基于资源约束的产业集成系统

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[内容摘要]随着工业化进程的深入，现有资源已难以承栽产业發展的规模和速度。产业系统作为一个开放的复杂巨系统，有必要采取“集成”的方法来突破资源的束缚。在产业协同發展的过程中，如何实现产业内部各组成部分的物质、能量、信息的管理、交流和共享，已成为亟须解决的问题。本文挺出采取产业集成化發展战略，遵循系统分析原则。构建多层次的产业集成系统框架。结合可持续發展理论，针对产业集成化的实现提出相应的策略建议。

[关键词]资源约束；开放复杂巨系统；产业集成系统

产业集成将产业發展从改进单个企业生产技术、提升单个企业核心竞争力上升到重视产业系统全面进步的层面上，使产业發展从系统整体出發，综合产业系统中的物质流、能量流、信息流和价值流，使产业系统内部各成员之间形成互利共生、信息共享、可持续的集成化發展体系。原有的产业集成框架难以适应当前的资源要求，具体表现在：(1)传统产业系统集成的目的是为了应对高新技术产业發展的不确定性，基于资源约束的产业集成研究还比较匮乏；(2)传统产业集成还没有脱离线性系统结构，而对于资源约束下的产业集成，大多数集成主体(节点)具有多个输入和输出，它们以循环利用、过程耦合等手段链接成复杂的系统网络，网络流除了线性流以外，还包括了循环流、分支流、汇集流等多种形式；(3)目前流行的集成框架，基本上是基于区域环境建构的，针对产业系统构建的整体集成还不多。针对已有研究的不足，本文分析了产业系统的特征，进而提出基于资源约束的产业集成系统框架及实施对策，有助于克服传统集成框架的局限性，较好应对资源条件对产业發展的束缚。

一、产业系统是一个复杂巨系统

国外关于“集成”问题的研究由来已久，主要集中于技术系统领域和企业管理领域。集成在企业管理领域的研究强调了系统协作的思想，并在普利高津、哈肯、艾根等众多学者的努力下，诞生了复杂性科学(Complexity Sci-ence)。集成作为解决复杂系统的新观念和新方法，一经提出就在管理学界和复杂性科学领域受到广泛重视。钱学森基于对复杂性问题的研究，提出了系统科学，在1978年撰写的《组织管理的技术——系统工程》一文中明确指出“我们把极其复杂的研究对象称为‘系统’”，从思想和方法论上奠定了复杂组织集成系统的理论基础。钱学森(1990)认为复杂性是开放的复杂巨系统的动力学特征，因此，有必要探索与复杂系统创新相匹配的包括“定性与定量相结合的综合集成研讨体系”以及线性和非线性相结合、还原论与整体论相结合的理论与方法，最终破解复杂系统创新下的难题。

社会生产过程是一个庞大的系统工程，是产业系统内多组织协作的综合性过程。企业是核心，科研单位、中介组织、行业协会、政府等支撑机构是必不可少的组成部分，他们共同作用于社会再生产，并时刻在与周围的环境發生物质流、能量流、信息流等的交换。产业系统必须根据变化的环境不断调整自身的组织结构、生产方式和生产内容，以适应新的情况。这些特点都明确反映出产业系统是一个开放复杂巨系统，解决产业系统所面临的资源约束问题是一个“系统工程”。“综合集成”方法是钱学森关于处理复杂系统内结构规模与复杂程度、系统与环境相互作用等内容提出的重要理论。换句话说，还原论主张把整体分解为部分去研究，整体论强调整体地把握对象，而产业系统资源问题的创新性解决方案需要将还原论和整体论相结合，实现复杂系统简单化与“子系统”综合集成化的辩证统一。在产业领域，“综合集成”既是构成产业系统的一种方式，也是解决产业發展问题的一种思想方法。只有采取集成的方法，把产业组织及其所处环境看成一个整体，才能有效应对资源强约束的现实。

二、基于资源约束的产业集成内涵与特点

(一)基本内涵

资源约束下的产业集成，其核心是最大限度地突破资源约束，为工业化和现代化创造出發展空间。因此，我们认为基于资源约束的产业集成是使产业系统实现从生产、消费到废物处置全过程的物质循环利用和能量梯级利用，是不同产业之间或者同一产业不同部门之间的创造性融合，是人类开放式解决资源匮乏问题的新思路。产业集成通过整合和利用现实资源和潜在资源，能够使资源效用最大化，在带动相关产业發展的同时，为产业可持续發展提供更广阔的空间。产业集成通过对产业结构的重新布局，将产业组织调整到一个新的系统状态，而不是单纯依赖效率提高来保留现有的产业發展，从而将不可持续的产业發展模式变为可持续的。它是在资源约束下实现产业可持续發展的一种可行解，也是优化产业结构、转变经济發展方式的一种组织结构创新。

产业集成强调产业系统的整体最优，而非追求单个企业或行业的效率最高或耗费最少。分工促进了单个生产者效率的提高，但是从对资源的影响来看，单个企业或行业在物质和能量的利用上可能并非是高效的，甚至在价值创造上也没有体现出优越性。产业集成化發展的目的是为了建立结构合理、层次多样、功能完善，能促进物质、能量和信息在生态系统与产业系统中流动和高效循环的功能体系。产业集成将通过集成主体之间的副产物和废物交换、能量和废水逐级利用、基础设施共享等手段，实现整个产业系统在经济發展和资源节约方面的协调發展。

(二)主要特点

1、具有地理空间上的食物链网结构。资源约束下的产业集成是不同产业部门之间的创新性结合，是为了降低资源消耗，通过模拟生态系统食物链所构成的网状产业结构。在产业集成中，以形成工业共生网络为出發点和目标，共生网络上节点包括生产型企业和公共设施等组织，每个节点上的企业同上下游或横向企业具有特定的关联关系，物质、能量、信息通过网络结构在不同的节点中流动，并形成产业内组织成员竞争合作和互惠共生的局面。

2、通过减量使用和循环利用，减少资源耗费。在产业集成内部，利用先进技术，采取多层次、多渠道、多回路来实现物质能量的多层次循环利用和梯级使用，以寻求资源利用的最大化和单位消耗的最小化。通过各种不同层级的链网回路，使资源和能量在每个企业内部各生产环节间进行微循环，在每个链网节点的企业间进行中循环，在整个产业系统内的各企业群落间进行大循环。从而使整个集成体的资源得到最大的利用，减少物质消耗和废弃物排放。

3、经济效益和生态效益双赢。产业集成的核心是实现物质、能量、信息的流程和布局整体优化。通过采取总流程优化、原料的优化、副产品综合利用的优化、产品结构和质量的优化、储运流程和设施的优化、公用工程的优化、信息一体化等措施实现资源消耗的减量和资源流转次数的增加，从而降低产业系统的资源成本、提高生态效益。基于资源约束的产业集成不仅使得企业用于清洁技术、新能源开發和环境修复等方面的直接费用大大降低，还使得产业系统内各种信息资源、公共设施等的共享更为便利，在产业系统内提升了整个集成体的效率。

三、基于资源约束的产业集成系统框架体系

结合产业集成目标、集成核心、集成要素和集成保障等，我们可以构造一个基于产业集成平台的系统集成框架，该系统集成框架是集硬件条件、软件制度、

应用和服务于一体的产业服务体系框架，它可以为企业与企业之间提供基于物质、能量、信息的支撑和管理。

(一)产业集成系统框架的构建原理

1、物质能量对口转化。产业集成可能由于各集成主体在生产或消耗的物质成分及其比例不具有一一对应关系而难以全面实现。为了提高对资源的综合利用效率，在重构产业组织的过程中，需要调整集成主体的资源耗费和能量代谢，打破生产过程中追求单个厂商最优生产规模的传统思维模式，使集成主体之间的物耗比、能耗比都保持在相互支持、互相促进的范围上，从而实现产业系统内集成主体的对口联系和分级转化。

2、物质能量循环使用和梯级利用。物质能量的循环使用和有效利用是产业集成的主要内容。各集成主体之间应当依据“品位对口、梯级利用”的原则，通过模仿自然生态系统中的物质、能量传递和食物链，将产业系统中本来互不相关的主体重塑为相互作用、互相依赖的有序整体。这就意味着在产业集成中，物质流、能量流和信息流等都将依据物质、能量综合梯级利用原理，在不同集成主体之间转化、流动和循环利用。因此，物质、能量综合梯级利用过程最终实现了产业集成对资源的有效利用。

3、产业组织集成共生。“共生”是一个生态学概念，它是指不同物种以相互获益的关系生活在一起，形成对双方或一方有利的生存方式。在产业集成中，集成主体在一定区域内，通过副产品交换、物质和能量的逐级利用、集成平台共享等方式进行合作，形成一个“产业集成共生系统”。该共生系统促进了集成主体生存能力和获利能力的提高，同时也实现了生产过程对环境的保护和对资源的节约。

(二)产业集成系统框架

基于前述分析，本文从要素、核心、保障和集成平台四个角度出發，构建了以集成目标为交点，集要素维、核心维、保障维和集成平台为一体的产业集成系统框架，如下图所示。

要素维描述了产业集成的基本要素，包括在产业系统中流动的四大基本元素：物质、能量、信息和价值。保障维描述的是确保产业集成顺利进行所需要的一系列“软”环境，包括组织、制度和文化等。核心维描述了产业集成中主要关注的领域和集成的阶段性目标，即在实现技术增效、培养创新型组织和促进战略性新兴产业的出现等。集成平台是指产业集成中的“硬”环境，主要指计算机、网络和公共设施等，它们共同为产业集成提供了物质支持，为要素维、核心维和保障维提供了客观条件。集成目标描述的是产业集成系统所需达到的综合性目标，是要素维、核心维和保障维的交点，是产业集成的出發点和终极目的。

产业集成的系统框架说明，产业系统内各要素之间不是简单叠加，而是按照一定的集成规则进行的组合和构造，其目的在于提高有机系统的整体功能。影响产业集成的要素主要包括物质、能量、信息和价值，它们在集成平台上，通过保障维的支持，沿着资源节约的目标推动着产业集成化發展，促进了技术增效、产业组织结构创新和新兴产业的出现。在产业集成系统框架中，各集成要素的组合应该遵循以下原则：

第一，物质集成是重点。在产业集成过程中，首先应当控制产业系统中的物质流。产业集成必须基于资源的承载力，从集成企业的选择、过程的控制以及废弃物的循环再使用等方面综合考虑，以保障产业發展控制在资源可承载的范围内。其次，应当建立物质交换的集成网络。通过产业集成网络，促进产业内相关企业的整合，延长产业链，优化资源配置和促进企业共同的抗风险能力；同时，通过产业和再生资源的耦合，使物质实现跨行业、跨部门的流动，从而在更广阔的层面上实现物质的循环使用和梯级利用。最后，建立模拟生态系统的产业集成，促进工业副产品和排放物仿造生态系统中的“食物链”进行流动，以减轻产业活动对原生资源和能源的索取，实现环境、产业、社会的共同發展。

第二，能量集成是关键。能量集成主要是通过节约能源消耗的方法集成来实现的。基于资源约束的产业集成，首要措施就是“减量”，这是节能的关键。针对该目的，可以采取的方法包括技术进步、工艺改进和流程优化等。其中，合理用能是保证，既要按照能量传递的规律优化用能结构，又要遵循能量梯级使用的原则对能源进行多级利用，以达到充分用能的目的。最后，要注重可再生能源的开發和利用。可再生能源具有取之不竭和无污染的特点，在降低获取成本的前提下，可再生能源对于长期范围内降低生产成本、提高经济效益和竞争力具有难以媲美的优势。

第三，信息集成是支撑。首先应在产业系统内建立起信息化网络。各企业应当建立内部信息库，借助计算机集成制造系统、光纤网络构架等将企业联系起来并组成一张纵横交错的网络结构。其次，在中观和宏观领域将信息技术和管理规制相结合，通过各种数据的采集、量化、传递、匹配等，建立起集成主体之间的信息沟通与反馈机制；通过信息共享，使产业集成始终沿着环境资源友好的方向进行动态调整，以达到经济效益、生态效益和社会效益的集成涌现。

第四，价值集成是表现形式。在生态系统中，物流和能流被用来研究自然生态系统的复杂网络投入与产出，我们借鉴这种方法来观察产业过程，并将反映物流和能流的货币表现形式——货币流应用到产业集成分析中。货币成为价值集成的物质载体，并通过产品业务流程的集成进行跨领域移动。价值集成是价值形态在产业内企业间和产业间的成长、增值、消失等一系列活动的优化和重组。企业通过签订合作协议、供应链管理、建立战略性伙伴关系等措施使价值在不同企业之间流动并增值，促进产业内的价值创造和价值创新。

第五，保障维是由组织集成、制度集成和文化集成三部分组成的，它们共同构成了产业集成的“软”环境。核心维界定了产业集成的主要内容，体现了集成的目的性，指出保障产业集成的核心在于技术增效、组织创新和对战略性新兴产业的培育。在产业集成系统框架中，各集成要素沿着资源节约的既定目标，在保障维的支持下持续和充分地流动与传递，形成了物质、能量、信息和价值在集成要素间的纵横联结，促进了它们的交叉互动和集成创新。

(三)产业集成系统框架的特点

产业集成是围绕产品从原材料开采、加工、运输、销售到售后服务一系列过程的各个企业基于资源约束形成的一个利益共同体。这些企业一方面独立经营，另一方面也存在着大量的协作业务，其协作过程具有如下特点：

1、集成主体互补共赢。产业集成的主要功能是实现集成主体之间物质能量循环利用和梯级使用，实现集成主体废弃物的再利用和“零”污染。由于在产业集成系统中每一个环节都会發生物质能量削减、废弃物排放以及副产品生产，因而产业链上下游企业间必须仿照“食物链”的顺序、依据物质能量循环原则和梯级利用准则来构建其关联关系。也就是说，产业集成的各主体之间必须在功能上互补，在利益上共赢。

2、集成过程相容协同。基于资源节约的产业集成是不同产业或同一产业内不同企业为了实现资源节约目的，按照价值增值过程形成的相互交叉、互相渗透的产业组织结构或新型产业發展模式的动态过程和结果。集成主体之间无论在投入产出上、物质能量梯级利用上，还是产业模块的集成共生等方面都具有相容

性。集成过程协同是指物质、能量、信息和价值交换在各集成主体中的高效流动和相互配合。协同既包括物质、能量、信息和价值在数量和质量上的协调、在顺序上的关联，也包括在时间和空间上的统一等。其中，数量上的协同关注产业间的数值关系，而质量上的协同则重视最优集成的选择以及产业个体的發展能力；顺序上的先后关系是物质能量循环利用和梯级使用的前提；时间和空间上的和谐则是推动产业集成的关键因素。

3、集成框架發展演进。在产业集成系统框架中，各集成主体不断地与外界自然环境进行物质、能量、信息等的交换。外界生态系统为产业集成提供了环境与条件，产业系统持续地从生态系统引入负熵流物质和能量，以抵消自身的熵增，从而远离平衡态并维持自身的有序结构。在自增强(正反馈)的作用下，产业集成系统将产生突变或创新，并通过涨落被放大。当产业集成结构越过某个不稳定的阈值而进入一个新的系统，原来的产业集成形态和方式将不复存在，旧有的产业集成系统框架也将随着产业集成系统的發展而递进到一个新的阶段。

四、实现产业集成的基本策略

(一)确定“产业集成”战略思想

当前，产业發展面临的最大挑战是：以高耗能为特征的工业结构使产业创新空间受限、技术和制度锁定，甚至抑制了产业活力。要突破环境资源约束，实现产业再發展，必须首先确立“产业集成”思想。所谓“产业集成”思想，就是要以系统论为指导，把产业發展控制在环境资源可承载的范围内；从整体出發综合分析产业系统中的物质流、能量流、信息流和价值流的运动轨迹，在产业系统内部形成互利共生、信息共享和可持续的产业格局。只有明确了“产业集成”理念，才能避免产业發展中“头疼医头，脚疼医脚”的产业解决方案，从而推动产业全面可持续發展。

(二)充分發挥市场机制的作用

發挥市场机制作用就是要制造一个新的利益轨道，使得生产主体，市场主体能够走上新的道路。综合运用法律、经济、技术以及必要的行政手段，进一步建立健全产业集成化發展的长效机制，确保按期实现阶段性目标。造成当前产业主体不对口、物质能量无法梯级利用、产业共生局面难以形成的一个重要原因是价格不能正确反映资源的稀缺性。没有体现环境资源真实价值的价格体系给企业造成了“资源取之不竭、环境污染低(零)成本”的幻象，从而导致产业發展不重视组织结构的规划，并始终徘徊在高耗能、高污染、高排放的道路上。要让偏离真实价值的环境资源价格实现价值回归，首要的是加快推动价格改革，有条件地利用价格杠杆反映资源稀缺度，让价格能够真正反映供求关系和外部性。其次，發挥市场的基础性作用，调整和理顺产品价格形成机制，把资源消耗、环境污染对生态的影响等都纳入到产品定价中，将环境资源成本内部化，引导全社会的生产和消费按照要素比较优势使用和配置资源。

(三)适度發挥政府作用

市场是解决资源有效配置的主要机制。但是，要使市场充分發挥主导功能，必须适度發挥政府作用。政府首先要起到“守夜人”的作用，规范产业集成的市场秩序、打击各种破坏产业集成發展的行为，健全产业集成体系，培育和营造产业集成的外部条件，给产业集成创造良好的环境基础。其次，政府要起到“调控人”的作用，确定各阶段自然可承载的资源消耗总量和对排放物吸纳能力，使得资源和环境不再是免费物品而是有价资产。通过最初的产权分配，尽量公平处置社会资源，推动产业可持续發展。再次，政府要充当好“公益人”角色。除了提供公共性或准公共性物品，还要鼓励和保护有益的外部效应，预防和制止有害于产业集成的情况出现。最后，政府应利用自身的资源优势，發挥对多部门的协同作用，适时采取有效措施进行体制创新和制度创新。

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