面向循環經濟的信息服務協同管理平臺研究

張健，齊林，陳海濤（北京信息科技大學經濟管理學院，北京 100192）

面向循環經濟的信息服務協同管理平臺研究

張健*，齊林，陳海濤
（北京信息科技大學經濟管理學院，北京 100192）

摘 要本研究面向循環經濟企業、園區、政府和相關社會公眾，以實現循環經濟發展模式的小循環、中循環和社會大循環的融合為最終目標，以構建信息服務協同管理平臺為主要途徑，重點分析了平臺建設的四方面必要性和三方面可行性。在此基礎上，設計了平臺的功能定位和體系架構。平臺功能包括活動數據采集、活動數據不確定性分析與校準、企業綠色投入產出分析、循環經濟效率指標評價、物質流與能量流可視化分析、園區循環經濟協同度分析、宏觀物質流分析和循環經濟公共信息服務，平臺的體系架構由交互層、邏輯層和數據層組成。

關鍵詞循環經濟；信息服務；協同管理

*責任作者： 張健（1974—），男，北京信息科技大學經濟管理學院副院長，教授，研究方向為信息管理與循環經濟。

引言

隨著我國經濟規模的不斷擴大，傳統的不考慮資源可持續利用的經濟發展方式已經導致諸多嚴峻的問題，如環境污染、生態惡化以及原材料枯竭等[1]。發展循環經濟，實行“減投控廢”是解決當前生態問題，建設資源節約型、環境友好型社會的重要舉措。由于我國各地經濟發展水平不均衡、產業特征突出，循環經濟的發展也就具有地域分散、過程復雜、產品種類多等諸特點。通過搭建面向循環經濟的信息服務協同管理平臺，實現企業內部實體資源數據化、企業聯系的緊密化、園區分散資源信息集成化，是高效循環、減少排放的關鍵。

當前關于循環經濟發展的研究已成為國內外熱點[2]，并已經形成了諸如物質流分析、生命周期評價法等比較成熟的理論體系[3-7]。對于循環經濟信息化的研究，大多是針對企業間或企業內部進行單一信息化模式的探討，以物聯網技術為支撐實現資源的信息化，進而通過建模仿真工具進行仿真實施：唐敦兵等從微觀層面，以汽車的全生命周期為例探討了物聯網在循環企業內部資源信息化中的應用[8]；張鋇、徐君等從中觀層面通過建立企業間廢棄物信息化管理數據庫，實現對廢棄資源的動態監控[9，10]；郭雅濱立足宏觀層面，闡述了信息化在推進循環經濟中的重要作用[11]。

然而，發展循環經濟，特別是將循環經濟作為生態文明增長方式是一項系統工程，單一層面的信息化構建已經不能滿足當今發展循環經濟的需要，必須立足全局，將小循環、中循環和大循環三個層次有機融合，目的就是以信息化帶動循環化，以循環化促進信息化。

綜上所述，本研究力圖通過構建面向循環經濟的信息服務協同管理平臺，將企業內部資源信息、企業間的信息對接和園區間的信息集成融合在一起，實現對資源的深度追蹤與監控。對于企業內部，在物聯網環境下，通過傳感器感知將物質流數據化，通過參數化模型實現對內部資源的高效利用；對于企業間，通過平臺搭建，疏通企業間廢棄物資源化的綠色通道，最大限度地提高資源利用效率；對于宏觀的循環園區間，通過平臺實現園區資源集成，為高效的資源配置提供決策支持。通過三個層次的信息化構建，形成信息交互的網狀系統，最終實現減量化、再利用、再循環的“3R”原則。

1 平臺構建的必要性

1.1 建設社會主義生態文明的總體需要

生態文明是指人及其社會通過生態化的社會實踐方式，在處理人、社會與自然關系以及與之相關的人與人的關系方面所取得的積極成果。生態文明建設的中心問題是在一定的生態環境觀的指導下，通過對工業化生產方式的生態化改造，重建人與自然的和諧，以實現自然、社會與人的可持續發展[12]。

工業文明在生產方式上強調大規模社會分工，在分配方式上強調全社會對不同品類產品的交換，并通過市場媒介達成效用。效用源于交換，交換源于分工，原材料的來源、廢棄物的排放則由于不產生交換價值，直接向自然界延伸。因此工業文明的企業之間，“除了赤裸裸的利害關系，除了冷酷無情的現金交易，就再也沒有任何別的聯系了”。

與工業文明強調分工不同，生態文明強調融合。生態文明與傳統的工業文明發展的本質區別在于將人類經濟社會復雜系統視為資源環境巨系統的一個有機組成部分，從而在經濟社會系統與資源環境系統之間，經濟社會系統內部各類企業、組織、家庭之間，實現物質流、能量流的高度融合與協同。可以看出，循環經濟正是實現社會主義生態文明的經濟發展模式。

在工業文明時代，由于價值交換的類型單一，評價標準也相應單一，GDP長期作為評價國民經濟發展規模和發展水平的指標。為核算GDP，全世界絕大多數國家都建立了完備的國民經濟核算體系。在生態文明時代，由于“現金交易”之外還必須解決物質流、能量流的跨組織、跨部門、跨地區融合與協同水平的評價，因此傳統的國民經濟核算體系無論從方法、規模還是技術層面都不能滿足，必須引入信息化的統計方法和核算工具。

1.2 促進信息化與工業化融合發展的產業需要

黨的十七大提出了“大力推進信息化與工業化融合，促進工業由大變強”的戰略部署，自此，中國制造企業兩化融合的程度日益加深，覆蓋范圍日益廣泛，融合效益日益顯著，有效促進了產業轉型升級和發展方式轉變。在此基礎上，黨的“十八大”再次提出了兩化深度融合的新目標，力求使信息化與工業化在更大的范圍、更細的行業、更廣的領域、更高的層次、更深的應用、更多的智能方面實現交融。

當前，信息化與工業化融合的主要成果體現在工業化產品的消費階段、在原材料分配階段和制造階段，由于信息傳播范圍較小，同時受制于相應的技術復雜度、技術標準、成本等諸多門檻和限制，工業信息化的比較優勢尚未明顯發揮，這也制約了我國工業化轉型升級的過程。國務院2015年5月8日公布的《中國制造2025》，是我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領，其中重點提到了推進信息化與工業化深度融合、全面推行綠色制造，為我國工業化與信息化融合發展的未來指明了前進的方向。

我國的工業化，是生態文明語境下的工業化，也是循環經濟模式下的工業化。因此，我國的工業化與信息化融合發展，就是循環經濟模式與信息化的融合發展，我國實施制造業強國的戰略目標，也必須包含建成循環經濟與信息化融合發展強國的戰略組成部分。

1.3 提高園區循環經濟管理水平的技術需要

在工業文明和線性經濟的語境下，企業是經濟社會的細胞，企業的職能是生產專門品類的產品和服務，企業的規模和邊界由企業內部的邊際管理成本和市場的邊際交易成本共同決定。在生態文明和循環經濟的語境下，由于企業間除了現金交易，還增加了物質流、能量流的協同，因此企業的功能和邊界的確定將更加復雜。

在循環經濟企業內部，存在資源的小循環，主要體現為減量化投入和廢棄物回收再利用。在典型的循環經濟產業園區中，則普遍存在以資源和能源的梯度利用為模式的中循環。由于小循環受到企業自身資源使用類型和廢棄物排放類型的制約，仍然難以最大限度地解決原材料、能源和排放的問題；中循環則能夠通過適當“補鏈”較好地解決上述問題，更好地實現資源的“吃干榨盡”，同時伴隨著產品和服務的多樣產出，因此在循環經濟和生態文明的語境中，未來經濟社會的基本組成部分將由企業構成的“細胞”，逐步進化為由循環經濟產業園區構成的“器官”。

企業園區化、園區企業化，一方面使循環經濟小循環和中循環之間的邊界日益模糊，另一方面也使循環經濟企業和園區之間的界限日益模糊，資源廢物協同化、產品服務多樣化，都要求對于園區的服務和管理，需要按照現代企業的管理標準開展，而信息化的管理技術和管理平臺將是未來園區精細化管理所必不可少的組成部分。

1.4 推進循環經濟邁向社會大循環的深入需要

當前循環經濟發展的區域化、結構化集中的特征比較明顯。一方面，從區域角度看，循環經濟發展主要集中在循環經濟產業園區范圍內，循環經濟模式的空間延伸不足；另一方面，從結構角度看，循環經濟發展主要集中在鋼鐵、煤炭、有色金屬、建材、橡膠等行業和清潔生產、再制造等領域，循環經濟模式的產業結構覆蓋較少。

顯然，作為一種經濟發展模式，理想化的循環經濟發展要求盡可能全面地覆蓋其所涉及的空間區域以及三次產業結構。目前差距的廣泛存在主要由以下幾方面原因導致：一是資源、能源循環化利用的技術水平有待進一步提升，以減少循環不經濟的現象；二是資源、能源循環化利用的供需雙方信息不對稱，提高了循環經濟“補鏈”對接的市場交易成本；三是循環經濟發展模式中的資源、能源被圍困、限制在二次產業結構中，在全社會融合發展的浪潮中，與具有高價值增值的現代服務業，特別是創新創業、文化創意等產業的融合亟待增加。

推進循環經濟模式由特定園區向全社會擴散、由重化工業向三次產業延伸，就需要聯動解決上述三個問題，以信息技術對接循環經濟資源、能源供需雙方市場信息，降低“補鏈”的交易成本，促進資源循環過程中的特定產品、特定材料、特定技術與創新創業、文化創意產業等高附加值產業對接，實現循環經濟社會化、模式化、無形化，通過上述融合、深化過程，擴大資源、能源循環的產業規模，攤薄資源、能源循環化利用技術研發的成本投入，使循環經濟模式的發展走上良性循環的軌道。

2 平臺構建的可行性

2.1 國家政策法規為平臺構建提供了良好的宏觀環境

伴隨著我國經濟總量的不斷增加，資源環境對可持續發展的約束效應日趨明顯。國家政策法規作為促進循環經濟發展的頂層設計，為循環經濟發展提供了良好的宏觀環境。2005年7月2日發布的《國務院關于加快發展循環經濟的若干意見》將按照“減量化、再利用、資源化”原則大力發展循環經濟與實現全面建成小康社會的戰略目標聯系起來，首次將發展循環經濟與國家戰略相關聯。2008年8月29日由第十一屆全國人大常委會第四次會議審議通過并于2009年1月1日生效的《中華人民共和國循環經濟促進法》，從國家法律層面為促進循環經濟發展、提高資源利用效率、保護和改善環境、實現可持續發展制定了發展框架。2015年7月4日發布的《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》為互聯網信息技術與社會生產生活各領域的深度融合提出了指導性的意見，其中的“互聯網+”協同制造、現代農業、智慧能源和綠色生態都與循環經濟密切相關。

2.2 信息技術發展為平臺構建提供了充分的技術保障

循環經濟信息化是我國工業信息化、制造業信息化的高級階段，循環經濟信息化的背后需要工業信息化中的物聯網、M2M技術作為數據采集技術支撐，實現循環經濟系統中的物質資源信息互聯互通；需要移動通信技術，實現循環經濟系統中人力資本的互聯互通；需要云計算技術作為承載各類信息服務的總體平臺；需要大數據挖掘作為降低物質流、能量流協同過程交易成本的信息和知識發現手段；需要完備、可靠、一致的數據建模方法進行循環經濟物質流、能流轉化的過程描述。隨著信息技術的不斷發展，移動通信、物聯網、云計算等技術都已經與工業、農業等領域的產業發展深度融合，大數據挖掘技術已被廣泛應用于電商消費、商業智能和客戶關系管理等領域。因此從總體而言，信息技術的發展已經為循環經濟信息化提供了充分的技術保障。

2.3 資源環境約束為平臺構建提供了廣闊的市場需求

我國作為世界上人口最多也是面臨資源環境約束最苛刻的工業化國家，傳統的高消耗、高排放、低效率的粗放型增長方式造成了資源利用率低、環境污染嚴重的后果，我國經濟社會逐漸無法承擔。因此我國經濟社會的持續發展，必然先于世界絕大多數國家面臨資源環境枯竭的難題。變線性經濟為循環經濟，是我國未來經濟社會發展的唯一模式和出路。開展循環經濟信息化研究，實現各類物質流、能流轉化、使用過程的信息化管理、動態化監測、智能化決策，將具有日益迫切的市場需要和日益廣闊的市場空間。

3 平臺總體框架

3.1 平臺功能設計

平臺功能分為企業層面、園區層面和宏觀層面。企業層面主要包括活動數據采集、活動數據不確定性分析與校準、企業綠色投入產出分析、循環經濟效率指標評價等；園區層面主要包括園區物質流可視化分析、園區能量流可視化分析、園區循環經濟協同水平分析等；宏觀層面主要包括宏觀物質流分析和循環經濟公共信息服務等。

（1）活動數據采集。活動數據涉及企業生產中的直接物質輸入、隱性物質輸入、企業產品數量、企業生產排放等。通過物聯網硬件接口、圖形交互接口等形式獲取企業直接物質輸入、產品數量和生產排放等活動數據，通過產品的生命周期評價方法獲取企業隱性物質輸入數據，共同構成企業活動數據基礎數據庫。

（2）活動數據不確定性分析與校準。考慮到人、機、料、法、環、測等因素，企業利用物聯網和人工錄入的活動數據均存在不同程度的不確定性，為了將活動數據不確定性對后續分析的誤差影響降低，必須進行數據不確定性的估計和校準。

（3）企業綠色投入產出分析。利用活動數據采集和不確定性分析的結果，以列昂惕夫環保型投入產出表為框架，在傳統的投入產出表的投入列中增加“污染物消除”項，產出列增加“污染物產出”項，將傳統企業投入產出分析擴展到循環經濟企業生產領域中。

（4）循環經濟效率指標評價。以企業物質循環輸入、企業直接物質使用效率、物質循環率、物質總使用效率、企業排放產出率、企業隱性物質排放率和總排放產出率為微觀評價指標，從不同維度分析和評價循環經濟企業的物質流、能量流梯度化、減量化運用效率。

（5）物質流、能量流可視化分析。設計和建立連續性、批次性的產企業物質流、能量流運用的數據模型。在一致的模型描述基礎上，設計物質流、能量流可視化交互引擎，一方面以計算機可視化技術進行物質流、能量流分析，另一方面實現生產流程減量化、資源化改進效果評價的可視化仿真。

（6）園區循環經濟協同度分析。綜合考量物質流、能量流方面的循環經濟效率評價指標以及傳統經濟增長模式中的價值指標，建立同時評價循環經濟增長模式中數量增長與質量提升的協同評價序參量。在序參量的基礎上，分析園區循環經濟協同度，以此作為園區經濟循環化改造與實踐過程中的可操作性指標。

（7）宏觀物質流分析。在企業和園區層面物質流分析的基礎上，在宏觀層面圍繞WRI體系和歐盟體系，進行宏觀物質流分析，在投入、排除、消耗和平衡四個方面分別建立評價指標，融合企業物質流活動數據，進行總體核算和效率評價。

（8）循環經濟公共信息服務。針對循環經濟小循環層面的技術需求、中循環層面的產業對接需求和大循環層面的產業融合發展需求，建立循環經濟公共信息服務基礎數據庫，提供循環經濟發展所涉及的再循環原料、廢棄物、產品、技術、知識等各類信息，并提供基于關聯規則和大數據挖掘的信息推送服務。

3.2 平臺結構設計

平臺的總體結構由三層構成，自上而下依次為交互層、邏輯層和數據層。交互層由外部數據驅動子層、企業服務交互子層、園區服務交互子層、政府服務交互子層和公共服務交互子層組成。外部數據驅動子層與部署在企業內部的活動數據采集物聯網基礎設施交換數據，其余各子層分別完成面向各類用戶的服務呈現和交互。

邏輯層分為功能子層和功能支持子層。功能子層涵蓋了系統面向各類用戶提供的上述八類服務功能；功能支持子層提供可視化交互引擎、綠色投入產出分析方法、物質流統一建模方法、生命周期評價方法、協同度分析方法、宏觀物質流分析方法、數據與數據集管理方法等關鍵共性模型、算法。功能子層響應交互層需求，向功能支持子層提出服務請求，功能支持子層通過與數據層的數據交互和本層邏輯運算，向功能層提供服務支持。平臺的邏輯層采用基于Map/ Reduce的云計算彈性伸縮框架，以提高服務能力和計算資源配置效率。

數據層包括平臺運行所需的活動數據庫、元數據庫、數據倉庫、指標庫、模型方法庫以及公共服務所需的知識庫等。數據層與功能支持子層通過統一的數據接口進行數據交換。平臺的數據層采用基于HIVE的云存儲框架，提高數據存取的可靠性和大數據分析的效率。

平臺的總體結構如圖1所示。

4 結論

本研究面向循環經濟企業、園區、政府和相關社會公眾，以實現循環經濟發展模式的小循環、中循環和社會大循環的融合為最終目標，以構建信息服務協同管理平臺為主要途徑，重點分析了平臺建設的必要性和可行性，通過分析平臺的功能定位和服務內容，設計了平臺的體系架構。具體的研究工作如下：

（1）分析了平臺建立的四方面必要性，指出構建信息服務協同管理平臺是建設社會主義生態文明、促進信息化與工業化融合發展、提高園區循環經濟管理水平和推進循環經濟邁向全社會大循環的發展需要。

（2）提出了平臺建立的三方面可行性，從國家政策法規、下一代信息技術發展、傳統線性經濟面臨的資源環境約束等方面指出平臺的建設在宏觀政策、技術支撐和市場需求方面具備相應的可行性。

（3）設計了平臺的功能定位和體系架構，平臺功能包括活動數據采集、活動數據不確定性分析與校準、企業綠色投入產出分析、循環經濟效率指標評價、物質流與能量流可視化分析、園區循環經濟協同度分析、宏觀物質流分析和循環經濟公共信息服務等八個方面，平臺的體系架構由交互層、邏輯層和數據層組成。

綜上所述，在后續的研究中，將重點對平臺的關鍵技術、建模方法等進行詳細設計。

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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

基金項目：本文得到北京市屬高等學校高層次人才引進與培養計劃項目，北京世界城市循環經濟體系（產業）協同創新中心建設，北京信息科技大學科研基金項目（1535004），北京信息科技大學2015年研究生科技創新項目（5111523505）資助。

中圖分類號：F205

文獻標識碼：A

文章編號：1674-6252（2016）01-0078-06