协同学视角下的生态工业园结构研究

张奔，戴铁军

（北京工业大学循环经济研究院，北京100124）

协同学视角下的生态工业园结构研究

张奔，戴铁军

（北京工业大学循环经济研究院，北京100124）

首先，按照协同学划分子系统的要求，将生态工业园划分成推力子系统、内部子系统及拉力子系统。然后，从各子系统对生态工业园稳定性的作用力角度，进一步研究了各子系统的组成结构。研究表明推力子系统作用力由政府支持、经济支持、资源支持及市场支持构成，内部子系统作用力由技术充足、成员多样、关键种企业、合作距离、信息平台、空间距离、领导因素及企业关联度组成，生态效率为拉力子系统作用力。

协同学；生态工业园；子系统；结构

生态工业园（Eco-Industrial Park，简称EIP）一方面追求高的经济效益，为促进经济快速发展提供了平台；另一方面注重提高资源利用率，为解决资源短缺和环境污染问题做出了贡献。对可以达到经济效益与环境效益双赢的工业园区，希望它能够持久稳定发展。然而，在EIP快速发展的同时，逐渐暴露出了自身的不稳定性问题，对园区的经济效益和环境效益产生了影响。很多学者从多个角度对EIP的稳定性进行了研究，例如，朱睿[1]基于共生策略的博弈分析，得出依靠契约和建立信任机制能够促进工业共生网络稳定运行的结论；叶逊[2]运用耗散理论、博弈论及环境经济学的方法对EIP稳定演化进行分析，首次提出了保持EIP稳定运行的关键在于调整好企业、政府和社区这3个行为主体的观点；Sumita Majumdar[3]对产业生态系统稳定演化进行研究，他认为制度、技术、经济、信息、组织、法律和认知7个方面的因素阻碍了产业生态系统的稳定演化与未来成功，等等。这些研究成果都为解决EIP的稳定性问题提供了思路，但是任何系统都有它自己特有的结构，要使系统经久不衰，就必须全面、清楚地认识其结构特征，这样才能够避免、减少其出现失稳状态，或在其出现不稳定现象的时候采取有效的应对措施。

协同学是一种系统理论，它把一切研究对象看成是由组员、部分或者子系统构成的系统，并且子系统都有自己的状态变量。这些子系统彼此之间会通过物质、能量或信息交换等方式相互作用，通过这种相互作用，整个系统将形成一种整体效应或者一种新型的结构[4-5]。也就是说，协同学是将某系统的各个子系统当作其结构组成成员。因此，从协同学视角下研究某系统的结构，就是研究如何按照协同学的要求划分其子系统，并找出各子系统的状态变量，即作用力。

近年来，从协同学视角下进行系统结构的研究越来越多。陈昕[6]运用协同学研究城市交通，将其划分成交通控制子系统和交通流诱导子系统；张晶[7]从协同学角度研究经济与环境的发展，将其划分成经济子系统和环境子系统；刁晓纯、苏敬勤[8]应用协同学研究产业生态网络，将其划分为经济集约化指数子系统和经济成本指数子系统；朱永达、张涛、李炳军[9]从协同学角度研究区域产业系统，将其划分成投资子系统和生产率子系统，等等。他们的研究都非常深入，研究成果令人满意。

这些研究的成果证明，协同学是一种较好的研究系统结构的方法。为了能够对EIP的结构有更全面、更清楚的认识，为了促进EIP的稳定，文中将在协同学视角下研究EIP的结构。

1 划分EIP子系统

按照协同学划分子系统的要求，工厂、人、动物、植物、细胞、物质元素等，只要他们之间能够相互作用，都可以成为子系统[10]。EIP是一个开放的系统，其发展与社会、经济、资源及环境有着密切联系。社会层面，文化、政策等具有指引与调控作用；经济层面，资金投入、营业利润等具有推助与拉动作用；资源层面，物质供给、资源回收利用等具有推动与促进作用；环境层面，环保思想倡导、污染物达标排放等具有引导与拉动作用。可以看出，EIP与社会、经济、资源及环境4个方面息息相关，并且这4个方面并不是独立存在，而是有着相互作用关系。因此，将从这4个角度划分EIP子系统。

1.1 从社会发展角度划分

EIP是一个完整的系统，其发展与社会发展具有相似之处。在EIP发展过程中，政府通过政策引导，对其发展起调控作用；园区领导者通过创新理念与文化，促使其形成与时俱进的意识形态；管理者通过制定与修改政策、法规，对其进行宏观调控；生产者包括两种类型：产品生产者通过一系列生产活动不断创造新价值，废弃物处理者通过一系列操作程序使污染物达到排放标准；消费者通过各种消费活动，为后续的生产提供市场空间与资金保障。政府、园区领导者、管理者、产品生产者、废弃物处理者、消费者通过这样的分工协作，促进EIP整个系统的发展。具体讲，政府制定的引导政策，属于政策调控；领导者主导的意识形态和管理者实施的宏观调控，属于政策实施；产品生产者创造的价值和消费者的消费活动，属于经济发展；废弃物处理者使得污染物达标排放，减轻环境压力，属于环境发展子系统。因此，从社会发展角度，将EIP分成政策调控子系统、政策实施子系统、经济发展子系统及环境发展子系统。

1.2 从经济角度划分

EIP从建设运行到实现效益，始终与资金有密切联系。首先，建设运行过程中，需要购买机器设备、购买原材料、支付工人工资、缴纳税费等，这些都需要外部投入大量资金；然后，各企业通过协同合作，生产并向市场出售产品，这一过程为EIP创造了经济价值；最后，产品通过销售，收回资金，赢得利润，实现经济效益。因此，从经济角度，将EIP分成资金投入子系统、经济价值创造子系统及效益产出子系统。

1.3 从资源角度划分

EIP的发展离不开资源，这里的资源包括物质、能源、信息等。首先，在企业生产之前，需要从外界输入物质作为原材料，输入能源作为机器设备的运行动力，输入信息作为生产的指引；然后，在生产过程中，企业充分利用资源生产加工产品，包括下游企业将上游企业的废弃物资源化后再利用；最后，无法被利用的废弃资源经过处理，达到污染物排放标准后排放到自然环境。因此，从资源角度，将EIP分成资源输入子系统、资源利用子系统及废弃物输出子系统。

1.4 从环境建设角度划分

企业生产过程中物质不可能达到完全利用，或多或少会产生废弃物。EIP能够促进资源高效利用，是促进生态环境建设的有效工具之一。在企业生产之前，要倡导环保理念，尽量购买使用污染小的能源及原材料。当生产过程中废弃物产生后，首先，废弃物进入资源化过程，即下游企业将上游企业的废弃物资源化后再利用；然后，当下游企业产生的废弃物无法再被资源化利用时，废弃物就进入排污系统，进行达标排放处理；最后，当废弃物处理达到排放标准后，即可排放到自然环境。因此，从环境建设角度，将EIP分成环保理念倡导子系统、废弃物资源化子系统、废弃物处理子系统及废弃物输出子系统。

根据协同学理论，外部作用力系统即为各种作用力产生相关效应的系统，内部系统是在外部系统作用力作用下进行演变的系统，即生产子系统。纵观上文这些系统划分，无论从哪个角度划分，都涉及到外部作用力系统和内部系统（如表1所示）。

表1 EIP各子系统在外部作用力系统和内部系统分布表

在外部作用力子系统中又可以分为两类，一类作用力对EIP的发展具有推动作用，称为推力子系统（有些作用力，如政策，既可能推动EIP的发展，也可能阻碍其发展。考虑到政府出台的政策一般情况下都具有推动性，所以只考虑具有正面效应的情况；当政策偶然出现阻碍作用时，忽略其负面影响），即投入子系统，如政策调控、经济投入、资源输入、环保理念倡导；另一类作用力对EIP的发展具有拉动作用，称为拉力子系统，即产出子系统，如效益产出、废弃物输出。

综上所述，按照协同学原理，从内外部作用力角度划分EIP的子系统更为全面、更加合理。从这一角度，将EIP划分为推力子系统（投入子系统）、内部子系统（生产子系统）及拉力子系统（产出子系统）（如图1所示）。

图1 EIP推力子系统、内部子系统及拉力子系统结构图

2 选取EIP子系统作用力

在推力子系统、内部子系统、拉力子系统中，其作用力实质上是EIP的稳定性影响因素，从协同学角度讲就是涨落力。

2.1 推力子系统作用力

推力子系统的各作用力实质上是对内部子系统各作用力发挥功能效应具有推动作用的稳定性影响因素，它们对EIP的发展起到推动作用。由于该子系统属于外部系统，所以各作用力属于外部影响因素。

政府支持首先表现在政府根据国家颁布的政策、法规、条例等，结合本区域的经济、环境实际情况，制定适合本区域的政策法规，以更好地促进本区域EIP的发展[11]。此外，政府可以起到倡导理念的作用，比如环保理念的倡导等，也可以以政府采购的方式扶持某产业。政府的这些行为主要是从政策方面引导，政策越具可实施性，越能推动EIP的发展。经济支持主要体现在企业获得的招商引资方面。足够的经济支持一方面会使企业有足够的资金及信心进行生态技术研发，另一方面有利于园区规模的扩大[11]。经济条件越充分，越能有效保障EIP的稳定，从而越能推动其发展。其次，资源支持也是一项重要的外部影响因素。EIP与外界资源有着紧密联系，其生产所需的原材料、能源、水等物资需要外界供应。资源越充足，越能满足EIP的生产需要，越能推动其发展。此外，市场支持同样是一项不可忽略的外部影响因素。EIP生产的产品最终需要面向市场，如果市场变动较大，就会使得企业生产跟不上市场变动的步伐，不利于产品销售。市场支持越充分，表示该产品在市场的销售时间越长，也就表示市场变动越小，即市场对产品支持力度越大，越能推动EIP发展。

综上所述，政府支持、经济支持、资源支持及市场支持符合推力子系统作用力的选择标准。因此，将这4个支持力作为推力子系统的组成部分，即投入子系统的涨落力，它们对EIP的稳定性发挥着前推作用（如图2所示）。

图2 推力对EIP稳定性作用示意图

2.2 内部子系统作用力

内部子系统是EIP企业生产的主要场所，由企业、决策者、管理者、生产者、销售者等组成，他们在各作用力的促使下进行一系列生产活动，直接主宰着EIP的发展。该子系统属于内部系统，所以促进生产过程的各作用力属于内部影响因素。

技术充足主要表现在3方面：一是下游企业把上游企业废弃物资源化的技术成熟程度，二是废弃物排放前的处理技术，三是企业现有生态技术的完备程度。这三方面的技术越完善、越先进，EIP发展潜力就越大[12-13]。成员多样主要表现在成员产业分布的差异性，差异性越大，越有利于拓展EIP的结构规模，越有利于其发展。关键种企业主要表现在其企业的能力上，包括其数量、规模、生产能力、市场应对能力等方面。关键种企业是产业链的核心，在企业群落中使用和传输的物质最多，其能力越强，越能带动并牵制其他企业的发展，对EIP的发展促进力就越大[14]。合作距离主要体现在成员企业之间的合作意识上。如果沟通融洽，双方就会有较强的合作意识，合作成功率就越高，合作距离就越短，越有助于EIP的业务发展。信息平台主要包括企业内部信息平台建设、产业链中的信息平台建设以及园区综合信息平台建设[11]。信息平台越完善，越有利于园区整体的信息共享和园区资源交换，从而越有利于EIP的快速发展。空间距离主要是指成员企业在地理位置上的空间距离会影响到物质交换的运输成本，其值越小，表明空间距离越小，越有利于EIP中企业的业务发展。领导因素主要是指不同领导对生态理念的理解程度及支持力度不同，他们自身的综合素质及协调沟通能力也有所差别。领导因素对EIP稳定性的影响主要体现在政策决策方面，一个综合能力强、决策正确的领导者能够直接促进EIP的发展。企业间关联度主要是指EIP内部成员企业之间围绕副产品、废品建立的关联网。企业之间的关联度越大，其相互依赖程度就越大，就越有利于EIP发展。

综上所述，技术充足、成员多样、关键种企业、合作距离、信息平台、空间距离、领导因素及企业关联度符合内部子系统作用力的选择标准。因此，将这8个作用力作为内部子系统的组成部分，即生产子系统的涨落力，它们共同对EIP的稳定性发挥作用（如图3所示）。

图3 内部子系统构成图

2.3 拉力子系统作用力

拉力子系统的作用力实质上是对自组织子系统各作用力发挥功能效应具有拉动作用的稳定性影响因素，它对EIP的发展起到拉动作用，本质上就是EIP的发展目标。EIP是社会经济寻求可持续发展的有效途径，其发展目标是既发展经济，又要实现资源高效利用，所以文中的拉力子系统的作用力既要考虑EIP的经济效益，又要考虑其环境影响。

生态效率（Eco-Efficiency）是一个兼顾生态和经济两个方面效率的指标。目前，普遍接受的生态效率计算公式是由WBCSD提出的计算模型[15]：

式中：产品或服务的增量、环境影响增量根据行业性质赋予具体性质的值。

EIP是一个有自身特点的复合生态系统，根据上述生态效率的计算模型，将EIP的生态效率计算公式表示为：

式中：工业增加值是产品或服务增量的具体体现形式；污染物排放量是环境影响增量的具体体现形式，由工业废水、工业废气及工业固体废物等的排放量组成。

根据式（2）可以看出，EIP的生态效率主要有3方面的作用：描述和反映任何一个时点上（或时期内）园区各方面经济与环境的水平或状况；评价和监测一定时期内经济与环境变化的趋势及速度；综合衡量经济与环境各领域之间的协调程度。

综上所述，EIP的生态效率同时考虑园区经济效益和环境影响，是将可持续发展的宏观目标融入区域和企业发展规划与管理中的有效工具，符合拉力子系统作用力的选择标准。因此，将生态效率作为拉力子系统的作用力，即产出子系统的涨落力，它对EIP的稳定性有着后拉作用（如图4所示）。

图4 拉力对EIP稳定性作用示意图

3 结论

首先在理解协同学理论的基础上，明确了从协同学视角下研究EIP的结构，就是研究如何按照协同学的要求划分子系统。然后，通过总结分析，按照协同学的要求将EIP划分成推力子系统（投入子系统）、内部子系统（生产子系统）及拉力子系统（产出子系统），明确了这三部分通过相互作用成为一个有机整体，即EIP的总结构。最后，从EIP子系统的作用力角度，进一步分析了各子系统的组成结构，研究表明推力子系统作用力由政府支持、经济支持、资源支持及市场支持构成，内部子系统作用力由技术充足、成员多样、关键种企业、合作距离、信息平台、空间距离、领导因素及企业关联度构成，拉力子系统作用力由生态效率，即经济效益和环境影响构成。这项研究，有助于更全面、更深刻地认识EIP的结构，从而为其稳定、持久发展做出贡献。

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[2]叶逊.生态工业园区稳定性研究[D].北京：北京工业大学，2006：59-60.

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

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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）

北京市自然科学基金资助项目：生态工业园智能仿真与调控对策研究（9092001）；北京市重点学科：“资源、环境及循环经济”交叉学科项目（0330005412002）

张奔（1985-），女，江苏南通人，硕士研究生，研究方向：生态工业研究与评价。