基于層次分析法的化工園區評價指標權重研究

周楠楠

（中化環境科技工程有限公司，遼寧 沈陽 110000）

“十三五”期間，我國已躍然成為石油和化工供應大國，大多數化工企業生產能力大幅提升，但由于部分原料供應制約，行業技術水平不高，核心競爭力較世界先進梯隊仍有不足，導致產品供應存在結構性短缺。隨著國家政策導向，石油和化工行業提質轉型迫在眉睫，老舊城區的化工企業陸續關停，搬遷至化工集聚區，企業通過產業集聚效應提高行業技術水平，政府通過設立化工園區增加稅收，創造經濟增長點。截至2018年，全國已設立不同級別的化工園區 676家，但由于園區選址先天不足、定位不合理、無序擴張、基礎設施不完善、管理能力不足，產業布局缺乏正確引導和規劃，難以形成上下游產業鏈，科技創新能力薄弱，不利于提升化工行業技術。

園區管理部門人員數量和專業水平參差不齊，重監管、輕服務，在應急安全、環境保護、節能減排、產業引導、信息化建設等方面的服務能力不足，導致園區管理工作事倍功半。化工行業產品種類繁多，導致生產工藝復雜，易燃易爆物質生產需求量大，還可能應用高溫高壓裝置。企業一旦疏于管理，就可能引發火災爆炸事故，更有可能在化工園區引發連鎖反應，造成大范圍的經濟損失和人員傷亡[1]，如 2018年11月28日張家口化工廠特大爆炸事故，2019年3月21日天嘉宜化工廠特大爆炸事故等。隨著環境風險事件頻發，化工園區現存的安全環保問題越來越嚴峻。

為引導化工園區綠色健康發展，國家陸續出臺一系列指導政策，例如工業和信息化部關于促進化工園區規范發展的指導意見，工業和信息化部、國家發展和改革委員會、科學技術部、財政部、環境保護部聯合印發關于加強長江經濟帶工業綠色發展的指導意見等。但是，針對化工園區評價指標及量化評估的研究相對較少，定性分析已無法滿足化工園區規劃的需要，建立相對客觀量化的指標體系已經成為我國化工園區實現高質量規劃的關鍵。因此，本研究運用層次分析法構建判斷矩陣，針對化工園區評價指標及權重進行探索性研究。

1 研究方法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是美國運籌學教授T.L.Satty在20世紀70年代提出的決策分析方法，根據決策的性質，將最終的決策目標分解成不同組成因素，并按因素間的相互關系將因素層次化，組成一個層次結構模型，然后按層次分析，最終獲得最低層因素對于最高層（總目標）的重要性權值[2]。采用層次分析法解決決策問題時，首先，根據各要素（目標、準則、方案）之間的邏輯關系建立彼此相關的層次系統結構，將復雜的問題簡單化；其次，按層級采用兩兩對比法進行比較和判斷，確定最優的解決方案。基于層次分析法，首先構建化工園區評價指標層次結構模型，其次構造準則層和方案層比較判斷矩陣，再次計算各單準則下方案層相對排序權重及一致性檢驗，最后計算目標總相對排序權重及一致性檢驗。

1.1 層次結構模型建立

通過AHP分析時，先構造一個多級的遞階結構模型[3]。模型最高一層為總目標：化工園區評估綜合值（A）。二層設計為方案評價的準則層。研究參考了《化工園區綜合評價導則》（GB/T 39217—2020）和《國家生態工業示范園區標準》（HJ 274—2015）的評價指標，按照定性與定量評價相結合的原則，篩選了既可以對化工園區的產業、基礎設施和管制形態的發展階段和水平作出定性判斷，又可以對化工園區的發展規模、結構、效率和水平作出定量評價的3個準則，分別為園區規劃（B1）、管理水平（B2）、資源環境承載力（B3）。

最低層為方案層。園區規劃準則包括規劃選址（P1）、產業布局與結構（P2）、經濟規模（P3）、基礎設施建設（P4）、創新能力（P5）5種方案。管理水平準則包括組織機構（P6）、制度建設（P7）、安全應急能力（P8）、監管手段（P9）、服務效率（P10）5種方案。資源環境承載力準則包括環境質量（P11）、環境管制（P12）、污染強度（P13）、資源利用（P14）4種方案（見圖1）。

圖1 化工園區評價AHP模型

1.2 構造比較判斷矩陣

化工園區評價層次結構模型建立后，首先，方案層中的規劃選址（P1）、產業布局與結構（P2）、經濟規模（P3）、基礎設施建設（P4）、創新能力（P5）使用兩兩比較的方法，確定相對于準則層中園區規劃（B1）的重要性權重。其次，方案層組織機構（P6）、制度建設（P7）、安全應急能力（P8）、監管手段（P9）、服務效率（P10）使用兩兩比較的方法，確定相對于準則層中管理水平（B2）的重要性權重。最后，方案層環境質量（P11）、環境管制（P12）、污染強度（P13）、資源利用（P14）使用兩兩比較的方法，確定相對于準則層中資源環境承載力（B3）的重要性權重。aij表示方案層中第i個因素和第j個因素的相對重要性，既可采用1～9及其倒數表示，也可采用2、4、6、8及其倒數表示。如果方案層中第i個因素與第j個因素的重要性比較結果為aij，則方案層中第j個因素與第i個因素的重要性比較結果為1/aij。由αij構成的矩陣被稱為比較判斷矩陣A=（aij）（見表1）。

表1 兩兩比較法的標度確定

1.3 各單準則下方案層排序及其一致性檢驗

園區規劃（B1）、管理水平（B2）、資源環境承載力（B3）的準則層分別支配了方案層P1～P5、P6～P10和P11～P14，可以得到3個比較判斷矩陣，這是層次分析法的信息基礎。為確保比較判斷矩陣能夠真實反映客觀事實，需通過計算求取各準則層下方案層的相對排序權重，并進行一致性檢驗。研究以和法計算權重，計算步驟如下。

第一步：將判斷矩陣的列向量歸一化，即：

第二步：將Aij按行求和，即：

第三歩：將W歸一化后得到公示：

第四步：得到A的最大特征值，即：

第五步：一致性檢驗結果通過一致性指標（CI）表征，若n＝1或2，一致性標準值（RI）為0，說明1階和2階判斷矩陣總是一致的。若n不小于3，一致性比例（CR）小于0.1時，說明比較判斷矩陣的一致性可以接受，反之不可以接受。CR的判定公式為CI/RI，RI查表確定。

1.4 目標總排序及其一致性檢驗

目標總排序反映了AHP模型中園區規劃（B1）、管理水平（B2）、資源環境承載力（B3）等準則層對于化工園區評估綜合值（A）總目標的相對重要性，其一致性檢驗步驟如下。

第一步：自上而下逐層計算各層次相對于目標層的重要性排序權向量。

第二步：假設準則層上3個因素相對于總目標的排序權向量：

第三步：方案層有14個因素，分別對應準則層的某個因素（i，j，k）的排序權向量：

第四步：方案層14個因素相對總目標的排序權向量：

第五步：假設方案層為k-1，準則層為k，則第k層各因素兩兩比較的層次單排序一致性指標如式（12）～（14）所示。當目標總排序的一致性比例CRk＜0.1時，說明化工園區評價AHP模型在方案層水平上整體達到一致性。

2 結果與討論

給指標賦權是評價過程中的一個重要環節，權重是否合理直接關系到評價的準確性和科學性[4]。沈陽化學工業園規劃了基礎原材料、化工新材料、高端專用化學品、橡膠加工、制藥和涂料6個產業板塊，結合園區內48家企業現場排查結果，基于AHP模型得出的評價權重見表2。

表2 園區48家企業AHP模型分析結果

從分析結果可知，評價指標權重從大到小排序依次為規劃選址、基礎設施建設、環境質量、產業布局與結構、安全應急能力、資源利用、經濟規模、污染強度、制度建設、監管手段、環境管制、服務效率、創新能力和組織機構，說明化工園區規劃選址尤為重要。生態保護紅線、自然保護區、飲用水水源地保護區及上游匯水區、永久基本農田以及其他環境敏感區域內嚴禁新建化工園區，與遼寧省化工園區認定暫行辦法的要求一致。

3 結論

（1）化工園區評價指標主要包括規劃選址、基礎設施建設、環境質量、產業布局與結構、安全應急能力、資源利用、經濟規模、污染強度、制度建設、監管手段、環境管制、服務效率、創新能力和組織機構。

（2）基于AHP構建的化工園區評價指標結構模型一次性比例CR小于0.1，說明比較判斷矩陣的一致性可以接受，建模可行。

（3）通過研究確定，化工園區規劃選址、基礎設施建設、環境質量3個指標權重之和占比超過50%，應在園區總體規劃編制階段予以重視，確保園區內企業危險化學品生產、儲存裝置與周邊環境敏感點保持足夠的安全防護距離。