基于ISM-MICMAC模型的制造業(yè)綠色發(fā)展與能源管理協(xié)同優(yōu)化機(jī)制研究*
——以河南省為例

董 君

(河南工學(xué)院 管理學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453003)

0 引言

因制造業(yè)是二氧化碳排放的主要來(lái)源之一,所以在制造業(yè)上做到節(jié)能減排,發(fā)展可持續(xù)制造勢(shì)在必行[1]。在全球氣候合作等相關(guān)政策的引領(lǐng)下,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展問(wèn)題展開(kāi)了廣泛的研究,主要集中在以下幾個(gè)方面:(1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型:楊嵐等[2]從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型和企業(yè)技術(shù)升級(jí)雙視角對(duì)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型問(wèn)題進(jìn)行了探討;萬(wàn)攀兵等[3]從技術(shù)改造視角考察了環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)影響制造業(yè)兼顧減排和綠色發(fā)展的微觀機(jī)理,構(gòu)建了雙重差分模型并進(jìn)行了理論分析的驗(yàn)證;張峰等[4]利用面板數(shù)據(jù)計(jì)量模型研究了技術(shù)進(jìn)步、資源稟賦對(duì)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)效果,并從全國(guó)層面與主要經(jīng)濟(jì)圈兩個(gè)維度進(jìn)行了綜合對(duì)比分析。(2)環(huán)境規(guī)制:孫海波等[5]深入剖析了環(huán)境規(guī)制、清潔技術(shù)創(chuàng)新與工業(yè)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型之間的關(guān)系,并利用面板門檻回歸模型和交互型模型展開(kāi)了實(shí)證研究;雷玉桃等[6]首先闡述了環(huán)境規(guī)制對(duì)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的直接和間接影響,在此基礎(chǔ)上利用EBM-GML模型對(duì)綠色全要素生產(chǎn)率進(jìn)行了計(jì)算,并用以衡量制造企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型程度;侯建等[7]利用Super-SBM及動(dòng)態(tài)面板門檻模型對(duì)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型異質(zhì)性結(jié)構(gòu)展開(kāi)了詳細(xì)分析;Gong等[8]通過(guò)研究驗(yàn)證了環(huán)境規(guī)制和制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型之間的顯著倒U型曲線關(guān)系。(3)工藝規(guī)劃:耿凱峰等[9]對(duì)可重入混合流水車間工序規(guī)劃問(wèn)題展開(kāi)了研究,同時(shí)考慮了工序跳躍以及綠色制造約束;Gong等[10]提出了同時(shí)考慮機(jī)器和工人柔性的雙柔性車間調(diào)度問(wèn)題,并通過(guò)設(shè)計(jì)混合進(jìn)化算法對(duì)問(wèn)題求解,以提高能源利用效率,助力制造企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型;Afsar等[11]對(duì)車間綠色工藝調(diào)度問(wèn)題展開(kāi)了研究,并考慮了不確定加工時(shí)間,實(shí)現(xiàn)最小化機(jī)器能耗和制造周期指標(biāo)。

國(guó)家《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》指出,要優(yōu)化發(fā)展方式,大規(guī)模開(kāi)發(fā)可再生能源,促進(jìn)存儲(chǔ)消納,高比例利用可再生能源。目前很多企業(yè)運(yùn)用微電網(wǎng)技術(shù)[12]實(shí)現(xiàn)了可再生能源和現(xiàn)有電網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換,企業(yè)可根據(jù)實(shí)際情況決定何時(shí)使用可再生電源或普通電網(wǎng)。顏湘武等[13]針對(duì)微電網(wǎng)的多種能源管理問(wèn)題展開(kāi)了研究;張衛(wèi)國(guó)等[14]在微電網(wǎng)研究基礎(chǔ)上,關(guān)注居民生活中電動(dòng)車充電的應(yīng)用場(chǎng)景,從經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性角度出發(fā),探討了多源供電優(yōu)化和能量調(diào)度策略;崔維偉等[15]考慮生產(chǎn)車間復(fù)雜的約束條件,展開(kāi)了多源供電模式在車間生產(chǎn)中的初步研究,構(gòu)建了不同的訂單任務(wù)和能源集成調(diào)度模型,并通過(guò)系統(tǒng)仿真獲得協(xié)同優(yōu)化供電方案,最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能耗量最低和成本最小的目標(biāo)。

綜上所述,制造業(yè)綠色發(fā)展與能源管理協(xié)同優(yōu)化(Collaborative optimization of green development and energy management in manufacturing industry, COGDEM)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題。2000—2019年期間,河南省制造業(yè)能源消耗總量約12,000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,約占能源消耗總量的近55%,制造業(yè)廢氣排放量約占全省廢氣排放量的40%。雖然目前河南省制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型初見(jiàn)成效,但仍然存在轉(zhuǎn)型方式單一、轉(zhuǎn)型水平較低等問(wèn)題;傳統(tǒng)能源綠色轉(zhuǎn)型方面,非化石能源消費(fèi)占比偏低、偏煤的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)加大了節(jié)能減排的壓力。本文從河南省30家制造業(yè)訪談資料和相關(guān)學(xué)者文獻(xiàn)成果研究入手,基于扎根理論展開(kāi)COGDEM問(wèn)題的Nvivo質(zhì)性分析,利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論建立解釋結(jié)構(gòu)模型(Interpretative structural modelling, ISM),將復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行子系統(tǒng)分解,再利用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)以及計(jì)算機(jī)軟件等形成多級(jí)遞接結(jié)構(gòu)模型;同時(shí)采用交叉影響矩陣相乘模型(Matriced impacts corises-multiplication appliance classment modelling, MICMAC)對(duì)影響因素開(kāi)展驅(qū)動(dòng)力和依賴性分析。

1 影響因素分析

在扎根理論的基礎(chǔ)上,本文利用Nvivo12軟件對(duì)河南省30家制造企業(yè)和20篇“制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展”相關(guān)的文獻(xiàn)原始資料進(jìn)行整合編碼,采用2007年Strauss和Corbin[16]提出的開(kāi)放式、主軸式、選擇式三級(jí)編碼方法,提取制造業(yè)綠色發(fā)展與能源計(jì)劃耦合優(yōu)化機(jī)制的影響因素。

1.1 開(kāi)放式編碼

對(duì)本文研究中選取的多案例進(jìn)行初步概念化和逐句貼標(biāo)簽,并進(jìn)行整理和歸納,獲得160個(gè)標(biāo)簽和110個(gè)初步概念。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行凝練和挖掘,最終挖掘出100個(gè)概念和49個(gè)范疇。49個(gè)范疇詳見(jiàn)表1。

表1 主范疇編碼

1.2 主軸和選擇式編碼

在開(kāi)放式編碼的基礎(chǔ)上,進(jìn)行各個(gè)因素邏輯關(guān)系的梳理、分析和歸納,得出15個(gè)主范疇,結(jié)果如表1所示。

1.3 飽和度檢驗(yàn)

為了驗(yàn)證所構(gòu)建扎根模型的飽和度[17],對(duì)另外5家河南省制造企業(yè)和另外10篇相關(guān)文獻(xiàn)原始資料進(jìn)行收集和整理,均未產(chǎn)生新的研究范疇和邏輯關(guān)系。因此可以判斷出本文所提煉的制造業(yè)綠色發(fā)展與能源計(jì)劃耦合優(yōu)化機(jī)制的影響因素在理論上是飽和的。

2 ISM-MICMAC模型研究

2.1 ISM模型分析

根據(jù)Nvivo12軟件提取的關(guān)鍵因素,進(jìn)行邏輯關(guān)系的梳理,利用SPSSAU軟件構(gòu)建15*15的鄰接矩陣A[18]。根據(jù)(A+I)n-1≠(A+I)n=(A+I)n+1=M原理,利用Matlab軟件計(jì)算出可達(dá)矩陣M,如表2所示。在獲得的可達(dá)矩陣基礎(chǔ)上,進(jìn)行可達(dá)集R、先行集Q和共同集S的整理和歸并,并進(jìn)行影響因素級(jí)位劃分,結(jié)果分別如表3和圖1所示。

圖1 COGDEM機(jī)制的ISM模型

表2 可達(dá)矩陣

表3 可達(dá)集、先行集與共同集

由圖1可知,本文構(gòu)建的制造業(yè)綠色發(fā)展與能源計(jì)劃耦合優(yōu)化ISM模型共分為6個(gè)層次,兩兩組合,依次概括為表象層、中間層和根本層。表象層由模型中的的第一和第二層構(gòu)成。第一層的影響因素為能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)、制造業(yè)綠色發(fā)展和產(chǎn)業(yè)協(xié)同優(yōu)化體制,他們是制造業(yè)綠色發(fā)展與能源計(jì)劃耦合優(yōu)化的成果展現(xiàn),并受到第二層相關(guān)因素,即轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn)和收益、協(xié)同優(yōu)化保障條件、協(xié)同優(yōu)化基礎(chǔ)條件、資源協(xié)同共享意識(shí)的影響。政府部門需要為制造企業(yè)和綜合能源運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供智力和技術(shù)支撐,以降低他們的轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn),提高轉(zhuǎn)型收益,激發(fā)轉(zhuǎn)型動(dòng)力;同時(shí)需要加大宣傳力度,培養(yǎng)民眾綠色消費(fèi)習(xí)慣,構(gòu)建和諧發(fā)展的生態(tài)圈。金融機(jī)構(gòu)應(yīng)加大融資力度和規(guī)模,助力制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)。制造企業(yè)和綜合能源運(yùn)營(yíng)企業(yè)則需要樹(shù)立協(xié)作共贏的理念,加強(qiáng)區(qū)域合作和資源共享,實(shí)現(xiàn)信息交流,提升創(chuàng)新能力。

中間層由模型中的第三和第四層構(gòu)成,第三層的影響因素為轉(zhuǎn)型意愿和協(xié)同優(yōu)化發(fā)展需求;第四層的影響因素為制造企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃和能源結(jié)構(gòu)發(fā)展規(guī)劃。發(fā)展規(guī)劃要闡述目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和形勢(shì),剖析未來(lái)發(fā)展的方向,指出產(chǎn)業(yè)間協(xié)同優(yōu)化發(fā)展的需求和必要性,并能夠有效地將企業(yè)的戰(zhàn)略計(jì)劃轉(zhuǎn)變?yōu)樾袆?dòng),通過(guò)解決資源配置、組織調(diào)整、改革創(chuàng)新等問(wèn)題,給企業(yè)提供清晰的指導(dǎo)意見(jiàn)和實(shí)施策略以及優(yōu)惠政策,進(jìn)一步影響制造企業(yè)和綜合能源運(yùn)營(yíng)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的意愿。

根本層由模型中的第五和第六層構(gòu)成,其影響因素分別為國(guó)際合作和政策引領(lǐng)和制造業(yè)和能源發(fā)展現(xiàn)狀。2021年11月,《巴黎協(xié)定》的制定標(biāo)志著國(guó)際社會(huì)開(kāi)啟全面應(yīng)對(duì)氣候變化的新征程。國(guó)際社會(huì)倡導(dǎo)全球各個(gè)國(guó)家積極參與、共同構(gòu)建協(xié)作共贏的氣候治理體系,為中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提供了具體的價(jià)值參考。2021年10月,中共中央國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》提出了具體的指導(dǎo)方案。在國(guó)家政策引領(lǐng)下,2021年8月和12月河南省人民政府相繼印發(fā)了《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的實(shí)施意見(jiàn)》《河南省“十四五”現(xiàn)代能源體系和碳達(dá)峰碳中和規(guī)劃》等相關(guān)文件。2022年2月,《河南省“十四五”制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》中指出,要聚焦低碳化發(fā)展,建設(shè)高覆蓋綠色制造體系。結(jié)合河南省制造業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,國(guó)際合作和政策引領(lǐng)成為了制造業(yè)綠色發(fā)展與能源計(jì)劃耦合優(yōu)化的根本驅(qū)動(dòng)力量。

2.2 MICMAC模型分析

根據(jù)表2可達(dá)矩陣每行和每列中1的個(gè)數(shù),可計(jì)算出該模型依賴性和驅(qū)動(dòng)力均為110,平均值均為7.3;將平均值的誤差線作為四個(gè)象限的分割線,可繪制出COGDEM機(jī)制的MICMAC驅(qū)動(dòng)力和依賴性分類圖[19],如圖2所示。本文的研究因素主要是依賴因素、聯(lián)動(dòng)因素和獨(dú)立因素,不包括自發(fā)因素。依賴因素位于第二象限,包括轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn)和收益(Z10)、協(xié)同優(yōu)化保障條件(Z12)、協(xié)同優(yōu)化基礎(chǔ)條件(Z13)、資源協(xié)同共享意識(shí)(Z14)、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)(Z7)、制造業(yè)綠色發(fā)展(Z8)、產(chǎn)業(yè)協(xié)同優(yōu)化體制(Z15);這些因素具有較強(qiáng)的依賴性,但是驅(qū)動(dòng)力不強(qiáng),一般處于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的表象層,受到中間層和根本層因素驅(qū)動(dòng)力的影響。聯(lián)動(dòng)因素位于第三象限,包括轉(zhuǎn)型意愿(Z9)、協(xié)同優(yōu)化發(fā)展需求(Z11);這兩個(gè)因素均具有較高的依賴性和驅(qū)動(dòng)力,在系統(tǒng)中起到承上啟下的關(guān)鍵作用,能夠?qū)⑾聦右蛩赜绊懥鬟f給上層。獨(dú)立因素位于第四象限,包括國(guó)際合作(Z1)、制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀(Z2)、能源發(fā)展現(xiàn)狀(Z3)、政策引領(lǐng)(Z4)、制造企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃(Z5)、能源結(jié)構(gòu)發(fā)展規(guī)劃(Z6);這些因素具有較高的驅(qū)動(dòng)力,但是依賴性不強(qiáng),主要是影響COGDEM機(jī)制的根本因素,同時(shí)還包括一些中間層過(guò)渡因素。

圖2 COGDEM機(jī)制的MICMAC驅(qū)動(dòng)力和依賴性分類圖

3 結(jié)論與建議

本文從系統(tǒng)工程的視角出發(fā),基于扎根理論篩選和收集了COGDEM機(jī)制的影響因素,并利用Nvivo軟件進(jìn)行編碼和概念構(gòu)建,最終確定15個(gè)影響因素主范疇。在此基礎(chǔ)上,建立了ISM解釋結(jié)構(gòu)模型和MICMAC分析模型,對(duì)影響因素的驅(qū)動(dòng)力和依賴性進(jìn)行評(píng)價(jià)。分析結(jié)果表明,國(guó)際合作和相關(guān)政策引領(lǐng)是最根本的影響因素,對(duì)其他因素有一定程度上的牽制作用,并對(duì)企業(yè)行為、綜合能源運(yùn)營(yíng)企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃具有一定的指引作用。能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)、制造業(yè)綠色發(fā)展、轉(zhuǎn)型意愿、轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn)和收益、協(xié)同優(yōu)化發(fā)展需求、協(xié)同優(yōu)化保障條件、資源協(xié)同共享意識(shí)以及產(chǎn)業(yè)協(xié)同優(yōu)化體制對(duì)根本要素具有較強(qiáng)的依賴性,其中轉(zhuǎn)型意愿和協(xié)同優(yōu)化發(fā)展需求還同時(shí)具備一定的聯(lián)動(dòng)作用,將根本因素的影響作用傳遞給表象層因素。國(guó)際合作、制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、能源發(fā)展現(xiàn)狀、政策引領(lǐng)、制造企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃以及能源結(jié)構(gòu)發(fā)展規(guī)劃這幾個(gè)因素具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力,相對(duì)而言受其他因素影響較小。

綜上所述,在模型構(gòu)建和分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)COGDEM機(jī)制問(wèn)題,為了提高制造企業(yè)綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型以及能源結(jié)構(gòu)升級(jí)調(diào)整的效率,更好地實(shí)現(xiàn)制造業(yè)綠色發(fā)展與能源管理協(xié)同優(yōu)化,提出以下建議和對(duì)策:

(1)加強(qiáng)國(guó)際交流和合作,共同創(chuàng)建人類命運(yùn)共同體和和諧發(fā)展生態(tài)圈。加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)、應(yīng)用、創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化,提高國(guó)內(nèi)外資源市場(chǎng)的共享力度,營(yíng)造健康公正平等發(fā)展的經(jīng)濟(jì)環(huán)境,提高國(guó)際地位和影響力,積極參與全球環(huán)境與氣候治理,以實(shí)際行動(dòng)實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰、碳中和的承諾。

(2)積極完善和制定制造企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)的相關(guān)法律法規(guī)和政策。完善相應(yīng)的實(shí)施和保障體系,充分發(fā)揮其引導(dǎo)和促進(jìn)作用。加大獎(jiǎng)懲力度,給予激勵(lì)性的優(yōu)惠政策,為制造企業(yè)綠色發(fā)展與能源管理協(xié)同優(yōu)化創(chuàng)造更多更好的基礎(chǔ)條件和支持。

(3)引導(dǎo)制造企業(yè)樹(shù)立綠色轉(zhuǎn)型意識(shí)。在雙碳政策引領(lǐng)下,增強(qiáng)綠色轉(zhuǎn)型意識(shí),提高產(chǎn)品綠色化程度以及開(kāi)發(fā)更多廢棄物的綠色化處理工藝。通過(guò)提高自身的綠色指標(biāo),增強(qiáng)未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,鼓勵(lì)建設(shè)集約式綠色制造工廠,形成綠色共享經(jīng)濟(jì)模式。追求企業(yè)效益、經(jīng)濟(jì)利益以及環(huán)境指標(biāo)的平衡,是未來(lái)全球企業(yè)的共同目標(biāo),切不可以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)換取當(dāng)下企業(yè)的發(fā)展以及生產(chǎn)制造模式的轉(zhuǎn)變。要充分認(rèn)識(shí)推進(jìn)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要性和緊迫性,加快轉(zhuǎn)型進(jìn)度。

(4)提高制造企業(yè)共享發(fā)展意識(shí)。共享模式可以給制造企業(yè)帶來(lái)更多的機(jī)遇,為企業(yè)綠色發(fā)展與能源管理協(xié)同優(yōu)化提供更多的成功經(jīng)驗(yàn)和示范案例。提高資源共享的廣度、深度和強(qiáng)度,增強(qiáng)需求者、供應(yīng)者以及社會(huì)參與者的匹配聯(lián)結(jié),以制造業(yè)帶動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)、共享倉(cāng)儲(chǔ)、智慧物流、智慧金融等,真正實(shí)現(xiàn)“多產(chǎn)協(xié)同”,以獲得更多高附加產(chǎn)能和價(jià)值。加快外電入豫力度,大力實(shí)施清潔能源外引通道建設(shè),推動(dòng)資源優(yōu)化配置,提升清潔能源占比,加快構(gòu)建新型現(xiàn)代化能源體系。