面向循环经济的信息服务协同管理平台研究

张健，齐林，陈海涛（北京信息科技大学经济管理学院，北京 100192）

面向循环经济的信息服务协同管理平台研究

张健*，齐林，陈海涛
（北京信息科技大学经济管理学院，北京 100192）

摘 要本研究面向循环经济企业、园区、政府和相关社会公众，以实现循环经济发展模式的小循环、中循环和社会大循环的融合为最终目标，以构建信息服务协同管理平台为主要途径，重点分析了平台建设的四方面必要性和三方面可行性。在此基础上，设计了平台的功能定位和体系架构。平台功能包括活动数据采集、活动数据不确定性分析与校准、企业绿色投入产出分析、循环经济效率指标评价、物质流与能量流可视化分析、园区循环经济协同度分析、宏观物质流分析和循环经济公共信息服务，平台的体系架构由交互层、逻辑层和数据层组成。

关键词循环经济；信息服务；协同管理

*责任作者： 张健（1974—），男，北京信息科技大学经济管理学院副院长，教授，研究方向为信息管理与循环经济。

引言

随着我国经济规模的不断扩大，传统的不考虑资源可持续利用的经济发展方式已经导致诸多严峻的问题，如环境污染、生态恶化以及原材料枯竭等[1]。发展循环经济，实行“减投控废”是解决当前生态问题，建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措。由于我国各地经济发展水平不均衡、产业特征突出，循环经济的发展也就具有地域分散、过程复杂、产品种类多等诸特点。通过搭建面向循环经济的信息服务协同管理平台，实现企业内部实体资源数据化、企业联系的紧密化、园区分散资源信息集成化，是高效循环、减少排放的关键。

当前关于循环经济发展的研究已成为国内外热点[2]，并已经形成了诸如物质流分析、生命周期评价法等比较成熟的理论体系[3-7]。对于循环经济信息化的研究，大多是针对企业间或企业内部进行单一信息化模式的探讨，以物联网技术为支撑实现资源的信息化，进而通过建模仿真工具进行仿真实施：唐敦兵等从微观层面，以汽车的全生命周期为例探讨了物联网在循环企业内部资源信息化中的应用[8]；张钡、徐君等从中观层面通过建立企业间废弃物信息化管理数据库，实现对废弃资源的动态监控[9，10]；郭雅滨立足宏观层面，阐述了信息化在推进循环经济中的重要作用[11]。

然而，发展循环经济，特别是将循环经济作为生态文明增长方式是一项系统工程，单一层面的信息化构建已经不能满足当今发展循环经济的需要，必须立足全局，将小循环、中循环和大循环三个层次有机融合，目的就是以信息化带动循环化，以循环化促进信息化。

综上所述，本研究力图通过构建面向循环经济的信息服务协同管理平台，将企业内部资源信息、企业间的信息对接和园区间的信息集成融合在一起，实现对资源的深度追踪与监控。对于企业内部，在物联网环境下，通过传感器感知将物质流数据化，通过参数化模型实现对内部资源的高效利用；对于企业间，通过平台搭建，疏通企业间废弃物资源化的绿色通道，最大限度地提高资源利用效率；对于宏观的循环园区间，通过平台实现园区资源集成，为高效的资源配置提供决策支持。通过三个层次的信息化构建，形成信息交互的网状系统，最终实现减量化、再利用、再循环的“3R”原则。

1 平台构建的必要性

1.1 建设社会主义生态文明的总体需要

生态文明是指人及其社会通过生态化的社会实践方式，在处理人、社会与自然关系以及与之相关的人与人的关系方面所取得的积极成果。生态文明建设的中心问题是在一定的生态环境观的指导下，通过对工业化生产方式的生态化改造，重建人与自然的和谐，以实现自然、社会与人的可持续发展[12]。

工业文明在生产方式上强调大规模社会分工，在分配方式上强调全社会对不同品类产品的交换，并通过市场媒介达成效用。效用源于交换，交换源于分工，原材料的来源、废弃物的排放则由于不产生交换价值，直接向自然界延伸。因此工业文明的企业之间，“除了赤裸裸的利害关系，除了冷酷无情的现金交易，就再也没有任何别的联系了”。

与工业文明强调分工不同，生态文明强调融合。生态文明与传统的工业文明发展的本质区别在于将人类经济社会复杂系统视为资源环境巨系统的一个有机组成部分，从而在经济社会系统与资源环境系统之间，经济社会系统内部各类企业、组织、家庭之间，实现物质流、能量流的高度融合与协同。可以看出，循环经济正是实现社会主义生态文明的经济发展模式。

在工业文明时代，由于价值交换的类型单一，评价标准也相应单一，GDP长期作为评价国民经济发展规模和发展水平的指标。为核算GDP，全世界绝大多数国家都建立了完备的国民经济核算体系。在生态文明时代，由于“现金交易”之外还必须解决物质流、能量流的跨组织、跨部门、跨地区融合与协同水平的评价，因此传统的国民经济核算体系无论从方法、规模还是技术层面都不能满足，必须引入信息化的统计方法和核算工具。

1.2 促进信息化与工业化融合发展的产业需要

党的十七大提出了“大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强”的战略部署，自此，中国制造企业两化融合的程度日益加深，覆盖范围日益广泛，融合效益日益显著，有效促进了产业转型升级和发展方式转变。在此基础上，党的“十八大”再次提出了两化深度融合的新目标，力求使信息化与工业化在更大的范围、更细的行业、更广的领域、更高的层次、更深的应用、更多的智能方面实现交融。

当前，信息化与工业化融合的主要成果体现在工业化产品的消费阶段、在原材料分配阶段和制造阶段，由于信息传播范围较小，同时受制于相应的技术复杂度、技术标准、成本等诸多门槛和限制，工业信息化的比较优势尚未明显发挥，这也制约了我国工业化转型升级的过程。国务院2015年5月8日公布的《中国制造2025》，是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，其中重点提到了推进信息化与工业化深度融合、全面推行绿色制造，为我国工业化与信息化融合发展的未来指明了前进的方向。

我国的工业化，是生态文明语境下的工业化，也是循环经济模式下的工业化。因此，我国的工业化与信息化融合发展，就是循环经济模式与信息化的融合发展，我国实施制造业强国的战略目标，也必须包含建成循环经济与信息化融合发展强国的战略组成部分。

1.3 提高园区循环经济管理水平的技术需要

在工业文明和线性经济的语境下，企业是经济社会的细胞，企业的职能是生产专门品类的产品和服务，企业的规模和边界由企业内部的边际管理成本和市场的边际交易成本共同决定。在生态文明和循环经济的语境下，由于企业间除了现金交易，还增加了物质流、能量流的协同，因此企业的功能和边界的确定将更加复杂。

在循环经济企业内部，存在资源的小循环，主要体现为减量化投入和废弃物回收再利用。在典型的循环经济产业园区中，则普遍存在以资源和能源的梯度利用为模式的中循环。由于小循环受到企业自身资源使用类型和废弃物排放类型的制约，仍然难以最大限度地解决原材料、能源和排放的问题；中循环则能够通过适当“补链”较好地解决上述问题，更好地实现资源的“吃干榨尽”，同时伴随着产品和服务的多样产出，因此在循环经济和生态文明的语境中，未来经济社会的基本组成部分将由企业构成的“细胞”，逐步进化为由循环经济产业园区构成的“器官”。

企业园区化、园区企业化，一方面使循环经济小循环和中循环之间的边界日益模糊，另一方面也使循环经济企业和园区之间的界限日益模糊，资源废物协同化、产品服务多样化，都要求对于园区的服务和管理，需要按照现代企业的管理标准开展，而信息化的管理技术和管理平台将是未来园区精细化管理所必不可少的组成部分。

1.4 推进循环经济迈向社会大循环的深入需要

当前循环经济发展的区域化、结构化集中的特征比较明显。一方面，从区域角度看，循环经济发展主要集中在循环经济产业园区范围内，循环经济模式的空间延伸不足；另一方面，从结构角度看，循环经济发展主要集中在钢铁、煤炭、有色金属、建材、橡胶等行业和清洁生产、再制造等领域，循环经济模式的产业结构覆盖较少。

显然，作为一种经济发展模式，理想化的循环经济发展要求尽可能全面地覆盖其所涉及的空间区域以及三次产业结构。目前差距的广泛存在主要由以下几方面原因导致：一是资源、能源循环化利用的技术水平有待进一步提升，以减少循环不经济的现象；二是资源、能源循环化利用的供需双方信息不对称，提高了循环经济“补链”对接的市场交易成本；三是循环经济发展模式中的资源、能源被围困、限制在二次产业结构中，在全社会融合发展的浪潮中，与具有高价值增值的现代服务业，特别是创新创业、文化创意等产业的融合亟待增加。

推进循环经济模式由特定园区向全社会扩散、由重化工业向三次产业延伸，就需要联动解决上述三个问题，以信息技术对接循环经济资源、能源供需双方市场信息，降低“补链”的交易成本，促进资源循环过程中的特定产品、特定材料、特定技术与创新创业、文化创意产业等高附加值产业对接，实现循环经济社会化、模式化、无形化，通过上述融合、深化过程，扩大资源、能源循环的产业规模，摊薄资源、能源循环化利用技术研发的成本投入，使循环经济模式的发展走上良性循环的轨道。

2 平台构建的可行性

2.1 国家政策法规为平台构建提供了良好的宏观环境

伴随着我国经济总量的不断增加，资源环境对可持续发展的约束效应日趋明显。国家政策法规作为促进循环经济发展的顶层设计，为循环经济发展提供了良好的宏观环境。2005年7月2日发布的《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》将按照“减量化、再利用、资源化”原则大力发展循环经济与实现全面建成小康社会的战略目标联系起来，首次将发展循环经济与国家战略相关联。2008年8月29日由第十一届全国人大常委会第四次会议审议通过并于2009年1月1日生效的《中华人民共和国循环经济促进法》，从国家法律层面为促进循环经济发展、提高资源利用效率、保护和改善环境、实现可持续发展制定了发展框架。2015年7月4日发布的《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》为互联网信息技术与社会生产生活各领域的深度融合提出了指导性的意见，其中的“互联网+”协同制造、现代农业、智慧能源和绿色生态都与循环经济密切相关。

2.2 信息技术发展为平台构建提供了充分的技术保障

循环经济信息化是我国工业信息化、制造业信息化的高级阶段，循环经济信息化的背后需要工业信息化中的物联网、M2M技术作为数据采集技术支撑，实现循环经济系统中的物质资源信息互联互通；需要移动通信技术，实现循环经济系统中人力资本的互联互通；需要云计算技术作为承载各类信息服务的总体平台；需要大数据挖掘作为降低物质流、能量流协同过程交易成本的信息和知识发现手段；需要完备、可靠、一致的数据建模方法进行循环经济物质流、能流转化的过程描述。随着信息技术的不断发展，移动通信、物联网、云计算等技术都已经与工业、农业等领域的产业发展深度融合，大数据挖掘技术已被广泛应用于电商消费、商业智能和客户关系管理等领域。因此从总体而言，信息技术的发展已经为循环经济信息化提供了充分的技术保障。

2.3 资源环境约束为平台构建提供了广阔的市场需求

我国作为世界上人口最多也是面临资源环境约束最苛刻的工业化国家，传统的高消耗、高排放、低效率的粗放型增长方式造成了资源利用率低、环境污染严重的后果，我国经济社会逐渐无法承担。因此我国经济社会的持续发展，必然先于世界绝大多数国家面临资源环境枯竭的难题。变线性经济为循环经济，是我国未来经济社会发展的唯一模式和出路。开展循环经济信息化研究，实现各类物质流、能流转化、使用过程的信息化管理、动态化监测、智能化决策，将具有日益迫切的市场需要和日益广阔的市场空间。

3 平台总体框架

3.1 平台功能设计

平台功能分为企业层面、园区层面和宏观层面。企业层面主要包括活动数据采集、活动数据不确定性分析与校准、企业绿色投入产出分析、循环经济效率指标评价等；园区层面主要包括园区物质流可视化分析、园区能量流可视化分析、园区循环经济协同水平分析等；宏观层面主要包括宏观物质流分析和循环经济公共信息服务等。

（1）活动数据采集。活动数据涉及企业生产中的直接物质输入、隐性物质输入、企业产品数量、企业生产排放等。通过物联网硬件接口、图形交互接口等形式获取企业直接物质输入、产品数量和生产排放等活动数据，通过产品的生命周期评价方法获取企业隐性物质输入数据，共同构成企业活动数据基础数据库。

（2）活动数据不确定性分析与校准。考虑到人、机、料、法、环、测等因素，企业利用物联网和人工录入的活动数据均存在不同程度的不确定性，为了将活动数据不确定性对后续分析的误差影响降低，必须进行数据不确定性的估计和校准。

（3）企业绿色投入产出分析。利用活动数据采集和不确定性分析的结果，以列昂惕夫环保型投入产出表为框架，在传统的投入产出表的投入列中增加“污染物消除”项，产出列增加“污染物产出”项，将传统企业投入产出分析扩展到循环经济企业生产领域中。

（4）循环经济效率指标评价。以企业物质循环输入、企业直接物质使用效率、物质循环率、物质总使用效率、企业排放产出率、企业隐性物质排放率和总排放产出率为微观评价指标，从不同维度分析和评价循环经济企业的物质流、能量流梯度化、减量化运用效率。

（5）物质流、能量流可视化分析。设计和建立连续性、批次性的产企业物质流、能量流运用的数据模型。在一致的模型描述基础上，设计物质流、能量流可视化交互引擎，一方面以计算机可视化技术进行物质流、能量流分析，另一方面实现生产流程减量化、资源化改进效果评价的可视化仿真。

（6）园区循环经济协同度分析。综合考量物质流、能量流方面的循环经济效率评价指标以及传统经济增长模式中的价值指标，建立同时评价循环经济增长模式中数量增长与质量提升的协同评价序参量。在序参量的基础上，分析园区循环经济协同度，以此作为园区经济循环化改造与实践过程中的可操作性指标。

（7）宏观物质流分析。在企业和园区层面物质流分析的基础上，在宏观层面围绕WRI体系和欧盟体系，进行宏观物质流分析，在投入、排除、消耗和平衡四个方面分别建立评价指标，融合企业物质流活动数据，进行总体核算和效率评价。

（8）循环经济公共信息服务。针对循环经济小循环层面的技术需求、中循环层面的产业对接需求和大循环层面的产业融合发展需求，建立循环经济公共信息服务基础数据库，提供循环经济发展所涉及的再循环原料、废弃物、产品、技术、知识等各类信息，并提供基于关联规则和大数据挖掘的信息推送服务。

3.2 平台结构设计

平台的总体结构由三层构成，自上而下依次为交互层、逻辑层和数据层。交互层由外部数据驱动子层、企业服务交互子层、园区服务交互子层、政府服务交互子层和公共服务交互子层组成。外部数据驱动子层与部署在企业内部的活动数据采集物联网基础设施交换数据，其余各子层分别完成面向各类用户的服务呈现和交互。

逻辑层分为功能子层和功能支持子层。功能子层涵盖了系统面向各类用户提供的上述八类服务功能；功能支持子层提供可视化交互引擎、绿色投入产出分析方法、物质流统一建模方法、生命周期评价方法、协同度分析方法、宏观物质流分析方法、数据与数据集管理方法等关键共性模型、算法。功能子层响应交互层需求，向功能支持子层提出服务请求，功能支持子层通过与数据层的数据交互和本层逻辑运算，向功能层提供服务支持。平台的逻辑层采用基于Map/ Reduce的云计算弹性伸缩框架，以提高服务能力和计算资源配置效率。

数据层包括平台运行所需的活动数据库、元数据库、数据仓库、指标库、模型方法库以及公共服务所需的知识库等。数据层与功能支持子层通过统一的数据接口进行数据交换。平台的数据层采用基于HIVE的云存储框架，提高数据存取的可靠性和大数据分析的效率。

平台的总体结构如图1所示。

4 结论

本研究面向循环经济企业、园区、政府和相关社会公众，以实现循环经济发展模式的小循环、中循环和社会大循环的融合为最终目标，以构建信息服务协同管理平台为主要途径，重点分析了平台建设的必要性和可行性，通过分析平台的功能定位和服务内容，设计了平台的体系架构。具体的研究工作如下：

（1）分析了平台建立的四方面必要性，指出构建信息服务协同管理平台是建设社会主义生态文明、促进信息化与工业化融合发展、提高园区循环经济管理水平和推进循环经济迈向全社会大循环的发展需要。

（2）提出了平台建立的三方面可行性，从国家政策法规、下一代信息技术发展、传统线性经济面临的资源环境约束等方面指出平台的建设在宏观政策、技术支撑和市场需求方面具备相应的可行性。

（3）设计了平台的功能定位和体系架构，平台功能包括活动数据采集、活动数据不确定性分析与校准、企业绿色投入产出分析、循环经济效率指标评价、物质流与能量流可视化分析、园区循环经济协同度分析、宏观物质流分析和循环经济公共信息服务等八个方面，平台的体系架构由交互层、逻辑层和数据层组成。

综上所述，在后续的研究中，将重点对平台的关键技术、建模方法等进行详细设计。

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A Circular Economy Oriented Information Service and Collaborative Management Platform

Zhang Jian*, Qi Lin, Chen Haitao
(School of Economic & Management, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100192)

Abstract:In order to achieve the circular economy integration in micro, meso and macro levels, this research analyzed and designed an information service and collaborative management platform faced with the circular economy enterprises, circular economy industrial parks, related government and public requirements. Four aspects of necessity and three aspects of feasibility of the platform’s construction were analyzed. The active data collection, the data uncertainty analysis and calibration, the clean input-output analysis, the circular economic efficiency evaluation, the visualized material and energy flow analysis, the circular economy industrial park’s collaborative analysis, the macroscopic material fl ow analysis and the circular economy public information service are eight platform functions. The architecture of platform is consisted with the interaction layer, logic layer and data layer.

Keywords:circular economy; information services; collaboration management

基金项目：本文得到北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目，北京世界城市循环经济体系（产业）协同创新中心建设，北京信息科技大学科研基金项目（1535004），北京信息科技大学2015年研究生科技创新项目（5111523505）资助。

中图分类号：F205

文献标识码：A

文章编号：1674-6252（2016）01-0078-06