生态工业是工业发展的新模式，它仿照自然界生态系统的物质利用模式来重新规划和组织工业系统。生态工业的研究对象是由企业以及企业间的各种物流、能流、货币流和信息流所构成的复杂的工业生态系统，典型的如生态工业园区(EIP，Eco-Industrial Park)。本论文利用化学工程、生态学、系统工程的理论和方法，结合作者参与的三个EIP研究和规划项目，从系统的分析、集成与演化三个方面展开研究：1. 工业生态系统分析研究系统内物质、能量流动和利用的各种复杂模式以及所达到的整体效果。作者对目前常用的工业代谢方法加以发展，提出采用具有严格数学基础的输入输出分析法来进行研究。利用该法对系统的物流网络进行分析，可得到平均路径长度和循环指数这两个深入反映系统结构和物质利用效率的指标。作者进一步提出了耦合度的概念及其计算方法，以反映系统各节点通过流相互关联的紧密程度。以山东鲁北EIP的硫元素代谢网络为例进行了深入的案例研究，并在几个工业生态系统和自然生态系统案例之间进行横向比较，研究结果表明方法的有效性。2. 工业生态系统集成研究如何对系统中的物料流、能量流、货币流的交换、连接进行综合，以构建生态工业体系。作者提出了一个引入逻辑表达式约束的EIP混合整数非线性规划模型，求解结果可为EIP的规划和管理提供决策参考。以山东枣庄市南工业区为对象进行了案例分析。3. 工业生态系统实际上是一个通过自适应、自组织逐步演化的复杂系统。作者提出利用复杂适应系统理论，建立基于多主体(Multi Agent Based)的工业生态系统演化仿真模型，通过模拟一定数量的具有自主决策能力的系统成员应对内外环境条件变化的过程，来探讨工业生态系统演化进程的机制。最后作者利用Java语言，在多主体仿真平台SWARM上，以一个具有实际背景的区域工业水系统演化案例对该研究思路进行仿真研究。