工業生態系統的管理與控制研究綜述

李莎莎 張昌蓉

摘要：工業生態系統是工業實現循環經濟的主要途徑之一。工業生態系統管理和控制是保障工業生態系統穩定可持續發展的一個重要課題。本文分別從管理模式、管理內容、模擬與調控三個方面對國內外關于工業生態系統管理和控制的相關研究進行評述，目的是為后續的深入研究奠定基礎。

關鍵字：工業生態系統；可持續發展；管理；控制；研究綜述

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

工業生態系統作為工業實現循環經濟的基本路徑之一。從1989年兩位美國人Frosch和Gallopoulos提出“工業生態學”和“工業生態系統”開始，工業生態系統的研究和實踐就在全球范圍內廣泛開展?？v觀大量相關研究文獻，僅工業生態系統的相關名稱就有很多，主要別稱包括：生態工業園、生態工業系統、生態工業共生體、生態工業網絡、生態工業鏈網、產業共生鏈網等等。歸納工業生態系統的相關文獻，一些研究學者對工業生態系統的規劃集成構建（包括產品規劃、物質集成、產業鏈網結構等）、評價、穩定性、系統的演化等相關內容進行了一些研究。由于對工業生態系統是由眾多企業按照一定的物資能源耦合關系組成的一種復雜人工大系統，其特征和復雜性決定了工業生態系統的良好運行與穩定可持續發展，不僅要求工業生態系統規劃和集成良好，還必須對其加以有效管理和控制。工業生態系統的有效管理和控制是工業生態系統達到良好運行效果，并能穩定地可持續發展的重要保障。目前有關研究工業生態系統管理與控制的相關問題的研究才剛剛起步，本文從管理模式、管理內容、模擬與調控等方面對工業生態系統管理和控制的相關研究進行綜述，目的是為后續的深入研究奠定堅實的基礎。

1、工業生態系統的管理模式

全國人大環資委副主任馮之俊 [1]等人（2008）基于國內外生態工業園的發展現狀和系統科學理論，提出在循環經濟范式下的三類生態工業園的發展模式：自組織單一共生模式、自組織網絡共生模式、自組織虛擬共生模式，然后分析循環經濟生態工業園發展模式的特性。他們認為循環經濟要求生態工業園不僅僅實現資源、能源相互之間一對一的簡單循環，而且實現一個區域總體的資源、能源資源，改善環境品質。

袁增偉等[2]（2004）建立了基于社會子系統、環境子系統、經濟子系統和資源子系統四維一體的生態工業園區復合生態系統結構框架，提出了生態工業園生態系統效率取決于系統結構協調度、系統功能流暢程度。因此，提出系統優化要從這兩個方面人手；并提出對工業生態園的控制相當于從物料進廠到產品出廠的全流程控制；提出園區系統優化首先是完善園區產業鏈條，從經濟活動的源頭—— 招商開始，將循環經濟理念貫穿到產業鏈條的各個環節，盡可能通過生態設計、清潔生產等技術，構建低消耗、低排放、低污染、高效率的“三低一高”工業生態經濟系統。

吳偉等[3]（2002）在其“略論工業生態系統的運行和控制”的論文中根據生態與經濟雙重存在、持續發展和協調發展三種新思維的時代要求，提出工業生態系統應是由社會、經濟和環境三個子系統有機結合而成的三維復合大系統。在此基礎上，指出系統的運行機制是通過子系統內部的持續性發展、以及子系統之間的協調性發展來促使大系統整體的進化。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順利進行的方法。

學者趙玲玲，羅濤[4]等（2008）將中外生態工業園管理模式進行比較，他們認為在國內生態工業園的管理中，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、環保部門按照相關標準進行建設、管理和驗收；其次，在微觀方面，園區建設完成后成立園區管理委員會來進行管理生態工業園信息，我國的工業園管理和資源協調不夠透明，行政色彩濃厚，管理效率不高。

2、工業生態系統的管理內容

來自加利福尼亞大學的學者Hung-Suck Park[5]（2010）等認為在過去的生態工業園系統中，各個發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工業園為案例進行研究，提出研發企業框架的有效擴張共生工業的綜合體，其中他們將共生網絡所使用的政策工具如國家建設計劃、利益各方涉及者等擬合到一個有力的框架中，為科研數據庫框架所觀察到的關鍵因素，最終提供精心打造的商業案例共生的投資，這可能為今天復雜的工業生態系統所面臨的挑戰提供一個不是依靠自主共生網絡，而是更加積極有效地的解決方案。

博士D. Sakr[6]等人（2011）著手對埃及工業園進行研究，確定生態工業園成功的關鍵因素主要有：建立共生關系，分享信息和意識；財務效益，組織結構，以及法律和監管框架。此外，他們總結出生態工業園成功和發展受限的因素主要有動態商貿關系和外經濟附加值；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；各個功能或者組織之間的平衡，這些因素都為以后的工業生態園的建立和管理提供理論依據。

學者鐘真宜、陳敏和羅建中[7]（2009）提出研究生態工業園水資源管理模式研究，他們提出，在我國雖然工業園區對于水資源系統和環境的影響日益嚴重，而且工業生態學的研究和生態工業園區的規劃建設已成為近年來的一個熱點，但在工業園區的水資源管理方面，還未見有系統的研究成果。

學者A.J.D. Lambert和F.A. Boons（2002）[8]探討了建立工業生態園不同方面的研究，為了更好的定位這個復雜領域，他們將工業園分為工業綜合系統和混合工業公園。

王兆華[9]等（2003）認為生態產業鏈的結構是決定整個工業生態系統穩定性和可持續性的關鍵因素，因此，他們圍繞生態產業鏈的結構進行研究，提出了生態產業鏈的結構模型，并對生態工業園區中的生態產業鏈進行了聚變活性和裂變活性的因子分析，最終討論了生態產業鏈的平衡、穩定與發展的關系。

學者Thomas Sterr和Thomas Ott[10]（2004）對生態工業系統進行長達5年的實踐研究，他們認為穩定的生態系統的發展主要依靠較高的綜合信息透明度，他們強調積極的協同效應能夠支持生態工業發展，大大減少交易成本。

張成考[11]（2006）運用生態學理論和生物鏈原理，在模擬自然生態系統的基礎上，對生態工業園的建設中如何構筑企業共生體和生態產業鏈、以及怎樣提升園區競爭力和穩定性等運行機理進行了深入研究，并模仿自然生態系統的運作模式，設計出工業生態園區的系統結構模型，分析了它的特征。

段寧等[12]（2006）在參考國內外大量文獻的基礎上，提出了關鍵種企業、成員距離、成員相互依賴程度、成員多樣性、領導因素等5個影響我國生態工業系統穩定性的結構型因素假設，并在全國47個生態工業系統進行統計實證研究加以證實。

喻宏偉等[13]（2009）分別從經濟學、戰略管理和新經濟社會學的角度，從網絡組織的目標、戰略決策、利益協調、分享機制、融資協調、文化嵌入和社會資本構建等方面系統地探討了生態工業園穩定性的網絡維度框架。

學者郭威在2002[14]年提出城市生態工業園是循環經濟的重要實現模式，而且工業園的建設與管理離不開信息系統的支持和應用。故他根據工業園的業務內容、性質、服務對象以及實現的功能的不同，規劃生態園的子系統，以網上辦公，實現資源的循環利用和循環經濟的發展。

學者戴國新、孫淑英、賈小平[15]（2008年）等人認為，環境管理信息系統能夠有效地進行信息管理，實現信息交換、共享和整合，核算企業環境成本，評估各個成員企業環境績效，以提高園區內部的共同協作效率和水平。

3、工業生態系統的模擬與調控

學者Marianne Boix[16]等（2011年）研究生態工業園工業用水管理的多目標優化問題，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線性規劃即可解決問題；如果是雙目標優化問題，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，用連接網絡的參數數目可以解決；但是結合經濟和生態環境目標，關于生態工業園問題本質上是一個多目標問題，解決多目標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和收益相同。

鄒銳是我國討論生態經濟系統較早的人之一。鄒銳[17]（1994）在其著作 “生態經濟系統發展演化與控制的理論研究”一文中應用熱力學的熵的理論，解析了生態經濟系統發展演化的涵義、及其內部非線性動力學機制，并對其穩定性作了一些探討，導出了其最佳控制狀態，最后提出了生態經濟系統控制的三大原則：人類自控原則、負熵儲備原則和輸出廢物納入生態再循環原則。

徐大偉等（2004）從工業生態系統的視角出發, 運用耗散結構理論來研究工業生態系統的自組織機理, 并通過對工業共生體的熵值計的過程。實踐結果表明，工業系統的自組織特性雖然提供了傳統工業系統內各子系統有充分的能力去算和熵流分析,揭示工業系統向工業生態系統演化, 但并不能保證工業生態系統能持續地、更好地適應外界環境的變化。只有在內外部條件具備的情況下, 工業系統的自組織特性的存在才會使工業共生體這樣的工業生態系統在不斷波動和變化中永續發展, 不斷完善, 否則就會發生退化乃至消亡。

4、總結

盡管各國工業生態園的建設規劃和發展都不盡相同，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，一般指政府在生態園的管理中扮演的管理角色。工業生態系統的建立與管理是一項十分復雜、需要耗費巨資和較長時間的工程，往往需要政府作為主導提供各種資源來支持工業園的建立；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、企業和社會成員，這樣的生態園一般是企業自發形成的。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，能夠較好的協調各方的利益，相較于由政府規劃的生態工業園去，多元化管理模式更加注重企業的利益。

綜上所述，盡管對生態工業園的科學管理控制控制已引起廣大學者的興趣，相關研究和實踐也陸續展開。但從總體看，目前有關工業生態科學管理控制的研究大多圍繞工業生態系統的規劃績效、建設結果績效、管理者角色的分類來進行的，從可持續發展角度較為系統地對工業生態系統的運行和發展機理進行研究成果偏少。大多數學者提出建立一個工業生態園管理信息系統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，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。

參考文獻：

[1] 馮之俊,劉燕華,周長益,羅毅,于麗英.我國循環經濟生態工業園發展模式研究[J].中國軟科學,2008(2):1～10

[2] 袁增偉,畢軍,王習元等. 生態工業園區生態系統理論及調控機制[J]. 生態學報, 2004，24(11)：2501～2508

[3] 吳偉,王浣塵,陳明義. 略論生態工業系統的運行和控制[J]. 工業工程與管理，2002，(4)：1~4

[4] 趙玲玲,羅濤,劉偉娜. 中外生態工業園區管理模式比較研究[J].區域經濟,2007(9):88～89

[5]Shishir Kumar Beher, Jung-Hoon Kim, Sang-Yoon Lee, Sangwon Suh , Hung-Suck Park. Evolution of ‘designed industrial symbiosis networks in the Ulsan Eco-industrial Park: ‘research and development into business as the enabling framework[J]. Cleaner Production,2012(29-30):103~112

[6]D. Sakr , L. Baas, S. El-Haggar, D. Huisingh. Critical success and limiting factors for eco-industrial parks: global trends and Egyptian context [J]．Cleaner Production,2011(19):1158~1169

[7] 鐘真宜,陳 敏,羅建中.生態工業園區水資源管理模式研究[J].研究進展,2009(5):15～18

[8]A.J.D. Lambert, F.A. Boons. Eco-industrial parks: stimulating sustainable development in mixed industrial parks [J]．Technovation,2002(22):471~484

[9] 王兆華,尹建華,武春友. 生態工業園中的生態產業鏈結構模型研究[J] . 中國軟科學，2003, (10): 149～152

[10]Thomas Sterr, Thomas Ott. The industrial region as a promising unit for eco-industrial development—reflections,practical experience and establishment of innovative instruments to support industrial ecology [J]. Cleaner Production,2004(12):947~965

[11] 張成考. 基于生態學理論的生態工業園系統模型研究[J]. 工業技術經濟，2006, 25(3): 84～87

[12] 段寧,鄧華,武春友. 我國生態工業系統穩定性的結構型因素實證研究[J]. 環境科學研究，2006, 19(2): 57～61

[13] 喻宏偉,齊振宏,徐為. 基于網絡組織維度的生態工業園穩定性的內在機理分析[J]. 華東經濟管理，2009, 23(5): 17～20

[14] 郭威. 城市生態工業園管理信息系統建設的探索[J].電力學報,2008(23):311~313

[15] 戴國新、孫淑英、賈小平. 生態工業園環境管理信息系統平臺建設[J].河北化工,2008(31):9~12

[16]Marianne Boix, Ludovic Montastruc, Luc Pibouleau, Catherine Azzaro-Pantel, Serge Domenech. Industrial water management by multiobjective optimization: from individual to collective solution through eco-industrial parks [J]．Cleaner Production, 2012(22):85~97

[17] 鄒銳. 生態經濟系統發展演化與控制的理論研究[J]. 生態經濟, 1994, (6): 17～20