特種炭黑企業(yè)研發(fā)項目的風險管理探討

楊成鵬，倪國華

(1.中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院，安徽 合肥 230031；2.中國科學技術(shù)大學，安徽 合肥 230026)

0 引言

全球炭黑產(chǎn)業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展、高速變革的時期，一方面企業(yè)不加速升級會面臨落后產(chǎn)能的淘汰，另一方面巨大的市場需求和潛在的利潤也促進企業(yè)參與競爭。新一輪科技革命為炭黑產(chǎn)業(yè)搭建了一個轉(zhuǎn)型發(fā)展的平臺，全球企業(yè)均抓住這一良機，加速研發(fā)高品質(zhì)特種炭黑推向市場。特種炭黑產(chǎn)品的研發(fā)是我國炭黑企業(yè)在政策號召、市場需求、產(chǎn)品發(fā)展的大環(huán)境下，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)跨步發(fā)展與彎道超車的重要機遇，而整個研發(fā)過程的風險管理，則是維持項目穩(wěn)定運行、降低潛在損失、推動產(chǎn)品成功上市的重要保障。

1 背景

1.1 炭黑產(chǎn)業(yè)整體穩(wěn)步發(fā)展

炭黑(Carbon Black)是一種重要的化工原材料。在橡膠原材料領(lǐng)域，炭黑是需求量最大的補強型填充劑。在塑料、油墨、化纖、涂料、干電池、電子元器件等眾多行業(yè)，炭黑被廣泛用作著色劑、抗靜電劑、導電劑或紫外光屏蔽劑。另外作為高純碳材料，在冶金及碳素材料行業(yè)中炭黑同樣不可或缺。

隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，輪胎和汽車工業(yè)擴大產(chǎn)能、鋼鐵和焦化行業(yè)傳統(tǒng)革新，炭黑產(chǎn)業(yè)需求旺盛，近五年全球炭黑市場以4.4%(CAGR)的復合年增長率擴張，2020年市場需求為1 545萬噸，2021年市場規(guī)模或達到137.9億美元，預計到2026年，全球炭黑市場可達1 889.84萬噸。炭黑產(chǎn)能也隨市場的發(fā)展快速增長釋放，近十年國內(nèi)炭黑產(chǎn)量平均年增速8%，遠超世界炭黑產(chǎn)量4%的平均增長率，2006年中國成為世界最大炭黑生產(chǎn)國，2018年國內(nèi)炭黑已實現(xiàn)年產(chǎn)能753萬噸，產(chǎn)量571萬噸，美國、俄羅斯、印度緊隨其后，穩(wěn)步發(fā)展的炭黑產(chǎn)業(yè)扮演了全球經(jīng)濟的重要支柱性角色[1]。

1.2 淘汰落后產(chǎn)能，特種炭黑工藝研發(fā)助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

我國近代炭黑工業(yè)起步較晚，國內(nèi)企業(yè)普遍產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩，造成產(chǎn)量高、利潤低、產(chǎn)品價值低的市場局面。尤其是在強調(diào)精細化和專用化的特種炭黑領(lǐng)域，國內(nèi)受限于制造水平與研發(fā)創(chuàng)新能力，與加拿大CANCARB、俄羅斯Gazprom、美國Monolith等國際知名公司差距較大。能賦予產(chǎn)品特殊性能要求的炭黑，稱為特種炭黑(專用炭黑)，多年來主要依賴進口，從行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，2016年進口的9萬噸炭黑，80%是特種炭黑。伴隨著國家環(huán)保節(jié)能政策的響應與“碳中和、碳達峰”的號召，國務院也下發(fā)了《關(guān)于化解產(chǎn)能嚴重過剩矛盾的指導意見》等相關(guān)宏觀調(diào)控文件，傳統(tǒng)落后產(chǎn)能被淘汰，而具有高附加值特點、可替代普通炭黑的特種炭黑，市場容量增加、需求擴大，行業(yè)集中度加強，成為研究熱點，具有領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢的特種炭黑企業(yè)市場占有份額顯著增加，優(yōu)勢明顯。在這樣的科技革命沖擊下，處在變革端口期的炭黑產(chǎn)業(yè)將加速轉(zhuǎn)型升級。因此，特種炭黑新工藝的研發(fā)將是中國企業(yè)面向全球市場、比肩國際同行、實現(xiàn)彎道超車的必經(jīng)之路[2]。

1.3 特種炭黑產(chǎn)品與工藝研發(fā)風險高

特種炭黑產(chǎn)品與工藝的開發(fā)屬于化工研發(fā)項目，是一項集多學科交叉、技術(shù)密集、周期長、風險高、投資大等特點的復雜工作，因為研發(fā)過程技術(shù)高、風險大的特征顯著，所以必須具備更高的項目風險管理要求。一種新型特種炭黑工藝的研發(fā)，需要經(jīng)歷需求分析、實驗室小試論證、平臺中試、下游客戶應用匹配、規(guī)模化生產(chǎn)、產(chǎn)品檢測審批等多個階段，過程復雜、連續(xù)、動態(tài)。研發(fā)過程中涉及到的化工安全建設、環(huán)保消防制度、產(chǎn)品的分析定性等，都必須符合一系列行業(yè)監(jiān)管政策要求，更加體現(xiàn)項目的嚴標準、高風險。化工研發(fā)作為創(chuàng)造型的工作，項目風險管理的好壞，直接影響項目成功與否和企業(yè)持續(xù)性發(fā)展。因此，為提高研發(fā)成功率，從計劃階段開始，就應客觀充分評估識別項目潛在風險，將風險管理工作貫穿整個特種炭黑工藝研發(fā)過程[3]。

1.4 國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)項目風險管理尚未成熟

國內(nèi)炭黑企業(yè)生產(chǎn)以中低端產(chǎn)品為主，競爭激烈，導致市場產(chǎn)能過剩、利潤下滑。近幾年原材料供應緊張、環(huán)保壓力增加，利潤空間被進一步壓縮，各企業(yè)紛紛開展研發(fā)項目，加速轉(zhuǎn)型，開發(fā)橡膠、塑料、油墨、電子、涂料、高能電池等各類用途高品質(zhì)特種炭黑工藝，提升產(chǎn)品綜合競爭力，尋求生存渠道。但由于國內(nèi)近代炭黑工業(yè)一方面在20世紀50年代才建立首套裝置，起步晚且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較不合理，另一方面研發(fā)基礎(chǔ)薄弱，研發(fā)機制不成熟，對于項目研發(fā)的風險管理意識與能力不足，導致新型炭黑產(chǎn)品與工藝研發(fā)的成功率低。事實上，我國炭黑行業(yè)歷經(jīng)近70年的發(fā)展，基礎(chǔ)生產(chǎn)經(jīng)驗豐富，某些專用設備的質(zhì)量已達到國外先進水平，實驗室、研發(fā)平臺對各品類特種炭黑的理論驗證也有一定的基礎(chǔ)，具備特種炭黑科技成果轉(zhuǎn)化的能力。國內(nèi)炭黑企業(yè)急需提高研發(fā)項目管理水平，有效實施研發(fā)風險管理，這樣才能提升特種炭黑產(chǎn)品與工藝的研發(fā)質(zhì)量與安全，保障國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化水平穩(wěn)步上升[4]。

2 特種炭黑研發(fā)項目風險管理研究的意義

中小型炭黑企業(yè)特種炭黑產(chǎn)品研發(fā)項目的風險管理，需要結(jié)合特種炭黑產(chǎn)品現(xiàn)行標準化政策法規(guī)的要求，制定科學、有效、系統(tǒng)的研發(fā)項目風險管理計劃，在整個研發(fā)過程中貫徹識別風險—評估風險—探尋風險對策—監(jiān)控風險的流程，才能完整反映研發(fā)項目過程中可能存在的風險因素，并進行客觀實際的評價，有效降低風險發(fā)生概率、減少風險危害、提高研發(fā)效率，為項目成功和企業(yè)盈利提供保障[5]。

2.1 研發(fā)特種炭黑新工藝具有較高社會、經(jīng)濟價值

國內(nèi)對特種炭黑的研究基礎(chǔ)薄弱，在當前炭黑產(chǎn)業(yè)推陳出新的科技革命沖擊下，炭黑企業(yè)對降低國外依賴度，實現(xiàn)特種炭黑新工藝產(chǎn)業(yè)化，彌補淘汰落后產(chǎn)能的需求迫切。通過“產(chǎn)、學、研”模式提高研發(fā)效率，完善炭黑行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品研發(fā)模式，打通擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、綠色環(huán)保低排放的特種炭黑新工藝路線，將產(chǎn)生良好的社會效益與經(jīng)濟效益。

2.2 科學系統(tǒng)的風險管理有助于提高項目研發(fā)成功率

在特種炭黑產(chǎn)品研發(fā)過程中，實施全面、科學、系統(tǒng)化的風險管理措施，可以準確有效地識別項目存在的風險因素。并根據(jù)對產(chǎn)品研發(fā)成功與否的影響程度及潛在后果，進行量化分析與客觀評估，制定相關(guān)風險應對策略及監(jiān)控措施，盡可能降低風險危害，減少對項目目標的威脅，從而提高研發(fā)項目成功率。

2.3 防微杜漸，從產(chǎn)品全生命周期源頭進行保障

產(chǎn)品全生命周期的初始階段便是研發(fā)設計階段，該階段也是大部分風險因素集中積累的時期。從特種炭黑產(chǎn)品研發(fā)初始便實施風險管理，源頭進行風險管控，可以為項目全過程穩(wěn)定運行保駕護航，也為后期產(chǎn)品入市奠定良好基礎(chǔ)，對產(chǎn)品的安全性和有效性起到積極的保障作用。

2.4 增強企業(yè)對產(chǎn)品研發(fā)的風險管理意識與認知

特種炭黑是炭黑產(chǎn)業(yè)升級的必然方向，其產(chǎn)品通常是以某方面應用特長入市，技術(shù)要求和行業(yè)壁壘較高。產(chǎn)品上市前的研發(fā)工作通常需要3～5年時間，伴隨著企業(yè)內(nèi)外部多變的環(huán)境因素，如：產(chǎn)品價格波動、原材料價格波動、安全環(huán)保政策限制、市場開拓不利等，項目風險程度高，產(chǎn)業(yè)化周期長，對企業(yè)是一項極具挑戰(zhàn)的工作。因此，風險管理工作舉足輕重。以特種炭黑研發(fā)項目為例進行風險管理研究，可以增強企業(yè)對產(chǎn)品研發(fā)項目全過程的風險管理意識與認知，這一研究為中小型化工企業(yè)進行類似產(chǎn)品研發(fā)工作提供了項目風險管理的思路與方法，具有借鑒意義。

3 特種炭黑企業(yè)研發(fā)的風險管理研究

3.1 項目特征

特種炭黑的研發(fā)既指材料自身，也包括生產(chǎn)工藝，研發(fā)過程涉及到材料、化工、機械、熱能、電氣等多領(lǐng)域?qū)W科交叉，是碳材料技術(shù)和炭黑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。其研發(fā)活動作為一項系統(tǒng)工程，集合了市場流、技術(shù)流、資金流、物資流等眾多子集，過程動態(tài)、連續(xù)、復雜。每一個階段和環(huán)節(jié)都潛藏著風險，且風險因素多、破壞性強，因此對研發(fā)設計的風險管理，必須涉及到產(chǎn)品的全生命周期。特種炭黑項目研發(fā)可以分為多個階段：項目計劃立項、工藝技術(shù)設計構(gòu)思、調(diào)研評估、小樣實驗、中試放大、成型樣品應用匹配、批量生產(chǎn)以及市場銷售。一般而言，各階段對應的工作如下。

3.1.1 調(diào)研立項

對特種炭黑目標產(chǎn)品進行市場分析并撰寫調(diào)研報告，編制該研發(fā)項目可行性研究報告，組織團隊進行項目評審立項。

3.1.2 工藝技術(shù)研發(fā)初試

明確目標產(chǎn)品的期望結(jié)構(gòu)、理化性能、功能應用等特性，開展特種炭黑反應器流場、溫度場數(shù)值模擬計算工作，在實驗室研發(fā)設計小型實驗平臺并完成樣品的初步制備。

3.1.3 中試放大與生產(chǎn)開發(fā)

在實驗室小試研究成熟的基礎(chǔ)上，完成反應器設計和系統(tǒng)集成，設計中試工藝流程，搭建中試平臺并進行放大試驗，進行符合質(zhì)量標準的目標炭黑生產(chǎn)制備工藝開發(fā)，通過GB 3778—2011、ISO質(zhì)量體系等標準化檢驗，并具備規(guī)模化生產(chǎn)的能力。

3.1.4 產(chǎn)品檢驗及應用匹配

在產(chǎn)品可量產(chǎn)基礎(chǔ)上，對壓縮樣吸油值、吸碘值、300%定伸應力、扯斷伸長率等主要技術(shù)指標和物性參數(shù)進行檢驗，合格率達標后與下游輪胎、橡膠等行業(yè)炭黑客戶匹配進行生產(chǎn)應用試驗，通過有效性評價審批，完成用戶體驗報告。

3.1.5 注冊審批

在完成上述研發(fā)流程后，若需要建立生產(chǎn)線進行產(chǎn)品市場銷售，還需要向當?shù)匕l(fā)改委、經(jīng)貿(mào)委、規(guī)劃局等申報產(chǎn)能提升與立項，編寫安評、環(huán)評等報告，完成能耗指標評價，組織驗收并通過現(xiàn)場審查，從而獲得項目建設許可，進入炭黑市場銷售。

運用風險管理的方法和工具對研發(fā)全過程分階段進行系統(tǒng)、動態(tài)管理，可以有效規(guī)避較大風險因素，最大程度降低產(chǎn)品風險，提高研發(fā)成功率。特種炭黑作為化工材料，行業(yè)的特殊性導致其研發(fā)活動在產(chǎn)品質(zhì)量安全和生產(chǎn)穩(wěn)定性方面具有更嚴格的要求，還應符合碳材料各類監(jiān)督管理條例的相關(guān)標準，如：《新材料標準領(lǐng)航行動計劃(2018—2020年)》《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》等標準體系。因此企業(yè)必須將系統(tǒng)化的風險管理融入到產(chǎn)品研發(fā)過程中，最大程度地控制風險危害。

3.2 特種炭黑研發(fā)風險管理流程

特種炭黑的研發(fā)屬于化工材料工藝的研發(fā)，其風險管控流程可簡化為流程圖，如圖1所示。

圖1 項目風險管理流程

3.3 風險管理研究

整個研發(fā)項目可分為整體與研發(fā)過程兩部分去識別管控風險因素，其中，項目整體風險根據(jù)其風險特征，可劃分為系統(tǒng)性與非系統(tǒng)性風險。

3.3.1 項目整體風險管理

通過SWOT法與頭腦風暴法可以準確反映出企業(yè)所處的各類環(huán)境因素，根據(jù)項目本身的優(yōu)劣勢與項目外部環(huán)境的機會威脅，分析出項目整體的潛在風險，將政策、宏觀經(jīng)濟環(huán)境風險歸類到系統(tǒng)性風險，市場、技術(shù)、管理、財務、質(zhì)量、法律合規(guī)上的風險則歸屬非系統(tǒng)性風險。《國務院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》、碳達峰碳中和就是此類化工項目較為典型的政策風險，而人員的離職、市場原材料價格的波動、質(zhì)量指標的修改(如GB 3778—2011)等便是潛在的非系統(tǒng)性整體風險，使用二維風險圖、層次分析法對識別出的風險進行評價。此類風險往往不可規(guī)避，但可以通過識別提前做好應對預案，進而將可能造成的危害降到最低。

3.3.2 研發(fā)過程風險管理

對特種炭黑研發(fā)項目進行WBS工作流程分解，如圖2所示。根據(jù)流程從調(diào)研立項、工藝技術(shù)研發(fā)初試、中試放大與生產(chǎn)開發(fā)、產(chǎn)品檢驗及應用匹配、注冊審批五步對整個項目的風險管理進行分析，判斷每一個關(guān)鍵節(jié)點存在的貫穿全過程與該階段特有的風險因素，并形成風險因素和風險程度評估表，選擇其中的關(guān)鍵風險因素，從風險規(guī)避、風險控制(包括預控、應急與挽救方案)、風險自留、風險轉(zhuǎn)移四個方向里選擇最積極有效的風險管理措施。

圖2 WBS工作流程分解

4 結(jié)語

特種炭黑的研發(fā)勢必加速碳材料升級、改變市場格局，推動炭黑行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展、加速革新。由于特種炭黑研發(fā)過程復雜，各環(huán)節(jié)緊密結(jié)合的特點，加上化工行業(yè)的高危高風險特殊性，其研發(fā)須融入風險管理。本文客觀討論了此類化工研發(fā)項目的風險特征，提出將此類研發(fā)項目的風險分為整體與開發(fā)過程兩方面進行評估的風險管理思路，并對梳理出的關(guān)鍵風險因素采取控制措施，不可接受的風險要規(guī)避、消除或控制為可接受。科技革命帶來的轉(zhuǎn)型期對國內(nèi)炭黑企業(yè)即是打擊也是機遇和挑戰(zhàn)，準確地判斷風險，有效地管理風險是企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)成功和成功升級的重要保障。