国外制造业绿色工艺创新路径及启示

国外制造业绿色工艺创新路径及启示

田红娜，郭丽

(哈尔滨理工大学 管理学院， 哈尔滨 150040)

[摘要]在厘清制造业绿色工艺创新的内涵和障碍的基础上，通过对国外相关文献的分析，总结出国外制造业绿色工艺创新的动因包括环境法规、技术的提升、社会压力和预期利益。分析、总结交通运输设备制造等行业的绿色工艺创新活动的经验，考察俄罗斯等五个国家制造业绿色工艺创新活动，分析国外不同制造行业绿色工艺创新的效果，提出推动我国制造业深入开展绿色工艺创新活动的启示。具体包括：我国应该注意平衡发展具有不同竞争力的制造行业，加大对绿色工艺创新的投资，建立完善环境法规，加强政府领导和监督作用等。

[关键词]国外制造业；绿色工艺创新；绿色消费

[中图分类号]F204[文献标志码]A

[收稿日期]2015-08-29

[基金项目]黑龙江省哲学社会科学研究规划项目“‘互联网+’视域下黑龙江省农产品流通模式创新的对策研究”(15JYB012)

[作者简介]周丹(1974-)，男，辽宁本溪人，副教授，博士研究生，从事市场理论与产业政策研究。

面对日渐严峻的环境问题，全球倡导绿色经济、绿色消费、人与自然和谐发展。制造业作为国民经济的支柱产业，在获得经济效益的同时也产生对环境的破坏。在此背景下，我国国务院于2015年5月19日正式出台的《中国制造2025》中，9项战略任务都明确提出要提高国家制造业创新能力和全面推行绿色制造[1]。据此提升制造业工艺创新水平，减少生产过程对环境的影响，成为目前我国制造业发展的重要问题。

一、制造业绿色工艺创新的内涵和障碍

绿色工艺创新的相关研究早就存在，阿伦·欧文(Alan Irwin)和保罗·胡珀(Hooper P D)提出清洁技术是一种工艺创新，作为环境保护的积极体现，从根源上解决了环境污染问题，比环境治理的效果更好。他们还指出原有的末端治理技术比清洁技术有一系列的优势：短期来看成本更低，更适合作示范，对于现在的工艺技术和工作实践的破坏性很小，已经有对应的市场[2]2。肯普等认为环境创新是指为了避免或减少环境破坏由新的或改进的工艺、技术、系统和产品组成的活动[3]。玛丽克劳德(Belis-Bergouignan M C)等提出绿色工艺创新包括末端治理技术和技术改进，并认为绿色工艺创新包括代替和节省投入、污染的预防和控制技术、恢复或内部回收、突破性的清洁工艺四种类型，可以降低挥发性有机化合物(volatile organic compounds，简称VOC)排放量。[4]

有关实施绿色工艺创新障碍的研究，学者们从不同的角度进行分析。德力奥(del Río González P)从经济效益的角度分析，认为实施清洁技术的障碍包括不确定性和风险，高成本投资与暂时性成本和利润不对称，现有装备基础更换成本费用，技术学习成本和规模效应的减少。[5]蒂姆·贝恩斯(Tim Baines)等在公司管理的视角上归纳了企业在绿色工艺创新中面临的挑战，包括内部运作(指企业需要制定适当的绩效管理制度并给员工提供充足的技术和管理技巧)、客户关系(指客户对产品的敏感度不同和顾客群分散需要企业采取不同的战略)、公司的接受(指由于缺失绿色意识和无法在短期获得利润使得公司难以接受绿色战略)。[6]74阿伦·欧文(Alan Irwin)和保罗·胡珀(Hooper P D)认为清洁技术面临的抑制因素包括现存的管理条例、未知的利润回报、缺失的绿色技术和人员等，在推行清洁技术时需要克服的阻碍有末端治理技术的优势、排放标准的重视、投资回收时间不宜过长、成本效率、知识的缺失。[2]8艾伦·摩尔(Ellen H. M. Moors)等提出应在贱金属生产中采用突破性清洁技术，来解决影响环境的问题，清洁技术实施的阻碍有经济障碍、系统特异性、知识基础设施、立法环境、组织和公司文化、技术发展的阶段。[7]2

本文认为绿色工艺创新是为了解决制造业面临的环境问题，通过对生产工艺的绿色创新，减少能源、原材料、设备的消耗，减少对环境的伤害。

二、国外制造业绿色工艺创新的动因

制造业进行绿色工艺创新的原因是多方面的，根据相关领域的研究人员对制造业绿色工艺创新的不同的观点，本文总结了制造业绿色工艺创新的动因，有如下几种：环境法规和政策、技术的提升、社会的压力、预期利益。

1.环境法规和政策。托马斯·科勒夫(Thomas Cleff )和克劳斯·詹宁斯(Klaus Rennings)的研究显示大多数公司认为进行环境创新的原因是对现有的立法的不满，更期待未来的立法出现。这个条件对实施工艺整合环境措施的投资者是一个重要的机会。[8]194除了越来越多的环境法规要遵守，还有许多标准认证如ISO9001、ISO14000和OHSAS18000都要求企业减少对环境的消耗，最大程度降低浪费，并在商品使用结束后回收。[6]6920世纪90年代中期加拿大新的环境法规出现对造纸业造成很大的影响，伴随着新的法规的到来，该行业迅速采取环境相关的投资。[9]94

2.技术的提升。霍巴赫(Jens Horbach)用两个德国面板数据——就业研究所建立的面板数据和欧洲经济研究中心的曼海姆创新小组的面板数据，探索环境创新的决定因素。经济评估显示通过研发可以提升技术能力，从而引发环境创新。[10]托马斯·科勒夫(Thomas Cleff )和克劳斯·詹宁斯(Klaus Rennings)也认为引起环境创新的决定因素包含技术推动[8]193。

3.社会的压力。丹尼尔·艾斯缇(Daniel C. Esty)和安德鲁·温斯顿(Andrew S. Winston)认为组织的利益相关者带来的压力是“绿色波动”的原因之一。利益相关者可分为五大组：制定规则和监督——政府和非政府组织；创新想法的领先者——传统媒介、学者、智囊团；商业伙伴和竞争者——行业协会、供应商或是采购商和同事；消费者和社团——消费者、环保人和当地社团；投资者和风险评估人——保险公司、银行和股东。[11]6

蒂姆·贝恩斯(Tim Baines)等认为金融机构逐渐通过识别企业的“绿色”形象来选择投资对象，社会上涌现出许多以保护环境为责任的非政府组织，例如英国的绿色联盟，美国的对环境负责的经济体联盟。[6]70托马斯·科勒夫(Thomas Cleff )和克劳斯·詹宁斯(Klaus Rennings)分析得出环境意识和公众形象是环境创新产生的关联性因素[8]194。

4.预期利益。托马斯·科勒夫(Thomas Cleff )和克劳斯·詹宁斯(Klaus Rennings)运用曼海姆创新小组的面板数据分析环境创新的原因，结果显示：进入新的市场、保持或是提高市场占有率并不是环境创新的关键原因；能源消耗、处理废物和原材料的消耗的降低是环境创新产生的重要因素；一半的公司认为减少劳动力成本是环境创新重要的原因。[8]194

丹尼尔·艾斯缇(Daniel C. Esty)和安德鲁·温斯顿(Andrew S. Winston)认为物质世界是“绿色波动”的原因之一，大自然是一种资源，不同的行业使用不同的资源，环境的问题必然会影响公司的短期或长期发展。[11]6

本研究认为以上动因推动了世界范围内制造业进行绿色工艺创新，许多国外制造业已经在绿色工艺创新方面有一定的成果，接下来本文将对国外典型制造行业的绿色工艺创新路径和典型国家制造行业的绿色工艺创新路径进行阐述和分析。

三、典型制造行业绿色工艺创新路径

制造业行业分类繁多，本文以下面几个典型制造行业为代表，探索制造行业绿色工艺创新的路径。

1.化学制品制造业。化学制品制造业在国民经济中占有重要地位，因其本身属性使部分子行业对环境的影响较大，在化学制品制造业进行绿色工艺创新可有效减轻对环境的影响。本文选取陶氏化学公司作为典型企业进行分析，该公司是可持续化学方面的领先企业。陶氏化学公司公开承诺追求环境保护，尤其是气候和能源方面。研发的预复合聚合物(EVOQUETM)技术获得了2013年美国总统绿色化学挑战奖，该技术能取代钛白粉，或者使钛白粉遮盖功能得到加强。该技术有助于改进涂料中钛白粉颗粒的分布状况与光散射效率，提高钛白粉的遮盖力，并将涂料配方中钛白粉用量降低20%，以更少的成本达到同样甚至更好的效果。该公司的这项技术还同时具备改善涂料耐污性、耐腐蚀性等阻隔性能，并能显著降低能源消耗，减少氮化物和硫化物的排放以及减少赤潮。该公司在工艺生产过程中减少腐蚀性碳酸水的使用，并对废液进行处理(其他阶段再使用)，还有冶炼废物的再使用。

2.交通运输设备制造业。交通运输设备制造业的迅速发展为人类生活带来便利，但是随着全球汽车数量的增多，在制造和使用交通运输设备过程中对大气造成了严重的污染。宝马公司将环保理念贯彻到整套生产流程中，从节省燃油的发动机技术到无污染的生产设备，还有污染回收技术。宝马公司运用单涡轮双涡管增压减少燃油消耗和二氧化碳的排放，采用高效动力策略，同时达到最高效率和最低二氧化碳排放。在能源方面，宝马进行混合动力车的开发，氢能源的使用可以缓解能源危机。在喷漆技术上，宝马采用水性漆技术，该技术可以在喷漆过程中可以减少挥发性有机物，减少对环境的污染。

大师漆先进汽车涂料受到许多汽车制造商的青睐。例如该公司的第七代高泳透力电泳漆可在达到同样涂装效果，或者在更好的整体车身防护的情况下，降低油漆材料的消耗量，同时由于其耗电量降低，并减少了水的消耗，最终降低了整体应用成本。还有该公司非常环保的面漆新工艺，由于省去了传统面漆工艺过程的中途烘房和打磨，不仅减少了设备的占地面积，整个油漆设计过程也变得更加紧凑，能源和人力物力的消耗都可以大大降低。

3.电气机械制造业。马克·狄克(Marc Dijk)和青木正儿(Masaru Yarime)描绘了混合动力汽车的出现及发展，概括了发动机内燃机进化到电动引擎的过程，其中用户、生产者、政策制定者观点的改变起到重要作用。例如日本丰田普锐斯动力汽车，就是在加利福尼亚的无污染汽车法规出现后迅猛增长。[12]保罗·阿尼奥卢奇(Paolo Agnolucci)和威廉姆·麦克道尔(William McDowall)认为燃料电池辅助动力单元可以应用于机上服务，可以辅助内燃机动力系统，能有效减少排放气体、提高效率、提升发动机性能和使用寿命、减少噪音。[13]

4.纺织服装制造业。绿色工艺创新也应用在纺织服装制造行业，本文以巴塔哥尼亚公司为典型代表进行分析。巴塔哥尼亚公司是美国户外服装生产商，该公司注重环境保护和资源节约，以减少、维修、再利用和再回收为责任。该公司生产工艺使用可循环共通的车缝工艺技术，有效减少能源消耗。1994年该公司决定采用可再生资源有机棉为生产材料，停用非有机棉可有效减少大量杀虫剂的使用；利用回收的塑料瓶为服装材料，节省燃油和减少有毒气体的排放等。该公司采用蓝色标识技术，颜料、化工、材料和产品在每一步骤都是对环境友好的，不会伤害生产工人和消费者的身体健康。

5.黑色金属和有色金属冶炼及压延加工业。艾伦·摩尔(Ellen H. M. Moors)等以锌、铝、钢或铁生产行业为代表进行调查，分析这些行业现在的工艺水平和对环境的影响，研究结果发现：锌生产工艺环境问题包括电力的高消耗，大量的含铁残留物黄钾铁矾和石膏的产生，还有SO2的排放；铝生产过程中，不仅消耗大量的能量来提取铝，在还原曹和电解过程中还会产生含有氟化物、粉尘、SO2、CO、CO2和少量沥青挥发物的废液；钢铁生产最大的污染是颗粒、氮氧化物、SO2和二口恶英的排放。有色金属生产行业采用渐进式的突破性技术创新，文中提出了一些建议应对实施清洁生产过程中的障碍。[7]9

6.非金属矿物制品业。非金属矿物制品业是建筑业的基础，包括水泥、石膏、石灰的制造，砖瓦、石材及其他建筑材料制造等。本文以水泥制造为例，探索其绿色工艺创新的发展。卡比尔(Kabir G)和麦杜古(Madugu A I)以尼日利亚的一家水泥厂为研究对象，针对水泥生产过程中产生的硫化物、氮化物、CO、CO2等有害气体，提出了一些实际性工艺改进，例如安装高压磨辊代替传统的球磨机、建立水力发电和多阶段燃烧方式有效减少能源消耗，开采当地可以生产混合水泥的原料和回收有害气体再利用等方式减少有害气体的排放。[14]

四、典型国家制造业绿色工艺创新路径

全球绿色消费意识的崛起，使绿色产品进入市场。但是制造业在发展绿色产品的过程中认识到只进行绿色产品的开发是不够的，必须进行绿色工艺的研究和应用，目前许多国家已经把绿色工艺创新应用到生产制造实践中。

1.俄罗斯。俄罗斯的绿色工艺创新非常成功，例如获取饮用水移动设备，由过滤和臭氧原理设计而成的过滤水设备，节能环保，不用化学试剂，可直接取用地下水或是地表水源。建立纳米技术“石膏绑定”，高强度石膏绑定是一种建筑常用材料，该技术用机械化学处理原材料纳米提高绑定强度，这一方法可以充分利用原材料，在很大程度上降低废料的产生从而降低生产成本。“石膏绑定”可以回收热力发电厂黏液进行处理，使石膏绑定的成本更低，不需要燃烧阶段，减少工艺步骤，降低能源消耗，与传统技术相比降低成本50%。白云石绑定是将普通水泥与白云石进行结合，组成一种新的建筑材料，这种水化白云石灰石材料含有的氧化钙和氧化镁高于85%，成本也比普通硅酸盐水泥低20%~30%。降低火灾危险的热绝缘氨纶泡沫用于工业建筑和工业冰箱，与原有工艺相比，该工艺采用石膏填料降低火灾，可以省略热处理阶段，减少能源消耗。有机燃料的燃烧副产品新清洁方法，是安装燃后装置消除一氧化碳、煤烟、致癌的苯并芘，减少燃烧副产品氮氧化物和二氧化碳。

2.丹麦。面对环境的破坏，丹麦环保局从1986年开始进行为期3年的清洁技术发展项目，运用绿色工艺创新减缓制造业对环境造成的伤害。该项目包括：紫外线-假漆的喷涂和干燥，减少木材和家具制造业的有机溶剂气体的排放，同时没有其他附加的伤害；镍电镀厂对流冲洗水，减少含有重金属的废液排放；食品罐的新印刷方法，印刷材料由有机溶剂转变为水性油墨，从而减少有害气体的排放；清洁鱼的新技术和清洁虾工艺的出现，可以减少含有机物废水的排放。丹麦的这些绿色工艺创新具有共同的两个特点：一是环保局以实际行动支持环境保护；二是企业意识到创新需要公司之间的合作。

3.英国。英国有许多环保企业使用绿色工艺创新，将废物创造出新的价值。例如非凡铅笔有限公司，创始人发现英国每年有超过350万塑料杯被回收处理，不仅造成浪费还对环境有不利影响，他花了2年时间设计了一项工艺，可以回收塑料杯来生产铅笔和钢笔，之后又研发回收轮胎制造而成的鼠标垫和笔记本的工艺。昂瓦公司的创始人发现西欧每年有65万吨饮料盒被填埋，造成饮料盒构成分中铝每年损失约4万吨，两位创始人开发了一项能够回收铝的绿色工艺，经过微波高温加热分解等技术方法，使有价值的铝得到回收利用。

4.加拿大。1990年中期加拿大新法规的出现明显影响其各行业的发展，尤其是造纸及纸制品业。根据1997年对加拿大造纸业的调查，发现其造纸业的技术创新水平低，内部投资花费少，拥有的造纸技术专利少，研发人员比美国和北欧少，采用新技术比率比竞争的国家或加拿大其他行业低。出现新法规后的污染治理费用在1980年中期就超过1亿加元，在1980年末期迅速增长，在1990—1996年期间平均每年达到7亿加元，1996年达到10亿多加元顶峰。应对新法规，加拿大的造纸业采用回应式策略，例如安装或更新二次处理系统用来处理废液，更新换代原始处理系统。加拿大的许多大型造纸公司开始新的投资方向末端治理控制、整合工艺创新和内部运作提升。[9]101从加拿大的例子可以看出公司应对新环境法规的能力明显与其绿色工艺创新的研发投资相呼应。

5.墨西哥。虽然墨西哥的某些行业污染密度比美国低，但是从总体来看墨西哥行业污染密度是美国的14倍。通过改进工艺水平可以减少污染程度，但是化学反应产生的副产物仍是污染的问题来源。减少副产品污染的策略有两种：末端治理技术和“工艺整合技术”。墨西哥的钢铁行业和水泥行业都采用工艺整合技术。墨西哥的钢铁行业采用电弧炉生产，这是一种更新的技术，资本密集度低，能减少成本，相对于碱性氧气体炉可以有效减少污染气体的排放。墨西哥水泥行业比美国的水泥行业更有竞争力，有进取性环境管理和更新的技术，同时环境污染程度也很高。墨西哥水泥行业创新能力强，投入新技术进行更新换代，实施对有害废物的再利用(代替燃料)，有效减少成本和对大气排放污染性气体。此外，墨西哥还进行小规模的创新举措如清洁创新项目和北美环境委员会的试点工程。

五、国外制造业绿色工艺创新路径的效果分析及启示

通过对国外典型制造行业和典型国家绿色工艺创新路径的探索和分析，本研究总结出上述考察对我国制造业的绿色工艺创新发展有一定的启示。

1.国外典型制造业绿色工艺创新路径的效果分析。 通过对国外典型制造行业绿色工艺创新路径的考察，发现不同制造行业对绿色工艺创新的重视程度不同，进而实施绿色工艺创新路径的进展不同。公众认为一些典型行业例如化学制品制造业、交通运输设备制造业、黑色金属和有色金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业产生环境污染的效果明显，因此这些行业受到的社会压力较大，较其他行业会更早地认识到绿色工艺创新的重要性。随着绿色工艺创新成果的增加，这些行业在绿色工艺创新方面的创新能力、创新资源有一定的提升和积累，再开展另一项绿色工艺创新时进展速度会加快，绿色工艺创新进展会更顺利。而电气机械制造业和纺织服装制造业等行业因为产生环境污染的后果不明显，受到的外界压力不如上述行业大，这些行业对绿色工艺创新的重视程度不如上述行业高，进行绿色工艺创新时受到的扶持相对较少，绿色工艺创新的成果不多，创新资源的积累不充足，进行下一项绿色工艺创新项目时创新能力不足，创新效果较差。

通过对不同国家典型制造业绿色工艺创新路径的考察，发现一些经济发展能力强、竞争能力强、对国家影响大的制造行业在进行绿色工艺创新时可以得到丰富的资源和国家的大力支持，会选择能带来更好创新效果的突破性绿色工艺创新。而那些竞争能力弱、经济发展水平低、对国家影响小的制造行业，不能获得充足资金和政策上的支持，就会选择能顺利开展的渐进式绿色工艺创新。还有一些通过绿色工艺创新减少环境破坏的环保型企业，通过持续进行绿色工艺创新，经验不断积累，创新能力不断提高，创新成果在不断增加。

2.国外典型制造行业绿色工艺创新的启示。综合国外各制造行业的绿色工艺创新路径，看出生产工艺过程的绿色创新旨在减少环境污染、节约能源和原材料，具体体现如下。第一，在原材料选取上，采用可再生、可循环利用或环境污染小的原材料。在能源方面采取的行动包括研发新技术降低生产过程能源消耗、节约成本；通过开发新能源、新动力或混合动力，减少不可再生能源的消耗，减少环境污染。第二，在生产流程方面的措施包括设计精简流程，减少工艺步骤和缩短生产时间；通过改进工艺或使用新工艺，减少工艺过程中产生的污染。第三，在生产设备方面，对生产设备改进和优化，从而提高生产效率和避免能源浪费。第四，在污染物处理方面，通过研发清洁处理技术，对产生的废物、废液、废气进行回收处理或再利用。

鉴于国外制造行业的绿色生产过程中创新的特点和经验，本研究认为我国制造业的绿色工艺创新除了加强原材料、能源和工艺等方面的创新研究外，还需要注意以下几点。第一，加强行业之间的沟通。不同的制造业绿色工艺创新有交叉的应用，例如交通设备制造业和电气机械制造业的交叉混合电力发动机的开发，加强行业之间沟通能有效推动绿色工艺创新的融合和发展。第二，激发制造企业作为创新主体的创新积极性，自觉进行绿色工艺创新。国外制造企业大多数是由创始人发现创新机会，进行自主绿色工艺创新，同国外制造企业相比，我国制造企业缺乏这种自主创新的积极性，应鼓励制造企业进行自主创新，增强自主创新能力。第三，建立企业同盟，分担绿色工艺创新的风险和投入资金。根据国外经验，制造业绿色工艺创新需要大量资金的投入用于设备的更换或升级、研发等，这可能使许多小型制造企业无法顺利完成绿色工艺创新，我国制造企业可以进行绿色工艺创新的企业联盟，共同承担绿色工艺研发的风险。

3.典型国家制造行业绿色工艺创新的启示。从俄罗斯等国家制造业绿色工艺创新路径考察中可以总结的共同点有：一是环境法规是绿色工艺创新的根本原因，企业进行绿色工艺创新的原因还有市场的需求、竞争者带来的压力、社会的压力等；二是绿色工艺创新的目标是制造业与环境和谐发展；三是政府在绿色工艺创新的发展中起到领导和监督的作用；四是绿色工艺创新的发展和实现不是一家企业就能完成的，需要不同参与者的共同努力。

借鉴国外制造业绿色工艺创新的经验，我国要积极推动制造业绿色工艺创新，应该注意以下几点。第一，保持研发能力强的制造行业的竞争优势，同时扶持研发能力弱的制造行业。加拿大的造纸行业，其技术创新水平比本国的其他行业低，污染密集度高，新环境法规出现时，受到的影响很大。鉴于此，我国应该扶持、培养竞争力弱的行业的创新能力，保持竞争力较强行业的发展势头，增强我国制造行业的整体竞争能力。第二，加大对绿色工艺创新的投资。如对绿色工艺研发进行财政支持。第三，加强政府的领导和监督作用，如扶持环保型企业和鼓励制造业进行绿色工艺创新。我国需要支持一些环保型企业的建立，并开展一些绿色工艺创新项目。第四，建立完善的环境法规。从加拿大造纸业的例子看，环境法规对于绿色工艺创新的发展有重要的推动作用，我国需要建立完善的环境法规，加大执法力度，有效促进我国制造业绿色工艺创新的发展。

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〔责任编辑：刘阳〕

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