我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)體系建立及熵權(quán)TOPSIS法評價

許國棟 敖宏 佘元冠

[摘要] 本文根據(jù)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會“DSR”模型，建立了我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價體系：包含1個目標(biāo)層、2個準(zhǔn)則層、6個領(lǐng)域?qū)雍?9個指標(biāo)。用熵權(quán)法確定了各指標(biāo)的權(quán)重，發(fā)展能力和發(fā)展協(xié)調(diào)性對評價目標(biāo)的權(quán)重分別是0.39和0.61。用TOPSIS方法對我國2006-2010年歷年可持續(xù)發(fā)展能力進行評價，評價對象的按優(yōu)劣程度排序為：2010年、2009年、2008年、2007年、2006年。

[關(guān)鍵詞] 熵權(quán)法；TOPSIS方法；DSR模型；中國鋁工業(yè)；可持續(xù)發(fā)展能力評價

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 24. 019

[中圖分類號]G93[文獻標(biāo)識碼]A[文章編號]1673 - 0194（2012）24- 0033- 04

1我國有色金屬和鋁工業(yè)發(fā)展概況

有色金屬工業(yè)是國民經(jīng)濟重要的基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品種類多、應(yīng)用領(lǐng)域廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，在經(jīng)濟社會發(fā)展以及國防科技工業(yè)建設(shè)等方面發(fā)揮著重要作用。近年來，我國有色金屬工業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展。2010年有色金屬工業(yè)增加值按可比價格計算增長12.7%，“十一五”期間年均增長16.2%，占全國GDP的比重由2005年的1.2%增加到2.0% [1]。2010年，我國10種有色金屬主要產(chǎn)品產(chǎn)量達到3 135萬噸，已經(jīng)連續(xù)9年居世界第一，消費量連續(xù)8年居世界第一。

作為最重要的有色金屬工業(yè)之一的鋁工業(yè)，近10年來終保持高速發(fā)展態(tài)勢，產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增長，企業(yè)規(guī)模不斷擴大，技術(shù)裝備水平逐步提高。從2001年和2004年起，我國原鋁產(chǎn)量、消費量分別躍居世界第一，且呈穩(wěn)步增長態(tài)勢。我國鋁的消費量占世界總消費量的比例，從2001年的15%逐漸增加到2010年的40%，我國鋁工業(yè)總量規(guī)模已經(jīng)居世界第一位。

中國有色金屬工業(yè)協(xié)會會長陳全訓(xùn)認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)冷靜看待這一成就。在我們成為鋁工業(yè)第一大國的同時，世界大部分有色金屬礦產(chǎn)資源仍然掌握在少數(shù)國家手里，大部分有色金屬價格操縱在幾家寡頭手里，大部分利潤留在少數(shù)跨國企業(yè)，大部分技術(shù)專利掌握在發(fā)達國家手里。

我國已經(jīng)成為世界有色金屬大國、鋁工業(yè)大國，但我國卻不是強國[2-3]，究其原因，是因為我們在發(fā)展的同時，付出了沉重的資源、能源、環(huán)境的代價，現(xiàn)在擺在我們面前的是一條可持續(xù)發(fā)展道路，只有實現(xiàn)有色金屬工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，我國才逐漸成為有色金屬工業(yè)強國。

2我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)體系的建立

英國是最早實行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的國家之一。基于國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的分析和考慮，2002年，英國有色金屬聯(lián)盟（Non Ferrous Alliance，NFA）在貿(mào)易工業(yè)部的資助下，完成了英國有色金屬行業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系的設(shè)計工作[4]。該套指標(biāo)是在經(jīng)濟可持續(xù)性、社會可持續(xù)性、環(huán)境可持續(xù)性的基本框架下，重點從行業(yè)的經(jīng)濟地位、社會作用、環(huán)境影響等方面，分列多個關(guān)鍵問題，篩選出系列指標(biāo)，對有色金屬行業(yè)的發(fā)展進程進行監(jiān)測與評價[5]。

我國對有色金屬行業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價的研究并不多。但有色金屬工業(yè)作為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的試點行業(yè)，曾建立了一套指標(biāo)[6]，用以反映和評價有色金屬行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展程度和發(fā)展趨勢。根據(jù)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會“DSR”模型，參考英國有色金屬可持續(xù)發(fā)展評價體系和我國有色金屬行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟指標(biāo)體系，建立我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力的評價指標(biāo)。

可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)體系是一套由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、領(lǐng)域?qū)雍椭笜?biāo)層構(gòu)筑的梯階層次體系，其中目標(biāo)層由準(zhǔn)則層加以反映，準(zhǔn)則層由領(lǐng)域?qū)蛹右苑从常I(lǐng)域?qū)佑芍笜?biāo)層加以反映。這套指標(biāo)體系包括：

1個目標(biāo)層（A）：我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力；

2個準(zhǔn)則層（B）：發(fā)展能力、發(fā)展協(xié)調(diào)性；

6個領(lǐng)域?qū)樱–）：社會發(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展、資源協(xié)調(diào)、能源協(xié)調(diào)、環(huán)境協(xié)調(diào)；

29個指標(biāo)（D）：從業(yè)人員、工人實物采礦量、……、（電解鋁）大修渣排放。

指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)模型見表1。

3評價對象的選取

本文對“十一五”期間歷年的我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力進行評價，即選取的評價樣本為I={i1，i2，i3，i4，i5}={2006年，2007年，2008年，2009年，2010年}；評價指標(biāo)為J={ j11，j12，j21，…，j65}={從業(yè)人員，工人實物采礦量，營業(yè)利潤率，……、（電解鋁）大修渣排放}。

4評價方法的選擇

本文選用熵權(quán)——TOPSIS模型作為評價工具，用熵權(quán)來確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，用TOPSIS分析法來評價發(fā)展能力。

4.1 熵權(quán)法的原理

熵權(quán)法（entropy method）是一種客觀賦權(quán)方法，它通過計算指標(biāo)的信息熵，根據(jù)指標(biāo)的相對變化程度對系統(tǒng)整體的影響來決定指標(biāo)的權(quán)重，相對變化程度大的指標(biāo)具有較大的權(quán)重[7]。

根據(jù)信息論的定義，在一個信息通道中第i個信號出現(xiàn)的頻率為Pi，則這個信號傳輸?shù)男畔⒘浚?/p>

Ii=-lnPi （1）

如果這個信息通道中有n個信號，其出現(xiàn)頻率分別為：P1，P2，…，Pm，則這n個信號的平均信息量，即熵為：

4.2 熵權(quán)法確定權(quán)重的步驟

利用熵的概念，計算指標(biāo)權(quán)重的步驟[8]如下：

（1）數(shù)據(jù)的特征比重變換；

（2）計算第j項指標(biāo)的熵值；

（3）計算第j項指標(biāo)的差異性系數(shù)；

（4）確定權(quán)重。

4.3 TOPSIS法的原理

TOPSIS法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution） 由Wang和Yoon于1981年首次提出，是一種多目標(biāo)決策方法[9-10]。運用TOPSIS進行綜合評價的原理是：通過測度各評價對象的指標(biāo)值向量與理想解和負(fù)理想解的相對距離來確定評價對象的綜合得分。評價對象越接近理想解同時又越遠離負(fù)理想解，則評價對象的綜合評價得分越高。所謂理想解是評價對象的最佳值，即標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值的最大值；所謂負(fù)理想解是評價對象的最劣值，即標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值的最小值。

利用TOPSIS確定評價得分，對樣本數(shù)量和數(shù)據(jù)的分布特征沒有任何限制，相對于傳統(tǒng)的用于評價問題的多元統(tǒng)計方法來說具有分析原理直觀，計算簡便，對樣本量要求不大等特點。

4.4 TOPSIS法評價的步驟

（1）數(shù)據(jù)的無量綱化處理；

（2）構(gòu)造加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣；

（3）確定理想解與負(fù)理想解；

（4）確定正負(fù)理想值距離；

（5）計算貼近度，根據(jù)貼近度做出評價。

5數(shù)據(jù)獲取及處理

根據(jù)評價體系確定的評價指標(biāo)，選取“十一五”期間的2006-2010年的數(shù)據(jù)進行評價，其中D1j～D5j的數(shù)據(jù)來源于《中國有色金屬工業(yè)年鑒》，D6j的數(shù)據(jù)來源于具有代表性企業(yè)的實測數(shù)據(jù)，本數(shù)據(jù)僅供研究使用。原始數(shù)據(jù)見表1。

特殊數(shù)據(jù)處理：

根據(jù)熵權(quán)法確定權(quán)重的公式，所有原始數(shù)據(jù)須滿足：Xij≥0。但指標(biāo)D23（營業(yè)收入增長率）在2009年的數(shù)據(jù)為-2.9%，因此，需對D23指標(biāo)修正。令：Xi= Xi+2.9，并用Xi作為原始數(shù)據(jù)，與其他原始數(shù)據(jù)一并處理和運算。

6我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力的評價

6.1 熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)上述方法和步驟，首先計算D1指標(biāo)層的兩個指標(biāo)D11、D12對于領(lǐng)域?qū)覥1的比重。

6.2 用TOPSIS法進行評價

（1）數(shù)據(jù)無量綱化處理

評價指標(biāo)中，D4j～D6j均為極小值型數(shù)據(jù)，D1j～D3j（D26除外）為極大值型數(shù)據(jù)。資產(chǎn)負(fù)債率D26是一個理想值型指標(biāo)，國際上一般公認(rèn)資產(chǎn)負(fù)債率為60%時對企業(yè)發(fā)展最有利。因此，本文選取理想值為60%。對該指標(biāo)的處理方法是：先計算出D26每一個原始數(shù)據(jù)與理想值60%之間的距離，再對該指標(biāo)數(shù)據(jù)采用極小值法處理，得該指標(biāo)的無量綱化數(shù)據(jù)。

本文使用極值法對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，得到無量綱化數(shù)據(jù)Xij*。極值法處理數(shù)據(jù)的公式為：

對極大值型指標(biāo)：Xij*=（Xij-mj）/（Mj-mj）

對極小值型指標(biāo)：Xij*=（Mj-Xij）/（Mj-mj）

其中：Mj=max{Xij}為第j項指標(biāo)的最大值，mj=min{Xij}為第j項指標(biāo)的最小值。

經(jīng)過無量綱化處理后，所有數(shù)據(jù)均在[0，1]區(qū)間中，且其指標(biāo)性質(zhì)均為極大值型指標(biāo)。

（2）構(gòu)造加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣

對各指標(biāo)進行無量綱化處理后的數(shù)據(jù)賦予權(quán)重，形成加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，即：Vij= Wj*Xij*（3）

（3）確定理想解與負(fù)理想解

對于極大值型（效益型）指標(biāo)：

理想解：Vj+=max（Xij*）；負(fù)理想解：Vj-=min（Xij*）

對于極小值型（成本型）指標(biāo)：

理想解：Vj+=min（Xij*）；負(fù)理想解：Vj-=max（Xij*）

（4）確定距離

確定被評價對象與理想解和負(fù)理想解之間的距離，一般采用多維歐氏距離（Euclidean distance）來表示，通用公式為：

與理想解和負(fù)理想解的距離：

其中，Vij，Xj+ ，Xj-分別為加權(quán)后的無量綱化數(shù)據(jù)及其中的理想解、負(fù)理想解。

（5）計算貼近度

并以此作為判斷被評價對象優(yōu)劣程度的依據(jù)。

（6）對目標(biāo)進行評價

依據(jù)計算出的貼近度，對目標(biāo)層進行評價，我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力從強到弱的排序為：2010年>2009年>2008年>2007年>2006年。

7結(jié)論

（1）根據(jù)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會“DSR”模型，確定了包含1個目標(biāo)層（A）、2個準(zhǔn)則層（B）、6個領(lǐng)域?qū)樱–）和29個指標(biāo)（D）的我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價體系。

（2）采用熵權(quán)法確定各指標(biāo)的權(quán)重。6個領(lǐng)域?qū)樱荷鐣l(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展、資源協(xié)調(diào)、能源協(xié)調(diào)、環(huán)境協(xié)調(diào)中，占權(quán)重較大的指標(biāo)分別是：工人實物采礦量（0.985）、營業(yè)收入增長率（0.752）、鋁材+鋁盤條產(chǎn)量（0.275）、鋁礦剝采比（0.285）、露采出礦綜合能耗（0.884）、電解鋁冶煉渣排放（0.412）。

（3）6個領(lǐng)域?qū)樱荷鐣l(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展，資源協(xié)調(diào)、能源協(xié)調(diào)、環(huán)境協(xié)調(diào)，占各自準(zhǔn)則層的權(quán)重分別是：0.463、0.270、0.267、0.248、0.467、0.285。

（4）2個準(zhǔn)則層：發(fā)展能力、發(fā)展協(xié)調(diào)性，占目標(biāo)層的權(quán)重分別是：0.390、0.610。

（5）用TOPSIS方法對我國可持續(xù)發(fā)展能力進行評價，評價對象2006-2010年歷年的綜合得分分別是：0.206、0.269、0.475、0.637、0.819；因此，我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力按優(yōu)劣程度排序為：2010年、2009年、2008年、2007年、2006年。

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