趙秋葉,施曉清,*,石 磊

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室,北京 100084

國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)研究比較述評

趙秋葉1,施曉清1,*,石 磊2

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室,北京 100084

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)是指基于物質(zhì)及能量交換以及知識及基礎(chǔ)設(shè)施共享而形成的在不同產(chǎn)業(yè)主體之間的合作共贏網(wǎng)絡(luò),是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要保障。作為產(chǎn)業(yè)共生的運作方式,產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的研究國外從20世紀(jì)90年代開始從概念到實例就展開了一系列探討,國內(nèi)自2002年也開始在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面開展相關(guān)研究。尤其在2008年以后,產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的研究方向不斷拓寬,研究成果豐富多樣。為明晰國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)研究的發(fā)展態(tài)勢,促進產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)理論體系的發(fā)展并使其得到有效應(yīng)用。本文從共生網(wǎng)絡(luò)內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)、功能及評價、演化、管理調(diào)控等方面比較分析了國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的研究進展,并對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景做了展望。未來產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)研究在不同尺度的比較及推演、數(shù)據(jù)信息平臺的搭建以及產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演化模擬及管理調(diào)控的耦合等方面需重點關(guān)注。

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)；產(chǎn)業(yè)共生；網(wǎng)絡(luò)演化

傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式在為人類創(chuàng)造了極大物質(zhì)文明的同時也帶來了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題,致使全球生態(tài)安全受到挑戰(zhàn),區(qū)域生態(tài)服務(wù)受到脅迫,人類健康受到威脅。構(gòu)建可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式迫在眉睫。借鑒生態(tài)學(xué)原理,1989年美國學(xué)者Frosch等提出以產(chǎn)業(yè)共生為基礎(chǔ)的新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展理念,自此引發(fā)了產(chǎn)業(yè)共生的研究熱潮。產(chǎn)業(yè)共生是產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)中一個重要的研究領(lǐng)域,而產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)是產(chǎn)業(yè)共生的內(nèi)在表現(xiàn)形式,其結(jié)構(gòu)及演化影響整個產(chǎn)業(yè)共生體的功效。因此,產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的研究是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)共生領(lǐng)域前沿?zé)狳c議題,已取得一些重要的研究成果,但缺乏系統(tǒng)的總結(jié)以便有效指導(dǎo)實踐及辨明未來探索方向。為此,本文利用文獻計量學(xué)的方法,通過文獻篩選分類,從結(jié)構(gòu)、功能、演化及管理等方面系統(tǒng)對比分析了國內(nèi)外研究的發(fā)展進程,并展望了未來研究方向。

1 文獻計量研究

1.1 文獻篩選及主題分類

檢索論文分別選用web of science核心數(shù)據(jù)庫以及中國知網(wǎng)。在Web of Science核心數(shù)據(jù)庫中檢索式為(”industrial symbiosis network” OR (“industrial ecology” AND “network”) OR “industrial symbiosis” OR “eco-industrial park*”)；在中國知網(wǎng)中檢索式為(“產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)”)。篩選流程如圖1所示。通過篩選選出111篇中英文文獻。不包括以下兩大類：第一類是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)工程的模型模擬文章(例如水網(wǎng),電網(wǎng)或者蒸汽網(wǎng))；第二類是描述性的產(chǎn)業(yè)共生實踐方面的文章。

依據(jù)這111篇文獻的研究內(nèi)容將其分為五大主題。1)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵界定；2)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)；3)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的功能及評價；4)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的演化；5)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的管理調(diào)控。不同分類主題可能包含同一篇文章。從圖2中可以看出,國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)研究內(nèi)容側(cè)重有所不同,國外偏重對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)概念和演化。國外學(xué)者更加注重產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演化方面的研究。而中國在產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究上占有較大份額,在其他方面都略有涉及。

1.2 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)主題演變

1947年學(xué)者Renner通過產(chǎn)業(yè)之間的有機聯(lián)系發(fā)現(xiàn)了存在于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的“產(chǎn)業(yè)共生”現(xiàn)象[1],使之開始受到關(guān)注。直到1989年Frosch等正式從產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)角度提出產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想[2],產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)成為一個新的研究領(lǐng)域被學(xué)者注意并開始研究。1997年Kassinis在他的博士論文中討論公司合作網(wǎng)絡(luò)將會帶來重要經(jīng)濟和環(huán)境效益[3]。2000年Chertow的《產(chǎn)業(yè)共生：文獻和分類》發(fā)表,她明確提出了產(chǎn)業(yè)共生的概念[4],繼而產(chǎn)業(yè)共生這一研究方向開始受到廣泛關(guān)注。

自2000年以后國內(nèi)外對于產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的代表性研究逐漸增加,從圖3可以看出,尤其是2009年之后,關(guān)于產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的代表性研究從每年5篇左右增至每年10篇以上(2011年除外),相關(guān)研究方向不斷拓展。但國內(nèi)外各自增長規(guī)律不同,國外產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)研究增長的分水嶺在2008,而國內(nèi)在2011年之后才有明顯的增長趨勢。從圖4可以看出,產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)概念研究一直受到關(guān)注,并且經(jīng)過一段時間的研究實踐就會提出新的概念內(nèi)涵,例如2000年、2005年以及2012年都有產(chǎn)業(yè)共生的新的概念提出。產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能與評價和演化研究在2009年之后有顯著增加。而管理調(diào)控方面在不同年份研究數(shù)量變化不大。

圖1 中英文文獻篩選流程圖Fig.1 Literature Clean Process

圖2 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)研究主題文章數(shù)量 Fig.2 Article number of different area of industrial symbiosis netwo

圖3 每年國內(nèi)外發(fā)表產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)文獻數(shù)量 Fig.3 The number of industrial symbiosis network literatures in different year

圖4 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)各研究領(lǐng)域發(fā)文章數(shù)(2014年以前)Fig.4 Article number of different area of industrial symbiosis network (Before 2014)

圖5 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)各研究方向國內(nèi)外首次發(fā)文時間 Fig.5 The first published paper in different industrial symbiosis network fields

國內(nèi)外展開產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)各個主題研究的時間各有不同,從圖5可以看出產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵最早由國外提出,并且國內(nèi)到2014年才有代表性文章發(fā)在中文期刊上,可見國內(nèi)對于內(nèi)涵理論的研究滯后于國外。國外在產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能與評價以及演化方面研究也早于國內(nèi)。在產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)管理與調(diào)控方面,國內(nèi)首次發(fā)文時間比國外早7a?？傮w來講,盡管在多數(shù)研究領(lǐng)域國內(nèi)首次時間晚于國外,但是隨后這些領(lǐng)域研究在國內(nèi)也受到重視,并且在管理調(diào)控方面國內(nèi)研究要早于國外。

2 國內(nèi)外研究進展

2.1 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵界定

1879年德國生物學(xué)家德貝里發(fā)現(xiàn)自然界中物種之間的共生關(guān)系[5]。一百多年后,從Frosch和Gallopoulos[1]、Chertow[4]提出的基于物質(zhì)及能量交換的產(chǎn)業(yè)共生,到Mirata[6]和Lombardi[7]提出的基于知識、人力資源及技術(shù)交換的產(chǎn)業(yè)共生,再到Boons[8]提出的基于副產(chǎn)品交換及基礎(chǔ)設(shè)施共享動態(tài)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò),產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵隨著學(xué)者對產(chǎn)業(yè)共生認(rèn)識的逐步深入而外延(表1)。國內(nèi)學(xué)者石磊根據(jù)國內(nèi)外研究,也對產(chǎn)業(yè)共生進行界定(表1)[9]。

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)作為產(chǎn)業(yè)共生的運作模式,其內(nèi)涵常隱含在產(chǎn)業(yè)共生的定義之中。產(chǎn)業(yè)共生的交換或者共享要素包含兩大類,一類是物質(zhì)性要素,另一類是非物質(zhì)性要素。物質(zhì)性要素包含產(chǎn)品(存在一定爭議)、副產(chǎn)品、廢物以及基于資源共享的基礎(chǔ)設(shè)施；非物質(zhì)性要素包含服務(wù)、信息、知識和技術(shù)。事實上,不同的交換要素構(gòu)成不同類型的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò),這些不同交換要素構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)相互作用形成了復(fù)雜的但完整的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)。因此,可以認(rèn)為產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)是指通過物質(zhì)、能量、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢棄物、知識、人力資源及技術(shù)之間的交換以及基礎(chǔ)設(shè)施的共享等行為,使各合作產(chǎn)業(yè)主體獲得各自的經(jīng)濟、環(huán)境或者社會收益而形成的合作共贏網(wǎng)絡(luò)。

表1 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)定義變化過程

2.2 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

國外主要從網(wǎng)絡(luò)組織模式及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)量化指標(biāo)兩方面展開研究,Chertow[4]最先提出5種不同網(wǎng)絡(luò)組織模式,Lambert[10]和Wells[11]也提出各自劃分方法和依據(jù)(表2)。

Ashton結(jié)合社會網(wǎng)絡(luò)理論、自然生態(tài)系統(tǒng)理論以及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論分析產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化指標(biāo),包括節(jié)點的數(shù)量、分布和類型,節(jié)點的中心度,網(wǎng)絡(luò)彈性等指標(biāo)[15- 16]。Van berkel也結(jié)合網(wǎng)絡(luò)分析方法提出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)量化指標(biāo),包括共生網(wǎng)絡(luò)連接度和共生密度[17]。

國內(nèi)開展了借鑒自然生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)和食物鏈對產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)組分的分析[18-20]。此外比較有特色的是李昆2009借助“生物生態(tài)位”理論對生態(tài)產(chǎn)業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)中企業(yè)生態(tài)位進行測度,進而識別該網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵企業(yè)[21]。

在結(jié)構(gòu)分析方面,國內(nèi)學(xué)者主要應(yīng)用社會網(wǎng)絡(luò)分析,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析這兩大方法展開了園區(qū)尺度及城市尺度的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分析,研究結(jié)果及各方法優(yōu)劣見表3。

表3 國內(nèi)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

2.3 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的功能及評價

國外對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)屬性的研究主要是從多樣性、彈性、連接度、冗余度等方面展開。探討了產(chǎn)業(yè)共生園的連接度、多樣性、冗余等屬性與自然生態(tài)系統(tǒng)的對比以及這些屬性與網(wǎng)絡(luò)彈性的關(guān)系[28-30],例如Hardy將食物網(wǎng)理論應(yīng)用到19個工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究中,計算結(jié)果表明產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的連接度在0.5到0.6之間(典型自然生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接度也在這之間)；Wright引入生態(tài)連接度和生態(tài)多樣性的概念分析Burnside產(chǎn)業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)Chopra指出設(shè)計產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的過程中,可以通過提高部門多樣性和冗余性等措施提高網(wǎng)絡(luò)的彈性。但是還缺乏系統(tǒng)完整的理論研究。

國內(nèi)對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)初期的研究主要是在學(xué)習(xí)國外產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上利用模型等定量化手段分析研究了產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的彈性、復(fù)雜性、穩(wěn)定性等內(nèi)在屬性(表4)。但是研究還處于百家爭鳴的時期,需要進一步統(tǒng)一和完善。

表4 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)屬性研究總結(jié)

國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)評價方法見表5。Chertow應(yīng)用虛擬量化法對美國波多黎各產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)廢棄物處理共生和生氣系統(tǒng)共生所帶來的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益[45]。隨后Jacobsen 2006年用此法對丹麥卡倫堡的整個用水共生系統(tǒng)和蒸汽/熱共生系統(tǒng)進行經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的定量化評價[46]。該法還被用于鋼鐵行業(yè)產(chǎn)業(yè)共生的經(jīng)濟效益(表5)評價[47]。

Ometto最早將熱力學(xué)方法應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的評價中,他采用火用(emergy)的綜合評價方法對社會-生態(tài)農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)共生模型與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)進行環(huán)境和社會效益評價[48]。后續(xù)其他學(xué)者將熱力學(xué)方法與其他方法相結(jié)合用于共生網(wǎng)絡(luò)評價(表5)[49- 50]。

表5 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)評價方法

生命周期評價法、投入產(chǎn)出法、指標(biāo)體系法以及也被國外學(xué)者用于評價不同尺度上共生網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)。Mattila通過過程-生命周期分析法,混合型-生命周期分析法和投入產(chǎn)出-生命周期分析法對產(chǎn)業(yè)共生的全部環(huán)境效應(yīng)進行量化并對比并提出自己的建議[96]。Uson年提出用生命周期分析的方法對城市廢物處理系統(tǒng)進行環(huán)境效益的定量評價[98]。Dong L構(gòu)建城市尺度的包含能源投入和廢物排放的物理和貨幣混合型投入產(chǎn)出模型用于評估柳州市總的資源消耗和廢物排放[89]。Zhang H根據(jù)中國循環(huán)經(jīng)濟的背景和中國現(xiàn)存的3個用于生態(tài)產(chǎn)業(yè)園的評價指標(biāo)體系的內(nèi)涵提取了對中國生態(tài)產(chǎn)業(yè)園社會、經(jīng)濟和環(huán)境效應(yīng)定量評價的指標(biāo)體系[99]。Park用生態(tài)效率指標(biāo)評價產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟和環(huán)境表現(xiàn)[100]。

從表5中可以看出,國內(nèi)主要運用指標(biāo)體系法進行生態(tài)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的評價,如耿勇2008年對中國推出的評價國家生態(tài)產(chǎn)業(yè)園指標(biāo)體系進行可行性分析,并指出該標(biāo)準(zhǔn)存在局限性[101]；此外,熱力學(xué)方法和生態(tài)足跡評價法也應(yīng)用到了城市及開發(fā)區(qū)的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的評價中[93- 95]。

表5分析了各種評價方法的優(yōu)劣,在評價時需要根據(jù)數(shù)據(jù)可獲的情況,評價視角,評價內(nèi)容進行取舍,但每種方法都還有完善的空間。

2.4 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的演化

2.4.1 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的形成

(1)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的形成方式

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的形成可總結(jié)成3類：自發(fā)型,規(guī)劃型及復(fù)合型。一些學(xué)者認(rèn)為自發(fā)形成的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)更加適合生存,特別是輔以積極的政策支持具有更好的可持續(xù)性[64- 66]。日本的生態(tài)城[51],中國的產(chǎn)業(yè)生態(tài)園[67],韓國的工業(yè)生態(tài)園[68]等成功案例也表明了規(guī)劃型產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建在一定條件下是可行的。Liwarska-Bizukojc[69]提出基于自然生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)關(guān)系的模擬生態(tài)產(chǎn)業(yè)園的概念模型。但對美國可持續(xù)發(fā)展委員會規(guī)劃的15個產(chǎn)業(yè)共生項目在一段時間內(nèi)的研究反映了規(guī)劃型產(chǎn)業(yè)共生存在問題[64]。

有學(xué)者認(rèn)為自發(fā)行為和非自發(fā)行為相結(jié)合共同作用促進產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的形成。如,Paquin提到產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)由自組織及規(guī)劃而形成,交互作用決定其彈性和穩(wěn)定性[70]。Costa的“從中間開始(middle-out)”的觀點認(rèn)為自發(fā)性的形成和政府等外界的支持共同作用可以促進產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)更好的形成和發(fā)展[71]。

(2)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的成因

國外學(xué)者從多個角度分析產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)形成的原因,包括地理位置,經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,管理系統(tǒng)或政策作用,知識資源,背景環(huán)境,參與主體及交易媒介。具體內(nèi)容見表6。

表6 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)成因歸納

國內(nèi)王兆華提出產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的形成機理包括外部機理和內(nèi)部機理[79]。外部機理包括成本推動、效益拉動和環(huán)境取向；內(nèi)部機理包括復(fù)雜系統(tǒng)理論、自組織理論和協(xié)同機理。后續(xù)有其他學(xué)者對其中的一方面進行更加深入的研究。例如楊敬輝[80],蔡小軍[34]和李春發(fā)[81]從經(jīng)濟學(xué)角度剖析產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生機理,都認(rèn)為追求各方經(jīng)濟利益最大化是產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的重要誘因。袁增偉從企業(yè)環(huán)境責(zé)任入手剖析產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)形成機理,探討企業(yè)環(huán)境責(zé)任的市場化運作模式及約束機制[82]。劉光富指出城市廢棄物資源化共生網(wǎng)絡(luò)的形成有3種模式,頂層規(guī)劃形成、自組織形成和政府促進形成[83]。

產(chǎn)業(yè)共生的形成方式受時空尺度及政治文化背景等多因素影響,期間的相互作用關(guān)系還需進一步研究。另外,城市及國家尺度的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的研究也需加強。

2.4.2 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的演化

演化是系統(tǒng)發(fā)展的軌跡,了解其規(guī)律可為管理提供重要的支撐。各學(xué)者從不同的視角提出了一些演化模式。從系統(tǒng)的角度分析,Chertow在2012年結(jié)合生物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及系統(tǒng)論的思想提出產(chǎn)業(yè)共生三階段不連續(xù)演進模型——萌芽(Sprouting)；顯露(Uncovering)；制度化(Embeddedness and Institutionalization)[84]。Paquin提出網(wǎng)絡(luò)演化的3個階段——交流(Conversation)；連通(Connection)；共同創(chuàng)造(Co-creation)[70]。Ashton[15]認(rèn)為Holling提出的復(fù)雜系統(tǒng)四階段演進模型同樣適用于產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),這四個階段是——占用(Exploitation),保存(Conservation),釋放(Release),轉(zhuǎn)移(Mobilisation)[15]。其他學(xué)者從不同角度也提出相應(yīng)的演化模式,Grant[85]從網(wǎng)絡(luò)信息交流的視角提出了產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演化階段的一個范式——機會識別(Opportunity indentification),機會評估(Opportunity assessment),障礙移除(Barrier Removal),商業(yè)化和適應(yīng)性管理(Commercialization and adaptive management),記錄和發(fā)表(Documentation, review and publication)[85]。Baas基于社會方面的學(xué)習(xí)的因素提出產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演化的3個階段——區(qū)域效率(Regional efficiency)；區(qū)域?qū)W習(xí)過程(Regional learning)；可持續(xù)產(chǎn)業(yè)共生區(qū)域(Sustainable industrial district)[86]。 Domenech從網(wǎng)絡(luò)成員合作的視角提出演化的3個階段——出現(xiàn)合作(Emergence),合作關(guān)系試用期(Probation),發(fā)展并擴大合作關(guān)系(Development and expansion)[87]。

國內(nèi)學(xué)者蘇敬勤認(rèn)為不斷提高生態(tài)效率和固化核心能力是促進產(chǎn)業(yè)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)演進的兩種方式。他提出了基于序參量識別的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)演進方法,并指出基于生態(tài)效率的產(chǎn)業(yè)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)演進方式向著成員間的縱深方向發(fā)展,而基于核心能力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)演進方式則拓展了產(chǎn)業(yè)成員間的橫向聯(lián)系[88]。

當(dāng)前的研究還處于從不同角度研究系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的演化規(guī)律,還缺乏從方法論上研究符合系統(tǒng)的演化規(guī)律。國內(nèi)在這方面的研究更顯不足。

2.4.3 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)影響因素

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演化過程中受到多種要素影響,其類別見表7。

表7 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)影響因素

信任不僅對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有直接的促進作用,正如Domenech[52]所強調(diào)的一樣,并且Hewes提到領(lǐng)袖人物可以通過促進參與者之間信任的培養(yǎng)促進共生網(wǎng)絡(luò)發(fā)展[71]；另外信任還可以通過間接地影響其他因素對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的運作產(chǎn)生影響。例如,Panyathanakun強調(diào)知識和信任通過決定股東之間的合作,間接影響產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展[91]。

與信任同屬于社會范疇的影響因素嵌入性也受到國外學(xué)者的重視,事實上這三者在某種程度上有所交叉,包含一些相同的內(nèi)容。主要研究者Ashton分析不同維度的社會嵌入性(包括結(jié)構(gòu)嵌入性、感知嵌入性和文化嵌入型)與產(chǎn)業(yè)共生之間的關(guān)系[92]。Paquin也指出嵌入性在產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演進過程中起著重要作用,無論是結(jié)構(gòu)嵌入性還是文化嵌入性[93]。

Mirata強調(diào)合作體(coordination body)對共生網(wǎng)絡(luò)運行產(chǎn)生重要影響[89]。Ohnishi創(chuàng)新性的用兩個多元回歸模型定量的研究了影響日本生態(tài)城循環(huán)項目表現(xiàn)的因素,指出公司之間地理臨近以及公司之間合作關(guān)系促進循環(huán)網(wǎng)絡(luò)運行效率,政府的資助沒有顯著影響[95]。

機構(gòu)能力在近期生態(tài)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展研究中受到重視。Boons以動態(tài)的視角研究產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中的內(nèi)在影響機制,強調(diào)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)層次機構(gòu)能力構(gòu)建和社會網(wǎng)絡(luò)層次產(chǎn)業(yè)共生概念知識傳播在網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化過程中的作用[102]。他2012年進一步指出機構(gòu)能力分為3個維度——關(guān)系能力,知識能力和動員能力,對產(chǎn)業(yè)共生的發(fā)展有復(fù)雜的影響[103]。隨后,Spekkink用事件序列分析法動態(tài)分析機構(gòu)能力在荷蘭地區(qū)產(chǎn)業(yè)共生演進過程中作用,并且指出機構(gòu)能力的建立可以通過影響個人的互動,進而促進參與者共同決策,促進區(qū)域范圍內(nèi)共生網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展[104]。國內(nèi)Yu C[105]應(yīng)用過程分析法分析也指出機構(gòu)能力影響突出[105]。

Grant指出信息與交流工具可以促進隱性知識和顯性知識在產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)中的流動,進而促進產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的運行[85]。Trokanas指出語義網(wǎng)絡(luò)的建立也會影響產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的建立和發(fā)展過程,該語義網(wǎng)絡(luò)建立是基于知識模型知識本體特征[99]。

不同學(xué)者應(yīng)用不同方法定性的和定量的研究影響產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)運行的影響因素,國外近年來十分重視社會方面影響因素的研究,國內(nèi)主要集中在環(huán)境和管理方面。但是產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)是涉及到環(huán)境、社會等多方面的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),多因素交叉對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)運作的影響是未來需要進一步關(guān)注的。

2.5 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的管理調(diào)控

現(xiàn)有的國外研究從模型、指標(biāo)、基礎(chǔ)設(shè)施及模式等方面展開管理調(diào)控的研究。例如Batten[106],Romero[107]分別提出基于模擬共生網(wǎng)絡(luò)運作過程的優(yōu)化管理模型；Cimren創(chuàng)新性提出基于副產(chǎn)品的生態(tài)流指標(biāo)管理方法[108]。Kim提出基于基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化角度優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)管理方法[109]；Behera[110]和Short[111]則提出基于商業(yè)化優(yōu)化模式的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)管理手段。但是當(dāng)前的研究還很不系統(tǒng),缺乏不同尺度及復(fù)合系統(tǒng)的共生網(wǎng)絡(luò)管理和調(diào)控方法。

國內(nèi)從全生命周期管理,供應(yīng)鏈,環(huán)境責(zé)任市場化機制及網(wǎng)絡(luò)均衡模型等方面探討了產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)管理調(diào)控的問題。如朱慶華用生命周期分析與管理以及綠色供應(yīng)鏈管理的方法對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)中的物質(zhì)和能量流動進行優(yōu)化[112]；袁增偉從產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的微觀要素——企業(yè)環(huán)境責(zé)任入手,開發(fā)了基于企業(yè)環(huán)境責(zé)任市場化機制的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)運營成本模型[113]；劉國山建立生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)均衡模型,有利于產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)更好的運行[114]。

3 國內(nèi)外研究總結(jié)比較

通過上文國內(nèi)外研究進展分析,可以看出國內(nèi)外對產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的研究側(cè)重點不盡相同,國內(nèi)外研究的比較具體見表8。

4 問題與展望

4.1 不同研究尺度上的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)研究

當(dāng)前大部分產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演化、結(jié)構(gòu)和評價研究都局限在工業(yè)園區(qū)尺度,對于城市及區(qū)域尺度的研究相對較弱。鑒于各尺度的結(jié)構(gòu)、功能及演化規(guī)律的不同,各尺度相關(guān)研究及其關(guān)系及各尺度的推演研究應(yīng)是未來研究需要關(guān)注的焦點之一。另外,從要素上分析,許多研究從環(huán)境及經(jīng)濟上展開了深入研究,國外在社會要素方面也有涉及,但各要素之間的關(guān)系及復(fù)合影響尚需探討。此外,對國內(nèi)來說,社會要素的分析是未來研究需要特別加強的。

表8 國內(nèi)外研究比較

4.2 產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演化模擬及管理調(diào)控的耦合

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律及其管理的研究是為了有效指導(dǎo)實踐。國外已從不同角度展開產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的演化規(guī)律的研究,但是尚缺乏從方法論上研究符合系統(tǒng)演化規(guī)律的應(yīng)用模型的探討,國內(nèi)在這方面的研究更顯不足。因此,建立動態(tài)模擬產(chǎn)業(yè)共生演化過程模型并將其應(yīng)用于管理調(diào)控應(yīng)是未來研究需要關(guān)注的又一重點。

4.3 共生網(wǎng)絡(luò)信息平臺

定量化方法客觀性使其成為研究中的利劍,但需要相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐才能發(fā)揮其重要作用。而產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、屬性和評價研究中經(jīng)常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)難以獲取或者數(shù)據(jù)精度低的現(xiàn)象。現(xiàn)實需要一個信息平臺保障產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)實質(zhì)上是一個包含社會經(jīng)濟環(huán)境多組分相互作用形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),其信息量具有大數(shù)據(jù)的屬性,因此其定量化研究及共生網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展都需要一個基于數(shù)據(jù)挖掘功能的大數(shù)據(jù)信息收集平臺支持。因此,基于大數(shù)據(jù)的信息共享平臺也是未來研究的一個重要方向。

5 結(jié)論

產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的研究將為各國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級促進產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展,并從資源流疏導(dǎo)增效的角度解決經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的矛盾,實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展提供重要的理論及方法支撐。未來的研究應(yīng)在各尺度上面向?qū)嵺`展開理論方法與管理應(yīng)用相結(jié)合的全方位的深入細(xì)致研究。

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A review of the industrial symbiosis network

ZHAO Qiuye1, SHI Xiaoqing1,*, SHI Lei2

1StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalScience,ChineseAcademyofScience,Beijing100085,China2StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoryofEco-industry,SchoolofEnvironment,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China

Although traditional industrial development has created great wealth for human beings, it has caused serious eco-environmental problems, which have challenged global eco-security, resulting in regional eco-service crises and threatening human health. It is fundamental to develop a sustainable industrial developmental model to reverse this dangerous trend. An industrial symbiosis-based model was developed in 1989 to enhance industry ecosystems, which provided new ideas to solve the problem. The industrial symbiosis network is a cooperative network between different companies based on the exchange of material, energy, knowledge, fundamental infrastructure, and services that benefits all parts of the network; and this system has been considered since the 1990s. As it necessary to maintain the efficacy of industrial symbiosis, research has been carried out globally from theory to practice on the industrial symbiosis network since 1989. Moreover, research has been conducted in China to study network structure since 2002. From 2008, extensive research has focused on different areas of the industrial symbiosis network, to summarize existing research, clarify future directions, and facilitate application. The present article reviews the literature related to the industrial symbiosis network from five different areas: definition, structure, function and assessment, evolution, and management. This article concludes that global research has focused on the industrial symbiosis network theory, evolution, and assessment, and the factors affecting it. However, Chinese research has focused on the structure and attributes of industrial symbiosis. In addition, some global research has focused on the social factors that influence the evolution of the industrial symbiosis network, which was neglected before 2009. Moreover, local research has focused on industrial symbiosis on an urban scale. Furthermore, there are three topics that should be highlighted in future research: First, it is important to understand different scales of the industrial symbiosis network, as urban and regional-scale network research is limited. In addition, multiple factors that influence the evolution of the industrial symbiosis network should be discussed. Furthermore, Chinese research should focus on social factors. Second, it is fundamental to quantitatively clarify the industrial symbiosis network, which depends on sufficient support from relevant data. Therefore, a digital information platform should be developed to satisfy the requirement of the large amounts of accurate data required for such research. Third, different scientific models should be developed to study the evolution of the industrial symbiosis network for its effective management. Therefore, industrial symbiosis has been become a potential method to promote the green development of various industries, and to ensure economic development and effective environmental protection.

industrial symbiosis network; industrial symbiosis; evolution of industrial symbiosis network

國家自然科學(xué)基金資助項目(71373259, 71173208)

2015- 07- 30;

2016- 03- 22

10.5846/stxb201507301598

*通訊作者Corresponding author.E-mail: shixq@rcees.ac.cn

趙秋葉,施曉清,石磊.國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)研究比較述評.生態(tài)學(xué)報,2016,36(22):7288- 7301.

Zhao Q Y, Shi X Q, Shi L.A review of the industrial symbiosis network.Acta Ecologica Sinica,2016,36(22):7288- 7301.