塑料管道绿色生产技术改造实施效果评价

战佳宇 ，王莹 ，李延军 ，高峰 ，李沙 ，杨飞华

(1.北京建筑材料科学研究总院有限公司，固废资源化利用与节能建材国家重点实验室，北京 100041；2.北京工业大学材料科学与工程学院，工业大数据应用技术国家工程实验室，北京 100124)

我国是塑料管道生产和应用大国，产品应用领域涉及工业、农业、市政、建筑等各个方面，根据中国塑料加工工业协会塑料管道专业委员会统计，2018年我国塑料管道的产量已达到1 567 万t，同比增长3.0%[1]。塑料管道正在逐步替代金属管材、水泥管，成为基础设施建设中不可缺少的建筑材料。近年来随着国家对生态环境的高度重视，塑料管道的生产也正向环保、节能、绿色方向发展，如采用无铅环保热稳定剂替代铅盐热稳定剂，使用节能、自动化生产装备等[2–4]。2014 年至 2016 年，住房和城乡建设部及工业和信息化部出台了一系列政策促进绿色建材生产和应用，包括《绿色建材评价标识管理办法》、《促进绿色建材生产和应用行动方案》、《绿色建材评价标识管理办法实施细则》和《绿色建材评价技术导则(试行)》[5]。中国工程建设标准化协会于2019 年9 月12 日发布了《绿色建材评价塑料管材管件》(T／CECS 10058–2019)，并已于 2020 年 3 月正式实施，以此推动塑料管道行业的绿色发展。该标准从塑料管道产品的资源、能源、环境和品质四个方面的属性评价塑料管道产品绿色建材等级。塑料管道企业往往需要通过实施绿色技术改造以达到绿色建材评价标准的评价指标要求。因此对绿色技术改造实施效果进行评价对于指导企业开展技术升级改造，提升产品质量，推动 T／CECS 10058–2019 标准的实施有重要的意义。

对于实施效果评价，我国学者开展了大量的研究工作。提出了包括层次分析法、模糊综合评价法、灰色关联度分析等多种方法，用于政策、标准、认证等效果评价方面[6–8]，而对于塑料管道绿色生产技术改造实施效果的评价尚未有文献报道。由于技术改造实施效果评价涉及指标复杂且具有模糊性，因此，笔者从技术经济效益、社会效益和生态环境效益三个方面构建实施效果评价指标体系，以某塑料管道企业实施的节能技术改造为例采用模糊综合评价方法对其实施效果进行评价。

1 塑料管道生产绿色技术改造实施效果评价指标体系

1．1 构建指标体系

绿色技术改造实施效果的指标量化评估对于绿色产品认证的实施、行业的绿色可持续发展具有重要的推动作用。通过实施效果评价可以为企业提供科学的、可操作的方法，为进一步优化技术改造提供判断依据。孟瑞珂等[9]根据我国绿色产品评价通则、绿色产品评价技术规范、欧盟产品环境足迹等标准规范建立了绿色产品认证实施效果评价指标体系的框架模型。笔者结合塑料管道行业生产技术的特点和企业调研实际情况，对上述指标体系的框架模型进一步优化，构建了适合塑料管道绿色生产技术改造实施效果评价指标体系，见表1。指标包含3个一级指标，6 个二级指标和20 个三级指标。指标涵盖技术经济效益、社会效益和生态环境效益三个方面。该指标体系能够通过定性或定量分析，比较全面、科学地体现塑料管道行业技术改造实施效果的“绿色”属性。

表1 塑料管道绿色生产技术改造实施效果评价指标体系

1．2 计算指标体系的权重

层次分析法是20 世纪70 年代美国T. L. Saaty教授提出的一种层次权重决策分析方法，该方法能够合理地将定性与定量的决策结合起来，按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化，是处理决策方案评价问题的有效方法[10]。

笔者采用层次分析法对塑料管道绿色生产技术改造实施效果评价指标体系赋予权重，具体分析步骤如下所示[9]。

(1)建立层次结构模型。

根据表1 塑料管道绿色生产技术改造实施效果评价指标体系建立层次结构模型。

(2)构造成对比较矩阵。

按照Saaty 等提出的1～9 尺度成对比较法，请行业专家对各指标的重要程度进行打分，构造各层对上一层每一指标的成对比较矩阵。

(3)一致性检验并计算权向量。

对成对比较矩阵进行一致性检验，当一致性比率CR<0.1 时，通过一致性检验，并计算权向量。

(4)获得权重。

计算组合权向量并作组合一致性检验，得到各指标的权重。

采用该方法计算得到的各指标权重结果见表2。从权重值可以看出，一级指标中对塑料管道绿色技术改造实施效果影响最大的指标为生态环境效益，其占比为0.739 4；社会效益的影响大于技术经济效益，占比分别为0.178 8 和0.081 8；从二级指标来看，对实施效果影响较大的指标为生态环境效益中的资源综合利用，其占比为0.647 0，其次为社会效益中的公共认可，占比为0.143 0。从三级指标的权重来看，对实施效果影响最大的为生产综合能耗变化率，占比为0.365 0。

表2 层次分析法计算评价指标权重值结果

2 塑料管道绿色生产技术改造实施效果模糊综合评价案例分析

2．1 模糊综合评价方法

模糊综合评价方法是基于模糊数学理论，将定性问题定量化的一种评价方法。能够有效量化实施效果评价指标的不确定性和模糊性[11]。采用模糊综合评价方法评价塑料管道生产企业绿色技术改造的实施效果，具体分析步骤包括：

(1)确定评价对象的因素集合。

按照表1 建立的评价指标确定评价对象的因素集合，即：

U={U1(技术经济效益)，U2(社会效益)，U3(生态环境效益)}；

U1={U11(研发水平)，U12(产品收益)}；

U2={U21(公共影响力)，U22(公众认可)}；

U3={U31(资源综合利用)，U32(污染控制与削减)}；

U11={U111 (绿色技术改造资金投入比率)，U112 (绿色技术实施环节比率)，U113 (节能减排装备使用率)，U114 (绿色塑料管道产品认证过程的投入)}；

同样可得其它三级指标的因素集合U12，U21，U22，U31 和 U32。

(2)确定评价对象的评语集。

将实施效果评价分为优、良、合格、不合格四个等级，则评语级V为：

V={ 优，良，合 格，不 合 格 }={A≥ 90，90>B≥ 80，80>C≥ 60，D<60}。

为了方便计算，用中位数代替评价区间，获得评语集标准隶属度：

V={ 优，良，合格，不合格 }={95，85，70，30}。

(3)建立隶属度矩阵。

通过对行业专家发放调查表，对技术改造实施效果的指标进行评判。由此得到三级指标中每个指标的评价等级对应的专家人数，根据该人数占专家总数的比重，可以计算得到隶属度矩阵R。

(4)对指标进行模糊综合评价分析。

模糊综合评价结果S为权重向量W与隶属度矩阵R的乘积，其中权重向量W采用表2 中层次分析法得出的各指标权重结果。

(5)计算综合隶属度。

模糊综合评价结果S与评语集V的转置VT的乘积即可得到隶属度P。

2．2 具体案例分析

以某塑料管道企业实施的绿色技术改造为例，采用模糊综合评价方法对其改造实施效果评价进行实证研究。该塑料管道生产企业于2018 年实施了绿色技术改造，改造项目包括采用更节能的电机代替高耗能电机，采用节能红外线加热线圈等。以该企业实施技术改造前2017 年的数据为基准数据，通过调研得到2017 年和2018 年技术经济效益和生态环境效益实施效果数据，并进行对比分析。

(1)数据调研及分析。

①技术经济效益指标。

该企业2017 年和2018 年的技术经济效益数据见表3。利用该调研数据按照表4 所示的计算方法得到技术经济效益指标的实施效果，结果见表4。

表3 生产企业技术经济效益调研数据

表4 技术经济效益指标数据分析

从表4 可看出，该企业技术经济效益的指标中，绿色技术改造资金投入比率、绿色技术实施环节比率、节能减排装备使用率和绿色产品认证过程的投入，2018 年比2017 年均有所增加，说明该企业在绿色技术研发投入上有所增加。而从产品收益指标来看，该企业经过绿色环节技术改造后成本有所降低，净利润率增加，但绿色产品的销售额和利税尚未体现增长。

②生态环境效益指标。

对该企业的生态环境效益中的资源综合利用指标进行了调研，并计算了指标的变化情况，结果见表5 和表6。从表5 和表6 可以看出，该企业生态环境效益指标中关于资源综合利用方面实施效果最好的是水资源消耗变化率，2018 年比2017 年下降了24.49%。实施效果相对较差的是包装物材料减量情况，2018 年比2017 年有所上升，实施效果不是很好。混配料消耗量变化率和生产综合能耗变化率这两个指标2018 年比2017年有所下降，实施效果较好。

表5 资源综合利用指标调研项目及数据

表6 资源综合利用调研项目对应指标变化情况

该企业生态环境效益指标中关于污染控制与削减指标调研得到的数据及分析结果见表7 和表8。从表7 和表8 可以看出，污染控制与削减指标中温室气体、生态毒性、酸化效应和颗粒物排放四个指标在2018 年的数据比2017 年均有所下降，其中生态毒性指标变化率2018 年比2017 年下降了52.49%，实施效果最好。

表7 污染控制与削减指标调研项目及数据

表8 污染控制与削减调研项目对应指标变化情况

(2)模糊综合评价法隶属度分析。

依据模糊综合评价方法流程，按照优，良，合格，不合格四个等级，对10 名行业专家发放调查表，对该企业技术改造实施效果的20 个指标进行评判，其中技术经济效益和生态环境效益的评判依据为表3～表8 中数据调研及分析的结果，社会效益评判结果为专家在该企业现场实际调研后直接打分结果。由此可以计算出隶属度矩阵R。

按照模糊综合评价的计算方法，得出各指标的模糊综合评价结果，例如研发水平的模糊综合评价结果S11 的综合评价结果为：

同理可得其它指标的模糊综合评价结果，见表9。将模糊综合评价结果与评语集合成得到各指标的隶属度计算结果，见表10。

表9 某塑料管道企业指标的模糊综合评价结果 %

表10 某塑料管道生产企业评价指标隶属度值

经计算，总体指标“优，良，合格，不合格”所占百分比分别为22.8%，43.0%，30.4%，3.8%。从表9模糊综合评价结果可以看出，总体指标占“良”的比例最大，为43.0%；从一级指标来看，占“优”比例最大的是社会效益，为61.2%，最小的是生态环境效益，为13.1%；占“良”比例最大的是生态环境效益，为45.7%，最小的是技术经济效益，为28.2%。从二级指标看，资源综合利用占“优”的比例最小，为11.4%，研发水平占“良”的比例最小，为18.8%；除社会效益中的指标外，其它指标都存在“合格”的占比，而生态环境效益指标中的二级指标资源综合利用还存在“不合格”的占比。

从表10 隶属度结果可以看出，一级指标中社会效益的隶属度值为91.12，处于“优”的评级，技术经济效益的隶属度值为80.98，属于“良”，生态环境效益的隶属度值为78.10，属于“合格”；从二级指标看，资源综合利用的隶属度值为77.13，为“合格”的评级。主要原因是该企业包装物材料的使用量比技术改造前上升，导致产品生态环境效益方面的实施效果仅为合格。

该企业绿色技术改造评价的综合隶属度为80.66，处于“良”的评级。说明该企业塑料管道绿色技术改造实施效果较好，实施技术改造对生态环境效益中资源综合利用方面还有继续提升的空间。

3 结论

在总结塑料管道行业特点及企业实际调研情况的基础上，构建了塑料管道绿色生产技术改造实施效果评价指标体系，包括3 个一级指标，6 个二级指标和20 个三级指标，指标范围涵盖了技术经济效益、社会效益和生态环境效益三个方面。

以某塑料管道企业实施的节能技术改造为例，采用模糊综合评价法分析了该企业技术改造的实施效果，分析结果显示，该企业综合隶属度为80.66，处于“良”等级，从一级指标来看，社会效益隶属度为“优”，技术经济效益隶属度为“良”，而生态环境效益隶属度为“合格”，说明该企业通过技术改造措施后，获得了较好的社会效益和技术经济效益，而生态环境效益还需要进一步改善。笔者提出的节能技术改造实施效果评价指标和方法也可为T／CECS 10058–2019 《绿色建材评价塑料管材管件》标准的实施效果评估提供参考。