng)（如表1所示）。

表1 EIP各子系統(tǒng)在外部作用力系統(tǒng)和內部系統(tǒng)分布表

在外部作用力子系統(tǒng)中又可以分為兩類，一類作用力對EIP的發(fā)展具有推動作用，稱為推力子系統(tǒng)（有些作用力，如政策，既可能推動EIP的發(fā)展，也可能阻礙其發(fā)展。考慮到政府出臺的政策一般情況下都具有推動性，所以只考慮具有正面效應的情況；當政策偶然出現(xiàn)阻礙作用時，忽略其負面影響），即投入子系統(tǒng)，如政策調控、經(jīng)濟投入、資源輸入、環(huán)保理念倡導；另一類作用力對EIP的發(fā)展具有拉動作用，稱為拉力子系統(tǒng)，即產出子系統(tǒng)，如效益產出、廢棄物輸出。

綜上所述，按照協(xié)同學原理，從內外部作用力角度劃分EIP的子系統(tǒng)更為全面、更加合理。從這一角度，將EIP劃分為推力子系統(tǒng)（投入子系統(tǒng)）、內部子系統(tǒng)（生產子系統(tǒng)）及拉力子系統(tǒng)（產出子系統(tǒng)）（如圖1所示）。

圖1 EIP推力子系統(tǒng)、內部子系統(tǒng)及拉力子系統(tǒng)結構圖

2 選取EIP子系統(tǒng)作用力

在推力子系統(tǒng)、內部子系統(tǒng)、拉力子系統(tǒng)中，其作用力實質上是EIP的穩(wěn)定性影響因素，從協(xié)同學角度講就是漲落力。

2.1 推力子系統(tǒng)作用力

推力子系統(tǒng)的各作用力實質上是對內部子系統(tǒng)各作用力發(fā)揮功能效應具有推動作用的穩(wěn)定性影響因素，它們對EIP的發(fā)展起到推動作用。由于該子系統(tǒng)屬于外部系統(tǒng)，所以各作用力屬于外部影響因素。

政府支持首先表現(xiàn)在政府根據(jù)國家頒布的政策、法規(guī)、條例等，結合本區(qū)域的經(jīng)濟、環(huán)境實際情況，制定適合本區(qū)域的政策法規(guī)，以更好地促進本區(qū)域EIP的發(fā)展[11]。此外，政府可以起到倡導理念的作用，比如環(huán)保理念的倡導等，也可以以政府采購的方式扶持某產業(yè)。政府的這些行為主要是從政策方面引導，政策越具可實施性，越能推動EIP的發(fā)展。經(jīng)濟支持主要體現(xiàn)在企業(yè)獲得的招商引資方面。足夠的經(jīng)濟支持一方面會使企業(yè)有足夠的資金及信心進行生態(tài)技術研發(fā)，另一方面有利于園區(qū)規(guī)模的擴大[11]。經(jīng)濟條件越充分，越能有效保障EIP的穩(wěn)定，從而越能推動其發(fā)展。其次，資源支持也是一項重要的外部影響因素。EIP與外界資源有著緊密聯(lián)系，其生產所需的原材料、能源、水等物資需要外界供應。資源越充足，越能滿足EIP的生產需要，越能推動其發(fā)展。此外，市場支持同樣是一項不可忽略的外部影響因素。EIP生產的產品最終需要面向市場，如果市場變動較大，就會使得企業(yè)生產跟不上市場變動的步伐，不利于產品銷售。市場支持越充分，表示該產品在市場的銷售時間越長，也就表示市場變動越小，即市場對產品支持力度越大，越能推動EIP發(fā)展。

綜上所述，政府支持、經(jīng)濟支持、資源支持及市場支持符合推力子系統(tǒng)作用力的選擇標準。因此，將這4個支持力作為推力子系統(tǒng)的組成部分，即投入子系統(tǒng)的漲落力，它們對EIP的穩(wěn)定性發(fā)揮著前推作用（如圖2所示）。

圖2 推力對EIP穩(wěn)定性作用示意圖

2.2 內部子系統(tǒng)作用力

內部子系統(tǒng)是EIP企業(yè)生產的主要場所，由企業(yè)、決策者、管理者、生產者、銷售者等組成，他們在各作用力的促使下進行一系列生產活動，直接主宰著EIP的發(fā)展。該子系統(tǒng)屬于內部系統(tǒng)，所以促進生產過程的各作用力屬于內部影響因素。

技術充足主要表現(xiàn)在3方面：一是下游企業(yè)把上游企業(yè)廢棄物資源化的技術成熟程度，二是廢棄物排放前的處理技術，三是企業(yè)現(xiàn)有生態(tài)技術的完備程度。這三方面的技術越完善、越先進，EIP發(fā)展?jié)摿驮酱骩12-13]。成員多樣主要表現(xiàn)在成員產業(yè)分布的差異性，差異性越大，越有利于拓展EIP的結構規(guī)模，越有利于其發(fā)展。關鍵種企業(yè)主要表現(xiàn)在其企業(yè)的能力上，包括其數(shù)量、規(guī)模、生產能力、市場應對能力等方面。關鍵種企業(yè)是產業(yè)鏈的核心，在企業(yè)群落中使用和傳輸?shù)奈镔|最多，其能力越強，越能帶動并牽制其他企業(yè)的發(fā)展，對EIP的發(fā)展促進力就越大[14]。合作距離主要體現(xiàn)在成員企業(yè)之間的合作意識上。如果溝通融洽，雙方就會有較強的合作意識，合作成功率就越高，合作距離就越短，越有助于EIP的業(yè)務發(fā)展。信息平臺主要包括企業(yè)內部信息平臺建設、產業(yè)鏈中的信息平臺建設以及園區(qū)綜合信息平臺建設[11]。信息平臺越完善，越有利于園區(qū)整體的信息共享和園區(qū)資源交換，從而越有利于EIP的快速發(fā)展?？臻g距離主要是指成員企業(yè)在地理位置上的空間距離會影響到物質交換的運輸成本，其值越小，表明空間距離越小，越有利于EIP中企業(yè)的業(yè)務發(fā)展。領導因素主要是指不同領導對生態(tài)理念的理解程度及支持力度不同，他們自身的綜合素質及協(xié)調溝通能力也有所差別。領導因素對EIP穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在政策決策方面，一個綜合能力強、決策正確的領導者能夠直接促進EIP的發(fā)展。企業(yè)間關聯(lián)度主要是指EIP內部成員企業(yè)之間圍繞副產品、廢品建立的關聯(lián)網(wǎng)。企業(yè)之間的關聯(lián)度越大，其相互依賴程度就越大，就越有利于EIP發(fā)展。

綜上所述，技術充足、成員多樣、關鍵種企業(yè)、合作距離、信息平臺、空間距離、領導因素及企業(yè)關聯(lián)度符合內部子系統(tǒng)作用力的選擇標準。因此，將這8個作用力作為內部子系統(tǒng)的組成部分，即生產子系統(tǒng)的漲落力，它們共同對EIP的穩(wěn)定性發(fā)揮作用（如圖3所示）。

圖3 內部子系統(tǒng)構成圖

2.3 拉力子系統(tǒng)作用力

拉力子系統(tǒng)的作用力實質上是對自組織子系統(tǒng)各作用力發(fā)揮功能效應具有拉動作用的穩(wěn)定性影響因素，它對EIP的發(fā)展起到拉動作用，本質上就是EIP的發(fā)展目標。EIP是社會經(jīng)濟尋求可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，其發(fā)展目標是既發(fā)展經(jīng)濟，又要實現(xiàn)資源高效利用，所以文中的拉力子系統(tǒng)的作用力既要考慮EIP的經(jīng)濟效益，又要考慮其環(huán)境影響。

生態(tài)效率（Eco-Efficiency）是一個兼顧生態(tài)和經(jīng)濟兩個方面效率的指標。目前，普遍接受的生態(tài)效率計算公式是由WBCSD提出的計算模型[15]：

式中：產品或服務的增量、環(huán)境影響增量根據(jù)行業(yè)性質賦予具體性質的值。

EIP是一個有自身特點的復合生態(tài)系統(tǒng)，根據(jù)上述生態(tài)效率的計算模型，將EIP的生態(tài)效率計算公式表示為：

式中：工業(yè)增加值是產品或服務增量的具體體現(xiàn)形式；污染物排放量是環(huán)境影響增量的具體體現(xiàn)形式，由工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣及工業(yè)固體廢物等的排放量組成。

根據(jù)式（2）可以看出，EIP的生態(tài)效率主要有3方面的作用：描述和反映任何一個時點上（或時期內）園區(qū)各方面經(jīng)濟與環(huán)境的水平或狀況；評價和監(jiān)測一定時期內經(jīng)濟與環(huán)境變化的趨勢及速度；綜合衡量經(jīng)濟與環(huán)境各領域之間的協(xié)調程度。

綜上所述，EIP的生態(tài)效率同時考慮園區(qū)經(jīng)濟效益和環(huán)境影響，是將可持續(xù)發(fā)展的宏觀目標融入?yún)^(qū)域和企業(yè)發(fā)展規(guī)劃與管理中的有效工具，符合拉力子系統(tǒng)作用力的選擇標準。因此，將生態(tài)效率作為拉力子系統(tǒng)的作用力，即產出子系統(tǒng)的漲落力，它對EIP的穩(wěn)定性有著后拉作用（如圖4所示）。

圖4 拉力對EIP穩(wěn)定性作用示意圖

3 結論

首先在理解協(xié)同學理論的基礎上，明確了從協(xié)同學視角下研究EIP的結構，就是研究如何按照協(xié)同學的要求劃分子系統(tǒng)。然后，通過總結分析，按照協(xié)同學的要求將EIP劃分成推力子系統(tǒng)（投入子系統(tǒng)）、內部子系統(tǒng)（生產子系統(tǒng)）及拉力子系統(tǒng)（產出子系統(tǒng)），明確了這三部分通過相互作用成為一個有機整體，即EIP的總結構。最后，從EIP子系統(tǒng)的作用力角度，進一步分析了各子系統(tǒng)的組成結構，研究表明推力子系統(tǒng)作用力由政府支持、經(jīng)濟支持、資源支持及市場支持構成，內部子系統(tǒng)作用力由技術充足、成員多樣、關鍵種企業(yè)、合作距離、信息平臺、空間距離、領導因素及企業(yè)關聯(lián)度構成，拉力子系統(tǒng)作用力由生態(tài)效率，即經(jīng)濟效益和環(huán)境影響構成。這項研究，有助于更全面、更深刻地認識EIP的結構，從而為其穩(wěn)定、持久發(fā)展做出貢獻。

[1]朱睿.生態(tài)工業(yè)園工業(yè)共生網(wǎng)絡穩(wěn)定性研究[D].遼寧:遼寧工程技術大學，2007:50-60.

[2]葉遜.生態(tài)工業(yè)園區(qū)穩(wěn)定性研究[D].北京：北京工業(yè)大學，2006：59-60.

[3]Sumita Majumdar.Developing an eco-industrial park in the lloydminster area[D].Ottawa，CA:University of Calgary，2001.

[4]苗東升.系統(tǒng)科學原理[M].北京:中國人民大學出版社，1990: 521-552.

[5]高雋.人工神經(jīng)網(wǎng)絡原理及仿真實例(第2版）)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007：210-232.

[6]陳昕.基于協(xié)同學的城市交通控制與誘導系統(tǒng)協(xié)同的理論與方法研究[D].吉林：吉林大學，2006:34-60.

[7]張晶.經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)同發(fā)展研究——以徐州市為例[J].當代經(jīng)濟管理，2008，30(9):59-61.

[8]刁曉純，蘇敬勤.基于序參量識別的產業(yè)生態(tài)網(wǎng)絡演進方式研究[J].科學學研究，2008，26(3)：506-510.

[9]朱永達，張濤，李炳軍.區(qū)域產業(yè)系統(tǒng)的演化機制和優(yōu)化控制[J].管理科學學報,2001，4(3):73-77.

[10]哈肯.協(xié)同學：自然成功的奧秘[M].上海：上?？茖W普及出版社，1988.

[11]鄧華.我國產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)(IES)穩(wěn)定性影響因素研究[D].大連：大連理工大學，2006：66.

[12]Ellen H，M.Moors.Towards cleaner production:barriers and strategiesin the base metalsproducing Industry[J]. Journal of Cleaner Production，2005(13)：657-668.

[13]秦穎，武春友，武春光.生態(tài)工業(yè)共生網(wǎng)絡運作中存在的問題及其柔性化研究[J].軟科學，2004(2)：38-41.

[14]王靈梅，張金屯.生態(tài)學理論在生態(tài)工業(yè)發(fā)展中的應用[J].環(huán)境保護，2003(7)：57-60.

[15]Bjm Stigson.A road to sustainable industry:how to promote resource efficiency in companies[M].Dsseldorf: WBCSD，2001.

Abstract:Firstly,Eco-Industrial Park was divided into push subsystem,internal subsystem and pull subsystem with the requirements of synergetics.Then,in a perspective of force,the role of subsystems in the stability of the Eco-Industrial Park,the structure of the subsystems was further studied.The research showed that the forces of push subsystem were made up of government support,economic support,resources support and market support;the force of internal subsystem were composed of technical adequacy,member diversity,key enterprises,cooperative distance, information platform,space distance,leadership factors and business correlation;ecological efficiency was the force of pull subsystem.

Keywords:synergetics;Eco-Industrial Park;subsystem;structure

Study on the structure of Eco-Industrial Park based on synergetics

ZHANG Ben,DAI Tiejun
（Institute of Recycling Economy,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China）

F124.5；X37

A

1674-0912（2011）04-0011-05

2011－03－13）

北京市自然科學基金資助項目：生態(tài)工業(yè)園智能仿真與調控對策研究（9092001）；北京市重點學科：“資源、環(huán)境及循環(huán)經(jīng)濟”交叉學科項目（0330005412002）

張奔（1985-），女，江蘇南通人，碩士研究生，研究方向：生態(tài)工業(yè)研究與評價。