《JOURNAL OF MANUFACTURING SYSTEMS》：A multi-criteria similarity-based framework for sustainability assessment of manufacturing processes in resource-intensive industries
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SIMSA框架能够实现单元过程之间的关系型可持续性基准比较。
基于最佳可行技术（BAT）的相对归一化方法能够实现异构关键绩效指标（KPI）的跨行业比较。
OSW-TOPSIS方法提供了概率型、低主观性的聚合方式。
钢铁和水泥行业的研究揭示了稳健且依赖权重的跨行
SIMSA框架能够实现单元过程之间的关系型可持续性基准比较。
基于最佳可行技术（BAT）的相对归一化方法能够实现异构关键绩效指标（KPI）的跨行业比较。
OSW-TOPSIS方法提供了概率型、低主观性的聚合方式。
钢铁和水泥行业的研究揭示了稳健且依赖权重的跨行业类比关系。
SIMSA将相似性与BAT充分性联系起来，服务于以可行性为门槛的决策。
一、研究背景与问题提出
资源密集型行业（如金属、水泥、造纸和化工）因其高资源消耗特性，对环境、经济和社会三个可持续性维度产生显著影响。随着监管压力、利益相关方要求以及全球可持续工业实践的推进，这些行业的可持续性问题日益受到关注。可持续性基准比较方法和框架因此成为评估和比较不同行业制造过程的重要工具。
然而，现有基准比较方法存在若干核心局限。首先，传统方法通常局限于特定行业，限制了跨行业知识转移和最佳实践的传播。其次，这些方法往往依赖专家判断进行主观指标赋权，引入偏差并降低透明度和可重复性。第三，现有方法大多孤立地评估过程，仅能指出哪个过程得分更高，却无法揭示跨行业过程之间的可持续性相似关系。第四，最佳可行技术（BAT）框架通常具有行业特定性，且主要聚焦于环境绩效（特别是排放和资源使用），难以捕捉更广泛的可持续性维度。
此外，多准则决策分析（MCDA）方法虽然被广泛用于整合环境、经济和社会维度之间的权衡，但传统实现方式依赖专家判断的主观权重，降低了可重复性。近年虽有基于熵权法、CRITIC法和蒙特卡洛模拟等数据驱动赋权技术的进展，但固定数据驱动方案通常只确定单一权重向量，随机方法则需要明确的权重空间解释手段和结论稳定性评估方法，仍存在稳健性和解释性缺口。
在基准比较操作化层面，现有方法主要基于绩效得分对过程进行独立排序，对过程之间在行业内或跨行业的相互关系洞察有限。将过程相似性整合到可持续性基准比较中，能够提供更具关系型和系统导向的视角，将基准比较定位为制造系统决策支持问题。
二、研究内容与核心贡献
针对上述问题，研究人员开发了基于相似性的可持续性评估（SIMSA）框架，用于行业内和跨行业的制造过程基准比较。该框架整合了BAT相对归一化、基于相对百分比差异（RPD）的成对过程比较，以及基于蒙特卡洛的TOPSIS方法，实现随机化、低主观性的赋权聚合。
研究做出四项核心贡献：（1）提出关系型、基于相似性的可持续性基准比较公式，将焦点从孤立排序转向单元过程层面的可持续性相似性量化；（2）开发BAT相对、方向敏感的归一化方案，实现异构指标跨行业比较；（3）提出基于优化的随机赋权TOPSIS（OSW-TOPSIS）聚合方法，通过随机模拟赋权降低对主观赋权假设的依赖；（4）建立决策支持解释框架，将相似性得分、BAT相对绩效充分性和可行性筛选联系起来。
三、关键技术方法
研究人员采用的主要技术方法包括：基于文献的KPI筛选方法，从欧盟BAT参考文件（EU-BREF）、全球报告倡议（GRI）标准和经济合作与发展组织（OECD）建议等权威来源中系统筛选过程级可持续性KPI；BAT相对归一化方法，将原始KPI值相对于对应BAT值进行比率归一化，通过方向参数处理指标改善方向差异；相对百分比差异（RPD）相似性度量，量化两个过程归一化KPI值之间的相对差异；OSW-TOPSIS聚合方法，通过蒙特卡洛模拟探索权重空间，结合TOPSIS进行多级配置选择。
四、研究结果
KPI选择与指标体系构建
研究人员基于三重底线（TBL）框架构建了包含环境、经济和社会三个维度的KPI体系。环境指标涵盖电能消耗、热能消耗、能量回收率、CO?排放、废物产生和水资源使用；经济指标包括能源成本、材料成本、维护成本、人工成本和生产效率；社会指标包括职业伤害、个人防护装备使用率、就业稳定性、噪声暴露和有害物质暴露。每个KPI均明确了测量单位和改善方向。
归一化与相似性评估
研究人员采用比率归一化方法，将原始KPI值相对于BAT值进行归一化处理。归一化值等于1表示过程绩效恰好达到BAT基准，大于1表示优于BAT，小于1表示劣于BAT。对于不适用于特定过程的资源KPI，赋予归一化值1以保持数值稳定性。随后通过RPD计算过程间相似性，RPD值越低表示过程间相似度越高。
OSW-TOPSIS聚合
研究人员开发了OSW-TOPSIS方法进行多级聚合。该方法通过蒙特卡洛模拟生成多个权重场景，结合TOPSIS进行配置选择，在降低主观性的同时提供权重空间的概率解释和结论稳定性评估。
五、讨论与结论
SIMSA框架将可持续性相似性与绝对绩效充分性视为互补而非可互换的视角。两个过程可能在可持续性上相似但同时都表现不佳于BAT，而功能相似的过程可能表现出显著不同的可持续性绩效。因此，可持续性相似性应在分层框架中解释：首先，结构和功能特征建立过程背景；其次，RPD量化过程间的可持续性绩效接近程度；第三，可持续性相似性与BAT相对绩效充分性和权重稳健性共同决定基准可比性。
转移性是后续更严格的决策阶段，涉及特定实践、技术、资源流或改进方法能否在过程间可行地应用或交换。SIMSA不直接建立转移性，而是通过相似性得分、BAT相对绩效充分性和可行性筛选为工业共生候选方案的进一步筛选提供基础。
该研究发表在《JOURNAL OF MANUFACTURING SYSTEMS》上，为资源密集型行业的可持续性基准比较提供了新的方法论框架，实现了从孤立排名评估向关系型相似性分析的范式转变。
