煤化工企业高端化转型升级关键影响因素

黄光球，黄 婷

（西安建筑科技大学 管理学院，陕西 西安 710055）

一、引言

随着我国经济发展进入新常态，我国资源“多煤、贫油、少气”的矛盾还没有得到有效解决，由于这一特点，我国石油对外依存度不断呈逐年攀升趋势，至2020 年预计将超过70%[1]，而我国经济发展对化工产品的市场需求巨大，石油价格一直居高不下使石油化工的利润空间逐步降低[2]，这给我国能源带来巨大挑战，而煤化工行业可以作为石油化工的有效替代，可以充分利用我国的资源优势。我国煤化工行业的发展已经日渐成熟，但由于煤化工行业以煤炭能源为支撑，煤炭近年来面临着产能过剩、中低端产品占比较大、高端产品缺乏等问题，现在煤化工企业面临的矛盾主要是其产业格局以低端产品为主与经济结构的矛盾，同时还面临着政策、市场和技术的潜在风险[3]，在国家对供给侧结构性改革政策的要求下，煤化工企业往高端化转型升级必须提上日程。想要研究煤化工企业高端化转型升级，揭示影响因素是第一步也是关键的一步，揭示煤化工企业高端化转型升级的影响因素为后续的研究奠定科学的基础与支撑。

现在对于企业转型升级影响因素的研究主要集中在理论研究和案例研究两个方面，国外研究多以理论体系构建为重点，而国内的研究主要在理论体系的基础上结合案例进行实证研究。对企业转型升级影响因素的研究主要从内部和外部两方面分析，外部因素主要在国家政策、市场资源、环保要求等方面，内部因素主要在企业的资金、技术以及组织结构等方面[4-5]。Garudr和Nayyarpr（1994）、Coombsr（1996）[6-7]从企业内部资源的角度认为关键资源要素包括资金要素、人力要素、物质要素。Songy 等（2019）[8]重点研究环境规制对技术创新的促进作用，并得出环境规制对技术创新具有空间异质性，环境规制与技术创新之间存在着阈值效应。李娜和隋静（2019）[9]认为产业政策对企业创新水平有促进作用。吴维香和林寿富（2020）[10]研究了环境规制对企业转型升级的影响作用。蒙丹（2018）[11]认为制度供给通过影响各种结构性因素间接影响企业转型升级。胡勇强（2018）[12]在对企业战略转型的影响因素分析中认为外部因素主要与经济转型与产业结构的调整和信息革命与技术创新有关，内部因素主要与企业生命周期、企业高管层、企业绩效和资源与能力有关。张士强和崔健（2016）[13]认为煤炭企业转型的影响因素有：管理团队能力、企业人才储备、企业创新理念、企业现有的技术创新基础以及具有的经济实力。何劭玥（2017）[14]在对企业绿色转型影响研究中认为企业绿色转型受外部国家战略、市场危机、公众抗议、舆论危机和政府压力因素的综合影响。

综上所述，现有企业转型影响因素研究大多从外部因素和内部因素两个方面入手，对企业战略转型、绿色转型、智能化转型研究比较多，但对煤化工企业高端化转型升级影响因素的研究还比较少，虽然以往的研究对影响因素的探寻比较全面，但大多以理论性和规范性为主，缺乏案例研究，并且没有考虑各影响因素之间的相互作用关系，企业是一个复杂系统，不仅需要考虑的因素众多，而且因素之间的相互作用关系也特别复杂，因此本文在前有研究的基础上以高端化转型升级影响因素为目标，以煤化工企业为研究对象，通过建立系统动力学模型，分析因果关系并进行模拟仿真，厘清影响因素之间的作用关系，最后揭示其关键影响因素。

二、煤化工企业高端化转型升级内涵

（一）高端化定义

高端化，是指事物及其发展的序列、等级或标准处于相对前列或相对上一层级的位置[15]。企业高端化是指企业从相对“低端”向相对“高端”不断攀升的可持续发展过程[15]。因此煤化工企业高端化可以理解为处于拥有高技术、高效益、高附加值、低污染、低耗能状态的企业，相对于其他企业处于高层次的位置。

（二）煤化工企业高端化转型升级内涵

对于煤化工企业高端化转型是指煤化工企业从相对低端的状态向以高效益、高技术、高附加值、低耗能、低污染为特征的高端状态不断转化发展的过程。

因此本文从生产、经济、技术、环保、能耗五个维度解释和衡量煤化工企业高端化，如下所述：

（1）从生产维度，产品高端化转型是要生产出高附加值、高定位、满足高端消费者需求、绿色环保的高端产品。

（2）从经济维度，创造更高的经济效益才能为科技创新、社会服务、提高环境保护能力、提高纳税能力等提供物质保障和经济基础[16]。

（3）从技术维度，现在煤化工关键技术刚刚工业化，还不够成熟和体系化，技术路线还需要改进[17]，因此要增加技术研发投入提高技术创新能力，研发出新技术、高端技术才能促进高端产品生产、增加经济效益、降低能耗、减少污染。

（4）从环保维度，平衡生产和环境之间的关系至关重要，在提高产品附加值的同时要全面考虑带来的污染排放问题，绿色环保是保证经济和社会可持续发展的前提，对煤化工企业来说，环保是必须考虑的重要一环。

（5）从能耗维度，以往高投入、低产出、高污染的粗放型生产不仅产出的多为低端产能，而且浪费和损失大量能源，造成环境恶化。因此降低能耗、提高能源利用效率也是煤化工企业高端化的重要方面。

上述五个维度共同形成了煤化工企业高端化，同时五个维度却不是相互独立的，而是相互作用相互融合的，五维度之间的作用关系如图1 所示。

图1 煤化工企业高端化五维度作用关系

三、煤化工企业高端化转型升级影响因素分析

根据煤化工企业高端化转型升级的内涵，煤化工企业高端化转型的方向为：高效益、高技术、高附加值、低污染、低能耗。因此将整个系统边界划分为经济、技术、生产、环保、能耗五个子系统。

（1）经济子系统影响因素。经济子系统用来反映煤化工企业高端化转型升级后的经济效益的创造能力，因此用企业利润总额作为经济子系统的衡量指标，因此经济子系统的影响因素主要为主营业务收入、企业总成本、技术研发效益、污染治理效益、能源节约效益等。

（2）技术子系统影响因素。技术子系统用来反映煤化工企业高端化转型升级后的技术高端化程度，因此用高端技术产量作为技术子系统的衡量指标。主要影响因素为高端技术产量、技术研发投入、技术转化能力、授权专利数等。

（3）生产子系统影响因素。生产子系统用来反映煤化工企业高端化转型升级后的产品高端化程度，能否创造高附加值，因此用高端产品附加值作为生产子系统的衡量指标。主要影响因素为生产能力、服务化水平、客户满意度以及各项生产资源投入等。

（4）环保子系统影响因素。环保子系统用来反映煤化工企业高端化转型升级后的环境治理能力，因此用三废排放量作为环保子系统的衡量指标。主要影响因素为环保投入、废气、废水及固废的产生量、处理量及排放量、环境治理能力等。

（5）能耗子系统影响因素。能耗子系统用来反映煤化工企业高端化转型升级后的能源利用效率和综合能源消费量，因此用综合能源消费量作为能耗子系统的衡量指标。主要影响因素为能源内部结构、能源利用效率、节能投入、能源节约量等。

各子系统的主要影响因素变量如图2 所示。

图2 煤化工企业高端化转型升级影响因素

四、煤化工企业高端化转型升级影响因素的系统动力学模型

系统动力学（System Dynamics，SD）是研究如何协调管理系统中相互关联的多个因素或子系统的影响，从而实现目标的综合性方法[18]，通过模拟各要素间的因果关系，具备处理高阶次、非线性等复杂系统问题的能力[19]。煤化工企业作为一个复杂系统，其转型升级是整个系统一起转化发展的过程，内部各个子系统环环相扣，是相互关联相互作用的，SD方法可以体现系统整体性、真实性，因此本文采用系统动力学方法，建立煤化工企业高端化转型升级系统动力学模型，通过对各子系统的因果关系进行模拟，揭示出关键影响因素。

（一）绘制因果关系图

依据各个子系统中提取的影响因素指标，分析之间的相互作用关系，运用Vensim 软件绘制煤化工企业高端化转型升级系统的因果关系图，如图3 所示。从因果关系图中可以看出：

图3 煤化工企业高端化转型升级系统因果关系图

（1）在经济子系统中，主要回路有3 条：①企业利润→生产技术投入→生产能力→高端产品产值→高端产品销售收入→主营业务收入→企业利润；②企业利润→环保资金投入→环保投入→废气去除量→三废排放量→污染治理效益→企业利润；③企业利润→生产技术投入→生产能力→高端产品产值→企业总产值→综合能源消费量→能源节约效益→企业利润。

（2）在生产子系统中，主要回路有3 条：①高端产品附加值→高端消费客户数量→消费者需求量→高端产品产值→高端产品销售收入→高端产品附加值；②高端产品销售收入→主营业务收入→企业利润→环保资金投入→环保投入→废气去除量→三废排放量→政府引导政策→政府补贴→R&D 经费投入→技术研发投入→技术转化能力→双创成果→生产技术投入→生产能力→高端产品产值→高端产品销售收入；③高端产品产值→企业总产值→综合能源消费量→矿井水产生量→三废排放量→政府引导政策→政府补贴→R&D 经费投入→技术研发投入→技术转化能力→授权专利数→高端技术产量→高端设备综合开机率→生产能力→高端产品产值。

（3）在技术子系统中，主要回路有3 条：①高端技术产量→技术研发效益→科研人员投入→技术研发投入→技术转化能力→授权专利数→高端技术产量；②高端技术产量→技术研发效益→R&D 经费投入→技术研发投入→技术转化能力→授权专利数→高端技术产量；③高端技术产量→关键技术投入→双创成果→产业推广水平→市场竞争能力→技术淘汰率→高端技术产量。

（4）在环保子系统中，主要回路有2 条：①三废排放量→污染治理效益→企业利润→环保资金投入→环保投入→煤矸石回收利用量→三废排放量；②三废排放量→环保技术投入→环保投入→废气去除量→废气治理率→环境治理能力→三废排放量。

（5）在能耗子系统中，主要回路有3 条：①综合能源消费量→能源节约效益→企业利润→生产技术投入→生产能力→高端产品产值→综合能源消费量；②综合能源消费量→废气产生量→三废排放量→政府引导政策→政府补贴→R&D 经费投入→技术先进水平→综合能耗→综合能源消费量；③能源利用效率→煤炭节约量→综合能源消费量→矿井水产生量→三废排放量→政府引导政策→政府补贴→R&D 经费投入→技术研发投入→技术转化能力→授权专利数→高端技术产量→节能技术投入→能源利用效率。

（二）绘制系统流图

根据煤化工企业高端化转型升级系统的因果关系图，对各系统变量进行分析，运用Vensim 软件绘制出煤化工企业高端化转型升级系统流图，如图4 所示。

图4 煤化工企业高端化转型升级系统流图

五、案例仿真与分析

（一）案例仿真背景

以某上市煤化工企业作为案例，该企业主要经营范围为煤炭及煤化工产品的开发、生产及销售，该企业总资产达两千多亿元，2019 年煤炭产品年产量超1 亿t，煤化工产品年产量超过400 万t，总销售收入超1 000 亿元。该企业近几年一直以提高质量效益和核心竞争力为中心，不断优化产业布局结构，推动转型升级，不断推进科技创新，加强高端化关键技术攻关，采用最先进的煤气化技术和节能环保标准，严格控制能耗、水耗和污染物排放，努力实现项目园区化、产量规模化、产品高端化，有效提升煤基多联产水平和产品附加值，实现由传统煤化工向现代高端化煤化工升级。该企业的发展目标与本研究提出的高端化转型升级方向比较符合，因此本文选择该企业作为案例企业，目前发展方向比较符合本研究所提出的转型升级方向，所以本文以该企业作为案例企业，进行企业高端化转型升级系统仿真和策略模拟，确定关键影响因素。

（二）系统方程式及赋值

1.系统的主要方程式。确定系统的方程式是模型建立与仿真模拟之间的必要一环，是模型运行的前提，系统方程式的建立是根据各变量的数据及之间的逻辑与数量关系，通过统计回归分析方法拟合出变量方程式。本研究的数据来源主要是案例企业的《企业年报》及《社会责任报告》，系统主要方程式如表1 所示。

表1 煤化工企业高端化转型升级系统主要方程式

2.模型参数的确定方法。模型变量主要有四类：状态变量、速率变量、辅助变量和常量。对各类变量参数的确定要根据该类变量的含义，状态变量描述了系统从初始时刻到规定的特定时刻之间的物理量的累积值，状态变量的初始值取自案例企业真实的生产数据。速率变量参数的确定方法没有固定的公式，要根据其实际意义与所对应的状态变量特征确定。辅助变量参数的确定主要根据已有的数据和变量之间的逻辑数量关系，运用Origin 2017 软件进行公式的拟合与回归。常量的确定主要依据历史经验以及主观赋值的方法。

（三）模型检验

在模型构建成功运行后，需要对模型进行检验，以保证模型能合理有效地运行。本文在对边界检验和量纲检验完成的基础上主要从有效性检验和稳定性检验两个方面入手。

1.有效性检验。有效性检验是为了保证模型的真实性和一致性，将变量的模拟值与统计值进行对比，如果两者误差较小，说明建立的模型真实有效，本文选取较重要并容易获得实证数据的变量进行有效性检验，检验结果如图5（a）、（b）所示。

图5 有效性检验结果

2.稳定性检验。稳定性检验是为了检验模型在不同步长下仿真的稳定性，本文分别在步长DT 取1、0.5、0.25 时对模型进行仿真，若不同步长下仿真结果误差不大，则证明建立的模型是稳定的。以企业总产值和高端消费客户数量为代表，检验结果见图6（a）、（b）所示。

图6 稳定性检验结果

根据以上检验结果可以看到，图5（a）、（b）中各个变量的模拟值和历史统计值的曲线趋势一致并且误差较小，说明建立的模型历史一致性良好，可以通过有效性检验。图6（a）、（b）的两个变量在不同步长下曲线波动较小，说明建立的模型比较稳定，可以通过稳定性检验。通过这两个检验说明模型建立的比较真实合理，可以继续进行后续的模拟仿真。

（四）模型仿真模拟与分析

根据各个系统之间的联动关系以及各影响因素之间的逻辑关系，先从每个子系统中选出该系统的关键影响因素，再比较各关键影响因素对企业利润的影响来判断对企业经济效益的影响，最终选出系统的关键影响因素。具体操作方法为在其他影响因素不变的前提下，改变某一影响因素的比例来观察系统的变动情况，最后比较系统的变化大小，引起系统变化较大的影响因素即是关键影响因素。

1.子系统关键影响因素选取

（1）生产子系统。对生产子系统中各影响因素进行模拟仿真，如想要判断投入服务化水平对高端产品附加值及企业利润的影响，在其他因素不变的前提下，将投入服务化水平的比例上调10%，观察高端产品附加值和企业利润的变动情况，同理，得出对高端产品附加值和企业利润有明显影响的因素有七个，其模拟结果如图7（a）、（b）所示。从图中可以看到，投入服务化水平、信息平台登录率和高端设备综合开机率对高端产品附加值和企业利润均具有较大的提高能力，而水资源限制比例的提高会降低高端产品附加值和企业利润，其他因素对高端产品附加值和企业利润也有一定的提高作用，2019 年投入服务化水平、信息平台登录率、高端设备综合开机率对高端产品附加值的提高比例分别为26.26%、20.46%、14.27%，对企业利润的提高比例为14.3%、13.47%、10.19%，均在10%以上，而全员劳动生产率、生产技术投入、人才培养水平对高端产品附加值的提高比例分别为8.3%、9.76%、7.64%，水资源限制的降低比例为7.39%，对企业利润的提高比例为5.13%、5.14%、0.21%，水资源限制降低比例为2.27%，均不超过10%。综合对比，投入服务化水平、信息平台登录率和高端设备综合开机率对附加值和企业利润的影响是最大的，因此生产子系统中提取的关键影响因素为投入服务化水平、信息平台登录率和高端设备综合开机率。

图7 生产子系统模拟结果

（2）技术子系统。对技术子系统中各影响因素进行模拟仿真，模拟方法和生产子系统相同，由模拟结果得出对高端技术产量和企业利润具有明显影响的有五个因素，如图8（a）、（b）所示，从图中可以看出，五个影响因素均对高端技术产量和企业利润有提高作用，其中R&D 经费投入和科研人员投入可以大幅度增加高端技术产量和企业利润，2019年R&D 经费投入、科研人员投入、职工参与度、双创基地创建水平、创新工作室数对高端技术产量的提高比例分别为132.52%、95.96%、35.29%、19.51%、7.09%，对企业利润的提高比例分别为54.01%、40.39%、27.34%、18.38%、11.6%，可见R&D 经费投入和科研人员投入对高端技术产量和企业利润影响是最大的，因此技术子系统中选取R&D 经费投入和科研人员投入作为技术子系统的关键影响因素。

图8 技术子系统模拟结果

（3）能耗子系统。由于能耗的增加会影响三废排放量的增加，在对能耗子系统进行模拟时，更多应注重能耗带来的环保问题，因此衡量指标为综合能源消费量与三废排放量。对能耗子系统中的影响因素进行模拟仿真，从模拟结果得出对综合能源消费量和三废排放量具有明显影响的有七个因素，如图9（a）、（b）所示。从图中可以看出，增加煤炭资源占比不仅使综合能源消费量大幅增加还会大大增加三废排放量，而增加天然气资源占比或电力资源占比可以降低能耗与三废排放量，进而说明了能源内部结构的重要性。图中也可看出调整内部结构可以大幅度降低综合能源消费量，也可降低三废排放量。此外提高能源利用效率可以节约能源，因此可以降低综合能源消费量和三废排放量，2019 年能源利用效率、能源内部结构、煤炭消费占比、节能技术投入、技术先进水平、天然气消费占比、电力消费占比对综合能源消费量的降低比例分别为17.2%、26.81%、-28.85%、18.19%、5.3%、11.55%、2.24%，对三废排放量的降低比例分别为12.28%、9.03%、-15.79%、6.84%、1.87%、4.23%、0.89%。经对几个因素的影响大小进行比较，选取能源利用效率、能源内部结构和煤炭消费占比作为能耗子系统的关键影响因素。

图9 能耗子系统模拟结果

（4）环保子系统。对环保子系统中各影响因素进行模拟仿真，从模拟结果中得出对三废排放量和企业利润有明显影响的因素有五个，模拟结果如图10（a）、（b）所示，从图中可以看到，几个影响因素均在一定程度上可以降低三废排放量并提高企业利润，2019 年环保技术投入、环保资金投入、煤矸石回收利用率、废气治理率、矿井水利用率对三废排放量的降低比例分别为17.62%、17.11%、16.21%、14.37%、5.19%，对企业利润的提高比例分别为12.17%、11.86%、2.64%、0.65%、1.45%，从提高比例和图中都可看出环保技术投入和环保资金投入对两者影响的幅度是最大的，因此选取环保技术投入和环保资金投入作为环保子系统的关键影响因素。

图10 环保子系统模拟结果

2.系统关键影响因素选取

前面已经选取出各子系统的关键影响因素，若想揭示整个系统的关键影响因素，最终还是需要考虑各因素的变动对企业经济效益的影响，因此比较各子系统关键影响因素对企业利润的影响大小来选取系统的关键影响因素。从图11 中可以看出，R&D 经费投入和科研人员投入可以大幅度提高企业利润，其次是投入服务化水平与信息平台登录率。从提高比例来说，R&D 经费投入、科研人员投入、投入服务化水平、信息平台登录率、环保技术投入、环保资金投入、高端设备综合开机率、能源利用效率、煤炭消费占比、能源内部结构对企业利润的提高比例分别为54.01%、40.39%、14.3%、13.47%、12.17%、11.86%、10.19%、5.2%、2.63%、-0.39%，因此选取R&D 经费投入、科研人员投入、投入服务化水平和信息平台登录率为煤化工企业高端化转型升级系统的关键影响因素。

图11 各系统关键因素对企业利润模拟结果

六、结论与建议

本文在对煤化工企业现状分析的基础上，定义了煤化工企业高端化转型升级的内涵，找出煤化工企业高端化转型升级的影响因素，通过系统动力学方法绘制出系统因果关系图与系统流图，建立了煤化工企业高端化转型升级模型，通过实证研究对模型进行仿真分析，揭示出系统的关键影响因素为R&D 经费投入、科研人员投入、投入服务化水平与信息平台登录率。基于此，可以给出以下建议：

（1）对生产子系统，该子系统选取的三个关键影响因素投入服务化水平、信息平台登录率与高端设备综合开机率的比例分别提高10%，可以分别使高端产品附加值提高26.26%、20.46%、14.27%，为了满足客户需求、增大市场占有率，企业应采用生产与服务共同转型的战略，另外一方面增强信息化建设，提高信息平台登录率。增大信息技术与人员的投入，推进物联网、云计算、大数据等新一代信息技术与煤化工企业的产品研发、生产与销售深度融合；企业还应着力开发高端设备，增加高端设备综合开机率，优化产品结构、不断增强产能置换、释放高端产能，进而提高高端产品附加值。

（2）对技术子系统，该子系统选取的两个关键影响因素R&D 经费投入与科研人员投入的比例分别提高10%，可以使高端技术产量分别提高132.52%、95.96%，可以看出加大技术研发投入对高端技术产量的大幅度提高能力，企业应坚持科技创新、加大R&D 经费与科研人员投入、增强技术成果转化能力，以高端技术攻关推动企业高端化转型升级。

（3）对能耗子系统，该子系统选取的三个关键影响因素能源利用效率、能源内部结构和煤炭消费占比的比例分别提高10%，可以分别使综合能源消费量降低17.2%、26.81%、-28.85%，其中煤炭消费占比比例的提高是提高能耗的，企业若想向低耗能转变，势必要优化能源内部结构，增强煤炭转化或煤炭与电力等能源的结合能力，增加清洁能源的利用。另一方面企业应着力提升能源利用效率，保证能源利用高效化。

（4）对环保子系统，该子系统选取的两个关键影响因素环保技术投入与环保资金投入的比例分别上调10%，可以分别使三废排放量降低17.62%、17.11%，可见环保技术投入和环保资金投入可以有效提高环境治理能力，降低污染物的排放，煤化工企业应坚持开发先进环保技术，提高对能源的循环利用能力，增加环保资金投入进行污染治理平台的改造与节能减排的综合升级，打造高端化的新型煤化工企业。

对整个系统来说，科技创新是煤化工企业高端化转型升级的主线，高端技术成果为其他子系统提供技术支撑，通过模拟结果得出R&D 经费与科研人员投入的比例分别上调10%时，不仅可以大幅提高高端技术产量，而且可以分别使企业利润增加54.01%、40.39%，为企业创造更大的经济效益，因此煤化工企业应加大技术研发投入，增强技术研发能力，以技术创新推动高端化转型升级；投入服务化水平上调10%时，企业利润可以提高14.3%，意味着企业应着力提升服务质量，由生产型向生产服务型转变，最大化地向客户提供个性化、定制化的服务需求，增强企业的营销动力。信息平台登录率上调10%时，可以使企业利润提高13.47%，意味着信息化建设的重要性，企业应深化信息平台建设，搭建稳定信息平台，提升信息系统设备支持率，增强产销协同，依托信息化建设使企业向智能化、高端化转型升级。