《Next Materials》：Prioritizing barriers to cleaner production in biodegradable tableware manufacturing: A hybrid Fuzzy Delphi-ZBWM framework for circular economy transitions in emerging economies
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传统塑料废弃物日益加剧的环境负担，激发了人们对可生物降解替代品及清洁生产体系的浓厚兴趣。然而，新兴经济体中可生物降解餐具制造的大规模推广仍受到多重障碍的制约。本研究开发了一个集成框架，用以识别、验证并优先排序这些障碍，为循环经济转型提供可操作的洞见。研究采用两
传统塑料废弃物日益加剧的环境负担，激发了人们对可生物降解替代品及清洁生产体系的浓厚兴趣。然而，新兴经济体中可生物降解餐具制造的大规模推广仍受到多重障碍的制约。本研究开发了一个集成框架，用以识别、验证并优先排序这些障碍，为循环经济转型提供可操作的洞见。研究采用两阶段混合方法：首先，基于专家共识，利用模糊德尔菲法（Fuzzy Delphi Method）筛选并验证相关障碍；其次，采用Z数最优最劣方法（Z-Number Best-Worst Method, ZBWM）对验证后的障碍进行优先级排序，同时纳入专家判断的不确定性与可靠性——相较于传统模糊多准则决策（MCDM）方法，这是一项关键优势。将所提出的框架应用于伊朗可生物降解餐具行业——作为新兴经济体的代表性案例——揭示出经济性障碍是最显著的制约因素。具体而言，高额的机械购置成本（0.1282）位列第一，其次是国际市场准入受限（0.1255）和生产基础设施不足（0.1243）。技术性与制度性约束进一步加剧了这些挑战。本研究在方法论上做出了贡献，验证了模糊德尔菲-ZBWM集成方法在不确定性条件下解决复杂可持续性问题的有效性。对于材料研究人员而言，本研究提供了一份工业障碍优先序图谱，可为研发方向提供参考——尤其是需要开发具有更宽加工窗口、与现有设备兼容且可利用本地原料的生物聚合物。在实践层面，本研究为设计有针对性的清洁生产干预措施——包括绿色融资、出口促进和基础设施建设——提供了结构化的证据基础，以支持新兴经济体中生物基制造领域的资源效率提升、废物减量和循环物料流动。
**一、研究背景与问题提出**
传统塑料制品因其耐久性、轻质、易加工和成本效益等特性，在现代社会中不可或缺。然而，大多数传统塑料不可生物降解，其消费后阶段造成了严重的环境问题，包括固体废物累积、资源枯竭和温室气体排放。尽管可生物降解聚合物作为有前景的替代方案在全球范围内受到关注，其大规模生产仍受限于底物可用性有限、生产效率低、灭菌要求严格以及原料成本高昂等因素。全球生物塑料产能预计到2025年将达到约280万吨，但仍不足塑料总产量的1%，凸显了技术潜力与工业应用之间的显著差距。伊朗于2006年建立了首个生物降解一次性餐具生产设施，成为全球第五个、亚洲首个实现该技术工业化的国家。然而，伊朗目前塑料垃圾回收率不足15%，国内可生物降解餐具产量不足装机容量的30%。这种早期技术采用与有限产业扩张之间的脱节，凸显了在新兴经济背景下系统研究制造障碍的必要性。
现有研究在何种障碍类别最具决定性方面存在分歧：一派强调技术障碍，如机械强度和阻隔性能不足；另一派则主张经济与系统性障碍更为关键，尤其是在发展中经济体。同时，已有研究主要聚焦于材料性能、环境绩效和消费者接受度，而对制造侧的清洁生产采纳障碍关注有限，尤其是缺乏在不确定性条件下同时评估技术、经济、市场和治理相关障碍的集成决策支持框架。此外，前期研究多采用考虑不确定性但忽视专家判断可靠性的传统模糊多准则决策方法。为填补这些研究空白，本研究提出了一种集成模糊德尔菲法与Z数最优最劣方法的框架，以识别并优先排序新兴经济体可生物降解餐具制造中的清洁生产障碍。
**二、研究方法**
研究人员采用描述性调查方法，通过目的性抽样选取了十位来自伊朗国内可生物降解一次性容器生产工厂及相关学术领域的专家，涵盖生产管理、制造工程、研发和可持续制造等专业背景。数据收集结合结构化问卷和半结构化访谈，通过面对面会议和电话沟通进行。研究采用两阶段混合方法：第一阶段应用模糊德尔菲法（Fuzzy Delphi Method, FDM），基于模糊逻辑和模糊推理系统原理，以三角模糊数表示专家意见，通过连续两轮调查达成共识并验证初始障碍清单；第二阶段采用Z数最优最劣方法（Z-Number Best-Worst Method, ZBWM），将Z数的可靠性分量转换为权重因子，构建加权Z数并将其转化为常规模糊数，进而通过建立模糊参考比较和模糊成对比较矩阵，求解非线性优化模型以获得最优模糊权重。Z数的引入是该方法的核心优势，同时捕捉了专家判断的不确定性和置信度。一致性比率均低于0.15的可接受阈值，验证了专家判断的可靠性。
**三、研究结果**
**（一）模糊德尔菲障碍筛选与共识达成**
第一轮Delphi调查中，基于文献识别的17项指标均超过0.7的去模糊化阈值，最低值为0.717，无指标被剔除。第二轮中，专家审阅初始结果并提出八项额外指标，总计25项。所有25项指标均维持在0.7以上（最低为0.7024），两轮间均值差异范围为0.0013至0.0677，均远低于0.1的停止标准，确认达成共识。由于直接对25项指标应用最优最劣方法（BWM）需要每位专家进行约600次成对比较，不可实际执行，研究人员基于专家咨询和主题聚类对指标进行系统性整合。25项指标首先被归为五个主题簇：技术、经济、法律/监管、基础设施和市场/投资障碍。在同一簇内合并或剔除内容重叠的指标，例如N9（可生物降解塑料价格高）被视为C5（原料成本）和C6（机械成本）的结果而予以排除。最终得到十项整合标准（C1至C10），归为三类：经济挑战（C5、C6、C7、C9、C10）、技术挑战（C2、C3、C4）和法律挑战（C1、C8）。
**（二）ZBWM优先级排序结果**
基于十位专家的意见，在Z数环境下使用最优最劣方法对障碍进行加权和排序。经济挑战中，可生物降解塑料生产机械成本以0.1282的权重位列第一；缺乏通往全球市场的渠道以更新生产技术以0.1255的权重列第二；缺乏生产可生物降解一次性餐具的适当设施以0.1243的权重列第三；而缺乏投资以0.0768的权重列最后。技术维度中，与全球供应链整合有限以进行生产升级是最显著障碍（0.1255），其次是包装和生物塑料制造劳动力能力不足（0.1）以及物流基础设施欠发达（0.0964），核心转换技术获取受限获得最低技术权重（0.0810）。法律障碍方面，违反现有环境法规以0.1029的权重居首，行政政策和限制性监管框架以0.0862的权重居第二。
**（三）敏感性分析与验证**
在模糊德尔菲阈值敏感性测试中，研究人员检验了δ=0.7、0.75和0.8三个去模糊化阈值。在δ=0.7时，25项指标全部保持在临界值以上；在δ=0.75时仅八项指标超过阈值；在δ=0.8时仅两项保留。最终排名最高的障碍（机械成本，0.7791）低于δ=0.8阈值，证明该水平过于严格，因此原始阈值0.7提供了最平衡的选择。在留一专家（LOO）分析中，将原始排名与每种排除场景的排名进行斯皮尔曼秩相关比较，相关系数范围为0.90至0.96，表明排名具有高度一致性。最关键的是，前三项障碍（C6、C10、C7）在所有十次LOO迭代中完全保持不变，确认排名结果稳健，不受任何单一专家驱动。
**（四）与常规模糊BWM的比较**
为证明通过Z数纳入专家可靠性的附加价值，研究人员使用忽略Z数第二分量（可靠性）的常规模糊BWM评估了相同的成对比较数据。比较结果显示：可靠性较低的障碍在ZBWM中受到惩罚，C2和C4在模糊BWM中获得显著更高的排名（第2和第3位），而在ZBWM中降至第5和第6位，确认ZBWM正确降级了低置信度判断；仅有排名第一的障碍（C6）在两种方法中均保持主导地位；ZBWM中首位与末位障碍之间的权重差距（0.0514）大于模糊BWM（0.0400），表明ZBWM通过放大高可靠性判断提供了更强的区分能力。
**四、讨论与结论**
研究结果表明，经济障碍是制约清洁生产实施的最重要因素，其中高机械成本是最关键的障碍（0.1282），其次是国际市场准入受限（0.1255）和生产设施不足（0.1243）。伊朗特有的三个因素解释了机械成本为何排名第一：国际制裁限制获取欧洲和日本设备、伊朗里亚尔大幅贬值和持续通胀推高进口成本、以及缺乏国内机械制造业形成卖方市场。研究将优先级排名转化为具体的研发方向：开发具有更宽加工窗口和更低吸湿性的生物聚合物、优先利用本地可再生原料、降低加工敏感性以减少现有设施改造需求。在实践层面，针对前三项障碍，研究人员提出了行动者特定干预方案：机械成本障碍由工业部、矿业和贸易部及伊朗中央银行牵头，通过国家发展基金和银行网络实施低息贷款和设备租赁，列为短期优先事项；市场准入障碍由外交部和标准机构负责，通过双边贸易协定、出口补贴和ISO合规认证实施，列为中期事项；设施不足障碍由工业部和私营投资者合作，通过建立专用工业园区和分阶段改造现有设施解决，列为中长期事项。在循环经济干预措施方面，机械成本对应工业共生（共享加工设施）、市场准入对应降解设计与标准化、设施不足对应逆向物流基础设施。研究结论强调，实验室中的可生物降解聚合物向市场中的可生物降解餐具转型，需要同时关注材料工程和工业生态系统发展，研发优先序应与经济现实相一致。从方法论角度，本研究验证了模糊德尔菲法与ZBWM集成在表征不确定性及专家置信水平差异的复杂决策问题中的适用性，相较于仅考虑不确定性的常规模糊方法，提供了更现实且稳健的优先级排序机制。研究局限在于专家小组规模（十人）、仅涵盖生产侧障碍、以及研究发现对伊朗情境的特定性；未来研究可通过多国比较、扩大专家小组、整合定量可持续性指标及探索障碍间动态交互来进一步扩展。
