由于我国天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)消费需求不确定性受到众多因素的影响,因此本文首先整理10项影响LNG消费需求不确定性的因素,再利用灰关联分析从这些影响因素中萃取重要关键因素,接着再利用TRIZ分析建立LNG消费需求发展战略。本文根据灰关联分析找出影响LNG消费需求不确定性的5项关键因素,并使用TRIZ建立11项改善策略,可归纳为三类,分别为:环保意识与教育训练策略、供给策略、以及管理优化策略,同时拟定短、中、长期三阶段战略发展先后顺序,为LNG能源产业在消费需求的发展战略提供决策支撑。 Due to the uncertainty of LNG consumption demand in China, it is affected by many factors. Therefore, this paper first sorts out 10 factors that affect the uncertainty of LNG consumption demand. Grey relational analysis is then used to extract important key factors from these influencing factors. Then, TRIZ analysis is used to establish the development strategy for LNG consumption demand. Based on grey relational analysis, this paper identifies five key factors that affect the uncertainty of LNG consumption demand, and then 11 improvement strategies are established by using TRIZ, which can be summarized into three categories: environmental awareness and education and training strategy, supply strategy, and management optimization strategy. Meanwhile, the three-stage strategic development sequence of short, medium and long-term is formulated to provide decision-making support for the development strategy of the LNG energy industry in terms of consumer demand.
由于我国天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)消费需求不确定性受到众多因素的影响,因此本文首先整理10项影响LNG消费需求不确定性的因素,再利用灰关联分析从这些影响因素中萃取重要关键因素,接着再利用TRIZ分析建立LNG消费需求发展战略。本文根据灰关联分析找出影响LNG消费需求不确定性的5项关键因素,并使用TRIZ建立11项改善策略,可归纳为三类,分别为:环保意识与教育训练策略、供给策略、以及管理优化策略,同时拟定短、中、长期三阶段战略发展先后顺序,为LNG能源产业在消费需求的发展战略提供决策支撑。
天然气,消费需求,关键因素,灰关联分析法,TRIZ分析法
Qinggui Gao1, Zheng Zhuang2, Yuyan Zhang2, Guangze Chen2, Sheng Fei2
1Key Laboratory of LNG Industry Chain, Fujian University of Technology, Fuzhou Fujian
2School of Transportation, Fujian University of Technology, Fuzhou Fujian
Received: Mar. 26th, 2024; accepted: Apr. 25th, 2024; published: May 31st, 2024
Due to the uncertainty of LNG consumption demand in China, it is affected by many factors. Therefore, this paper first sorts out 10 factors that affect the uncertainty of LNG consumption demand. Grey relational analysis is then used to extract important key factors from these influencing factors. Then, TRIZ analysis is used to establish the development strategy for LNG consumption demand. Based on grey relational analysis, this paper identifies five key factors that affect the uncertainty of LNG consumption demand, and then 11 improvement strategies are established by using TRIZ, which can be summarized into three categories: environmental awareness and education and training strategy, supply strategy, and management optimization strategy. Meanwhile, the three-stage strategic development sequence of short, medium and long-term is formulated to provide decision-making support for the development strategy of the LNG energy industry in terms of consumer demand.
Keywords:Liquefied Natural Gas, Consumption Demand, Key Factor, Grey Relational Analysis, TRIZ Analysis
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在实现“煤改气”的推动下,我国天然气(Liquefied natural gas, LNG)发展已经形成大势,从而产生对LNG巨量的消费需求 [
除上述的供给因素会影响LNG消费需求之外,另外GDP增长水平、产业结构、城镇化、工业化、人口增长率、技术水平、收入水平、能源价格、生活方式等因素也会对LNG消费量产生影响,其中GDP增长对于能源消费有直接推动作用 [
由于“煤改气”推动LNG消费需求增加,导致LNG生产供给、运输、储存的挑战提高。因此,为了制定有效的LNG消费需求发展战略规划,建构稳定的LNG供需结构,首先需要从众多影响LNG消费需求的因素中找到较为关键的影响因素,从而使规划LNG消费需求发展战略的决策过程更加精简和有效。其次,除了找到LNG消费需求的重要关键影响因素外,尚需进一步发展有利的战略以解决所面临的重要关键影响因素,以此稳健的推动LNG消费需求发展。因此本文首先通过相关文献对我国LNG消费需求现状进行了解,并汇整理影响我国LNG消费需求不确定性的因素以此建立问卷进行调查,接着再针对回收问卷的数据进行分析,通用灰关联分析(Grey relational analysis)萃取影响LNG消费需求不确定性的重要关键因素,并进一步使用TRIZ分析建立LNG消费需求发展的战略规划,接着建立短中长期战略规划,为建立LNG消费需求发展规划提供参考。
关于影响国内天然气消费需求不确定的因素可以从经济发展、成本供给、环保意识等方面来看,详细内容整理于表1。
因素名称 | 因素内容 | 文献来源 |
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b1. GDP增长水平 | 能源是一个国家经济发展的基础,而GDP的增长水平显示经济发展水平,未来LNG消费市场的主要增长潜力来自于天然气发电、工业燃料煤改气以及城市、交通用气的发展,这可以为产业的生产力提供基础,带动经济发展。因此GDP增长水平与LNG能源需求有着密不可分的关系。 | [
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b2. 产业结构 | 第二产业对于的能源消耗较大,第一与第三产业相对来说对于的能源消耗较小;但是目前来看,第一产业比重在逐渐下降,第三产业比重不断增加,当产业结构发生明显变化时,就有可能影响能源的消费需求。 | [
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b3. 环保政策 | 在目前环保压力下,煤改气需求潜力巨大,因此可能影响LNG能源消费需求。 | [
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b4. 替代能源成本 | 由于工业燃料煤改气增加替代成本,可能影响工业用户使用LNG能源意愿。 | [
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b5. 城镇化 | 城镇化代表人口向城市集中,导致对能源消费需求的增加。 | [
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b6. 人口规模增长率 | 一般来说人口规模与市场需求量成正比,因此人口规模越大,LNG消费需求量也就越大,反之亦然。 | [
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b7. 技术水平 | 提升技术水平,扩大供气规模,提高LNG使用的方便性与可靠性。 | [
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b8. 收入水平 | 一般来说,收入与需求是正相关的,当收入越高,生活水平也随之提高,对于物质的需求也越来越多,这是因为较高的收入代表较高的购买能力和支付能力,因此收入水平可能会影响消费者对于LNG的需求与支付意愿。 | [
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b9. LNG能源本身价格 | 根据需求法则,在其他条件不变的情况下,某一商品的价格越低,消费者对该商品的需求量越大;反之则越小。因此,LNG能源本身价格是影响其消费需求的重要因素。 | [
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b10. 低碳生活方式 | 低碳意识越来越受LNG消费端青睐,很多国家、企业与一般大众都将LNG列为首选能源,因此带动LNG消费需求的增加。 | [
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表1. 影响国内天然气消费需求不确定的因素
首先,在经济发展方面:“b1. GDP增长水平”显示经济发展水平,而能源是一个国家经济发展的基础,而能源消耗与“b2. 产业结构”有关,因此LNG能源消费需求与GDP增长水平以及产业结构有着密不可分的关系。同时,经济发展也使得“b8. 收入水平”得以改善,带动“b6. 人口规模增长率”与“b5. 城镇化”的发展,这都将带动对能源的消费需求。其次,在成本供给方面:根据需求法则,在其他条件不变的情况下,某一商品的价格越低,消费者对该商品的需求量越大;反之则越小。因此,“b9. LNG能源本身价格”是影响LNG消费需求的重要因素。此外,随着“b7. 技术水平”的提升,增加气源的供应,也可保障LNG消费需求。最后,在环保意识方面:我国规划预计在2030实现碳达峰,并且预计在2060实现碳中和目标,因此相关的“b3. 环保政策”也陆续出台,这使得具备清洁环保性质的LNG在能源消费市场上产生一定的优势,而这样的“b10. 低碳生活方式”也将是未来趋势。然而,伴随着LNG绿色能源的使用,势必会增加企业以及民生消费的能耗成本增加,因此其他的“b4. 替代能源成本”就有可能影响LNG能源消费需求选择。
萃取影响LNG消费需求不确定性的重要关键因素可使规划LNG消费需求发展战略的决策过程更加精简和有效。因此,本文透过问卷调查探讨影响LNG消费需求不确定性之重要关键因素,用以规划LNG消费需求发展战略。
根据表1所汇整的影响LNG消费需求不确定的因素作为研究问卷的问项,问卷采用Likert五点量表 [
本文将根据灰关联分析的执行步骤萃取影响LNG消费需求不确定性的重要关键因素,分析结果列于表2,分析步骤 [
Step 1. 定义差序列值 Δ 0 i ( k ) = | x 0 ( k ) − x i ( k ) | ,其中xi为比较序列且 x i = { x i ( 1 ) , x i ( 2 ) , ⋯ , x i ( k ) } ,表示为第i个受访者对问卷第k个因素问项重要性的回答分数;而x0为参考序列且 x 0 = { x 0 ( 1 ) , x 0 ( 2 ) , ⋯ , x 0 ( k ) } = 5 ,因此 Δ 0 i ( k ) 表示因素问项重要性的回答分数与重要性最高分数5分的绝对差距。
Step 2. 根据式(1)计算灰关联系数(Grey relational coefficient;r),其中 Δ min 和 Δ max 分别为 Δ 0 i ( k ) 的最小值与最大值,因此r值介于[0, 1],而ζ为辨识系数(Distinguished coefficient),用于显示xi与x0之间的对比,一般取其值为0.5 [
Step 3. 根据式(2)计算灰关联度(Grey relational degree),即为r的平均值,因此其值也介于[0, 1],用以代表参考序列x0与比较序列xi之间的关联程度 [
Step 4. 将 γ ( x 0 , x i ) 由大到小进行排序,即可得灰关联序(Grey relational sequence),排序前面的因素即为越重要之因素,藉此即可找出影响LNG消费需求不确定性的重要关键因素。
γ ( x 0 ( k ) , x i ( k ) ) = Δ min + ζ Δ max Δ 0 i ( k ) + ζ Δ max (1)
γ ( x 0 , x i ) = 1 n ∑ k = 1 n γ ( x 0 ( k ) , x i ( k ) ) (2)
根据表2中 γ ( x 0 , x i ) 数值通过k-平均算法(k-means clustering)进一步将影响LNG消费需求不确定的因素进行分群,结果分为5群(图1),再根据Daniel原则 [
因素编号 | 灰关联度 | 灰关联序 | 组别 |
---|---|---|---|
b4 | 0.6915 | 1 | 1 |
b3 | 0.6296 | 2 | 2 |
b1 | 0.6217 | 3 | |
b2 | 0.6058 | 4 | 3 |
b5 | 0.6053 | 5 | |
b7 | 0.5972 | 6 | 4 |
b9 | 0.5926 | 7 | |
b10 | 0.5349 | 8 | 5 |
b8 | 0.5048 | 9 | 6 |
b6 | 0.4907 | 10 | 7 |
表2. 灰关联度与灰关联序
图1. 灰关联度值数线图
根据上述萃取出的5项重要关键因素(b4、b3、b1、b2、b5)分别采用TRIZ分析法提出对应的改善对策。
首先针对“b4. 替代能源成本”问题,根据TRIZ分析法4个步骤来拟订改善策略 [
LNG与其他替代能源(例如柴油、电、动力煤、或是汽油)在能源市场上是相互竞争的,例如石油价格在2014年时是相对高点,当时布伦特原油每桶价格为108.66美元,而到了2015年与2016年时,布伦特原油每桶价格分别降为52.39美元与43.73美元 [
根据“b4. 替代能源成本”问题的定义可知,由于替代能源成本的影响,会影响LNG的消费意愿,若可以增加LNG价格在市场上的竞争力,当LNG的价格一旦产生竞争力时,便可能刺激消费用户用其替代其他能源,如石油、电、动力煤、或是汽油等,这样还可通过减少碳排放为环境带来环保效益。因此改善参数(Improving parameter)可从39个工程参数 [
根据改善参数“35. 适合性–系统或物体外在条件改变后,仍能运作的能力”与恶化参数“39. 生产性–单位时间内完成操作的次数”,“b4. 替代能源成本”因素对应矛盾矩阵的创新原则 [
根据创新原则意义的解解,针对“b4. 替代能源成本”因素所选择的合适创新原则有“原则6:普遍性(Universality)”、“原则35:改变参数(Parameter Change)”、以及“原则37:热膨胀(Thermal Expansion)”。
首先,“原则6:普遍性(Universality)”的解释是使物体或结构能执行多项功能。因此,针对“b4. 替代能源成本”所拟定策略(B1)为采用弹性合约,合理掌控国际LNG价格的趋势变化,进而有效的控制LNG采购成本,确保LNG价格在市场上的竞争力。
其次,“原则35:改变参数(Parameter Change)”的解释是改变物体或系统的物理状态,因此针对“b4. 替代能源成本”所拟定策略(B2)可以通过建立一个有效的LNG价格预测模型预测LNG价格未来趋势的变化,藉此可以了解未来LNG价格在市场上的变动及其幅度,掌握LNG价格变动对其竞争力的影响,并可以此拟定LNG采购策略,保障LNG价格在上场上的竞争力。
最后,“原则37:热膨胀(Thermal Expansion)”的解释是若是热膨胀已被使用,则使用不同膨胀系数的多重材料。因此,针对“b4. 替代能源成本”所拟定策略(B3)为寻找其他廉价成本的再生能源搭配使用,除了可以降低替代能源成本对LNG消费的影响,也可以为再生能源的发展创造有利的条件,保障能源供给的多源性。
除了“b4. 替代能源成本”问题之外,剩余的4项关键因素的改善策略拟订说明如下。首先,关于“b3. 环保政策”问题主要在于如何积极落实。图2是我国一次能源消费量占能源消费总量的比例 [
图2. 我国一次能源消费量及结构 [
其次,由于能源是一个国家经济发展的基础,而GDP的增长水平显示经济发展水平。因此,“b1. GDP增长水平”问题主要在于人均GDP较高的国家,其人均一次能源消费量也相对高(图3) [
接着,产业结构可以分为第一、第二与第三产业,其中第一产业是指农、林、牧、渔产业,第二产业主要指加工制造产业(或指手工制作业),第三产业则是指除了第一与第二产业之外的部分,如服务业与商业。第二产业对于的能源消耗较大,相较而言,第一与第三产业相对来说对于的能源消耗较小。因此,在推动产业结构转型的过程中,应该积极对高耗能的第二产业,如钢铁、石化、化工等高耗能的行业进行升级转型,积极发展第三产业。目前来看,第一产业比重在逐渐下降,第三产业比重不断增加,2019年第三产业占比约为53.9%,未来到了2035年与2050年,预测第三产业占比分别为70%与80% [
图3. 各国人均GDP及人均一次能源消费量 [
图4. 我国城镇与农村的人均用电量 [
图5. 我国人均能耗 [
最后,城镇化代表人口向城市集中,导致对能源消费需求的增加。图4显示我国城镇与农村的人均用电量近年来皆呈现成长的趋势,且城镇的人均用电量大幅高于农村的人均用电量;图5也显示人均能耗近年来皆呈现成长的趋势 [
关键核心问题 | 改善参数 | 恶化参数 | 创新原则 | 策略规划 |
---|---|---|---|---|
b4. 替代能源成本 | 35. 适合性 | 39. 生产性 | 原则6: 普遍性 | B1:采用弹性合约,合理掌控国际LNG价格的趋势变化,进而有效的控制LNG采购成本,确保LNG价格在市场上的竞争力。 |
原则35: 改变参数 | B2:通过建立一个有效的LNG价格预测模型预测LNG价格未来趋势的变化,藉此可以了解未来LNG价格在市场上的变动及其幅度,掌握LNG价格变动对其竞争力的影响,并可以此拟定LNG采购策略,保障LNG价格在上场上的竞争力。 | |||
原则37: 热膨胀 | B3:寻找其他廉价成本的再生能源搭配使用,除了可以降低替代能源成本对LNG消费的影响,也可以为再生能源的发展创造有利的条件,保障能源供给的多源性。 | |||
b3. 环保政策 | 17. 温度 | 21. 动力 | 原则2: 去除 | B4:知识管理案例库,将推广环保政策发展具有成效经验或知识萃取出有用的部分并加以整理、整合成数据库,有助于未来面临有关或是相似问题时的运用。 |
原则17: 其他构面 | B5:建立第三方环保服务,为企业或组织在落实环保政策时,提供环保咨询、规划方案、以及绩效评估等服务。 | |||
原则25: 自我服务 | B6:建立品管圈(Quality Control Circle),在企业或组织在落实环保政策时,可以由相同、相近或互补性质的人员组成一个团体,由团体成员相互合作、脑力激荡、集思广益,按照一定的活动程序来解决落实环保政策时可能面临的问题,以此持续不断进行改善。 | |||
b1. GDP增长水平 | 26. 物质数量 | 23. 物质浪费 | 原则10: 初步的动作 | B7:规划LNG海外探勘投资计划,保障LNG气源的供给。 |
B8:建立LNG需求预测模型,评估GDP增长、LNG需求量与LNG供给量之关系,以此规划未来的LNG采购模式与供给量。 | ||||
原则24: 中介 | B9:通过第三方物流或是自建LNG的船舶运力,连接LNG供应链上下游,以此建立一个稳定的LNG供应链。 | |||
b2. 产业结构 | 26. 物质数量 | 39. 生产性 | 原则27: 短命廉价物体 | B10:建立能耗数字化管理系统,通过系统对能源消耗量进行连续监控和调整,掌握能源使用情况,并且通过数据挖掘技术进行能耗分析,优化能源的使用。 |
b5. 城镇化 | 26. 物质数量 | 31. 有害的副作用 | 原则40: 复合架构 | B11:能源结构进行调整与优化,形成煤炭、石油、LNG、核能、新能源以及再生能源合理比例且可持续的能源供应体系,以提升能源开发与利用整体效益的目的。 |
表3. 改善策略
根据表3,本文共发展出11项的创新改善策略,根据这11项策略的内容本文将其归纳为三类,分别为:环保意识与教育训练策略、供给策略、以及管理优化策略。同时,为使这11项策略能有效使用,以下将针对11项策略以短、中、长三阶段说明策略发展的先后顺序。透过实行策略耗费的时间长短,执行难易,为天然气消费需求的发展划归纳出在各阶段使用的策略,如表4所示。
短期 | 中期 | 长期 | |
---|---|---|---|
环保意识 与教育训 练策略 | B5:建立第三方环保服务,为企业或组织在落实环保政策时,提供环保咨询、规划方案、以及绩效评估等服务。 | B6:建立品管圈(Quality Control Circle),在企业或组织在落实环保政策时,可以由相同、相近或互补性质的人员组成一个团体,由团体成员相互合作、脑力激荡、集思广益,按照一定的活动程序来解决落实环保政策时可能面临的问题,以此持续不断进行改善。 | B4:知识管理案例库,将推广环保政策发展具有成效经验或知识萃取出有用的部分并加以整理、整合成数据库,有助于未来面临有关或是相似问题时的运用。 |
供给策略 | B1:采用弹性合约,合理掌控国际LNG价格的趋势变化,进而有效的控制LNG采购成本,确保LNG价格在市场上的竞争力。 B3:寻找其他廉价成本的再生能源搭配使用,除了可以降低替代能源成本对LNG消费的影响,也可以为再生能源的发展创造有利的条件,保障能源供给的多源性。 | B2:通过建立一个有效的LNG价格预测模型预测LNG价格未来趋势的变化,藉此可以了解未来LNG价格在市场上的变动及其幅度,掌握LNG价格变动对其竞争力的影响,并可以此拟定LNG采购策略,保障LNG价格在上场上的竞争力。 B8:建立LNG需求预测模型,评估GDP增长、LNG需求量与LNG供给量之关系,以此规划未来的LNG采购模式与供给量。 | B7:规划LNG海外探勘投资计划,保障LNG气源的供给。 |
管理优化 策略 | B9:通过第三方物流或是自建LNG的船舶运力,连接LNG供应链上下游,以此建立一个稳定的LNG供应链。 | B10:建立能耗数字化管理系统,通过系统对能源消耗量进行连续监控和调整,掌握能源使用情况,并且通过数据挖掘技术进行能耗分析,优化能源的使用。 | B11:能源结构进行调整与优化,形成煤炭、石油、LNG、核能、新能源以及再生能源合理比例且可持续的能源供应体系,以提升能源开发与利用整体效益的目的。 |
表4. 短中长期策略规划
第一,“环保意识与教育训练策略”共有3项策略,分为B4、B5、以及B6。为了建立天然气消费意识,短期策略应该考虑建立第三方环保服务,为企业或组织在落实环保政策时,提供环保咨询、规划方案、以及绩效评估等服务。接着,中期策略应该建立品管圈(Quality Control Circle),在企业或组织在落实环保政策时,可以由相同、相近或互补性质的人员组成一个团体,由团体成员相互合作、脑力激荡、集思广益,按照一定的活动程序来解决落实环保政策时可能面临的问题,以此持续不断进行改善。最后,长期策略则是建立知识管理案例库,将推广环保政策发展具有成效经验或知识萃取出有用的部分并加以整理、整合成数据库,有助于未来面临有关或是相似问题时的运用。
第二,“供给策略”共有5项策略,分为B1、B2、B3、B7、以及B8。为了保障天然气生产消费,短期策略应该考虑采用弹性合约进行LNG的采购,并积极寻找其他廉价的再生能源搭配使用。接着,中期策略应该建立LNG价格预测模型与LNG需求预测模型,以此拟定LNG采购策略,保障能源供给的稳定性。最后,长期策略则是应该规划LNG海外探勘投资计划,保障LNG气源的供给。
第三,“管理优化策略”共有3项策略,分为B9、B10、以及B11。为了保障天然气生产消费,短期策略应该通过第三方物流或是自建LNG的船舶运力,连接LNG供应链上下游,以此建立一个稳定的LNG供应链。接着,中期策略应该建立能耗数字化管理系统,通过系统对能源消耗量进行连续监控和调整,掌握能源使用情况,并且通过数据挖掘技术进行能耗分析,优化能源的使用。最后,长期策略则是应该对能源结构进行调整与优化,形成煤炭、石油、LNG、核能、新能源以及再生能源合理比例且可持续的能源供应体系,以提升能源开发与利用整体效益的目的。
本文的目的在于对我国LNG消费需求的现状进行分析,找出影响LNG消费需求不确定的重要影响因素,并根据重要影响因素建立相应的改善战略,以此建立LNG消费需求发展战略规划。首先根据文献汇整10项LNG消费需求不确定的影响因素,并通过灰关联分析法萃取出5项重要关键因素,分别为b4. 替代能源成本、b3. 环保政策、b1. GDP增长水平、b2. 产业结构、以及b5. 城镇化。最后,利用TRIZ分析法制定的11项改善策略,并将其归纳为三类,分别为:环保意识与教育训练策略、供给策略、以及管理优化策略,接着拟定短、中、长期三阶段战略发展先后顺序,为LNG能源产业在消费需求的发展战略提供决策支撑。
本文受国家社科基金项目“大数据背景下LNG能源产业转型与发展战略问题研究”(19BGL013)的资助。
高清贵,庄 拯,张雨嫣,陈广泽,费 晟. 中国天然气消费需求的影响因素分析及对策研究Analysis of Influencing Factors and Countermeasure Research on LNG Consumption Demand in China[J]. 可持续发展, 2024, 14(05): 1294-1306. https://doi.org/10.12677/sd.2024.145149
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https://doi.org/10.2991/itmr.k.200304.001
https://doi.org/10.20288/JCS.2018.21.4.217