基于BP-DEMATEL的陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素研究

趙芹 潘杰義 張茜松

摘要：制造業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展是國家生態(tài)文明建設戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。然而，由于地區(qū)經(jīng)濟狀況不同，我國不同區(qū)域制造業(yè)低碳經(jīng)濟水平呈現(xiàn)出巨大的差異。近年來，省級區(qū)域已成為制造業(yè)低碳經(jīng)濟研究的有力入手點，因此，識別區(qū)域制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素對其發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。本文構建了陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素指標體系，采用BP-DEMATEL方法分析并識別了強驅(qū)動型因素、普通驅(qū)動型因素、強特征型因素和普通特征型因素，并根據(jù)分析結果提出了對策和建議。

關鍵詞：低碳經(jīng)濟；BP-DEMATEL方法；制造業(yè)；影響因素

中圖分類號：F427文獻標識碼： ADOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2020.06.012

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

基金項目：教育部人文社科基金（19YJC630110）；陜西省軟科學項目（2018KRM063）；陜西省社科基金項目（2018S23）

0引言

隨著中國制造業(yè)快速發(fā)展帶來的嚴重環(huán)境污染和資源壓力，環(huán)境治理問題逐漸引起了社會各領域的高度重視。根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2018年我國制造業(yè)能源消費總量為245139.54萬噸標準煤，制造業(yè)二氧化碳排放總量為441923.8萬噸，大氣主要污染物（二氧化硫、氮氧化物和粉塵等）排放量為1373.52萬噸[1]。如何平衡經(jīng)濟效益、能源消耗和污染排放三者之間的關系已成為眾多學者關注的熱點，因此中國制造業(yè)迫切需要探索低碳經(jīng)濟發(fā)展之路，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。而陜西省正處于工業(yè)化發(fā)展階段，環(huán)境壓力嚴峻，2018年陜西省制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量比重高達36.85%，制造業(yè)人均碳排放為98.53萬噸[2]，同年全國制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量平均比重為35.92%[1]，制造業(yè)水平比較發(fā)達的江蘇省制造業(yè)人均碳排放為31.55萬噸[3]，陜西省呈現(xiàn)出明顯的高碳高排放特性。因此，陜西省制造業(yè)有必要提升低碳經(jīng)濟水平，制定出具有陜西特色的制造業(yè)節(jié)能減排方案。

制造業(yè)低碳經(jīng)濟是一種同時提高制造業(yè)生產(chǎn)力和環(huán)境績效的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略[4-5]，國內(nèi)外學者在相關概念的基礎上對其影響因素開展了深入研究，主要有能源利用因素、技術因素、和環(huán)境因素等因素。在能源利用因素方面，Sheinbaum等[6]利用LOG MEAN Divisia附加指數(shù)對1990—2008年墨西哥制造業(yè)數(shù)據(jù)進行了探索，研究發(fā)現(xiàn)分行業(yè)結構和實際能源強度變化是導致制造業(yè)碳排放增加的重要因素。Tang等[7]分析了中國低碳制造水平，結果顯示影響低碳制造程度的最主要因素是能源使用效率。在技術因素方面，孫寧[8]對影響中國制造業(yè)分行業(yè)碳排放的因素展開了研究，研究發(fā)現(xiàn)技術進步會導致能源強度下降，進而證明了技術進步是降低碳排放的根本因素。在環(huán)境因素方面，張志元等[9]探討了制約中國制造業(yè)低碳轉型的因素是發(fā)展模式粗放、產(chǎn)值提升與節(jié)能要求不對等和缺乏轉型動力。徐建中等[10]認為制造業(yè)低碳化轉型離不開市場拉力、政府推力和技術驅(qū)動三方面的影響。樊茂清等[11]發(fā)現(xiàn)我國制造業(yè)能源強度變化會一定程度地受貿(mào)易影響，且該能源強度的波動短期內(nèi)受一次能源結構的影響?？梢钥闯?，目前的制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素研究主要聚焦于與低碳生產(chǎn)有直接聯(lián)系的因素，如能源利用效率，對于技術、環(huán)境等因素，研究較少且多偏向于定性探討。

不同學者對制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素研究的側重點不同，導致關于制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素的研究方法并不統(tǒng)一。Diakoulaki等[12]為確定歐盟制造業(yè)碳排放的影響因素，采用了精制拉氏模型。Ren等[13]基于擴展Kaya特征的LMDI模型探討了效益產(chǎn)出和能源強度對制造業(yè)提升低碳經(jīng)濟的影響。王鈺等[14]利用STIRPAT模型明確了導致制造業(yè)碳排放強度下降的影響因素，并將其分為正相關因素及負相關因素。樂承毅等[15]采用因子分析法將影響江西省制造業(yè)綠色轉型的因素分為能源因子、企業(yè)因子和外部因子。呂紅等[16]為探索科技投入和資源環(huán)境約束對制造業(yè)低碳化的驅(qū)動效應，運用了多目標優(yōu)化模型。

通過梳理現(xiàn)有文獻，不難看出對于制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素的研究存在以下問題：一是有關制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素的研究相對較少，大多數(shù)探索了制造業(yè)低碳程度相關概念的影響因素，較少對影響因素之間關聯(lián)度進行研究，忽視了影響因素內(nèi)在關系對行業(yè)低碳經(jīng)濟水平的影響。因此，有必要著眼于探討影響因素間的關聯(lián)，以此豐富制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素作用機理研究；二是現(xiàn)有研究方法對影響因素的分析不夠深入，這也導致了無法解釋影響因素改善制造業(yè)低碳經(jīng)濟水平背后所產(chǎn)生的深層次原因。為此，本研究采用了辨析影響因素關聯(lián)的方法。

鑒于此，本文以辨析影響因素及其相互作用的DEMATEL方法為基礎，根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡計算的權值改善傳統(tǒng)DEMATEL方法主觀性強和系統(tǒng)分析困難的缺點，結合2007—2016年陜西省制造業(yè)面板數(shù)據(jù)，建立了識別陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素的BPDEMATEL模型，并根據(jù)結果提出相應決策參考。這不僅從客觀角度深入剖析了影響因素的內(nèi)在聯(lián)系，而且對于陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展具有實踐意義。

1模型構建

決策實驗室法（Decision Making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）是20世紀70年代美國Bottelle研究所為了分析系統(tǒng)中的復雜問題，提出的聯(lián)合圖論與矩陣理論的系統(tǒng)分析建模方法。傳統(tǒng)的 DEAMTEL方法可以識別影響因素之間的相互影響程度和相互依存與制約關系[17]，但在應用于陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素研究時計算過程中存在一些問題：首先，直接影響矩陣的原始數(shù)據(jù)基本上是通過調(diào)查問卷和專家打分等主觀性較強的方式獲得，這樣會降低DEMATEL方法的結果可信度，而如果利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡計算出的權值構造直接影響矩陣，則可從根本上解決可信度低的問題；其次，在指標過多的情況下，指標間的相互影響關系復雜，系統(tǒng)分析難度大，而BP神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應性可有效地判斷系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律和聯(lián)系。因此，本文在構建影響因素指標體系的基礎上，建立符合區(qū)域制造業(yè)低碳經(jīng)濟研究的BP-DEMATEL模型，以期客觀地找出影響陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展的關鍵因素。具體步驟如下：

影響度是指標體系中某一影響因素對其他影響因素的綜合影響程度，被影響度是指標體系中其他因素對某一因素的綜合影響程度，中心度的大小代表該指標影響效果的重要性，中心度越大，表明該指標越重要。原因度用以區(qū)分原因因素和結果因素，若原因度大于0，則該指標為原因因素，表示該指標對其他指標影響作用較為明顯，反之，則為結果因素，表示該指標受其他指標影響作用較為明顯。

2實證分析

2.1陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素的確定

制造業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展受其影響因素的促進或制約，由于各種影響因素之間的相互作用，會產(chǎn)生一定的正面或負面效果。根據(jù)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會（UNCSD）1995年提出的驅(qū)動力-狀態(tài)-響應模型（Driving Force、Status、Response，簡稱DSR模型），本文將影響區(qū)域制造業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展的影響因素分為了驅(qū)動力（D）、狀態(tài)（S）、響應（R）三個層次。在DSR模型的基礎上，歸納總結文獻研究[18-26]，得出區(qū)域制造業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展的影響因素，具體如表1所示。

2.2數(shù)據(jù)來源及計算結果

本文選取2007—2016年陜西省制造業(yè)經(jīng)濟水平、技術水平和環(huán)境水平為研究對象，按照已確定的區(qū)域制造業(yè)低碳經(jīng)濟的影響因素，在陜西省統(tǒng)計年鑒和統(tǒng)計公報、《中國統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》等資料中搜集整理各項基本數(shù)據(jù)。

2.3結果分析

根據(jù)原因度，將影響因素分為原因因素和結果因素兩類，依據(jù)其作用機理，又可分別稱為驅(qū)動型因素和特征型因素。此外，中心度代表了因素的重要性程度，因果關系圖中可看出在驅(qū)動型因素和特征型因素的分布中均有中心度值遠高于其他因素的情況。因此以全部因素中心度的標準差和均值之和作為邊界[27]，大于該值的驅(qū)動型因素定義為強驅(qū)動型因素，小于該值的驅(qū)動型因素定義為普通驅(qū)動型因素；大于該值的結果型因素定義為強特征型因素，小于該值的結果型因素定義為普通結果型因素。Matlab計算得該邊界值為11.9294。

2.3.1強驅(qū)動型因素分析

由表2計算結果和界限值對比可知，影響陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟的強驅(qū)動型因素為空氣中主要污染物排放量。該因素重要性最高，對其他因素的影響度最大，反映出空氣中主要污染物排放量高低影響著陜西省的制造業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展。低碳經(jīng)濟的主要特征是“三低”，即低污染、低排放和低能耗，減少大氣污染物排放反映了低碳經(jīng)濟的本質(zhì)特征和內(nèi)容，是低碳經(jīng)濟發(fā)展的核心驅(qū)動。制造業(yè)在實現(xiàn)經(jīng)濟產(chǎn)出穩(wěn)定的情況下，向大氣排放主要污染物會降低空氣質(zhì)量，直接破壞生態(tài)環(huán)境，阻礙低碳經(jīng)濟發(fā)展；所以保證經(jīng)濟發(fā)展，降低大氣主要污染物排放，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟向低污染方向發(fā)展，緩解日益突出的環(huán)境問題。

2.3.2普通驅(qū)動型因素分析

陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟普通驅(qū)動型因素按重要性排分別為制造業(yè)增加值、制造業(yè)固定資產(chǎn)投資額、制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量比重、制造業(yè)低碳能源消費占能源消費總量比重和制造業(yè)就業(yè)人員數(shù)。制造業(yè)增加值、制造業(yè)固定資產(chǎn)投資額和制造業(yè)就業(yè)人員數(shù)一定程度上代表了制造業(yè)總體發(fā)展水平，制造業(yè)發(fā)展到一定程度時，制造業(yè)經(jīng)濟水平會受傳統(tǒng)高碳發(fā)展模式的制約，在提升經(jīng)濟效益這一企業(yè)經(jīng)營內(nèi)在動力驅(qū)使下，企業(yè)會主動關注低碳技術動態(tài)，接受低碳經(jīng)濟及相關觀念，主動做出符合低碳發(fā)展的改變，從而推動制造業(yè)低碳經(jīng)濟水平的快速提升。制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量比重降低能極大地降低二氧化碳的排放量，因為煤炭能源碳排放系數(shù)高，燃煤所排放的二氧化碳會遠高于燃燒其他化石燃料的排放量，因此，該因素是陜西省制造業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟的重點實踐方向。制造業(yè)低碳能源消費占能源消費總量比重所發(fā)揮的效用與制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量比重相反，提升制造業(yè)低碳能源消費占能源消費總量比重，有利于實現(xiàn)節(jié)能減排，是實現(xiàn)提升陜西省制造業(yè)經(jīng)濟綠色可持續(xù)發(fā)展水平的重要途徑。

2.3.3強特征型因素

陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟的強驅(qū)動因素是制造業(yè)R&D經(jīng)費內(nèi)部支出占地區(qū)生產(chǎn)總值比重、制造業(yè)出口交貨值，這兩種因素易受其他因素變化的影響且中心度較大。制造業(yè)作為陜西省經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，節(jié)能減排壓力大，以往的粗放型生產(chǎn)模式對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞，為了保持經(jīng)濟發(fā)展速度和居民生活質(zhì)量，制造業(yè)走低碳發(fā)展之路必然要采用先進的污染物處理技術和能源利用效率提升技術，而提升技術水平最直接的手段就是提高R&D經(jīng)費的投入。大氣污染物排放量多、制造業(yè)增加值少等驅(qū)動型因素都促進著陜西省主動提升制造業(yè)R&D經(jīng)費內(nèi)部支出占地區(qū)生產(chǎn)總值比重，以達到綠色低碳發(fā)展實體經(jīng)濟的目的。制造業(yè)進出口交貨值是陜西省制造業(yè)產(chǎn)品國際競爭力的集中體現(xiàn)，在國際社會主流追捧低碳產(chǎn)品的背景下，行業(yè)產(chǎn)品若存在高污染、高能耗的標簽，會嚴重影響進出口交貨值，因此該因素會更容易受空氣中主要污染物排放量、制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量比重和制造業(yè)低碳能源消費占能源消費總量比重等因素的影響，該影響因素產(chǎn)生的變化對陜西制造業(yè)低碳經(jīng)濟和產(chǎn)品國際競爭力的提升發(fā)揮著至關重要的作用。

2.3.4普通特征型因素

根據(jù)表2所示，綠化覆蓋面積、碳生產(chǎn)力、制造業(yè)實際利用外商投資額、制造業(yè)污染治理投資總額這四種影響因素為普通特征型因素。綠化覆蓋面積受空氣中主要污染物排放量等能對環(huán)境有直接影響的影響因素的影響。碳生產(chǎn)力提高意味著用更少的生產(chǎn)資源能源消耗能得到更大的經(jīng)濟產(chǎn)出[28]，該因素與生產(chǎn)力和能源消費水平有直接關聯(lián)，因此，對碳生產(chǎn)力有直接影響的因素是制造業(yè)增加值、制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量比重、制造業(yè)低碳能源消費占能源消費總量比重等。碳生產(chǎn)力的提高與低碳操作技術還有間接聯(lián)系，低碳操作技術水平提升，碳生產(chǎn)力會有所增加，所以與技術有直接關聯(lián)的制造業(yè)R&D經(jīng)費內(nèi)部支出占地區(qū)生產(chǎn)總值比重也會影響碳生產(chǎn)力。制造業(yè)實際利用外商投資額容易受空氣中主要污染物排放量、制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量比重和制造業(yè)低碳能源消費占能源消費總量比重等因素的影響，其變化表示了制造業(yè)對外資的利用能力，同時也代表了制造業(yè)的外向化程度，是驅(qū)動制造業(yè)國際化發(fā)展的主要動力。制造業(yè)污染治理投資總額中心度較低，說明陜西省對制造業(yè)污染治理的重視程度不足，需要采取努力提升制造業(yè)污染治理強度。

3結論和建議

本文將陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟作為研究對象，以DSR模型為概念基礎確定了陜西制造業(yè)低碳經(jīng)濟的影響因素。針對傳統(tǒng)DEMATEL方法的不足，應用了BPDEMATEL模型，從定量研究的角度對陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟影響因素的相互作用關系進行了分析，加強了輸入因素和輸出因素之間的關聯(lián)度，并算出輸入影響因素的中心度和原因度，擬定界值劃分出其中的強驅(qū)動型因素、普通驅(qū)動型因素、強特征型因素和普通特征型因素，為陜西省提升制造業(yè)低碳經(jīng)濟提供科學決策依據(jù)。根據(jù)結果分析從四種影響因素角度分別提出了改進策略和建議。

從強驅(qū)動性因素來看，應建立制造業(yè)減排耦合機制。機制建立需依靠制造業(yè)企業(yè)的內(nèi)生動力和外生動力，內(nèi)生動力是企業(yè)主動參與減排的動力，外生動力是迫使企業(yè)參與減排的壓力[29]。通過提高污染排放規(guī)章標準，宣傳減排理念，帶動社會減排氛圍形成的方式，對制造業(yè)企業(yè)施加外生壓力，從而拉動減排耦合機制形成，企業(yè)在此機制的影響下經(jīng)濟效益增加，對減排效果的認識度提升，激發(fā)內(nèi)生動力。同時企業(yè)為保證市場競爭優(yōu)勢，也會生成內(nèi)生動力，兩種內(nèi)生動力一起作用于企業(yè)，令其主動選擇減排，給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益和減排成果，進一步鞏固耦合機制。最后，企業(yè)的減排行為在外生和內(nèi)生動力耦合機制雙重引導下，會提高政府和社會的效益，更加促進了政府和社會實施減排，最終實現(xiàn)低碳經(jīng)濟。

從普通驅(qū)動型因素來看，發(fā)展制造業(yè)低碳經(jīng)濟應從兩方面進行。一是提升制造業(yè)發(fā)展水平，陜西省政府可以給高端裝備制造業(yè)等智能化、信息化、低碳化的新興產(chǎn)業(yè)給予減稅、補貼等政策支持，開發(fā)高端產(chǎn)品并延長產(chǎn)業(yè)鏈，逐步提高制造業(yè)附加值；二是改善能源消費結構，積極開發(fā)太陽能、水能等清潔能源，陜北屬我國太陽能二類電價區(qū)，太陽能資源豐富，建設條件優(yōu)良，且陜西省河道以秦嶺為界，分屬于長江流域和黃河流域，水能資源豐富，可以因地制宜，逐步用這些清潔能源替代化石能源。

由于特征型因素受驅(qū)動型因素的影響，所以針對特征型因素提出建議，需要根據(jù)影響它們的因素進行分析。從強特征型因素來看，需要關注空氣中主要污染物排放量、制造業(yè)增加值、制造業(yè)煤炭消費占能源消費總量比重和制造業(yè)低碳能源消費占能源消費總量比重。為此，要推動陜西省制造業(yè)低碳經(jīng)濟的發(fā)展需要大力提升制造業(yè)發(fā)展水平，給制造業(yè)R&D經(jīng)費創(chuàng)造穩(wěn)固的資金支持，制造業(yè)R&D經(jīng)費支出方向應著重關注減排技術。同時，要改善能源消費結構，努力擺脫高碳產(chǎn)品標簽，擴大國外市場，提升制造業(yè)產(chǎn)品國際競爭力。

從普通特征型因素來看，除了需要減排力度加大、制造業(yè)生產(chǎn)力提高和消費能源轉型外，還需促進技術創(chuàng)新。加大技術研發(fā)，應用先進節(jié)能減排技術才是標本兼治，從源頭保障低碳高效落實，陜西省高校院所、科研機構眾多，合理利用科研資源，產(chǎn)學研與制造業(yè)自身要求相結合，定能幫助制造業(yè)企業(yè)實現(xiàn)低碳化改革。

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Research on Factors Affecting Low Carbon Economy of Manufacturing Industry in Shaanxi Province Based on BP-DEMATEL

ZHAO Qin，PAN Jieyi，ZHANG Qiansong

（College of Management， Northwestern Polytechnical University， Xian 710000， China）

Abstract： The development of low-carbon economy in manufacturing is an important part of the national ecological civilization construction strategy. Huge disparities in the low-carbon economy of the manufacturing industry have been created by the imbalance between different regional economic development. Thus， the provincial-level region has become a powerful starting point for the research of low-carbon economy in manufacturing. Identifying the factors affecting the lowcarbon economy of regional manufacturing industry has important practical significance for its development. On this very note， this paper constructs an index system which evaluates low-carbon economy influencing factors of manufacturing industry in Shaanxi Province， and uses BP-DEMATEL method to analyze and identify the strong driving factors， common driving factors， strong characteristic factors and common characteristic factors. According to the analysis results， countermeasures and suggestions are put forward.

Keywords： low carbon economy；BP-DEMATEL method；manufacturing industry；influencing factor