基于層次分析法的化工園區(qū)評價指標權(quán)重研究

周楠楠

（中化環(huán)境科技工程有限公司，遼寧 沈陽 110000）

“十三五”期間，我國已躍然成為石油和化工供應大國，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制約，行業(yè)技術(shù)水平不高，核心競爭力較世界先進梯隊仍有不足，導致產(chǎn)品供應存在結(jié)構(gòu)性短缺。隨著國家政策導向，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)關停，搬遷至化工集聚區(qū)，企業(yè)通過產(chǎn)業(yè)集聚效應提高行業(yè)技術(shù)水平，政府通過設立化工園區(qū)增加稅收，創(chuàng)造經(jīng)濟增長點。截至2018年，全國已設立不同級別的化工園區(qū) 676家，但由于園區(qū)選址先天不足、定位不合理、無序擴張、基礎設施不完善、管理能力不足，產(chǎn)業(yè)布局缺乏正確引導和規(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，在應急安全、環(huán)境保護、節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)引導、信息化建設等方面的服務能力不足，導致園區(qū)管理工作事倍功半?；ば袠I(yè)產(chǎn)品種類繁多，導致生產(chǎn)工藝復雜，易燃易爆物質(zhì)生產(chǎn)需求量大，還可能應用高溫高壓裝置。企業(yè)一旦疏于管理，就可能引發(fā)火災爆炸事故，更有可能在化工園區(qū)引發(fā)連鎖反應，造成大范圍的經(jīng)濟損失和人員傷亡[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)境風險事件頻發(fā)，化工園區(qū)現(xiàn)存的安全環(huán)保問題越來越嚴峻。

為引導化工園區(qū)綠色健康發(fā)展，國家陸續(xù)出臺一系列指導政策，例如工業(yè)和信息化部關于促進化工園區(qū)規(guī)范發(fā)展的指導意見，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、科學技術(shù)部、財政部、環(huán)境保護部聯(lián)合印發(fā)關于加強長江經(jīng)濟帶工業(yè)綠色發(fā)展的指導意見等。但是，針對化工園區(qū)評價指標及量化評估的研究相對較少，定性分析已無法滿足化工園區(qū)規(guī)劃的需要，建立相對客觀量化的指標體系已經(jīng)成為我國化工園區(qū)實現(xiàn)高質(zhì)量規(guī)劃的關鍵。因此，本研究運用層次分析法構(gòu)建判斷矩陣，針對化工園區(qū)評價指標及權(quán)重進行探索性研究。

1 研究方法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是美國運籌學教授T.L.Satty在20世紀70年代提出的決策分析方法，根據(jù)決策的性質(zhì)，將最終的決策目標分解成不同組成因素，并按因素間的相互關系將因素層次化，組成一個層次結(jié)構(gòu)模型，然后按層次分析，最終獲得最低層因素對于最高層（總目標）的重要性權(quán)值[2]。采用層次分析法解決決策問題時，首先，根據(jù)各要素（目標、準則、方案）之間的邏輯關系建立彼此相關的層次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將復雜的問題簡單化；其次，按層級采用兩兩對比法進行比較和判斷，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)評價指標層次結(jié)構(gòu)模型，其次構(gòu)造準則層和方案層比較判斷矩陣，再次計算各單準則下方案層相對排序權(quán)重及一致性檢驗，最后計算目標總相對排序權(quán)重及一致性檢驗。

1.1 層次結(jié)構(gòu)模型建立

通過AHP分析時，先構(gòu)造一個多級的遞階結(jié)構(gòu)模型[3]。模型最高一層為總目標：化工園區(qū)評估綜合值（A）。二層設計為方案評價的準則層。研究參考了《化工園區(qū)綜合評價導則》（GB/T 39217—2020）和《國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)標準》（HJ 274—2015）的評價指標，按照定性與定量評價相結(jié)合的原則，篩選了既可以對化工園區(qū)的產(chǎn)業(yè)、基礎設施和管制形態(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價的3個準則，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)劃準則包括規(guī)劃選址（P1）、產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)（P2）、經(jīng)濟規(guī)模（P3）、基礎設施建設（P4）、創(chuàng)新能力（P5）5種方案。管理水平準則包括組織機構(gòu)（P6）、制度建設（P7）、安全應急能力（P8）、監(jiān)管手段（P9）、服務效率（P10）5種方案。資源環(huán)境承載力準則包括環(huán)境質(zhì)量（P11）、環(huán)境管制（P12）、污染強度（P13）、資源利用（P14）4種方案（見圖1）。

圖1 化工園區(qū)評價AHP模型

1.2 構(gòu)造比較判斷矩陣

化工園區(qū)評價層次結(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)濟規(guī)模（P3）、基礎設施建設（P4）、創(chuàng)新能力（P5）使用兩兩比較的方法，確定相對于準則層中園區(qū)規(guī)劃（B1）的重要性權(quán)重。其次，方案層組織機構(gòu)（P6）、制度建設（P7）、安全應急能力（P8）、監(jiān)管手段（P9）、服務效率（P10）使用兩兩比較的方法，確定相對于準則層中管理水平（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）、污染強度（P13）、資源利用（P14）使用兩兩比較的方法，確定相對于準則層中資源環(huán)境承載力（B3）的重要性權(quán)重。aij表示方案層中第i個因素和第j個因素的相對重要性，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個因素與第j個因素的重要性比較結(jié)果為aij，則方案層中第j個因素與第i個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）（見表1）。

表1 兩兩比較法的標度確定

1.3 各單準則下方案層排序及其一致性檢驗

園區(qū)規(guī)劃（B1）、管理水平（B2）、資源環(huán)境承載力（B3）的準則層分別支配了方案層P1～P5、P6～P10和P11～P14，可以得到3個比較判斷矩陣，這是層次分析法的信息基礎。為確保比較判斷矩陣能夠真實反映客觀事實，需通過計算求取各準則層下方案層的相對排序權(quán)重，并進行一致性檢驗。研究以和法計算權(quán)重，計算步驟如下。

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：一致性檢驗結(jié)果通過一致性指標（CI）表征，若n＝1或2，一致性標準值（RI）為0，說明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，說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 目標總排序及其一致性檢驗

目標總排序反映了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）等準則層對于化工園區(qū)評估綜合值（A）總目標的相對重要性，其一致性檢驗步驟如下。

第一步：自上而下逐層計算各層次相對于目標層的重要性排序權(quán)向量。

第二步：假設準則層上3個因素相對于總目標的排序權(quán)向量：

第三步：方案層有14個因素，分別對應準則層的某個因素（i，j，k）的排序權(quán)向量：

第四步：方案層14個因素相對總目標的排序權(quán)向量：

第五步：假設方案層為k-1，準則層為k，則第k層各因素兩兩比較的層次單排序一致性指標如式（12）～（14）所示。當目標總排序的一致性比例CRk＜0.1時，說明化工園區(qū)評價AHP模型在方案層水平上整體達到一致性。

2 結(jié)果與討論

給指標賦權(quán)是評價過程中的一個重要環(huán)節(jié)，權(quán)重是否合理直接關系到評價的準確性和科學性[4]。沈陽化學工業(yè)園規(guī)劃了基礎原材料、化工新材料、高端專用化學品、橡膠加工、制藥和涂料6個產(chǎn)業(yè)板塊，結(jié)合園區(qū)內(nèi)48家企業(yè)現(xiàn)場排查結(jié)果，基于AHP模型得出的評價權(quán)重見表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，評價指標權(quán)重從大到小排序依次為規(guī)劃選址、基礎設施建設、環(huán)境質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)、安全應急能力、資源利用、經(jīng)濟規(guī)模、污染強度、制度建設、監(jiān)管手段、環(huán)境管制、服務效率、創(chuàng)新能力和組織機構(gòu)，說明化工園區(qū)規(guī)劃選址尤為重要。生態(tài)保護紅線、自然保護區(qū)、飲用水水源地保護區(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)嚴禁新建化工園區(qū)，與遼寧省化工園區(qū)認定暫行辦法的要求一致。

3 結(jié)論

（1）化工園區(qū)評價指標主要包括規(guī)劃選址、基礎設施建設、環(huán)境質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)、安全應急能力、資源利用、經(jīng)濟規(guī)模、污染強度、制度建設、監(jiān)管手段、環(huán)境管制、服務效率、創(chuàng)新能力和組織機構(gòu)。

（2）基于AHP構(gòu)建的化工園區(qū)評價指標結(jié)構(gòu)模型一次性比例CR小于0.1，說明比較判斷矩陣的一致性可以接受，建?？尚?。

（3）通過研究確定，化工園區(qū)規(guī)劃選址、基礎設施建設、環(huán)境質(zhì)量3個指標權(quán)重之和占比超過50%，應在園區(qū)總體規(guī)劃編制階段予以重視，確保園區(qū)內(nèi)企業(yè)危險化學品生產(chǎn)、儲存裝置與周邊環(huán)境敏感點保持足夠的安全防護距離。