工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的管理與控制研究綜述

李莎莎 張昌蓉

摘要：工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是工業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的主要途徑之一。工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)管理和控制是保障工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的一個重要課題。本文分別從管理模式、管理內(nèi)容、模擬與調(diào)控三個方面對國內(nèi)外關(guān)于工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)管理和控制的相關(guān)研究進行評述，目的是為后續(xù)的深入研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵字：工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)；可持續(xù)發(fā)展；管理；控制；研究綜述

改革開放30多年來，我國經(jīng)濟增長取得巨大成效，但也為此付出了巨大代價。長期以來不加節(jié)制的資源消耗以及大量的污染和廢棄物排放，導(dǎo)致許多自然資源枯竭和嚴(yán)重的環(huán)境污染，造成對經(jīng)濟社會、人類健康的重大損害，影響著可持續(xù)發(fā)展。循環(huán)經(jīng)濟是提高資源利用效率、削減污染、保護環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)作為工業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的基本路徑之一。從1989年兩位美國人Frosch和Gallopoulos提出“工業(yè)生態(tài)學(xué)”和“工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)”開始，工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的研究和實踐就在全球范圍內(nèi)廣泛開展?？v觀大量相關(guān)研究文獻，僅工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)名稱就有很多，主要別稱包括：生態(tài)工業(yè)園、生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)、生態(tài)工業(yè)共生體、生態(tài)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、生態(tài)工業(yè)鏈網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)共生鏈網(wǎng)等等。歸納工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)文獻，一些研究學(xué)者對工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)劃集成構(gòu)建（包括產(chǎn)品規(guī)劃、物質(zhì)集成、產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)結(jié)構(gòu)等）、評價、穩(wěn)定性、系統(tǒng)的演化等相關(guān)內(nèi)容進行了一些研究。由于對工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是由眾多企業(yè)按照一定的物資能源耦合關(guān)系組成的一種復(fù)雜人工大系統(tǒng)，其特征和復(fù)雜性決定了工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良好運行與穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，不僅要求工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃和集成良好，還必須對其加以有效管理和控制。工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的有效管理和控制是工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)達到良好運行效果，并能穩(wěn)定地可持續(xù)發(fā)展的重要保障。目前有關(guān)研究工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)管理與控制的相關(guān)問題的研究才剛剛起步，本文從管理模式、管理內(nèi)容、模擬與調(diào)控等方面對工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)管理和控制的相關(guān)研究進行綜述，目的是為后續(xù)的深入研究奠定堅實的基礎(chǔ)。

1、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的管理模式

全國人大環(huán)資委副主任馮之俊 [1]等人（2008）基于國內(nèi)外生態(tài)工業(yè)園的發(fā)展現(xiàn)狀和系統(tǒng)科學(xué)理論，提出在循環(huán)經(jīng)濟范式下的三類生態(tài)工業(yè)園的發(fā)展模式：自組織單一共生模式、自組織網(wǎng)絡(luò)共生模式、自組織虛擬共生模式，然后分析循環(huán)經(jīng)濟生態(tài)工業(yè)園發(fā)展模式的特性。他們認(rèn)為循環(huán)經(jīng)濟要求生態(tài)工業(yè)園不僅僅實現(xiàn)資源、能源相互之間一對一的簡單循環(huán)，而且實現(xiàn)一個區(qū)域總體的資源、能源資源，改善環(huán)境品質(zhì)。

袁增偉等[2]（2004）建立了基于社會子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)和資源子系統(tǒng)四維一體的生態(tài)工業(yè)園區(qū)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架，提出了生態(tài)工業(yè)園生態(tài)系統(tǒng)效率取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)度、系統(tǒng)功能流暢程度。因此，提出系統(tǒng)優(yōu)化要從這兩個方面人手；并提出對工業(yè)生態(tài)園的控制相當(dāng)于從物料進廠到產(chǎn)品出廠的全流程控制；提出園區(qū)系統(tǒng)優(yōu)化首先是完善園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈條，從經(jīng)濟活動的源頭—— 招商開始，將循環(huán)經(jīng)濟理念貫穿到產(chǎn)業(yè)鏈條的各個環(huán)節(jié)，盡可能通過生態(tài)設(shè)計、清潔生產(chǎn)等技術(shù)，構(gòu)建低消耗、低排放、低污染、高效率的“三低一高”工業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)。

吳偉等[3]（2002）在其“略論工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的運行和控制”的論文中根據(jù)生態(tài)與經(jīng)濟雙重存在、持續(xù)發(fā)展和協(xié)調(diào)發(fā)展三種新思維的時代要求，提出工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)是由社會、經(jīng)濟和環(huán)境三個子系統(tǒng)有機結(jié)合而成的三維復(fù)合大系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，指出系統(tǒng)的運行機制是通過子系統(tǒng)內(nèi)部的持續(xù)性發(fā)展、以及子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性發(fā)展來促使大系統(tǒng)整體的進化。最后，探討了通過二級遞階控制和分散控制的綜合來保證系統(tǒng)順利進行的方法。

學(xué)者趙玲玲，羅濤[4]等（2008）將中外生態(tài)工業(yè)園管理模式進行比較，他們認(rèn)為在國內(nèi)生態(tài)工業(yè)園的管理中，政府扮演了幾個角色，首先在宏觀方面主要是中央和地方政府、環(huán)保部門按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行建設(shè)、管理和驗收；其次，在微觀方面，園區(qū)建設(shè)完成后成立園區(qū)管理委員會來進行管理生態(tài)工業(yè)園信息，我國的工業(yè)園管理和資源協(xié)調(diào)不夠透明，行政色彩濃厚，管理效率不高。

2、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的管理內(nèi)容

來自加利福尼亞大學(xué)的學(xué)者Hung-Suck Park[5]（2010）等認(rèn)為在過去的生態(tài)工業(yè)園系統(tǒng)中，各個發(fā)展組織的共生是成功的，但是各個渠道公司還是缺乏有效的溝通。他們以韓國蔚山生態(tài)工業(yè)園為案例進行研究，提出研發(fā)企業(yè)框架的有效擴張共生工業(yè)的綜合體，其中他們將共生網(wǎng)絡(luò)所使用的政策工具如國家建設(shè)計劃、利益各方涉及者等擬合到一個有力的框架中，為科研數(shù)據(jù)庫框架所觀察到的關(guān)鍵因素，最終提供精心打造的商業(yè)案例共生的投資，這可能為今天復(fù)雜的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)提供一個不是依靠自主共生網(wǎng)絡(luò)，而是更加積極有效地的解決方案。

博士D. Sakr[6]等人（2011）著手對埃及工業(yè)園進行研究，確定生態(tài)工業(yè)園成功的關(guān)鍵因素主要有：建立共生關(guān)系，分享信息和意識；財務(wù)效益，組織結(jié)構(gòu)，以及法律和監(jiān)管框架。此外，他們總結(jié)出生態(tài)工業(yè)園成功和發(fā)展受限的因素主要有動態(tài)商貿(mào)關(guān)系和外經(jīng)濟附加值；信息共享的程度；政策和管理體系框架；組織制度的完善；工藝技術(shù)；各個功能或者組織之間的平衡，這些因素都為以后的工業(yè)生態(tài)園的建立和管理提供理論依據(jù)。

學(xué)者鐘真宜、陳敏和羅建中[7]（2009）提出研究生態(tài)工業(yè)園水資源管理模式研究，他們提出，在我國雖然工業(yè)園區(qū)對于水資源系統(tǒng)和環(huán)境的影響日益嚴(yán)重，而且工業(yè)生態(tài)學(xué)的研究和生態(tài)工業(yè)園區(qū)的規(guī)劃建設(shè)已成為近年來的一個熱點，但在工業(yè)園區(qū)的水資源管理方面，還未見有系統(tǒng)的研究成果。

學(xué)者A.J.D. Lambert和F.A. Boons（2002）[8]探討了建立工業(yè)生態(tài)園不同方面的研究，為了更好的定位這個復(fù)雜領(lǐng)域，他們將工業(yè)園分為工業(yè)綜合系統(tǒng)和混合工業(yè)公園。

王兆華[9]等（2003）認(rèn)為生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)是決定整個工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可持續(xù)性的關(guān)鍵因素，因此，他們圍繞生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)進行研究，提出了生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)模型，并對生態(tài)工業(yè)園區(qū)中的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈進行了聚變活性和裂變活性的因子分析，最終討論了生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的平衡、穩(wěn)定與發(fā)展的關(guān)系。

學(xué)者Thomas Sterr和Thomas Ott[10]（2004）對生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)進行長達5年的實踐研究，他們認(rèn)為穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展主要依靠較高的綜合信息透明度，他們強調(diào)積極的協(xié)同效應(yīng)能夠支持生態(tài)工業(yè)發(fā)展，大大減少交易成本。

張成考[11]（2006）運用生態(tài)學(xué)理論和生物鏈原理，在模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對生態(tài)工業(yè)園的建設(shè)中如何構(gòu)筑企業(yè)共生體和生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈、以及怎樣提升園區(qū)競爭力和穩(wěn)定性等運行機理進行了深入研究，并模仿自然生態(tài)系統(tǒng)的運作模式，設(shè)計出工業(yè)生態(tài)園區(qū)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，分析了它的特征。

段寧等[12]（2006）在參考國內(nèi)外大量文獻的基礎(chǔ)上，提出了關(guān)鍵種企業(yè)、成員距離、成員相互依賴程度、成員多樣性、領(lǐng)導(dǎo)因素等5個影響我國生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)型因素假設(shè)，并在全國47個生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)進行統(tǒng)計實證研究加以證實。

喻宏偉等[13]（2009）分別從經(jīng)濟學(xué)、戰(zhàn)略管理和新經(jīng)濟社會學(xué)的角度，從網(wǎng)絡(luò)組織的目標(biāo)、戰(zhàn)略決策、利益協(xié)調(diào)、分享機制、融資協(xié)調(diào)、文化嵌入和社會資本構(gòu)建等方面系統(tǒng)地探討了生態(tài)工業(yè)園穩(wěn)定性的網(wǎng)絡(luò)維度框架。

學(xué)者郭威在2002[14]年提出城市生態(tài)工業(yè)園是循環(huán)經(jīng)濟的重要實現(xiàn)模式，而且工業(yè)園的建設(shè)與管理離不開信息系統(tǒng)的支持和應(yīng)用。故他根據(jù)工業(yè)園的業(yè)務(wù)內(nèi)容、性質(zhì)、服務(wù)對象以及實現(xiàn)的功能的不同，規(guī)劃生態(tài)園的子系統(tǒng)，以網(wǎng)上辦公，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

學(xué)者戴國新、孫淑英、賈小平[15]（2008年）等人認(rèn)為，環(huán)境管理信息系統(tǒng)能夠有效地進行信息管理，實現(xiàn)信息交換、共享和整合，核算企業(yè)環(huán)境成本，評估各個成員企業(yè)環(huán)境績效，以提高園區(qū)內(nèi)部的共同協(xié)作效率和水平。

3、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模擬與調(diào)控

學(xué)者Marianne Boix[16]等（2011年）研究生態(tài)工業(yè)園工業(yè)用水管理的多目標(biāo)優(yōu)化問題，他們研究提出如果只有一個單一的污染物情況，用制定一個混合整數(shù)線性規(guī)劃即可解決問題；如果是雙目標(biāo)優(yōu)化問題，比如解決入口的水流量問題和水流量再生單元的入口問題，用連接網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)數(shù)目可以解決；但是結(jié)合經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境目標(biāo)，關(guān)于生態(tài)工業(yè)園問題本質(zhì)上是一個多目標(biāo)問題，解決多目標(biāo)問題的最好的解決辦法是直接集成資源，每個公司擁有再生單元，每一公司的限制連接數(shù)和收益相同。

鄒銳是我國討論生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)較早的人之一。鄒銳[17]（1994）在其著作 “生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展演化與控制的理論研究”一文中應(yīng)用熱力學(xué)的熵的理論，解析了生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展演化的涵義、及其內(nèi)部非線性動力學(xué)機制，并對其穩(wěn)定性作了一些探討，導(dǎo)出了其最佳控制狀態(tài)，最后提出了生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)控制的三大原則：人類自控原則、負(fù)熵儲備原則和輸出廢物納入生態(tài)再循環(huán)原則。

徐大偉等（2004）從工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的視角出發(fā), 運用耗散結(jié)構(gòu)理論來研究工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自組織機理, 并通過對工業(yè)共生體的熵值計的過程。實踐結(jié)果表明，工業(yè)系統(tǒng)的自組織特性雖然提供了傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)有充分的能力去算和熵流分析,揭示工業(yè)系統(tǒng)向工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)演化, 但并不能保證工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能持續(xù)地、更好地適應(yīng)外界環(huán)境的變化。只有在內(nèi)外部條件具備的情況下, 工業(yè)系統(tǒng)的自組織特性的存在才會使工業(yè)共生體這樣的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在不斷波動和變化中永續(xù)發(fā)展, 不斷完善, 否則就會發(fā)生退化乃至消亡。

4、總結(jié)

盡管各國工業(yè)生態(tài)園的建設(shè)規(guī)劃和發(fā)展都不盡相同，但從整體上分析，其管理體制都大致可以分為如下兩種基本類型：一、單一管理。即由單方面進行管理，一般指政府在生態(tài)園的管理中扮演的管理角色。工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的建立與管理是一項十分復(fù)雜、需要耗費巨資和較長時間的工程，往往需要政府作為主導(dǎo)提供各種資源來支持工業(yè)園的建立；二、多元化管理模式，多元化管理是指管理主體多樣化，有政府、企業(yè)和社會成員，這樣的生態(tài)園一般是企業(yè)自發(fā)形成的。多元化的管理有利于信息的透明化，有效地提高各個參與者的積極性，能夠較好的協(xié)調(diào)各方的利益，相較于由政府規(guī)劃的生態(tài)工業(yè)園去，多元化管理模式更加注重企業(yè)的利益。

綜上所述，盡管對生態(tài)工業(yè)園的科學(xué)管理控制控制已引起廣大學(xué)者的興趣，相關(guān)研究和實踐也陸續(xù)展開。但從總體看，目前有關(guān)工業(yè)生態(tài)科學(xué)管理控制的研究大多圍繞工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)劃績效、建設(shè)結(jié)果績效、管理者角色的分類來進行的，從可持續(xù)發(fā)展角度較為系統(tǒng)地對工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的運行和發(fā)展機理進行研究成果偏少。大多數(shù)學(xué)者提出建立一個工業(yè)生態(tài)園管理信息系統(tǒng)來管理各個方面的資源，這雖然是一個理想的解決方案，但是要建立一個能夠整合各方資源的信息系統(tǒng)需要龐大的資金、時間和各方的有力支持，并不是一件容易的事情。但是如果能建立一個這樣的系統(tǒng)，組織的效率能夠在很大的程度上提高，管理和控制就能夠很好的實施。

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