基于系统工程方法统筹低碳城市规划_建设与管理_杜栋.docx

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1、 2016年第 24期 . 科技管理研宄 Science and Technology Management Research 2016 No. 24 doi: 10. 3969/j. issn. 1000 -7695. 2016. 24. 043 基于系统工程方法统筹低碳城市规划、建设与管理 杜 栋 ， 葛 韶 阳 (河海大学城市系统工程研究中心，江苏常州 213022) 摘要：以低碳城市为研宄对象，认为低碳城市工作也是一个复杂的系统工程。低碳城市系统包括目标系统、运 行系统、保障系统、控制系统。低碳城市工作中的低碳城市规划对应于目标系统、低碳城市建设对应于运行系 统、低碳城市管理对应于保障

2、系统。要统筹规划、建设和管理三大环节，需要强化低碳城市的控制系统。建议 成立 “ 总体设计部 ” ，并充分运用协调控制的方法和技术。 关键词：系统工程；城市系统工程；低碳城市 中图分类号： n24.5 文献标志码： A 文章编号： 1000 -7695 (2016) 24 -0255 -05 Systematic Low Carbon City Planning, Construction and Management by System Engineering Method DU Dong, GE Shaoyang (Research Center of Urban System Engin

3、eering, Hohai University， Changzhou 213022, China) Abstract: Running low carbon city is a complicated system engineering. Low carbon city system includes target system, circulation system, guarantee system and control system. Low carbon city planning aims at target system, while low carbon city cons

4、truction aims at circulation system, and low carbon city management aims at guarantee system. Low carbon city control system needs to be enhanced so as to carry out systematic planning, construction and management. The paper suggests that a total design headquarter should be established to make good

5、 use of the related methods and technologies. Key words: system engineering； urban system engineering； low carbon city 改革开放以来，我国经历了世界历史上规模最 大、速度最快的城镇化进程，然而城市问题越来越 显著而且复杂，尤其是城市生态问题引起人们的高 度关注并成为人们迫切期待解决的突出问题。中央 城市工作会议 2015年 12月 20 21日在北京举行， 这是时隔 37年后中央再次召开城市工作会议，目的 是着力解决 “ 城市病 ” 问题。会议指出，城市工作 是一个复杂的系统工

6、程，在城市工作中需要统筹规 划、建设、管理三大环节。本文拟以低碳城市为研 宄对象，在回顾相关研宄和对单个环节进行讨论的 基础上，运用系统工程的理论和方法，研宄低碳城 市规划、建设和管理三大环节的统筹问题，并提出 相关工作建议。 1城市系统工程和低碳城市系统工程的研宄进展 1- 1关于城市系统工程 北京城市系统工程研宄中心杨经良 1首提 “ 城 市系统工程 ” 概念。他认为城市是一个以人为主体 的，集约经济、集约科学文化的开放式社会系统。 吴良镛 2先生指出，对城市这一 “ 复杂巨系 统 ” ，需要借助复杂性科学的方法论，从整体上进行 探讨。 寇晓东、薛惠锋是国内不多见的专丨从事城市 系统工程研

7、宄的早期学者。他们认为城市系统工程 是一门新兴交叉综合性学科，并提出了城市系统工 程的理论框架 3。后来，他们基于 WSR (物理一事 理一人理）方法论进一步探讨城市发展 4。 1.2关于低碳城市系统工程 李金兵等 5认为低碳城市建设是系统工程，并 在系统论基础上提出了低碳城市系统模型，初步探 讨了低碳城市系统运作规律。张启人等 6对发展低 碳城市系统工程进行了思考，主张将系统工程观点 和方法全方位、全要素地应用于低碳城市的战略目 标和框架设计。刘 伟等 7在明确低碳城市发展规划 重点下构建低碳城市发展规划的 SD (系统动力学 ） 模型。 以上可见，把系统工程理论和方法用于城市建 设和低碳城

8、市发展，己经有学者走在前面，但从整 体上看，这方面的研宄工作才刚刚起步，从城市规 划、建设、管理统筹的角度研宄的少，尤其是针对 收稿日期： 2016 -03 -23，修回日期： 2016 -05 -24 基金项目：国家社科基金重大项目 “ 我国低碳城市建设评价指标体系研宄 ” （ 15ZDA055) 256 杜栋等：基于系统工程方法统筹低碳城市规划、建设与管理 低碳城市规划、建设、管理的统筹研宄尚未看到。 而且，在具体实践工作中，系统工程思想还没完全 形成，系统工程方法尚未在城市建设和低碳城市发 展中真正落地，也需要结合实际给出有针对性的 建议。 2低碳城市规划、建设与管理三大环节的分别讨论

9、把城市作为系统来看，至少应该包括以下子系 统：生态子系统、经济子系统、社会子系统、文化 子系统。本文重点关注生态子系统中的低碳部分。 低碳城市工作是一项复杂的系统工程。从过程 观看，低碳城市工作至少应该包括规划、建设、管 理三大环节。这三大环节形成了紧密相关的三大研 宄领域 低碳城市规划、低碳城市建设、低碳城 市管理。首先，要有低碳城市规划，没有规划，发 展就迷失了方向；其次，重在低碳城市建设，低碳 城市建设是低碳城市规划的实施；再后，要加强低 碳城市管理，只注重建设而疏于管理，就会无序 发展。 低碳城市系统是一个大系统，其中的规划、建 设与管理又可以看作是其三大子系统，每个子系统 均需要研宄

10、，而且 3个子系统之间还需要统筹与协 调。下面先对这三大子系统分别进行讨论。 2. 1低碳城市规划 建设低碳城市，倡导低碳发展，首先要 开展低 碳城市规划。因为低碳城市规划处于城市低碳发展 的战略层面。换句话说，低碳城市规划应作为城市 低碳发展的首要环节。 低碳城市规划作为低碳城市建设和低碳城市管 理的主要依据，必然在低碳城市发展过程中承担重 要角色。然而，目前低碳城市规划在国际上尚处于 探索阶段，在我国也刚刚起步，还有许多方面需要 进一步创新和完善。 从低碳城市规划理论上看，除了要积极吸收传 统的城市规划理论、低碳城市发展理论外，应积极 构建适合我国国情的低碳城市规划理论研宄框架 8。 但也

11、有专家认为，就中国当前城市发展的实际来看， 以低碳为切入点进行低碳城市规划理论与体系的构 建难于实现，而将低碳理念、低碳方法应用于城市 规划中更为现实与可行 B。本文认为，以上争论的 焦点其实就是对低碳城市规划的定位问题。这里大 概分 3种情况：一种是在现行城市规划编制体系之 外另起炉灶编制低碳城市规划；另一种是把低碳城 市规划作为城市规划的组成部分进行专项规划；还 有一种就是把低碳理念融入在整个城市规划编制之 中。从目前来看，将低碳理念融入到整个城市规划 编制之中较容易实现。而且，应该看到，低碳城市 规划有不同的层次：一是宏观层面的低碳城市发展 规划；二是中观层面的低碳城市建设规划；三是微

12、观层面的低碳城市具体领域规划（解决低碳城市发 展中的具体问题） 1 。所以，在谈低碳城市规划时， 首先要对概念定位和针对层次有所界定，不然所谈 的低碳城市规划内涵和外延不明，势必造成混乱。 进一步来看低碳城市规划的内容。低碳城市规 划涉及面广，涵盖能源、产业、交通、建筑、消费 等多个领域，低碳城市规划不能无所不包，面面俱 到11。低碳城市规划应该抓住规划的几个核心要 素，尤其是低碳发展的目标 - 个综合的碳排放 量指标、关键领域的可操作性措施和规划实施的保 障机制。作为规划，不仅要明确目标，而且要有行 动计划，应该给出达到目标的路径和措施。另外， 保障机制也是规划中不可缺少的部分，这部分并不

13、是一笔带过，而是规划需要重点研宄的内容。 值得一提的是低碳城市规划的指标体系。国内 外低碳城市规划均有设置指标体系。指标体系作为 规划实施的主要控制手段，是将低碳城市规划由概 念层面转化为可操作层面的重要指南。很多机构或 学者已提出各种低碳城市指标体系，但如何增强这 些指标的可操作性与对不同地区的适应性，是亟待 解决的课题 12。在这里，一个最基本的问题就是低 碳城市评 估标准。首先要明确城市碳排放的总体目 标，然后根据部门（或领域）来划分具体的碳排放 标准。 2. 2低碳城市建设 针对低碳城市的建设，首先可以看到，自 2007 年保定市率先启动低碳城市发展项目以来，在全国 的每个地区至少都有

14、一个低碳试点城市，但很多处 于探索阶段 13。其次，浏览期刊网上的文献发现， 研宄主要集中在低碳城市的内涵和特征、评价指标 体系、发展模式、实现路径或对策建议以及国外低 碳城市实践经验借鉴等方面。 低碳城市的建设是一个动态的过程，其发展和 形成必然有其深层的规律，但是目前学界对低碳城 市的形成机理及发展机制研宄都较少，从而无法阐 明城市的低碳化发展模式。而且，每个城市的定位、 类型与功能不同，没有一个固定的发展模式，其低 碳化建设必然采取其相适应的发展模式。所以，应 针对具体城市的情况，重点分析其低碳城市建设的 关键问题，并在此基础上提出有针对性的策略和 措施。 目前，关于低碳城市建设路径的文

15、章很多，学 者们从各自的角度指出低碳城市的建设路径，但大 体上宽泛且雷同。路径的确有多条，也可以说得很 全面，但关键是所在城市低碳建设的瓶颈问题是什 么，这样谈路径才能 “ 落地 ” 。约束理论 （ Theory of Constraint， TOC)是帮助识别出在实现目标的过程 中存在着哪些制约因素以及关于进行改进和如何最 好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则，所 杜栋等：基于系统工程方法统筹低碳城市规划、建设与管理 257 以可以基于该理论来分析具体城市低碳建设的瓶颈 问题和解决路径。 2.3低碳城市管理 首先，谈谈城市管理的概念。城市管理这个概 念看似熟悉却又十分模糊。从管理的目标和

16、本质来 看，城市管理就是实现城市的协调运转。相对于城 市规划与建设而言，城市管理是管理那些已经规划 好和建设好的、直接影响城市整体协调运转的动态 因素。对于低碳城市管理而言，低碳城市管理作为 过程，它是以实现城市低碳发展和协调城市低碳运 转为目标，以调节控制为方法的活动。 其次，谈谈城市治理的概念。说到城市管理似 乎是老学科、老专业、老话题，但说到城市治理， 尤其是城市协同治理，特别是低碳城市协同治理， 则是新课题。管理和治理的区别在于，管理是他组 织，治理是自组织；管理一般是单主体，治理一般 指多主体。 陈桂生 14探讨低碳城市的公共治理，指出在城 市低碳 治理进程中，应重视协调各城市主体间

17、的利 益平衡问题。朱传芳 15提倡运用科技手段，发挥网 格化城市管理模式在低碳城市运行中的保障作用。 李晓亮等 16认为，低碳城市管理应该在摸清各个管 理部门管辖范围内温室气体排放来源的前提下 “ 对 症下药 ” ，各个政府部门分工负责、协调合作。于 是，提出基于温室气体清单的不同管理部门的低碳 城市管理策略。刘新民等 17分别从政府、企业、居 民三方面参与主体提出不同分类城市实行低碳城市 建设的治理策略。 以上可见，从管理到治理，看起来是一字之差， 但后者抛弃了传统政府管理 的强制，它强调政府、 企业、团体和个人的共同作用，重视网络社会组织 之间的对话与合作关系。对于低碳城市而言，治理 方式

18、的变革是值得探讨的话题。 3三大环节之间的关系 低碳城市规划、建设、管理是服务于城市低碳 化的不同环节。在城市低碳化进程中，三者是城市 低碳发展中密不可分，相互关联的 3个基本环节。 低碳城市规划是战略性安排，是低碳城市建设和管 理的前期工作，需要在城市低碳发展实践过程中不 断修订和完善；低碳城市建设是将低碳城市规划的 相关部署加以全面落实的过程；低碳城市管理是指 运用各种体制机制支持和维护低 碳城市运作的环节。 规划具有龙头作用，建设是过程，管理是保障。三 大环节的具体地位和作用说明如下： 低碳城市规划是龙头。低碳城市规划是低碳城 市建设与管理的直接依据，低碳城市规划要科学有 序地安排低碳城

19、市的建设和管理工作，避免出现盲 目性和随意性。反过来，城市低碳发展中各种建设 与管理行为也是对低碳城市规划的权威性、重要性 认识不断深化的过程。 低碳城市建设是过程。低碳城市建设是低碳城 市规划得以实现的具体措施，也是低碳城市管理的 基础。低碳城市建设要根据低碳城市规划的部署， 有计划地进行建设，还要根据低碳城市规划确定的 目标原则和指标体系，规范各类建设行为。 低碳城市管理是保障。低碳城市管理是保障城 市低碳运行的手段。如何使低碳城市规划与建设达 到和保持预期的效果，高效能的低碳城市管理不可 或缺。从规划、建设与管理三者的关系来看，若管 理不善，再好的规划与建设成果也会泡汤。 4基于系统工程

20、方法统筹三大环节 目前，我国的低碳城市试点工作己经展开，甚 至可以说如火如荼，但是统领的低碳城市发展规划 缺乏、低碳城市规划的编制实施不到位、低碳城市 建设过程中的制约因素较多、低碳城市管理体 制机 制有待健全和完善。其实，不仅各个环节存在改进 的空间，更为重要的是三大环节脱节问题需要解决。 所以，必须深刻认识低碳城市规划一建设一管理的 关联性与系统性，加大力度，统筹三大环节。 本来，低碳城市规划应该是低碳城市建设的路 线图和行动指南，对于低碳城市建设具有指导作用， 但是，目前的规划未能更好地发挥对城市低碳建设 的指导作用。另外，如果有了科学的低碳城市规划， 那么就要严格地按规划进行建设，因为

21、，现代城市 急剧增加的人口、不断发展的产业、复杂的设施、 有限的土地、环境资源的负担不允许城市盲目建设， 但是现实是盲目建设到处可见。更为严重的问题是 只重视建设，而管理跟不上，最终造成人们对在城 市生存和生活感到质疑或失望。系统工程理论的基 本点就是要求人们对研宄对象作完整的、系统的、 全面的考察。所以，可以基于系统工程理论和方法 来统筹低碳城市的规划、建设和管理三大环节。 从城市系统工程的观点看，除了城市运行系统 外，还应包括城市系统运行的目标、系统运行的保 障和系统运行的控制。对于低碳城市而言，低碳城 市规划是目标系统，低碳城市建设是运行系统，低 碳城市管理是保障系统，三者的统筹就是控制

22、系统 (见图 1)。 在实际工作中，建议成立统筹的 “ 总体 设计部 ” ，并充分运用协调控制的方法和技术。 图 1三大环节统筹问题的系统分析 (1)总体设计部。钱学森院士把应用开放的复 258 杜栋等：基于系统工程方法统筹低碳城市规划、建设与管理 杂巨系统的方法（综合集成法 ） 的集体称为总体设 计部。他认为，应用处理开放的复杂巨系统的方法 必须要有总体设计部这样的实体机构。综合集成法 是研宄开放的复杂巨系统的方法论，总体设计部是 实现这个方法论所必须的体制和机制 18。 对于如何统筹低碳城市规划、建设、管理三大 环节，本文认为，可以运用综合集成法，并成立总 体设计部。然而，目前低碳城市基本

23、上尚没有这样 的机构，或者只是某些政府部门或者研宄机构初具 总体设计部的雏形。就宏观的情况而言，当前我国 的低 碳城市建设以顶层设计与试点示范相结合的方 式推进。在国家应对气候变化与节能减排工作领导 小组的领导下，国家层面以国家发改委主导（领导 小组办公室设在国家发改委），地方层面也成立有类 似的应对气候变化和节能减排、低碳经济工作领导 小组，由各级政府发改委牵头落实低碳城市建设工 作。各级发改委可以设立针对低碳城市发展的总体 设计部。就具体的城市而言，由于各领域条块分割， 各自为政，规划国土委、住房建设局、城管局等部 门缺乏配合的协调机制，所以，每个城市应根据自 己的情况设立相应的协调机构或

24、部门。 低碳城市总体设计 部应由熟悉低碳城市系统的 各个方面的专家组成，由知识面比较宽广的专家负 责领导，应用综合集成法对低碳城市系统进行总体 研宄。总体设计部设计的是系统的总体方案和实现 途径。总体设计部要把低碳城市系统作为若干子系 统有机结合的整体来设计，对每个子系统的要求都 首先从实现整个系统相协调的观点来考虑，对子系 统之间、子系统与整个系统之间的关系，都首先从 系统总体协调的需要来考虑，进行总体分析、总体 论证、总体设计，提出具有科学性、可行性和可操 作性的总体方案。 (2)协调控制的方法和技术。对于低碳城市运 行而言，可 以采用集中与分散相结合的递阶控制方 式。递阶控制是在层次结构

25、的系统中，将控制单元 分成若干等级，最上层的叫做控制器，以下各级称 为各层次的决策单元 M。整个递阶系统有一个总的 目标就是城市低碳化，各决策单元（规划部门、建 设部门、管理部门）协调工作，实现低碳目标的优 化。这里的分解与协调方法就是把低碳城市系统分 解成若干子系统，各子系统将性能反馈给大系统， 用低碳城市总目标衡量后，再将指示下达给各个子 系统。所以，它不是仅仅将大系统简单地分解成若 干子系统，对各个子系统分别优化，最后加起来求 得总目标，而是强 调协调。 控制过程中信息流通主要是上下层之间和左右 部门之间的信息传递与反馈。这样就要求充分运用 现代化的信息技术和智能技术，可以把低碳城市建

26、设与智慧城市结合起来，建立低碳城市建设的智能 化管理平台。智慧城市作为一种决策的手段和工具， 在进行城市规划、建设、管理以及资源与环境保护 的过程中，可以起到不可替代的作用。根据低碳城 市工作的需求，低碳城市的智能化管理平台，主要 针对低碳城市评价体系的应用而建立，基于大数据 技术，实现对低碳城市评价的数据管理、数据分析、 可视化结果输出等基本要求。智能化管理平台的 开 发，不仅是信息技术和智能技术的运用，更主要是 将改变城市的治理方式。 5结语 低碳城市工作是一个复杂的系统工程。低碳城 市规划、建设、管理三大环节可以看作是低碳城市 工作的三大子系统。对于这三大环节的分析研宄己 经取得了一定的

27、进展，但是对这三大环节的综合研 宄还非常落后。统筹是一种综合思想。现在的问题 不是低碳城市发展要不要统筹的问题，而是如何才 能真正得实现统筹的问题。而系统工程提供了解决 这一复杂系统问题的方法。统筹思想与系统工程方 法的结合，可以形成一种整体综合理论，必将在低 碳城市实践中显示出其先导性。要统筹低碳城市规 划、建设和管理三大环节，本文建议成立总体设计 部，并充分运用协调控制的方法和技术。期望有更 多的城市在实际工作中运用系统工程方法，推进城 市低碳发展。 参考文献： 1 杨经良 .论城市系统工程 D.系统工程理论与实践， 1985 (4) : 18-24 2 吴良镛 .中国城市发展的科学问题

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29、刘伟，陈超凡，桓汉青，等 .基于系统动力学模型的低碳城市 发展研究 D.环境污染与防治， 2014 (4): 86-91 8 袁贺，杨稗 .中国低碳城市规划研宄进展与实践解析 J.规 划师，2011 (5) : 11 -15 钱紫华，曹春霞 .低碳城市规划的研宄回顾与思考 D.重庆 建筑，2011 (4) : 1 -4 10 李国亮，任镇英，龚葳 .低碳城市规划理论 DG.山西建筑， 2010 (34) : 24-27 11 陈洪波 .低碳城市规划：目标选择与关键领域华中科技 大学学报（社会科学版）， 2011 (2) : 82 -86 12 杜栋，庄贵阳，谢海生 .从 “ 以评促建 ” 到

30、“ 评建结合 ” 的 低碳城市评价研究 J.城市发展研宄， 2015 (11): 7-11 13 罗宏，吕连宏，何美梅 .低碳城市规划建设的难点与关键问题 杜栋等：基于系统工程方法统筹低碳城市规划、建设与管理 259 C0.环境科技， 2010 (6) : 1 -6 14 陈桂生 .低碳城市的公共治理系统及其路径 D.云南社会科 学， 2011 (5) : 15 -19 15 朱传芳 .运用网格化城市管理保障低碳城市运行 m.城市管 理与科技， 2012 (1) : 52 -54 16 齐海云，耿世刚，李晓亮 .基于温室气体清单的低碳城市管理 策略分析 D.环境保护， 2015 (6): 48 -51 17 刘新民，于文成，吴士健 .不同低碳城市分类视角下的三方主 体治理策略分析 D.现代城市研究， 2013 (7): 105-108 18 孙东川，林福永 .系统工程引论 M.北京：清华大学出版 社， 2004: 68 -71 19 杜栋 .管理控制学 M.北京：清华大学出版社， 2006: 117 -118 作者简介：杜栋 （ 1964 ），男，陕西户县人，教授，主要研宄方向 为系统工程、信息管理；葛韶阳 （ 1992 ），女，河南郑州人，硕士 研宄生，主要研宄方向城市系统工程。