裝備制造業(yè)綠色度評估技術(shù)研究＊

尹望吾，魏吉雙

（長沙理工大學(xué) 汽車與機(jī)械工程學(xué)院，湖南 長沙 410076）

裝備制造業(yè)既是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的主要源頭，因此，盡可能的減少環(huán)境污染、節(jié)約資源以及如何資源再生，是裝備制造業(yè)不能回避的問題.近年來，怎樣將“綠色制造”、“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”、“低碳環(huán)保”、“兩型化”等理論轉(zhuǎn)換成可以操作的管理模式，各界專家已經(jīng)作了大量研究[1－8]，但是，對于裝備制造業(yè)的綠色程度（簡稱綠色度）具體怎么評估，目前尚無成熟的技術(shù)，所以研究裝備制造業(yè)綠色度評估技術(shù)，建立評估系統(tǒng)頗有理論和應(yīng)用價(jià)值.

湖南省長、株、潭地區(qū)裝備制造業(yè)種類齊全，已形成規(guī)模體系，且呈強(qiáng)勢擴(kuò)張態(tài)勢.筆者在湖南省科技廳、長沙市科技局等部門的資助下，從事裝備制造企業(yè)綠色度評估系統(tǒng)（簡稱評估系統(tǒng)）研究.綜合科學(xué)發(fā)展觀、新型工業(yè)化、兩型社會、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色制造、科技創(chuàng)新等系列理論的要求，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)層次分析法設(shè)計(jì)出了評估指標(biāo)體系，建立了綜合評價(jià)數(shù)學(xué)模型[1－2].

綠色度評估的測評指標(biāo)與權(quán)重分配是具體評估的關(guān)鍵問題，對于不同類型企業(yè)（比如整裝廠與含毛坯鑄造的配件生產(chǎn)廠）的要求應(yīng)該有所不同，為了能根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)調(diào)整，項(xiàng)目組研發(fā)了評估系統(tǒng)維護(hù)和權(quán)重錄入計(jì)算系統(tǒng)軟件，供決策者們實(shí)時(shí)調(diào)整測評指標(biāo)數(shù)目、修改指標(biāo)名稱、調(diào)整權(quán)重級差.權(quán)重分配需針對不同群體調(diào)查，如政策相關(guān)人員、企業(yè)及普通公眾等，通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)之后，怎樣相對合理地取值，需要研究權(quán)重的分配策略.測評指標(biāo)與權(quán)重分配確定之后，怎樣開展評估，需要明確具體思路與流程.本文著重討論綠色度評估的此類技術(shù)問題.

1 評估系統(tǒng)維護(hù)與權(quán)重錄入

1.1 評估指標(biāo)體系的修改

為了能夠針對不同類型的企業(yè)或不同的時(shí)期實(shí)時(shí)修改評估指標(biāo)體系和權(quán)重值，項(xiàng)目組開發(fā)了“評估系統(tǒng)維護(hù)和權(quán)重模糊輸入”軟件.如圖1所示，按右鍵可以添加或刪除目標(biāo)（或指標(biāo)）數(shù)目，也可修改目標(biāo)（或指標(biāo)）的名稱.選擇“分配權(quán)重”可以修改權(quán)重值，如圖2所示.

評估系統(tǒng)權(quán)重分配既要反映本地區(qū)的政策導(dǎo)向，也要與整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及裝備制造企業(yè)水平相符，還要得到企業(yè)和大眾的認(rèn)同，這樣才能以評估為手段促進(jìn)裝備制造業(yè)向兩型化發(fā)展.因此，權(quán)重?cái)?shù)據(jù)既來源于理論、政策分析，也來源于調(diào)查統(tǒng)計(jì).比如，“分配權(quán)重”通過對項(xiàng)目組全體成員調(diào)查統(tǒng)計(jì)，由權(quán)重系統(tǒng)計(jì)算得出了文獻(xiàn)[1－2]表1括號中的權(quán)重值.

圖1 評估系統(tǒng)維護(hù)和權(quán)重模糊輸入軟件Fig.1 Evaluation system maintenance and weighing fuzzy input software

圖2 權(quán)重模糊輸入Fig.2 Weighing fuzzy input

1.2 權(quán)重模糊錄入

界面友好、簡單便捷又不失精準(zhǔn)的權(quán)重輸入工具是調(diào)查統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ).項(xiàng)目組開發(fā)的工具界面如圖2所示，基于定性與定量相結(jié)合的原則采用模糊輸入方式.

權(quán)重模糊錄入分為兩個(gè)步驟：

1）比較同層指標(biāo)之間的相對重要程度.如圖2所示，系統(tǒng)先根據(jù)“經(jīng)濟(jì)效益”目標(biāo)的下級指標(biāo)數(shù)目確定等級數(shù)，依字母順序命名，如“A，B，C，…”等.字母順序代表重要程度，前序的較后續(xù)者重要程度較小.圖2中，資本收益率與產(chǎn)品合格率、勞動(dòng)生產(chǎn)率與職工人均收入兩兩之間同等重要，但前一對重要程度較高，在所有同層指標(biāo)之間企業(yè)利潤增長率重要程度最低.

被調(diào)查者完成同層指標(biāo)（目標(biāo)）之間相對重要程度選擇后，系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算相對權(quán)重.這樣就允許以最簡單的方式定性地模糊輸入相對權(quán)重.

2）調(diào)整級差 .如圖2所示，重要程度等級左側(cè)的滾動(dòng)按鈕可調(diào)整級差，將影響系統(tǒng)計(jì)算的相對權(quán)重值，并實(shí)時(shí)顯示在窗口右側(cè)，從而允許定量地、相對精準(zhǔn)地修改權(quán)重值.

1.3 權(quán)重計(jì)算原理

評估系統(tǒng)用層次分析法[2]計(jì)算權(quán)重.先將評估指標(biāo)zi與zj兩兩比較，計(jì)算出它們之間的級差，zi與zj的級差記為Δij.若兩指標(biāo)同等重要或者i＝j(luò)，就令Δij＝1；若zi不如zj重要，就令Δij＝1／｜Δij｜.求出所有級差后可建立評判矩陣J：

比如，式（1）中Δ11＝Δ22＝…＝Δ55＝1，Δ24＝Δ42＝1，Δ13＝3，Δ31＝1／3，等等.

判斷矩陣J的特征向量V的各分量可由式（1）求得：

按式（3）對V進(jìn)行歸一化處理，然后可求得指標(biāo)的相對權(quán)重qi，如式（4）.

2 權(quán)重樣本與期望

測評指標(biāo)的權(quán)重主要來源于調(diào)查統(tǒng)計(jì).將來自于同一個(gè)群體的一批調(diào)查值稱為樣本，記為Q，另記Q的算術(shù)平均值為.樣本可用集合表示：

Q＝｛qi｜1≤qi≤n，n為樣本數(shù)量｝

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)多數(shù)權(quán)重樣本基本服從正態(tài)分布，但單偏型樣本的比例也很高.圖3是“企業(yè)利潤增長率”權(quán)重調(diào)查的一個(gè)樣本（x－y散點(diǎn)圖），可知多數(shù)權(quán)重值分布在7.69%～14.29%之間.其原因是多數(shù)人理解、認(rèn)同兩型化及和諧社會的要求，將該指標(biāo)的級次設(shè)置為最低（或并列最低），參見圖2.但也存在設(shè)置級次最高的情況，致使最大值達(dá)34.06%，可能源于認(rèn)識誤區(qū)或者隨意操作等原因.該樣本平均值為＝15.07%，兩側(cè)占比分別為1／3和2／3，明顯偏向一側(cè)故不屬于正態(tài)分布.

圖3 單偏型樣本分布圖Fig.3 Single－sample bias based on weighing

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，若某評測指標(biāo)明顯重要（或不重要），其樣本大多單偏，且容易出現(xiàn)極端情況.在權(quán)重調(diào)查中這種現(xiàn)象較為普遍.

若以算術(shù)平均值ˉQ作為調(diào)查結(jié)果（即樣本的期望值），上述樣本中有2／3的人認(rèn)為權(quán)重應(yīng)低于ˉQ，故顯然不合適.項(xiàng)目組研究認(rèn)為：

1）樣本期望值應(yīng)能反映多數(shù)人意愿，所以應(yīng)靠近樣本中點(diǎn)（即兩側(cè)占比相同，圖3中是0.120 6），因此需對樣本適度糾偏；

2）期望值應(yīng)尊重每一位參與者——保持樣本偏向不變.樣本偏向可能代表了被調(diào)查者的行業(yè)利益訴求，因此糾偏需適度；

3）期望值應(yīng)從剔除極端偏離值后的樣本中求取.在明顯重要（或不重要）的評測指標(biāo)的權(quán)重樣本中，極端偏離值可能來自于操作失誤或認(rèn)識誤區(qū).

3 權(quán)重回歸算法

從權(quán)重樣本中求期望值稱為權(quán)重回歸，項(xiàng)目組設(shè)計(jì)的權(quán)重回歸算法如下：

1）記N為樣本Q中的權(quán)重值個(gè)數(shù)，令X＝1／N，另記為樣本中點(diǎn).

2）計(jì)算樣本均值，按下式計(jì)算μ：

按下式計(jì)算樣本均方差σ2：

3）視樣本為正態(tài)分布Q～N（μ，σ2），其累積分布函數(shù)f（x）如下：

4）令f（xlow）＝X，f（xheight）＝1－X，并調(diào)整X的值：X←0.5X.

5）在樣本Q中剔除Q′：

若Q′為空，則以μ為樣本期望值結(jié)束算法，否則轉(zhuǎn)2）.

上述算法的目的是尋找合適的正態(tài)分布（比照該正態(tài)分布被更新的樣本中沒有小概率事件），并以其均值作為樣本期望值.

以2）中計(jì)算的μ為均值建立正態(tài)分布，是為了使之靠近樣本初始態(tài)的中點(diǎn).

樣本的第一次更新是剔除兩側(cè)樣本中概率（X＝1／N）大于正態(tài)分布概率的權(quán)重值，這種粗獷的剔除是為了去除極端偏離值；第二次更新時(shí)，重建正態(tài)分布并剔除樣本中概率2倍于（X←0.5X）正態(tài)分布概率的值，它們是小概率事件不應(yīng)出現(xiàn)在樣本中；第三次更新剔除4倍于正態(tài)分布概率的值；……按幾何級數(shù)遞增嚴(yán)格小概率事件定義是為了糾偏適度——加速循環(huán)終止以保持樣本偏向.

若樣本足夠大且初始態(tài)是正態(tài)分布，回歸算法求得的期望值顯然與算術(shù)平均一致.實(shí)踐表明，樣本單偏越嚴(yán)重回歸算法糾偏越多，反之亦然.

如圖3的權(quán)重樣本的中點(diǎn)是＝0.120 3，均值為＝15.07%，均值兩側(cè)占比為66.7%對33.3%.運(yùn)用回歸算法處理該樣本共循環(huán)三次，獲得的期望值為＝0.132 8，兩側(cè)占比為59%對41%.

4 權(quán)重分配策略

實(shí)踐表明，在權(quán)重錄入工具中預(yù)設(shè)參照值（包括等級和級差，參見圖2）可使調(diào)查樣本更趨于正態(tài)分布，權(quán)重期望值更趨于合理.

權(quán)重調(diào)查需針對不同群體，如政策相關(guān)人員、企業(yè)及公眾等.記q0為項(xiàng)目組集體討論確定的權(quán)重，反映科學(xué)發(fā)展觀、新型工業(yè)化、兩型化社會等理論要求.記q1為以q0為參照值向政策相關(guān)人員調(diào)查統(tǒng)計(jì)獲得的權(quán)重.記q2，q3為以q1為參照值向本地區(qū)裝備制造企業(yè)及公眾分別調(diào)查統(tǒng)計(jì)獲得的權(quán)重.那么評測指標(biāo)的權(quán)重可表示為：

評估系統(tǒng)目前的權(quán)重分配系數(shù)為：

實(shí)踐表明，在權(quán)重錄入工具中預(yù)設(shè)參照值（包括等級和級差，參見圖2）可使調(diào)查樣本更趨于正態(tài)分布，權(quán)重期望值更趨于合理.

5 綠色度評估思路

企業(yè)的綠色度用綠色星級來衡量，創(chuàng)辦一種稱之“綠色銀行”的評估機(jī)構(gòu)，創(chuàng)建一種稱之“綠色幣”的尺度及其信貸制度[1－2].“綠色銀行”采用評估體系，定時(shí)對企業(yè)進(jìn)行綠色度評估，定時(shí)公布企業(yè)“綠色幣”的數(shù)量，并根據(jù)企業(yè)“綠色幣”的多少評定企業(yè)的綠色星級，還根據(jù)存欠“綠色幣”的多少實(shí)行“息上加息”的信貸制度.

綠色度評估的技術(shù)流程如圖4所示，在政府倡導(dǎo)和要求之下，通過評估專家分析、相關(guān)部門指導(dǎo)、公眾調(diào)查統(tǒng)計(jì)等方式共同研究出各類行業(yè)測評指標(biāo)與權(quán)重等標(biāo)準(zhǔn)，在“綠色銀行”的指導(dǎo)之下，各企業(yè)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)首先進(jìn)行自評，然后由“綠色銀行”正式評定綠色星級.政府部門根據(jù)評定結(jié)果給企業(yè)授牌，或?qū)ζ髽I(yè)進(jìn)行相應(yīng)的獎(jiǎng)罰處理，并且將評定結(jié)果作為是否繼續(xù)支持、評優(yōu)、評先等一系列問題的依據(jù).

圖4 綠色度評估的技術(shù)流程Fig.4 Technical processes of green－degree assessment

6 結(jié)束語

研究建立裝備制造業(yè)資源環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的綜合評價(jià)體系是實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，可以借此強(qiáng)化裝備制造企業(yè)可持續(xù)發(fā)展意識，影響其對于資源環(huán)境的利用，規(guī)范企業(yè)行為，作為政府制定政策、配置資源、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、投入資金等方面的依據(jù)，解決社會可持續(xù)發(fā)展要求與裝備制造企業(yè)追求經(jīng)濟(jì)利益間的沖突，把建設(shè)“綠色制造”戰(zhàn)略落到實(shí)處，從源頭上推進(jìn)裝備制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展.

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