构成生态工业园区的系统工程框架外文翻译资料

 2022-04-28 10:04

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构成生态工业园区的系统工程框架

Cecilia Haskins*

CSEP, NTNU, Trondheim, Norway

摘要

理解生态工业园区的形成需要一个多学科的观点，包括系统思维、工业生态学、组织动力、物流和供应链理论。在丹麦的卡伦堡发现的最常被引用的生态工业园区是一种理想的生态工业园区，它的典型特征是工业合作伙伴、绿色物流和闭环供应链之间紧密的相互依赖关系。但地球正处于危机之中[阿蒂亚和布莱斯称，皇家学会和国家科学院关于人口增长和可持续于1992年2月要发表联合声明]，不能再等30年，要让更多的公园出现。在将来自不同背景的利益相关者和来自多学科工程和技术背景的专家召集到一起以协调复杂系统的创建时，系统工程被发现是有效的。对于生态工业园区的形成，本文使用从多学科来源的文献对生态工业园区的特征进行研究，并提出了一个系统工程框架IFACE来形成生工业园。

关键词 生态工业园区；工业共生；系统工程；多学科

1、引言

环境革命开始四十年后，企业终于承担起了了自己的责任，在业务开展中“不伤害”环境。已经使农田，渔业和森林形式的自然资本严重枯竭。“一个简单的事实是：在满足我们的需求时，我们正在破坏子孙后代满足他们需求的能力”[Hart，1997：67]。在商业行为中一个显著的不平衡是，自然资本的使用和生物圈的滥用在经济上而不是在产品和服务的定价中解释或传递给消费者[Lamberton，2005]。如果是这样的话，那些从地球上提取更多价值或者造成更多损失的产品和服务将会更加昂贵。目前的做法是通过税收的形式将这种开销转嫁给公众，以强化政府对健康和环境的保护。严格的环境标准旨在迫使污染者将以前造成的社会成本内化。自然资本主义的倡导者提出，使用自然资源应该与明确的成本相关联。[Lovins，Lovins和Hawken，1999]

本文中使用了以下关于占地面积和承载能力的定义。生态足迹是地理参考。生产所用资源和生产废物所需的生产性土地和水生生态系统的相应区域，由特定人群按指定的物质生活水平生产，无论地球上的任何地方都可能存在土地和水[Rees，1996]。生态足迹分析是指利用自然资本能源、食品、水、建筑材料和其他消耗品来维持人口、生产产品或从事人类活动所需的土地和海洋面积。承载力是指人口承载力。它是指在自然资源的范围内，可以在一个预先确定的范围内得到支持的个人的数量，而不破坏现在和未来几代人的环境。当环境退化时，承载力会降低，以致于环境无法支持甚至在破坏之前能够在该地区生活的人数(哈丁，2001)。

社会面临的一个基本问题是，剩余的自然资本存量是否足以维持人类经济在下个世纪的预期负荷。目前，人口和人均消费均在增加，而生产性土地和自然资本存量都是固定的或下降的。值得怀疑的是，生态圈的废物同化能力是否足以满足人类经济的预期负荷，同时维持生态圈的一般生命维持功能。因此，承载力是确定生态工业园区的可行性的前提条件，同时也是对比较不具吸引力的工业解决方案的有力论证。本文概述了早期对生态工业园区的调查，包括工业生态学、组织动力学和系统理论[Haskins,2006b]，并将分析纳入了物流和供应链理论的相关贡献。接下来是一些系统工程原理的简要介绍，以及它们如何与生态工业园区相关。本次博览会的目的是为了支持一个系统工程框架为生态工业园区的形成提供更加深思熟虑的过程。本文对今后的研究结论和建议进行了总结。

2、生态工业园区概况

可持续发展和企业社会责任等概念已成为当今的流行语。可持续发展有时被称为三重底线，因为同时关注经济、环境和社会表现的产品和制造它们的公司。进入跟随媒体发展方向潮流是积极的例子，取得了真正的进展。其中之一就是丹麦卡伦堡的工业共生，它点燃了一场复制他们成功的运动。

十多年前，这些公司开始建立一系列互惠互利的关系，允许他们通过交换次生产品来满足日益严格的政府环境法规，而不是将它们作为废物处理到生物圈中。举个例子，在当地社区，发电厂的副产品已经取代了3500个小型的燃油单位。

工业共生的隐喻是正确的，它阐明了工业过程是相互关联的。然而，向工业生态系统演化的过程并非自发过程；相反，它需要深思熟虑和有意的行动[Boons和Baas,1997]。工业生态学强调综合系统方法的重要性，以及经济活动各个组成部分之间相互作用的潜在好处[Wallner, 1999]。使用系统概念是至关重要的，因为工业共生代表了提高材料和能源使用的系统效率的努力。工业共生是一种含蓄的认识，认为通过考虑不同工业单位之间的潜在相互作用，可以实现更大的效率，而不是把重点放在个别公司和流程上。将关注范围扩大到更大范围的行业，以达到将它们分开处理结果的概念的目的，而不是成为工业生态学的核心[Gertler, 1995]。表1简单地说明了这种不断变化的关注点所带来的复杂性。

左边的视图开始于对单一公司的关注，其中只考虑最基本的输入和输出。在公司层面，讨论点解决方案是可能的，如生态效率和环境设计。在产品生命周期中，视图包括价值链的元素，通常被描述为从原材料提取到回收中的一系列线性交互。分析将考虑一个独特产品的上游和下游活动的总交互集。在观察企业之间的互动时，可以考虑工业部门的主动行动。最后一种观点是工业生态学所推崇的。关注的焦点是区域乃至全球的互动。它不仅考虑了个人的焦点公司(公司的利益)，而且还考虑了该公司的整个业务网络。这样的网络视图不那么做作，而且更复杂，更符合现实世界的情况。他们不仅包括其他公司，还包括政府和社区的互动。

生态工业园区（以下简称生态园）必须展示公司间的合作、社区关系、对社区的积极经济影响，以及尽量减少环境影响以满足定义[PCSD, 1997]。生态公园还通过平衡生态和经济因素，以创造就业机会和合理的生活质量，为周围社区的人们提供社会公平的方式，来解决承载能力的社会影响[Cote, 1998]。大众媒体对气候变化等问题的报道，以及对空气、地面和水污染的工业贡献，都记录了工业活动可能对工业地区的健康和安全造成危害的风险。Lowe[2006]指出了生态工业园发展的潜力，在创造或扩大企业的过程中发挥整合作用，打开就业机会的范围，同时，更有效地利用资源和消除污染。在他的定义中，生态工业园区的“生态”既体现了经济效益，又体现了生态效益。

RTI[2001]将生态工业园区划分为以下七个类别：

bull;一个单独的产品交换模式或交换网络(如Kalundborg)；

bull;回收业务集群(例如，Styria，奥地利)；

bull;环境技术公司的集合；

bull;收集“绿色”产品的公司；

bull;一个围绕着单一环境主题的工业园区－例如太阳能-驱动的公园；

bull;拥有环保基础设施或建筑的公园。

图1 产业生态学重心的转变

Lambert和Boons[2002]注意到工业综合体---工业与密集的物质和能量流之间的区别，它们是在地里上集中相互联系的，综合的工业园区----通常由中小型企业组成，他们很少或没有耦合的生产过程。实际上循环网络通常是区域性的，而东道公司则对剩余物的再利用感兴趣。循环网络的功能是收集并从系统内的生产和消费活动中回收废物。

丹麦卡伦堡的生态公园是布朗菲尔德重建项目的灵感来源[Schlarb, 2001]，以及绿地生态公园[Lowe, Moran, and Holmes, 1998]。绿地项目指的是新工业区的形成，其中潜在成员的要求是在拟订之前收集的。布朗菲尔德项目指的是现有设施的重组或复兴。

关于卡伦堡生态公园的工业生态系统的许多研究总结了一些有趣的经验，包括关于地理、共同利益和信任的启发，以及对长期关系的关注[Sterr and Ott, 2004]。这强烈表明，基于信任和互惠关系，生态工业园区的概念在一定程度上是基于相互间的协作和网络工作的。没有这些，生态工业园区只不过是环境相关企业的主题集合。生态工业园区也被认为是检验和实施工业生态学概念和可持续发展的挑战的主要场所[Gibbs, Deutz，和Proctor, 2002]。

3、生态工业园区和物流

物流的术语和惯例起源于军队，早在罗马帝国时期就有记载。在商业使用中，物流关注的是制造（入站）材料的活动，然后在需要的时间和条件下将成品交付给客户（出站）。典型的物流活动包括运输、库存、仓储和预测。正如后面所讨论的，物流是供应链管理的一个关键环节[Christopher, 2005]。这些活动包括两个主要的产品流动:（1）原材料、零部件和其他供应的实物供应，以生产过程和（2）实物分销，以交付成品给客户和其他中间商[Kauffman, 2002]。此外，从预测到采购，物流过程也与信息流动紧密相连[Heskett,1977]。高级管理人员期望他们的企业物流能力是基于时间的、协作的和灵活的。这些属性不是特定的运输方式或生产过程的固有属性。相反，这些涌现的特性是在物流环境中集成制造、运输和信息活动的结果[Greis和Kasarda, 1997]。

在过去的40年里，物流已经从一个必要的商业成本的观点成熟到在市场中获得竞争优势的战略方法。例如，纽科钢铁能够将钢梁送到一个紧靠窗户的地方，并在卡车上卸下横梁，使其在工作中使用。这种增值服务在他们的客户中产生了强烈的忠诚度[Nucor,2006]。

物流管理的本质是跨职能的，并且许多物流活动影响着自然环境。“物流”一词在研究和专业文献中都与大量形容词联系在一起。前缀如“绿色”、“反向”和“生态”所有这些都体现了在组织的环境责任战略中，物流应该发挥的关键作用。物流经理应该在这一领域发挥带头作用是有道理的。令人伤心的是经验证据表明，物流经理人仍然没有这个计划，因为他们应该紧密集成；尽管他们在实现企业环境政策中有着重要作用（墨菲,Poist,和布伦瑞克,1995）。环保责任政策的设置是为了来提高运营效率，保护自然资源，有效利用废物和生产副产品(吴和邓恩，1995)。

工业生态学的工具包括测量物质和能量流的方法，以及通过产品生存循环将它们转化为产品、副产品和废物的方法。例如，1996年有报道称，在美国，94%的原始原料在提取的过程中被转化为废物。如果将圆形图案应用于材料的流动，那么这些废料应该作为其他工业的输入。“消除浪费的概念意味着设计产品、包装和系统——从一开始就认识到浪费是不存在的”[McDonough和Braungart,2002:104]。这一概念与传统物流定义的线性模型相矛盾。重新设计物流网络以适应再制造和产品回报是非常有利可图的[Corbett和Kleindorfer, 2001]。

应该指出的是，最近的经验证据表明，美国和欧洲公司在绿色物流的观点和做法上有着高度的相似性。同样的研究也支持这样的建议，即环境问题将继续扩大物流经理的范围，并显著影响他们的工作方式[Murphy and Poist,2003]。

4 生态工业园区和供应链

从20世纪60年代到今天追溯物流活动，物流是一组分散的服务，如需求预测、材料处理和客户服务，在完全集成的概念下，将它们合并到物资管理和物理分配中，然后将它们统一在“项目供应链管理”之下[Kauffman，2002]。文献资料很难找到物流与供应链理论之间的明确界定。可以这么说，作为一个较新的概念，供应链理论从物流中汲取了大量的资源。在物流有较长的作为筒仓传统处理组织的角色，供应链理论以其更复杂的基于计算机支持的技术优势，更加关注整合计划和执行的可能性和好处[La Londe,2004]。

供应链的大多数定义已经涵盖了“所有参与采购、转换和所有物流管理活动的活动”[CSCMP, 2006]。Lambert采用更广泛的观点，将供应链管理定义为“从终端用户到原始供应商的关键业务流程的集成，提供产品、服务和信息，为客户和其他利益相关者增加价值”[SCMI, 2006]。这种融合超越了传统的公司界限，包括设施所在地的社区居民和政府监管机构。

Croom和Giannakis[2004]提出了一个类似的框架，他们的3S模型提供链-合成、协同和同步。综合关注组织的业务和资源网络;协同，关于网络参与者之间的合作，以及同步，关于控制生产和交付货物和服务的操作决策。这些模型提供了对供应链的学科的理解，以及他们被诸如社会网络理论和系统工程这样的线人理论描述的能力。

风险是物流和供应链文献中始终存在的主题[Cavinato,2004;克里斯托弗·李,2004)。例如，供应风险集中于可能导致入境物流中断的事件。这种风险被认为与供应商和公司之间的距离成正比。普遍的共识是，防止问题发生的努力是对时间、金钱和资源的合理投资。

生态公园的关系是典型的长期合同，传统上认为是为双方创造风险。在他们的分析中，Ehrenfeld和Gertler[1997:73]指出：

在共生关系中，副产物的购买者通过将公司捆绑到一个单一的外部供应商和供应连续性的变化中来承担一些风险。然而，副产品和能源使用的连锁反应与传统的供应商-客户关系并没有本质上的不同。

多样性被认为是稳定的关键，而“供应的能力被许多人认为是生态工业园区的致命弱点”[Cote和Smolenaars,1997:72]。然而，Giunipero和Eltantawy[2004]报告了汽车和电信行业的发展趋势，指出了两家公司的发展趋势。在这两家公司中，企业正强调与更少的供应商建立更紧密的企业间关系，以防止供应链中断，降低成本，并通过定制更一体化和响应性更强的供应系统来提高质量。尽管备份供应商减少，这种方法被认为风险较小。可以认为，在生态工业关系中，由于固有的信任和共同的方法，实际上风险更小。这种关系的长期性被视为减少了供求关系的可靠性的不确定性。

一个组织内部的传统功能结构，如物流、销售和生产等职能部门各自开发个人和经常冲突的目标，这是一个过

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