塑料管道綠色生產(chǎn)技術改造實施效果評價

戰(zhàn)佳宇 ，王瑩 ，李延軍 ，高峰 ，李沙 ，楊飛華

(1.北京建筑材料科學研究總院有限公司，固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點實驗室，北京 100041；2.北京工業(yè)大學材料科學與工程學院，工業(yè)大數(shù)據(jù)應用技術國家工程實驗室，北京 100124)

我國是塑料管道生產(chǎn)和應用大國，產(chǎn)品應用領域涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、市政、建筑等各個方面，根據(jù)中國塑料加工工業(yè)協(xié)會塑料管道專業(yè)委員會統(tǒng)計，2018年我國塑料管道的產(chǎn)量已達到1 567 萬t，同比增長3.0%[1]。塑料管道正在逐步替代金屬管材、水泥管，成為基礎設施建設中不可缺少的建筑材料。近年來隨著國家對生態(tài)環(huán)境的高度重視，塑料管道的生產(chǎn)也正向環(huán)保、節(jié)能、綠色方向發(fā)展，如采用無鉛環(huán)保熱穩(wěn)定劑替代鉛鹽熱穩(wěn)定劑，使用節(jié)能、自動化生產(chǎn)裝備等[2–4]。2014 年至 2016 年，住房和城鄉(xiāng)建設部及工業(yè)和信息化部出臺了一系列政策促進綠色建材生產(chǎn)和應用，包括《綠色建材評價標識管理辦法》、《促進綠色建材生產(chǎn)和應用行動方案》、《綠色建材評價標識管理辦法實施細則》和《綠色建材評價技術導則(試行)》[5]。中國工程建設標準化協(xié)會于2019 年9 月12 日發(fā)布了《綠色建材評價塑料管材管件》(T／CECS 10058–2019)，并已于 2020 年 3 月正式實施，以此推動塑料管道行業(yè)的綠色發(fā)展。該標準從塑料管道產(chǎn)品的資源、能源、環(huán)境和品質(zhì)四個方面的屬性評價塑料管道產(chǎn)品綠色建材等級。塑料管道企業(yè)往往需要通過實施綠色技術改造以達到綠色建材評價標準的評價指標要求。因此對綠色技術改造實施效果進行評價對于指導企業(yè)開展技術升級改造，提升產(chǎn)品質(zhì)量，推動 T／CECS 10058–2019 標準的實施有重要的意義。

對于實施效果評價，我國學者開展了大量的研究工作。提出了包括層次分析法、模糊綜合評價法、灰色關聯(lián)度分析等多種方法，用于政策、標準、認證等效果評價方面[6–8]，而對于塑料管道綠色生產(chǎn)技術改造實施效果的評價尚未有文獻報道。由于技術改造實施效果評價涉及指標復雜且具有模糊性，因此，筆者從技術經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益三個方面構建實施效果評價指標體系，以某塑料管道企業(yè)實施的節(jié)能技術改造為例采用模糊綜合評價方法對其實施效果進行評價。

1 塑料管道生產(chǎn)綠色技術改造實施效果評價指標體系

1．1 構建指標體系

綠色技術改造實施效果的指標量化評估對于綠色產(chǎn)品認證的實施、行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要的推動作用。通過實施效果評價可以為企業(yè)提供科學的、可操作的方法，為進一步優(yōu)化技術改造提供判斷依據(jù)。孟瑞珂等[9]根據(jù)我國綠色產(chǎn)品評價通則、綠色產(chǎn)品評價技術規(guī)范、歐盟產(chǎn)品環(huán)境足跡等標準規(guī)范建立了綠色產(chǎn)品認證實施效果評價指標體系的框架模型。筆者結(jié)合塑料管道行業(yè)生產(chǎn)技術的特點和企業(yè)調(diào)研實際情況，對上述指標體系的框架模型進一步優(yōu)化，構建了適合塑料管道綠色生產(chǎn)技術改造實施效果評價指標體系，見表1。指標包含3個一級指標，6 個二級指標和20 個三級指標。指標涵蓋技術經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益三個方面。該指標體系能夠通過定性或定量分析，比較全面、科學地體現(xiàn)塑料管道行業(yè)技術改造實施效果的“綠色”屬性。

表1 塑料管道綠色生產(chǎn)技術改造實施效果評價指標體系

1．2 計算指標體系的權重

層次分析法是20 世紀70 年代美國T. L. Saaty教授提出的一種層次權重決策分析方法，該方法能夠合理地將定性與定量的決策結(jié)合起來，按照思維、心理的規(guī)律把決策過程層次化、數(shù)量化，是處理決策方案評價問題的有效方法[10]。

筆者采用層次分析法對塑料管道綠色生產(chǎn)技術改造實施效果評價指標體系賦予權重，具體分析步驟如下所示[9]。

(1)建立層次結(jié)構模型。

根據(jù)表1 塑料管道綠色生產(chǎn)技術改造實施效果評價指標體系建立層次結(jié)構模型。

(2)構造成對比較矩陣。

按照Saaty 等提出的1～9 尺度成對比較法，請行業(yè)專家對各指標的重要程度進行打分，構造各層對上一層每一指標的成對比較矩陣。

(3)一致性檢驗并計算權向量。

對成對比較矩陣進行一致性檢驗，當一致性比率CR<0.1 時，通過一致性檢驗，并計算權向量。

(4)獲得權重。

計算組合權向量并作組合一致性檢驗，得到各指標的權重。

采用該方法計算得到的各指標權重結(jié)果見表2。從權重值可以看出，一級指標中對塑料管道綠色技術改造實施效果影響最大的指標為生態(tài)環(huán)境效益，其占比為0.739 4；社會效益的影響大于技術經(jīng)濟效益，占比分別為0.178 8 和0.081 8；從二級指標來看，對實施效果影響較大的指標為生態(tài)環(huán)境效益中的資源綜合利用，其占比為0.647 0，其次為社會效益中的公共認可，占比為0.143 0。從三級指標的權重來看，對實施效果影響最大的為生產(chǎn)綜合能耗變化率，占比為0.365 0。

表2 層次分析法計算評價指標權重值結(jié)果

2 塑料管道綠色生產(chǎn)技術改造實施效果模糊綜合評價案例分析

2．1 模糊綜合評價方法

模糊綜合評價方法是基于模糊數(shù)學理論，將定性問題定量化的一種評價方法。能夠有效量化實施效果評價指標的不確定性和模糊性[11]。采用模糊綜合評價方法評價塑料管道生產(chǎn)企業(yè)綠色技術改造的實施效果，具體分析步驟包括：

(1)確定評價對象的因素集合。

按照表1 建立的評價指標確定評價對象的因素集合，即：

U={U1(技術經(jīng)濟效益)，U2(社會效益)，U3(生態(tài)環(huán)境效益)}；

U1={U11(研發(fā)水平)，U12(產(chǎn)品收益)}；

U2={U21(公共影響力)，U22(公眾認可)}；

U3={U31(資源綜合利用)，U32(污染控制與削減)}；

U11={U111 (綠色技術改造資金投入比率)，U112 (綠色技術實施環(huán)節(jié)比率)，U113 (節(jié)能減排裝備使用率)，U114 (綠色塑料管道產(chǎn)品認證過程的投入)}；

同樣可得其它三級指標的因素集合U12，U21，U22，U31 和 U32。

(2)確定評價對象的評語集。

將實施效果評價分為優(yōu)、良、合格、不合格四個等級，則評語級V為：

V={ 優(yōu)，良，合 格，不 合 格 }={A≥ 90，90>B≥ 80，80>C≥ 60，D<60}。

為了方便計算，用中位數(shù)代替評價區(qū)間，獲得評語集標準隸屬度：

V={ 優(yōu)，良，合格，不合格 }={95，85，70，30}。

(3)建立隸屬度矩陣。

通過對行業(yè)專家發(fā)放調(diào)查表，對技術改造實施效果的指標進行評判。由此得到三級指標中每個指標的評價等級對應的專家人數(shù)，根據(jù)該人數(shù)占專家總數(shù)的比重，可以計算得到隸屬度矩陣R。

(4)對指標進行模糊綜合評價分析。

模糊綜合評價結(jié)果S為權重向量W與隸屬度矩陣R的乘積，其中權重向量W采用表2 中層次分析法得出的各指標權重結(jié)果。

(5)計算綜合隸屬度。

模糊綜合評價結(jié)果S與評語集V的轉(zhuǎn)置VT的乘積即可得到隸屬度P。

2．2 具體案例分析

以某塑料管道企業(yè)實施的綠色技術改造為例，采用模糊綜合評價方法對其改造實施效果評價進行實證研究。該塑料管道生產(chǎn)企業(yè)于2018 年實施了綠色技術改造，改造項目包括采用更節(jié)能的電機代替高耗能電機，采用節(jié)能紅外線加熱線圈等。以該企業(yè)實施技術改造前2017 年的數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，通過調(diào)研得到2017 年和2018 年技術經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益實施效果數(shù)據(jù)，并進行對比分析。

(1)數(shù)據(jù)調(diào)研及分析。

①技術經(jīng)濟效益指標。

該企業(yè)2017 年和2018 年的技術經(jīng)濟效益數(shù)據(jù)見表3。利用該調(diào)研數(shù)據(jù)按照表4 所示的計算方法得到技術經(jīng)濟效益指標的實施效果，結(jié)果見表4。

表3 生產(chǎn)企業(yè)技術經(jīng)濟效益調(diào)研數(shù)據(jù)

表4 技術經(jīng)濟效益指標數(shù)據(jù)分析

從表4 可看出，該企業(yè)技術經(jīng)濟效益的指標中，綠色技術改造資金投入比率、綠色技術實施環(huán)節(jié)比率、節(jié)能減排裝備使用率和綠色產(chǎn)品認證過程的投入，2018 年比2017 年均有所增加，說明該企業(yè)在綠色技術研發(fā)投入上有所增加。而從產(chǎn)品收益指標來看，該企業(yè)經(jīng)過綠色環(huán)節(jié)技術改造后成本有所降低，凈利潤率增加，但綠色產(chǎn)品的銷售額和利稅尚未體現(xiàn)增長。

②生態(tài)環(huán)境效益指標。

對該企業(yè)的生態(tài)環(huán)境效益中的資源綜合利用指標進行了調(diào)研，并計算了指標的變化情況，結(jié)果見表5 和表6。從表5 和表6 可以看出，該企業(yè)生態(tài)環(huán)境效益指標中關于資源綜合利用方面實施效果最好的是水資源消耗變化率，2018 年比2017 年下降了24.49%。實施效果相對較差的是包裝物材料減量情況，2018 年比2017 年有所上升，實施效果不是很好?；炫淞舷牧孔兓屎蜕a(chǎn)綜合能耗變化率這兩個指標2018 年比2017年有所下降，實施效果較好。

表5 資源綜合利用指標調(diào)研項目及數(shù)據(jù)

表6 資源綜合利用調(diào)研項目對應指標變化情況

該企業(yè)生態(tài)環(huán)境效益指標中關于污染控制與削減指標調(diào)研得到的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果見表7 和表8。從表7 和表8 可以看出，污染控制與削減指標中溫室氣體、生態(tài)毒性、酸化效應和顆粒物排放四個指標在2018 年的數(shù)據(jù)比2017 年均有所下降，其中生態(tài)毒性指標變化率2018 年比2017 年下降了52.49%，實施效果最好。

表7 污染控制與削減指標調(diào)研項目及數(shù)據(jù)

表8 污染控制與削減調(diào)研項目對應指標變化情況

(2)模糊綜合評價法隸屬度分析。

依據(jù)模糊綜合評價方法流程，按照優(yōu)，良，合格，不合格四個等級，對10 名行業(yè)專家發(fā)放調(diào)查表，對該企業(yè)技術改造實施效果的20 個指標進行評判，其中技術經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益的評判依據(jù)為表3～表8 中數(shù)據(jù)調(diào)研及分析的結(jié)果，社會效益評判結(jié)果為專家在該企業(yè)現(xiàn)場實際調(diào)研后直接打分結(jié)果。由此可以計算出隸屬度矩陣R。

按照模糊綜合評價的計算方法，得出各指標的模糊綜合評價結(jié)果，例如研發(fā)水平的模糊綜合評價結(jié)果S11 的綜合評價結(jié)果為：

同理可得其它指標的模糊綜合評價結(jié)果，見表9。將模糊綜合評價結(jié)果與評語集合成得到各指標的隸屬度計算結(jié)果，見表10。

表9 某塑料管道企業(yè)指標的模糊綜合評價結(jié)果 %

表10 某塑料管道生產(chǎn)企業(yè)評價指標隸屬度值

經(jīng)計算，總體指標“優(yōu)，良，合格，不合格”所占百分比分別為22.8%，43.0%，30.4%，3.8%。從表9模糊綜合評價結(jié)果可以看出，總體指標占“良”的比例最大，為43.0%；從一級指標來看，占“優(yōu)”比例最大的是社會效益，為61.2%，最小的是生態(tài)環(huán)境效益，為13.1%；占“良”比例最大的是生態(tài)環(huán)境效益，為45.7%，最小的是技術經(jīng)濟效益，為28.2%。從二級指標看，資源綜合利用占“優(yōu)”的比例最小，為11.4%，研發(fā)水平占“良”的比例最小，為18.8%；除社會效益中的指標外，其它指標都存在“合格”的占比，而生態(tài)環(huán)境效益指標中的二級指標資源綜合利用還存在“不合格”的占比。

從表10 隸屬度結(jié)果可以看出，一級指標中社會效益的隸屬度值為91.12，處于“優(yōu)”的評級，技術經(jīng)濟效益的隸屬度值為80.98，屬于“良”，生態(tài)環(huán)境效益的隸屬度值為78.10，屬于“合格”；從二級指標看，資源綜合利用的隸屬度值為77.13，為“合格”的評級。主要原因是該企業(yè)包裝物材料的使用量比技術改造前上升，導致產(chǎn)品生態(tài)環(huán)境效益方面的實施效果僅為合格。

該企業(yè)綠色技術改造評價的綜合隸屬度為80.66，處于“良”的評級。說明該企業(yè)塑料管道綠色技術改造實施效果較好，實施技術改造對生態(tài)環(huán)境效益中資源綜合利用方面還有繼續(xù)提升的空間。

3 結(jié)論

在總結(jié)塑料管道行業(yè)特點及企業(yè)實際調(diào)研情況的基礎上，構建了塑料管道綠色生產(chǎn)技術改造實施效果評價指標體系，包括3 個一級指標，6 個二級指標和20 個三級指標，指標范圍涵蓋了技術經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益三個方面。

以某塑料管道企業(yè)實施的節(jié)能技術改造為例，采用模糊綜合評價法分析了該企業(yè)技術改造的實施效果，分析結(jié)果顯示，該企業(yè)綜合隸屬度為80.66，處于“良”等級，從一級指標來看，社會效益隸屬度為“優(yōu)”，技術經(jīng)濟效益隸屬度為“良”，而生態(tài)環(huán)境效益隸屬度為“合格”，說明該企業(yè)通過技術改造措施后，獲得了較好的社會效益和技術經(jīng)濟效益，而生態(tài)環(huán)境效益還需要進一步改善。筆者提出的節(jié)能技術改造實施效果評價指標和方法也可為T／CECS 10058–2019 《綠色建材評價塑料管材管件》標準的實施效果評估提供參考。