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        基于層次分析法的化工園區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重研究

        2021-11-05 10:48:48周楠楠
        現(xiàn)代鹽化工 2021年5期
        關(guān)鍵詞:排序一致性準(zhǔn)則

        周楠楠

        (中化環(huán)境科技工程有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110000)

        “十三五”期間,我國(guó)已躍然成為石油和化工供應(yīng)大國(guó),大多數(shù)化工企業(yè)生產(chǎn)能力大幅提升,但由于部分原料供應(yīng)制約,行業(yè)技術(shù)水平不高,核心競(jìng)爭(zhēng)力較世界先進(jìn)梯隊(duì)仍有不足,導(dǎo)致產(chǎn)品供應(yīng)存在結(jié)構(gòu)性短缺。隨著國(guó)家政策導(dǎo)向,石油和化工行業(yè)提質(zhì)轉(zhuǎn)型迫在眉睫,老舊城區(qū)的化工企業(yè)陸續(xù)關(guān)停,搬遷至化工集聚區(qū),企業(yè)通過(guò)產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)提高行業(yè)技術(shù)水平,政府通過(guò)設(shè)立化工園區(qū)增加稅收,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。截至2018年,全國(guó)已設(shè)立不同級(jí)別的化工園區(qū) 676家,但由于園區(qū)選址先天不足、定位不合理、無(wú)序擴(kuò)張、基礎(chǔ)設(shè)施不完善、管理能力不足,產(chǎn)業(yè)布局缺乏正確引導(dǎo)和規(guī)劃,難以形成上下游產(chǎn)業(yè)鏈,科技創(chuàng)新能力薄弱,不利于提升化工行業(yè)技術(shù)。

        園區(qū)管理部門人員數(shù)量和專業(yè)水平參差不齊,重監(jiān)管、輕服務(wù),在應(yīng)急安全、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)、信息化建設(shè)等方面的服務(wù)能力不足,導(dǎo)致園區(qū)管理工作事倍功半?;ば袠I(yè)產(chǎn)品種類繁多,導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜,易燃易爆物質(zhì)生產(chǎn)需求量大,還可能應(yīng)用高溫高壓裝置。企業(yè)一旦疏于管理,就可能引發(fā)火災(zāi)爆炸事故,更有可能在化工園區(qū)引發(fā)連鎖反應(yīng),造成大范圍的經(jīng)濟(jì)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(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事件頻發(fā),化工園區(qū)現(xiàn)存的安全環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻。

        為引導(dǎo)化工園區(qū)綠色健康發(fā)展,國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)一系列指導(dǎo)政策,例如工業(yè)和信息化部關(guān)于促進(jìn)化工園區(qū)規(guī)范發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn),工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、財(cái)政部、環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合印發(fā)關(guān)于加強(qiáng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)綠色發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)等。但是,針對(duì)化工園區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)及量化評(píng)估的研究相對(duì)較少,定性分析已無(wú)法滿足化工園區(qū)規(guī)劃的需要,建立相對(duì)客觀量化的指標(biāo)體系已經(jīng)成為我國(guó)化工園區(qū)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量規(guī)劃的關(guān)鍵。因此,本研究運(yùn)用層次分析法構(gòu)建判斷矩陣,針對(duì)化工園區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重進(jìn)行探索性研究。

        1 研究方法

        層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)教授T.L.Satty在20世紀(jì)70年代提出的決策分析方法,根據(jù)決策的性質(zhì),將最終的決策目標(biāo)分解成不同組成因素,并按因素間的相互關(guān)系將因素層次化,組成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型,然后按層次分析,最終獲得最低層因素對(duì)于最高層(總目標(biāo))的重要性權(quán)值[2]。采用層次分析法解決決策問(wèn)題時(shí),首先,根據(jù)各要素(目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案)之間的邏輯關(guān)系建立彼此相關(guān)的層次系統(tǒng)結(jié)構(gòu),將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化;其次,按層級(jí)采用兩兩對(duì)比法進(jìn)行比較和判斷,確定最優(yōu)的解決方案?;趯哟畏治龇?,首先構(gòu)建化工園區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)模型,其次構(gòu)造準(zhǔn)則層和方案層比較判斷矩陣,再次計(jì)算各單準(zhǔn)則下方案層相對(duì)排序權(quán)重及一致性檢驗(yàn),最后計(jì)算目標(biāo)總相對(duì)排序權(quán)重及一致性檢驗(yàn)。

        1.1 層次結(jié)構(gòu)模型建立

        通過(guò)AHP分析時(shí),先構(gòu)造一個(gè)多級(jí)的遞階結(jié)構(gòu)模型[3]。模型最高一層為總目標(biāo):化工園區(qū)評(píng)估綜合值(A)。二層設(shè)計(jì)為方案評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則層。研究參考了《化工園區(qū)綜合評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(GB/T 39217—2020)和《國(guó)家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)標(biāo)準(zhǔn)》(HJ 274—2015)的評(píng)價(jià)指標(biāo),按照定性與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的原則,篩選了既可以對(duì)化工園區(qū)的產(chǎn)業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施和管制形態(tài)的發(fā)展階段和水平作出定性判斷,又可以對(duì)化工園區(qū)的發(fā)展規(guī)模、結(jié)構(gòu)、效率和水平作出定量評(píng)價(jià)的3個(gè)準(zhǔn)則,分別為園區(qū)規(guī)劃(B1)、管理水平(B2)、資源環(huán)境承載力(B3)。

        最低層為方案層。園區(qū)規(guī)劃準(zhǔn)則包括規(guī)劃選址(P1)、產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)(P2)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模(P3)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(P4)、創(chuàng)新能力(P5)5種方案。管理水平準(zhǔn)則包括組織機(jī)構(gòu)(P6)、制度建設(shè)(P7)、安全應(yīng)急能力(P8)、監(jiān)管手段(P9)、服務(wù)效率(P10)5種方案。資源環(huán)境承載力準(zhǔn)則包括環(huán)境質(zhì)量(P11)、環(huán)境管制(P12)、污染強(qiáng)度(P13)、資源利用(P14)4種方案(見(jiàn)圖1)。

        圖1 化工園區(qū)評(píng)價(jià)AHP模型

        1.2 構(gòu)造比較判斷矩陣

        化工園區(qū)評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型建立后,首先,方案層中的規(guī)劃選址(P1)、產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)(P2)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模(P3)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(P4)、創(chuàng)新能力(P5)使用兩兩比較的方法,確定相對(duì)于準(zhǔn)則層中園區(qū)規(guī)劃(B1)的重要性權(quán)重。其次,方案層組織機(jī)構(gòu)(P6)、制度建設(shè)(P7)、安全應(yīng)急能力(P8)、監(jiān)管手段(P9)、服務(wù)效率(P10)使用兩兩比較的方法,確定相對(duì)于準(zhǔn)則層中管理水平(B2)的重要性權(quán)重。最后,方案層環(huán)境質(zhì)量(P11)、環(huán)境管制(P12)、污染強(qiáng)度(P13)、資源利用(P14)使用兩兩比較的方法,確定相對(duì)于準(zhǔn)則層中資源環(huán)境承載力(B3)的重要性權(quán)重。aij表示方案層中第i個(gè)因素和第j個(gè)因素的相對(duì)重要性,既可采用1~9及其倒數(shù)表示,也可采用2、4、6、8及其倒數(shù)表示。如果方案層中第i個(gè)因素與第j個(gè)因素的重要性比較結(jié)果為aij,則方案層中第j個(gè)因素與第i個(gè)因素的重要性比較結(jié)果為1/aij。由αij構(gòu)成的矩陣被稱為比較判斷矩陣A=(aij)(見(jiàn)表1)。

        表1 兩兩比較法的標(biāo)度確定

        1.3 各單準(zhǔn)則下方案層排序及其一致性檢驗(yàn)

        園區(qū)規(guī)劃(B1)、管理水平(B2)、資源環(huán)境承載力(B3)的準(zhǔn)則層分別支配了方案層P1~P5、P6~P10和P11~P14,可以得到3個(gè)比較判斷矩陣,這是層次分析法的信息基礎(chǔ)。為確保比較判斷矩陣能夠真實(shí)反映客觀事實(shí),需通過(guò)計(jì)算求取各準(zhǔn)則層下方案層的相對(duì)排序權(quán)重,并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。研究以和法計(jì)算權(quán)重,計(jì)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(yàn)結(jié)果通過(guò)一致性指標(biāo)(CI)表征,若n=1或2,一致性標(biāo)準(zhǔn)值(RI)為0,說(shuō)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(shí),說(shuō)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(biāo)總排序及其一致性檢驗(yàn)

        目標(biāo)總排序反映了AHP模型中園區(qū)規(guī)劃(B1)、管理水平(B2)、資源環(huán)境承載力(B3)等準(zhǔn)則層對(duì)于化工園區(qū)評(píng)估綜合值(A)總目標(biāo)的相對(duì)重要性,其一致性檢驗(yàn)步驟如下。

        第一步:自上而下逐層計(jì)算各層次相對(duì)于目標(biāo)層的重要性排序權(quán)向量。

        第二步:假設(shè)準(zhǔn)則層上3個(gè)因素相對(duì)于總目標(biāo)的排序權(quán)向量:

        第三步:方案層有14個(gè)因素,分別對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則層的某個(gè)因素(i,j,k)的排序權(quán)向量:

        第四步:方案層14個(gè)因素相對(duì)總目標(biāo)的排序權(quán)向量:

        第五步:假設(shè)方案層為k-1,準(zhǔn)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(biāo)如式(12)~(14)所示。當(dāng)目標(biāo)總排序的一致性比例CRk<0.1時(shí),說(shuō)明化工園區(qū)評(píng)價(jià)AHP模型在方案層水平上整體達(dá)到一致性。

        2 結(jié)果與討論

        給指標(biāo)賦權(quán)是評(píng)價(jià)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),權(quán)重是否合理直接關(guān)系到評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性[4]。沈陽(yáng)化學(xué)工業(yè)園規(guī)劃了基礎(chǔ)原材料、化工新材料、高端專用化學(xué)品、橡膠加工、制藥和涂料6個(gè)產(chǎn)業(yè)板塊,結(jié)合園區(qū)內(nèi)48家企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)排查結(jié)果,基于AHP模型得出的評(píng)價(jià)權(quán)重見(jiàn)表2。

        表2 園區(qū)48家企業(yè)AHP模型分析結(jié)果

        從分析結(jié)果可知,評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重從大到小排序依次為規(guī)劃選址、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、環(huán)境質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)、安全應(yīng)急能力、資源利用、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、污染強(qiáng)度、制度建設(shè)、監(jiān)管手段、環(huán)境管制、服務(wù)效率、創(chuàng)新能力和組織機(jī)構(gòu),說(shuō)明化工園區(qū)規(guī)劃選址尤為重要。生態(tài)保護(hù)紅線、自然保護(hù)區(qū)、飲用水水源地保護(hù)區(qū)及上游匯水區(qū)、永久基本農(nóng)田以及其他環(huán)境敏感區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁新建化工園區(qū),與遼寧省化工園區(qū)認(rèn)定暫行辦法的要求一致。

        3 結(jié)論

        (1)化工園區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括規(guī)劃選址、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、環(huán)境質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)、安全應(yīng)急能力、資源利用、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、污染強(qiáng)度、制度建設(shè)、監(jiān)管手段、環(huán)境管制、服務(wù)效率、創(chuàng)新能力和組織機(jī)構(gòu)。

        (2)基于AHP構(gòu)建的化工園區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)模型一次性比例CR小于0.1,說(shuō)明比較判斷矩陣的一致性可以接受,建??尚小?/p>

        (3)通過(guò)研究確定,化工園區(qū)規(guī)劃選址、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、環(huán)境質(zhì)量3個(gè)指標(biāo)權(quán)重之和占比超過(guò)50%,應(yīng)在園區(qū)總體規(guī)劃編制階段予以重視,確保園區(qū)內(nèi)企業(yè)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置與周邊環(huán)境敏感點(diǎn)保持足夠的安全防護(hù)距離。

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