我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標體系建立及熵權(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個目標層、2個準則層、6個領(lǐng)域?qū)雍?9個指標。用熵權(quán)法確定了各指標的權(quán)重，發(fā)展能力和發(fā)展協(xié)調(diào)性對評價目標的權(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?；趪铱沙掷m(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)展指標體系的設(shè)計工作[4]。該套指標是在經(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，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[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)濟指標體系，建立我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力的評價指標。

可持續(xù)發(fā)展評價指標體系是一套由目標層、準則層、領(lǐng)域?qū)雍椭笜藢訕?gòu)筑的梯階層次體系，其中目標層由準則層加以反映，準則層由領(lǐng)域?qū)蛹右苑从?，領(lǐng)域?qū)佑芍笜藢蛹右苑从?。這套指標體系包括：

1個目標層（A）：我國鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力；

2個準則層（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（D）：從業(yè)人員、工人實物采礦量、……、（電解鋁）大修渣排放。

指標體系的結(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，它通過計算指標的信息熵，根據(jù)指標的相對變化程度對系統(tǒng)整體的影響來決定指標的權(quán)重，相對變化程度大的指標具有較大的權(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項指標的熵值；

（3）計算第j項指標的差異性系數(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值向量與理想解和負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，即標準化指標值的最大值；所謂負理想解是評價對象的最劣值，即標準化指標值的最小值。

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)標準化矩陣；

（3）確定理想解與負理想解；

（4）確定正負理想值距離；

（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，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)法確定指標權(quán)重

根據(jù)上述方法和步驟，首先計算D1指標層的兩個指標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)負債率D26是一個理想值型指標，國際上一般公認資產(chǎn)負債率為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，再對該指標數(shù)據(jù)采用極小值法處理，得該指標的無量綱化數(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：Xij*=（Xij-mj）/（Mj-mj）

對極小值型指標：Xij*=（Mj-Xij）/（Mj-mj）

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

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

（2）構(gòu)造加權(quán)標準化矩陣

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

（3）確定理想解與負理想解

對于極大值型（效益型）指標：

理想解：Vj+=max（Xij*）；負理想解：Vj-=min（Xij*）

對于極小值型（成本型）指標：

理想解：Vj+=min（Xij*）；負理想解：Vj-=max（Xij*）

（4）確定距離

確定被評價對象與理想解和負理想解之間的距離，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）對目標進行評價

依據(jù)計算出的貼近度，對目標層進行評價，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個目標層（A）、2個準則層（B）、6個領(lǐng)域?qū)樱–）和29個指標（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個準則層：發(fā)展能力、發(fā)展協(xié)調(diào)性，占目標層的權(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。

主要參考文獻

[1]王華俊.2010年有色工業(yè)實現(xiàn)解決增長[N].2011-02-12.

[2]肖亞慶.中國鋁工業(yè)技術(shù)發(fā)展[N].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

[3]宋書巧，周永章.礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本途徑探討[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2002（4）.

[4]中華人民共和國國土資源部信息中心.國際國土資源可持續(xù)發(fā)展研究理論與實踐[M]，北京：地質(zhì)出版社，2005.

[5]吳初國.英國有色金屬行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的導(dǎo)向指標[J].國土資源情報，2007（8）：19-22.

[6]王華俊.建立有色金屬工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟評價指標體系探討[J].中國礦業(yè)，2008，17（1）：46-48.

[7]匡海波，陳樹文.基于熵權(quán) TOPSIS的港口綜合競爭力評價模型研究與實證[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2007（10）：157-162.

[8]郭亞軍.綜合評價理論、方法及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[9]V M Ozernoy. Choosing the“Best” Multiple Criteria Decision-making Method[J]. INFOR， 1992（30）：159-171.

[10]T J Stewart. A Critical Survey on the Status of Multiple Criteria Decision Making Theory and Practice[J]. OMEGA，1992（20）：569-586.