流程型制造企業循環經濟價值流優化研究
——以造紙企業為例

周志方 張凌燕 歐 靜

一、引 言

中國經濟進入新常態后，國內的循環經濟發展呈現出前所未有的宏觀環境與有利條件之勢頭。但是以資源持續消耗與浪費的經濟體制，在推動經濟系統快速增長的同時，也帶來了大部分自然資源的短缺甚至枯竭，最終導致環境系統面臨著難以修復的后果。眾所周知，流程型制造企業在資源消耗與污染排放方面一直處于行業巨頭的地位，因此，該產業在循環經濟浪潮之中的發展空間與潛力巨大。據統計，我國紙和紙板的生產總量及消費需求均屬全球第一位，是工業經濟的支撐之一。然而，造紙企業因其生產特點，成為流程型制造企業中資源消耗與環境污染嚴重的典型行業，在追求資源節約、環境友好生產模式等方面的需求十分突出。根據國家環境保護部統計數據，全國4664家造紙和紙制品業2014年排放廢水量27.6億噸，約占全國總排放量的4%，其中排放化學需氧量47.8萬噸；在2013年工業行業危險廢棄物產生和處理情況的調查中造紙企業產生固體廢棄物308萬噸，占整個重點調查行業的9.8%。據此，結合當今森林資源與水資源匱乏的全球難題，如何結合循環經濟理念實現資源的循環高效利用成為重點。

目前，國內對循環經濟的研究和對資源價值流分析的文獻較多，主要聚焦在發展模式、運行機制以及法律制度等宏觀方面，而對于資源價值流分析的探索主要集中在以物質流分析為基礎的企業層面上，以循環經濟價值流分析為方法的研究較少。基于此，本文在現有的理論研究和實踐背景下，以造紙企業為例，提出的資源價值流轉評價與優化模型，構建適應流程型制造企業資源價值流分析的保障體系，旨在推動該方法在流程型制造企業中的應用，為流程型制造企業的具體實施方法提供了指引，從而為企業實現循環經濟的發展提供參考。

二、文獻綜述

（一）循環經濟理論與實踐進展

循環經濟起源于美國經濟學家Boulding的“宇宙飛船經濟”，最后Pearce將其概念化。目前，循環經濟在德國、日本、美國等國發展較為迅速，主要依賴于政府的積極推動與流程型制造企業的積極響應。我國在2002年正式提出“走循環經濟之路，實現可持續發展”，并于2008年正式出臺和實施了《循環經濟促進法》，將循環經濟試點示范上升至法制化平臺。循環經濟是社會可持續發展的全新經濟模式，除了通過常見的物質路線進行發展，還可以通過非物質的路徑。

然而，實際上我國循環經濟理論研究尚未發展為完整的體系，陷入了“漂移狀態”，許多方面仍然具有較大研究空間，如資源效用的評價度量指標等。根據發展循環經濟的內涵，循環經濟主要圍繞生態效率使用評價指標體系進行測度，其評價指標體系具體可以圍繞“目標—結構—響應”三維度進行構建，以實現對國家循環經濟試點情況進行適當的評價，如鋼鐵行業的評價可以在循環經濟效率和質量評價指標體系的基礎上構建總指數，并運用數據包絡分析方法進行定量測量，通過循環經濟質量評價的模糊綜合評價，最終得出循環經濟評價質量結果；而有關于造紙企業的評價，一般通過在以往環境效率評價方法的基礎上進行相關指標的選擇與使用。但是通過使用生態效率評價的方法也具有一定的局限性，目前一些學者也提出了基于能值的計算方法進行修正。

（二）循環經濟價值流分析方法

“價值流”概念可以追溯到1997年提出的價值鏈，從現行會計要求的傳統成本價值擴展，還應包括半成品和廢棄物的成本及其造成的外部環境損害成本。循環經濟要求達到資源的有效利用，使用價值流分析則為有效管理資源提供了數據支持，它的存在范圍限于一組連續的活動中，且其活動過程從始至終均存在明顯的目的和緣由，價值流反映了為滿足顧客而消耗的各種資源的成本流動。依據物質流平衡原理，資源的流動價值概念被重新定義，以物質流運動為載體構建適合流程制造企業應用的資源價值流模型，進一步完善和豐富了資源價值流分析方法。然而，國內外學者在研究煤炭、鋼鐵、火電等流程型制造企業時，主要使用物料流轉成本會計進行分析，國內針對價值流應用分析的研究尚屬發展階段，大都停留在宏觀層面的理論分析。事實證明，循環經濟價值流分析能夠有效提高資源利用率。

在指標體系的評價方法上，當下國內外使用廣泛的主要包括模糊綜合評判法、層次分析法、全排列多邊形圖示法等。但使用模糊綜合評價法需確定各因素隸屬函數，實用性不足；層次分析法則將定性與定量的方法相結合，系統的進行評價決策，方法原理簡潔易懂，便于決策者掌握；全排列多邊形圖示指標法因其設置方法簡單，主觀性低的特點被廣泛應用于環境評價等方面。但該圖示指標法的使用需要以相關指標數據的確定為基礎進行分析評價，而層次分析法雖然在客觀性上有所欠缺，但能夠體現出評價的最終目的，可以與其相結合用于確定對應指標。本文所研究的造紙企業屬于污染大戶，所使用的各種物料為其走循環發展之路提供了可行性。為了實現造紙行業的循環經濟，國外現有的研究主要集中在如何在技術層面突破改善物質流轉，較少基于循環經濟價值流分析對造紙企業進行指導，國內已有的對造紙行業的循環經濟價值流分析主要選取構建評價指標體系的方法來完成。

綜上所述，循環經濟價值流在流程型制造企業的應用仍然具有巨大的發展空間，主要研究集中于常見的制造企業，對于污染嚴重的造紙企業研究尚待豐富。本研究在循環經濟的基礎上，結合造紙企業的實際情況提出選擇方案，通過層次分析法和全排列多邊形圖示法進行相關的決策優化研究。

三、造紙企業循環經濟價值流優化模型

（一）循環經濟價值流評價方法

造紙企業結構單一，針對這類企業的物質流轉，對應的價值流轉內嵌于產品生命周期的物質，本文依據循環經濟借助物質循環創造更多價值的基本規律，以造紙企業物質流動為路線，從資源投入、資源利用、資源產出三個角度建立一個具有三個層次結構的評價指標體系（見表1）。

在此基礎上選擇全排列多邊形圖示法，在全面展現評價目標的綜合情況下也能充分表現出各個單一指標的情況，且通過直觀的幾何圖示，不僅能表達評估結果，更能反映評價對象的動態發展趨勢，只需設置與評價決策相關的上限、下限及臨界值等，無需評判評價系數大小，大大減少了主觀性，在環境評價等方面已得到廣泛關注和認可，針對適用性、可操作性原則，本文也采用這種綜合評價方法對流程型制造企業資源價值流轉水平進行評價分析。

據此，全排列多邊形的綜合指數計算公式如下：

其中，Si見公式（2），i為指標序號，U、L 分別為指標x的上下限，T表示為其臨界值。

（二）循環經濟價值流優化方法

鑒于適用性和實用性，本文決定采用層次分析法建立造紙企業成本決策模型，以提高價值流成本的決策水平，在有效控制內部資源流成本的同時有效降低環境外部損害成本，降低造紙企業資源價值流轉成本。而由于人為主觀意識強為此法帶來的偏差以及客觀賦權因樣本數據少而導致偶然性結果的缺陷，考慮引入熵值法來彌補這一缺陷。其步驟是首先使用層次分析法對指標的模糊權重進行必要的確定，在決策矩陣表達出的各種信息基礎上，在通過熵技術對已確定的權重進行修正后用以多目標決策，從而使獲取的指標權重能夠達到相對準確的程度，在深入分析實際問題的基礎上，進行綜合優化。

四、案例研究——以岳陽林紙股份有限公司為例

岳陽林紙股份有限公司（簡稱岳陽林紙）的日常經營業務是紙制品制造，具體涵蓋了生產機制紙、紙漿及銷售木材等。其生產資源輸入端除了木材之外，還包括水、液堿、化學助劑等，輸出的主要產品為新聞紙等，同時排出大量的污泥、污水及廢氣。根據岳陽林紙的工藝流程及物料能源消耗情況，將其生產線分為5個物量中心，即備料中心、蒸煮中心、洗篩中心、漂白中心及抄造中心，然后根據對岳陽林紙物量中心的設置，逐個計算每個物量中心的材料成本、能源成本以及間接成本。將正制品與負制品的材料成本比率作為分配率，以此為基礎對產品的能源成及系統成本進行合理分配，可以分析總結資源流成本的詳細流轉情況。

圖1 岳陽林紙企業的生產工藝流程

（一）岳陽林紙的資源價值流轉結果與分析

本文選取岳陽林紙2007-2014年的環境報告書為原始數據進行分析，以得出進行資源價值流轉評價所需要的評價指標數據，并據此進行資源價值流分析。通過數據的整理、計算得到，COD排放最嚴重的是蒸煮環節，外部損害成本達186.65萬元，遠遠大于其他環節排出的COD對于環境的影響；廢水的排放量在四個環節均比較大，對外部環境造成最顯著影響的是漂白環節，其外部損害成本為53776.31萬元；至于廢氣與污泥，比較前兩種污染物，它們所能夠引發的環境后果相對較小，但也需要適當的給予關注。基于此進行資源價值流分析，整理的相關數據如表1所示：

表1 岳陽林紙的資源價值流轉評價指標值

1、單項指標變化及結果分析

在表2的基礎上，按照不同的年份對岳陽林紙資源價值流轉效率從資源輸入、循環、輸出分別進行單項測試，可得到圖2-圖4。

（1）資源輸入。由圖2得，岳陽林紙資源投入指數在2007-2010年上升，而2010-2012年呈下降趨勢，資源、能源消耗量逐步加大，在2013-2014年期間，該指數又持續攀升。由此分析，流程型制造企業對于輸入端的資源材料等方面的投入缺乏必要的關注度，這在一定程度上直接導致資源與能源的循環使用效率低下，岳陽林紙的資源投入指數不穩定，與發達國家流程型制造企業存在很大差距。因此，岳陽林紙首先需要摒棄以往傳統粗放的生產模式，積極改變自身生產結構，優化生產工藝，從源頭提高資源能源的使用效率，充分發揮其效用，特別是再生紙及綠色紙產品的原材料。

（2）資源循環。由圖3得，岳陽林紙近幾年資源循環指標層實踐表明還有較大空間可供提升，其2007年至2008年的資源利用率不斷下降，2009年則有明顯提升，但隨后2010年至2014年期間又呈現出持續下降的趨勢。以上岳陽林紙的資源利用率走向直觀的反映出當下企業的資源重復使用率情況。在既定的投入下，資源無法得到有效充分的轉換，造成的浪費居高不下。尤其是水資源，其回收利用一直徘徊在70%左右，相比國內某些流程型制造企業高達90%的工業用水重復利用率，岳陽林紙的回收利用效率尚有發展空間，如可直接通過更換設備工藝等改善自身使用資源的能力或者通過擴展企業的產業鏈來間接的提高自身的資源利用能力來改善。

圖2 岳陽林紙的資源輸入評價

圖3 岳陽林紙的資源循環評價

圖4 岳陽林紙的資源輸出評價

（3）資源輸出。由圖4得，資源輸出指標中，各指標不太穩定，在2007年至2014年期間呈反復變化趨勢，即前一兩年的資源輸出層面表現較好，但后幾年又表現出上升趨勢，對環境產生了較大的負面影響，其中岳陽林紙排放了大量溫室氣體和廢水，由于木材的品位較低，造成企業COD、TP等廢液排放量很大，對本地區及本省環境造成很大影響。建議對相關污染物的控制從源頭即開始實現全方位進行，努力達到無排放要求，在此基礎上得到的排放物進一步做無害化處理。同時，岳陽林紙應在工業廢物綜合利用產業化方面，配合造紙企業循環經濟的發展規劃，推動流程型制造企業各類廢棄物的循環處置技術的發展，以此最終推動排放物循環利用的產業化發展。

2、資源價值流綜合指數分析

圖5 岳陽林紙的資源價值流綜合評價

由圖5得，2007-2010年，岳陽林紙的資源價值流轉總體狀況在逐年改善，2010—2011年有所回落，但從2012年開始重新獲得較大幅度改善，且在2012—2014年呈增長趨勢，這表明在經歷了2010-2011年的調整后，依據國家發展循環經濟和低碳經濟的部署安排，該公司采取了國際先進的ECF（少氯漂白）制漿工藝，通過封閉篩選、中高濃漂白、結晶蒸發等工藝，并運用生物質鍋爐，充分利用生產流程中產出的黑液、樹皮等，對企業內外提供電能與熱能，最大限度減少排放，最終在2012年實現了資源價值流轉效率的提高，且在隨后的3年不斷提升。通過這些引進的新工藝、技術和設備，岳陽林紙在資源循環利用方面取得了很好的進展，初步發展了資源綜合利用產業，通過提高企業創新能力改善了企業各方面的實力，使其條件達到了流程型制造企業現代規模化的生產條件，特別在林紙一體化生產和綠色再生紙張領域形成了獨特的競爭優勢。對于負制品的處理利用，岳陽林紙放棄了傳統的處置方法，通過一定技術實現循環使用，不僅減少了資源的投入，還有效的降低了排放物的環境的污染程度。在此基礎上，岳陽林紙通過持續的循環使用，逐步優化整個企業的資源結構，使其邁入健康良性的發展循環中，最終滿足循環經濟的要求，實現多方共贏。

（二）岳陽林紙的資源價值流轉優化

本文在選取5種方案作為備選，分別是：使用圓筒剝皮機、堿液回收、封閉洗篩技術、全無氯漂白技術以及超效淺層氣浮技術。根據特性，選取下列5個指標作為選擇模型的影響因素：可操作性、方案實施效果、方案實施成本優勢、外部損害成本、內部資源流成本。使用層次熵分析法對技術改造方案進行分析評價，以論證決策模型在岳陽林紙循環經濟管理中的應用成效。

1、影響因素排序

由相關專家討論，按照以上影響因素的相對重要性得出對應的判斷矩陣A。經計算可得，A的最大特征值λmax＝5.35，小于5階矩陣的臨界值5.45。層次分析法得到的對該流程型制造企業的影響重大的因素依次為：方案可操作性>內部資源流成本>外部環境損害成本>實施成本優勢>實施效果。

2、一致性檢驗及熵修正

經計算可知，矩陣A的一致性指標CI=0.087，根據查閱平均隨機一致性指標的數據得RI=1.12，故CR=0.078＜0.1，滿足一致性檢驗。基于此，由公司技術部門和管理層對5種方案的各個屬性進行10分制的賦分，然后針對各個因素進行評分的統計并求均值，由此得到對應方案的具體屬性值矩陣。在此基礎上，可計算確定各對應的信息權重，結合由層次分析法得到修正后的權重向量，最終計算各影響因素的綜合權重。

3、方案排序及持續改進

表2 方案優化排序表

最終計算結果如表2，可知最終優選方案是選取封閉洗篩技術結作為首選方案。

上述方案的具體應用可結合一系列的PDCA循環管理展開實施，即可形成岳陽林紙的資源價值流分析之獨特的決策優化應用模式。

①計劃與安排。按照岳陽林紙的循環經濟發展模式，調整優化產業結構，建立循環經濟生產體系。為達到這一循環經濟發展目的，該企業進行決策時可以考慮通過資源綜合利用、能源梯級利用、廢棄物再利用等實現。

②計算與分析。以岳陽林紙的五個物量中心來歸集和分攤成本，對每項按照資源價值流進行歸集，然后按照作業成本和標準成本分攤到各項作業活動，分別核算物量中心各作業材料、人工和制造費用，從而歸集出正制品和負廢棄物成本。

③診斷與決策。根據表2的分析，可知此時選取封閉洗篩技術方案。

④評價與持續改善。岳陽林紙資源價值流轉效率較改善前取得較大成效，環境負面影響大幅降低。接下來就是根據這一結果，概括總結出成功的經驗，以此得到相應的標準。依照PDCA循環，未來出現的問題可以以此不斷循環。

五、結 論

本文從循環經濟物質流分析的結構特征和變化趨勢出發，剖析了資源價值流分析系統內部各組成要素之間的內在聯系與機理，并通過計算外部環境損害價值與內部資源廢棄物價值，運用一定的方法評價分析可改善潛力點并進行決策。在實踐中，通過對岳陽林紙的技術改造方案的分析，肯定了封閉洗篩技術的循環價值，為造紙企業的可持續發展提供指導。從流程型制造企業生產領域的行業評價標準改革出發，改變以往只唯經濟、不注重資源消耗與環境保護的單一績效評價模式，從資源、環境以及經濟績效等多方面進行綜合評判。

本研究也存在一些不足，未能對評價優化后續研究的相關衍生問題進行深入分析。如今后可擴展至設計流程型制造企業資源價值流轉評價與優化系統的數據庫結構，或設計可供流程型制造企業行業及上下游企業間適用的造紙資源價值流轉評價與優化體系，滿足實務應用的整合化需求。