流程型制造企业循环经济价值流优化研究——以造纸企业为例

周志方 张凌燕 欧 静

一、引 言

中国经济进入新常态后，国内的循环经济发展呈现出前所未有的宏观环境与有利条件之势头。但是以资源持续消耗与浪费的经济体制，在推动经济系统快速增长的同时，也带来了大部分自然资源的短缺甚至枯竭，最终导致环境系统面临着难以修复的后果。众所周知，流程型制造企业在资源消耗与污染排放方面一直处于行业巨头的地位，因此，该产业在循环经济浪潮之中的发展空间与潜力巨大。据统计，我国纸和纸板的生产总量及消费需求均属全球第一位，是工业经济的支撑之一。然而，造纸企业因其生产特点，成为流程型制造企业中资源消耗与环境污染严重的典型行业，在追求资源节约、环境友好生产模式等方面的需求十分突出。根据国家环境保护部统计数据，全国4664家造纸和纸制品业2014年排放废水量27.6亿吨，约占全国总排放量的4%，其中排放化学需氧量47.8万吨；在2013年工业行业危险废弃物产生和处理情况的调查中造纸企业产生固体废弃物308万吨，占整个重点调查行业的9.8%。据此，结合当今森林资源与水资源匮乏的全球难题，如何结合循环经济理念实现资源的循环高效利用成为重点。

目前，国内对循环经济的研究和对资源价值流分析的文献较多，主要聚焦在发展模式、运行机制以及法律制度等宏观方面，而对于资源价值流分析的探索主要集中在以物质流分析为基础的企业层面上，以循环经济价值流分析为方法的研究较少。基于此，本文在现有的理论研究和实践背景下，以造纸企业为例，提出的资源价值流转评价与优化模型，构建适应流程型制造企业资源价值流分析的保障体系，旨在推动该方法在流程型制造企业中的应用，为流程型制造企业的具体实施方法提供了指引，从而为企业实现循环经济的发展提供参考。

二、文献综述

（一）循环经济理论与实践进展

循环经济起源于美国经济学家Boulding的“宇宙飞船经济”，最后Pearce将其概念化。目前，循环经济在德国、日本、美国等国发展较为迅速，主要依赖于政府的积极推动与流程型制造企业的积极响应。我国在2002年正式提出“走循环经济之路，实现可持续发展”，并于2008年正式出台和实施了《循环经济促进法》，将循环经济试点示范上升至法制化平台。循环经济是社会可持续发展的全新经济模式，除了通过常见的物质路线进行发展，还可以通过非物质的路径。

然而，实际上我国循环经济理论研究尚未发展为完整的体系，陷入了“漂移状态”，许多方面仍然具有较大研究空间，如资源效用的评价度量指标等。根据发展循环经济的内涵，循环经济主要围绕生态效率使用评价指标体系进行测度，其评价指标体系具体可以围绕“目标—结构—响应”三维度进行构建，以实现对国家循环经济试点情况进行适当的评价，如钢铁行业的评价可以在循环经济效率和质量评价指标体系的基础上构建总指数，并运用数据包络分析方法进行定量测量，通过循环经济质量评价的模糊综合评价，最终得出循环经济评价质量结果；而有关于造纸企业的评价，一般通过在以往环境效率评价方法的基础上进行相关指标的选择与使用。但是通过使用生态效率评价的方法也具有一定的局限性，目前一些学者也提出了基于能值的计算方法进行修正。

（二）循环经济价值流分析方法

“价值流”概念可以追溯到1997年提出的价值链，从现行会计要求的传统成本价值扩展，还应包括半成品和废弃物的成本及其造成的外部环境损害成本。循环经济要求达到资源的有效利用，使用价值流分析则为有效管理资源提供了数据支持，它的存在范围限于一组连续的活动中，且其活动过程从始至终均存在明显的目的和缘由，价值流反映了为满足顾客而消耗的各种资源的成本流动。依据物质流平衡原理，资源的流动价值概念被重新定义，以物质流运动为载体构建适合流程制造企业应用的资源价值流模型，进一步完善和丰富了资源价值流分析方法。然而，国内外学者在研究煤炭、钢铁、火电等流程型制造企业时，主要使用物料流转成本会计进行分析，国内针对价值流应用分析的研究尚属发展阶段，大都停留在宏观层面的理论分析。事实证明，循环经济价值流分析能够有效提高资源利用率。

在指标体系的评价方法上，当下国内外使用广泛的主要包括模糊综合评判法、层次分析法、全排列多边形图示法等。但使用模糊综合评价法需确定各因素隶属函数，实用性不足；层次分析法则将定性与定量的方法相结合，系统的进行评价决策，方法原理简洁易懂，便于决策者掌握；全排列多边形图示指标法因其设置方法简单，主观性低的特点被广泛应用于环境评价等方面。但该图示指标法的使用需要以相关指标数据的确定为基础进行分析评价，而层次分析法虽然在客观性上有所欠缺，但能够体现出评价的最终目的，可以与其相结合用于确定对应指标。本文所研究的造纸企业属于污染大户，所使用的各种物料为其走循环发展之路提供了可行性。为了实现造纸行业的循环经济，国外现有的研究主要集中在如何在技术层面突破改善物质流转，较少基于循环经济价值流分析对造纸企业进行指导，国内已有的对造纸行业的循环经济价值流分析主要选取构建评价指标体系的方法来完成。

综上所述，循环经济价值流在流程型制造企业的应用仍然具有巨大的发展空间，主要研究集中于常见的制造企业，对于污染严重的造纸企业研究尚待丰富。本研究在循环经济的基础上，结合造纸企业的实际情况提出选择方案，通过层次分析法和全排列多边形图示法进行相关的决策优化研究。

三、造纸企业循环经济价值流优化模型

（一）循环经济价值流评价方法

造纸企业结构单一，针对这类企业的物质流转，对应的价值流转内嵌于产品生命周期的物质，本文依据循环经济借助物质循环创造更多价值的基本规律，以造纸企业物质流动为路线，从资源投入、资源利用、资源产出三个角度建立一个具有三个层次结构的评价指标体系（见表1）。

在此基础上选择全排列多边形图示法，在全面展现评价目标的综合情况下也能充分表现出各个单一指标的情况，且通过直观的几何图示，不仅能表达评估结果，更能反映评价对象的动态发展趋势，只需设置与评价决策相关的上限、下限及临界值等，无需评判评价系数大小，大大减少了主观性，在环境评价等方面已得到广泛关注和认可，针对适用性、可操作性原则，本文也采用这种综合评价方法对流程型制造企业资源价值流转水平进行评价分析。

据此，全排列多边形的综合指数计算公式如下：

其中，Si见公式（2），i为指标序号，U、L 分别为指标x的上下限，T表示为其临界值。

（二）循环经济价值流优化方法

鉴于适用性和实用性，本文决定采用层次分析法建立造纸企业成本决策模型，以提高价值流成本的决策水平，在有效控制内部资源流成本的同时有效降低环境外部损害成本，降低造纸企业资源价值流转成本。而由于人为主观意识强为此法带来的偏差以及客观赋权因样本数据少而导致偶然性结果的缺陷，考虑引入熵值法来弥补这一缺陷。其步骤是首先使用层次分析法对指标的模糊权重进行必要的确定，在决策矩阵表达出的各种信息基础上，在通过熵技术对已确定的权重进行修正后用以多目标决策，从而使获取的指标权重能够达到相对准确的程度，在深入分析实际问题的基础上，进行综合优化。

四、案例研究——以岳阳林纸股份有限公司为例

岳阳林纸股份有限公司（简称岳阳林纸）的日常经营业务是纸制品制造，具体涵盖了生产机制纸、纸浆及销售木材等。其生产资源输入端除了木材之外，还包括水、液碱、化学助剂等，输出的主要产品为新闻纸等，同时排出大量的污泥、污水及废气。根据岳阳林纸的工艺流程及物料能源消耗情况，将其生产线分为5个物量中心，即备料中心、蒸煮中心、洗筛中心、漂白中心及抄造中心，然后根据对岳阳林纸物量中心的设置，逐个计算每个物量中心的材料成本、能源成本以及间接成本。将正制品与负制品的材料成本比率作为分配率，以此为基础对产品的能源成及系统成本进行合理分配，可以分析总结资源流成本的详细流转情况。

图1 岳阳林纸企业的生产工艺流程

（一）岳阳林纸的资源价值流转结果与分析

本文选取岳阳林纸2007-2014年的环境报告书为原始数据进行分析，以得出进行资源价值流转评价所需要的评价指标数据，并据此进行资源价值流分析。通过数据的整理、计算得到，COD排放最严重的是蒸煮环节，外部损害成本达186.65万元，远远大于其他环节排出的COD对于环境的影响；废水的排放量在四个环节均比较大，对外部环境造成最显著影响的是漂白环节，其外部损害成本为53776.31万元；至于废气与污泥，比较前两种污染物，它们所能够引发的环境后果相对较小，但也需要适当的给予关注。基于此进行资源价值流分析，整理的相关数据如表1所示：

表1 岳阳林纸的资源价值流转评价指标值

1、单项指标变化及结果分析

在表2的基础上，按照不同的年份对岳阳林纸资源价值流转效率从资源输入、循环、输出分别进行单项测试，可得到图2-图4。

（1）资源输入。由图2得，岳阳林纸资源投入指数在2007-2010年上升，而2010-2012年呈下降趋势，资源、能源消耗量逐步加大，在2013-2014年期间，该指数又持续攀升。由此分析，流程型制造企业对于输入端的资源材料等方面的投入缺乏必要的关注度，这在一定程度上直接导致资源与能源的循环使用效率低下，岳阳林纸的资源投入指数不稳定，与发达国家流程型制造企业存在很大差距。因此，岳阳林纸首先需要摒弃以往传统粗放的生产模式，积极改变自身生产结构，优化生产工艺，从源头提高资源能源的使用效率，充分发挥其效用，特别是再生纸及绿色纸产品的原材料。

（2）资源循环。由图3得，岳阳林纸近几年资源循环指标层实践表明还有较大空间可供提升，其2007年至2008年的资源利用率不断下降，2009年则有明显提升，但随后2010年至2014年期间又呈现出持续下降的趋势。以上岳阳林纸的资源利用率走向直观的反映出当下企业的资源重复使用率情况。在既定的投入下，资源无法得到有效充分的转换，造成的浪费居高不下。尤其是水资源，其回收利用一直徘徊在70%左右，相比国内某些流程型制造企业高达90%的工业用水重复利用率，岳阳林纸的回收利用效率尚有发展空间，如可直接通过更换设备工艺等改善自身使用资源的能力或者通过扩展企业的产业链来间接的提高自身的资源利用能力来改善。

图2 岳阳林纸的资源输入评价

图3 岳阳林纸的资源循环评价

图4 岳阳林纸的资源输出评价

（3）资源输出。由图4得，资源输出指标中，各指标不太稳定，在2007年至2014年期间呈反复变化趋势，即前一两年的资源输出层面表现较好，但后几年又表现出上升趋势，对环境产生了较大的负面影响，其中岳阳林纸排放了大量温室气体和废水，由于木材的品位较低，造成企业COD、TP等废液排放量很大，对本地区及本省环境造成很大影响。建议对相关污染物的控制从源头即开始实现全方位进行，努力达到无排放要求，在此基础上得到的排放物进一步做无害化处理。同时，岳阳林纸应在工业废物综合利用产业化方面，配合造纸企业循环经济的发展规划，推动流程型制造企业各类废弃物的循环处置技术的发展，以此最终推动排放物循环利用的产业化发展。

2、资源价值流综合指数分析

图5 岳阳林纸的资源价值流综合评价

由图5得，2007-2010年，岳阳林纸的资源价值流转总体状况在逐年改善，2010—2011年有所回落，但从2012年开始重新获得较大幅度改善，且在2012—2014年呈增长趋势，这表明在经历了2010-2011年的调整后，依据国家发展循环经济和低碳经济的部署安排，该公司采取了国际先进的ECF（少氯漂白）制浆工艺，通过封闭筛选、中高浓漂白、结晶蒸发等工艺，并运用生物质锅炉，充分利用生产流程中产出的黑液、树皮等，对企业内外提供电能与热能，最大限度减少排放，最终在2012年实现了资源价值流转效率的提高，且在随后的3年不断提升。通过这些引进的新工艺、技术和设备，岳阳林纸在资源循环利用方面取得了很好的进展，初步发展了资源综合利用产业，通过提高企业创新能力改善了企业各方面的实力，使其条件达到了流程型制造企业现代规模化的生产条件，特别在林纸一体化生产和绿色再生纸张领域形成了独特的竞争优势。对于负制品的处理利用，岳阳林纸放弃了传统的处置方法，通过一定技术实现循环使用，不仅减少了资源的投入，还有效的降低了排放物的环境的污染程度。在此基础上，岳阳林纸通过持续的循环使用，逐步优化整个企业的资源结构，使其迈入健康良性的发展循环中，最终满足循环经济的要求，实现多方共赢。

（二）岳阳林纸的资源价值流转优化

本文在选取5种方案作为备选，分别是：使用圆筒剥皮机、碱液回收、封闭洗筛技术、全无氯漂白技术以及超效浅层气浮技术。根据特性，选取下列5个指标作为选择模型的影响因素：可操作性、方案实施效果、方案实施成本优势、外部损害成本、内部资源流成本。使用层次熵分析法对技术改造方案进行分析评价，以论证决策模型在岳阳林纸循环经济管理中的应用成效。

1、影响因素排序

由相关专家讨论，按照以上影响因素的相对重要性得出对应的判断矩阵A。经计算可得，A的最大特征值λmax＝5.35，小于5阶矩阵的临界值5.45。层次分析法得到的对该流程型制造企业的影响重大的因素依次为：方案可操作性>内部资源流成本>外部环境损害成本>实施成本优势>实施效果。

2、一致性检验及熵修正

经计算可知，矩阵A的一致性指标CI=0.087，根据查阅平均随机一致性指标的数据得RI=1.12，故CR=0.078＜0.1，满足一致性检验。基于此，由公司技术部门和管理层对5种方案的各个属性进行10分制的赋分，然后针对各个因素进行评分的统计并求均值，由此得到对应方案的具体属性值矩阵。在此基础上，可计算确定各对应的信息权重，结合由层次分析法得到修正后的权重向量，最终计算各影响因素的综合权重。

3、方案排序及持续改进

表2 方案优化排序表

最终计算结果如表2，可知最终优选方案是选取封闭洗筛技术结作为首选方案。

上述方案的具体应用可结合一系列的PDCA循环管理展开实施，即可形成岳阳林纸的资源价值流分析之独特的决策优化应用模式。

①计划与安排。按照岳阳林纸的循环经济发展模式，调整优化产业结构，建立循环经济生产体系。为达到这一循环经济发展目的，该企业进行决策时可以考虑通过资源综合利用、能源梯级利用、废弃物再利用等实现。

②计算与分析。以岳阳林纸的五个物量中心来归集和分摊成本，对每项按照资源价值流进行归集，然后按照作业成本和标准成本分摊到各项作业活动，分别核算物量中心各作业材料、人工和制造费用，从而归集出正制品和负废弃物成本。

③诊断与决策。根据表2的分析，可知此时选取封闭洗筛技术方案。

④评价与持续改善。岳阳林纸资源价值流转效率较改善前取得较大成效，环境负面影响大幅降低。接下来就是根据这一结果，概括总结出成功的经验，以此得到相应的标准。依照PDCA循环，未来出现的问题可以以此不断循环。

五、结 论

本文从循环经济物质流分析的结构特征和变化趋势出发，剖析了资源价值流分析系统内部各组成要素之间的内在联系与机理，并通过计算外部环境损害价值与内部资源废弃物价值，运用一定的方法评价分析可改善潜力点并进行决策。在实践中，通过对岳阳林纸的技术改造方案的分析，肯定了封闭洗筛技术的循环价值，为造纸企业的可持续发展提供指导。从流程型制造企业生产领域的行业评价标准改革出发，改变以往只唯经济、不注重资源消耗与环境保护的单一绩效评价模式，从资源、环境以及经济绩效等多方面进行综合评判。

本研究也存在一些不足，未能对评价优化后续研究的相关衍生问题进行深入分析。如今后可扩展至设计流程型制造企业资源价值流转评价与优化系统的数据库结构，或设计可供流程型制造企业行业及上下游企业间适用的造纸资源价值流转评价与优化体系，满足实务应用的整合化需求。