國外制造業綠色工藝創新路徑及啟示

國外制造業綠色工藝創新路徑及啟示

田紅娜，郭麗

(哈爾濱理工大學 管理學院， 哈爾濱 150040)

[摘要]在厘清制造業綠色工藝創新的內涵和障礙的基礎上，通過對國外相關文獻的分析，總結出國外制造業綠色工藝創新的動因包括環境法規、技術的提升、社會壓力和預期利益。分析、總結交通運輸設備制造等行業的綠色工藝創新活動的經驗，考察俄羅斯等五個國家制造業綠色工藝創新活動，分析國外不同制造行業綠色工藝創新的效果，提出推動我國制造業深入開展綠色工藝創新活動的啟示。具體包括：我國應該注意平衡發展具有不同競爭力的制造行業，加大對綠色工藝創新的投資，建立完善環境法規，加強政府領導和監督作用等。

[關鍵詞]國外制造業；綠色工藝創新；綠色消費

[中圖分類號]F204[文獻標志碼]A

[收稿日期]2015-08-29

[基金項目]黑龍江省哲學社會科學研究規劃項目“‘互聯網+’視域下黑龍江省農產品流通模式創新的對策研究”(15JYB012)

[作者簡介]周丹(1974-)，男，遼寧本溪人，副教授，博士研究生，從事市場理論與產業政策研究。

面對日漸嚴峻的環境問題，全球倡導綠色經濟、綠色消費、人與自然和諧發展。制造業作為國民經濟的支柱產業，在獲得經濟效益的同時也產生對環境的破壞。在此背景下，我國國務院于2015年5月19日正式出臺的《中國制造2025》中，9項戰略任務都明確提出要提高國家制造業創新能力和全面推行綠色制造[1]。據此提升制造業工藝創新水平，減少生產過程對環境的影響，成為目前我國制造業發展的重要問題。

一、制造業綠色工藝創新的內涵和障礙

綠色工藝創新的相關研究早就存在，阿倫·歐文(Alan Irwin)和保羅·胡珀(Hooper P D)提出清潔技術是一種工藝創新，作為環境保護的積極體現，從根源上解決了環境污染問題，比環境治理的效果更好。他們還指出原有的末端治理技術比清潔技術有一系列的優勢：短期來看成本更低，更適合作示范，對于現在的工藝技術和工作實踐的破壞性很小，已經有對應的市場[2]2。肯普等認為環境創新是指為了避免或減少環境破壞由新的或改進的工藝、技術、系統和產品組成的活動[3]。瑪麗克勞德(Belis-Bergouignan M C)等提出綠色工藝創新包括末端治理技術和技術改進，并認為綠色工藝創新包括代替和節省投入、污染的預防和控制技術、恢復或內部回收、突破性的清潔工藝四種類型，可以降低揮發性有機化合物(volatile organic compounds，簡稱VOC)排放量。[4]

有關實施綠色工藝創新障礙的研究，學者們從不同的角度進行分析。德力奧(del Río González P)從經濟效益的角度分析，認為實施清潔技術的障礙包括不確定性和風險，高成本投資與暫時性成本和利潤不對稱，現有裝備基礎更換成本費用，技術學習成本和規模效應的減少。[5]蒂姆·貝恩斯(Tim Baines)等在公司管理的視角上歸納了企業在綠色工藝創新中面臨的挑戰，包括內部運作(指企業需要制定適當的績效管理制度并給員工提供充足的技術和管理技巧)、客戶關系(指客戶對產品的敏感度不同和顧客群分散需要企業采取不同的戰略)、公司的接受(指由于缺失綠色意識和無法在短期獲得利潤使得公司難以接受綠色戰略)。[6]74阿倫·歐文(Alan Irwin)和保羅·胡珀(Hooper P D)認為清潔技術面臨的抑制因素包括現存的管理條例、未知的利潤回報、缺失的綠色技術和人員等，在推行清潔技術時需要克服的阻礙有末端治理技術的優勢、排放標準的重視、投資回收時間不宜過長、成本效率、知識的缺失。[2]8艾倫·摩爾(Ellen H. M. Moors)等提出應在賤金屬生產中采用突破性清潔技術，來解決影響環境的問題，清潔技術實施的阻礙有經濟障礙、系統特異性、知識基礎設施、立法環境、組織和公司文化、技術發展的階段。[7]2

本文認為綠色工藝創新是為了解決制造業面臨的環境問題，通過對生產工藝的綠色創新，減少能源、原材料、設備的消耗，減少對環境的傷害。

二、國外制造業綠色工藝創新的動因

制造業進行綠色工藝創新的原因是多方面的，根據相關領域的研究人員對制造業綠色工藝創新的不同的觀點，本文總結了制造業綠色工藝創新的動因，有如下幾種：環境法規和政策、技術的提升、社會的壓力、預期利益。

1.環境法規和政策。托馬斯·科勒夫(Thomas Cleff )和克勞斯·詹寧斯(Klaus Rennings)的研究顯示大多數公司認為進行環境創新的原因是對現有的立法的不滿，更期待未來的立法出現。這個條件對實施工藝整合環境措施的投資者是一個重要的機會。[8]194除了越來越多的環境法規要遵守，還有許多標準認證如ISO9001、ISO14000和OHSAS18000都要求企業減少對環境的消耗，最大程度降低浪費，并在商品使用結束后回收。[6]6920世紀90年代中期加拿大新的環境法規出現對造紙業造成很大的影響，伴隨著新的法規的到來，該行業迅速采取環境相關的投資。[9]94

2.技術的提升。霍巴赫(Jens Horbach)用兩個德國面板數據——就業研究所建立的面板數據和歐洲經濟研究中心的曼海姆創新小組的面板數據，探索環境創新的決定因素。經濟評估顯示通過研發可以提升技術能力，從而引發環境創新。[10]托馬斯·科勒夫(Thomas Cleff )和克勞斯·詹寧斯(Klaus Rennings)也認為引起環境創新的決定因素包含技術推動[8]193。

3.社會的壓力。丹尼爾·艾斯緹(Daniel C. Esty)和安德魯·溫斯頓(Andrew S. Winston)認為組織的利益相關者帶來的壓力是“綠色波動”的原因之一。利益相關者可分為五大組：制定規則和監督——政府和非政府組織；創新想法的領先者——傳統媒介、學者、智囊團；商業伙伴和競爭者——行業協會、供應商或是采購商和同事；消費者和社團——消費者、環保人和當地社團；投資者和風險評估人——保險公司、銀行和股東。[11]6

蒂姆·貝恩斯(Tim Baines)等認為金融機構逐漸通過識別企業的“綠色”形象來選擇投資對象，社會上涌現出許多以保護環境為責任的非政府組織，例如英國的綠色聯盟，美國的對環境負責的經濟體聯盟。[6]70托馬斯·科勒夫(Thomas Cleff )和克勞斯·詹寧斯(Klaus Rennings)分析得出環境意識和公眾形象是環境創新產生的關聯性因素[8]194。

4.預期利益。托馬斯·科勒夫(Thomas Cleff )和克勞斯·詹寧斯(Klaus Rennings)運用曼海姆創新小組的面板數據分析環境創新的原因，結果顯示：進入新的市場、保持或是提高市場占有率并不是環境創新的關鍵原因；能源消耗、處理廢物和原材料的消耗的降低是環境創新產生的重要因素；一半的公司認為減少勞動力成本是環境創新重要的原因。[8]194

丹尼爾·艾斯緹(Daniel C. Esty)和安德魯·溫斯頓(Andrew S. Winston)認為物質世界是“綠色波動”的原因之一，大自然是一種資源，不同的行業使用不同的資源，環境的問題必然會影響公司的短期或長期發展。[11]6

本研究認為以上動因推動了世界范圍內制造業進行綠色工藝創新，許多國外制造業已經在綠色工藝創新方面有一定的成果，接下來本文將對國外典型制造行業的綠色工藝創新路徑和典型國家制造行業的綠色工藝創新路徑進行闡述和分析。

三、典型制造行業綠色工藝創新路徑

制造業行業分類繁多，本文以下面幾個典型制造行業為代表，探索制造行業綠色工藝創新的路徑。

1.化學制品制造業。化學制品制造業在國民經濟中占有重要地位，因其本身屬性使部分子行業對環境的影響較大，在化學制品制造業進行綠色工藝創新可有效減輕對環境的影響。本文選取陶氏化學公司作為典型企業進行分析，該公司是可持續化學方面的領先企業。陶氏化學公司公開承諾追求環境保護，尤其是氣候和能源方面。研發的預復合聚合物(EVOQUETM)技術獲得了2013年美國總統綠色化學挑戰獎，該技術能取代鈦白粉，或者使鈦白粉遮蓋功能得到加強。該技術有助于改進涂料中鈦白粉顆粒的分布狀況與光散射效率，提高鈦白粉的遮蓋力，并將涂料配方中鈦白粉用量降低20%，以更少的成本達到同樣甚至更好的效果。該公司的這項技術還同時具備改善涂料耐污性、耐腐蝕性等阻隔性能，并能顯著降低能源消耗，減少氮化物和硫化物的排放以及減少赤潮。該公司在工藝生產過程中減少腐蝕性碳酸水的使用，并對廢液進行處理(其他階段再使用)，還有冶煉廢物的再使用。

2.交通運輸設備制造業。交通運輸設備制造業的迅速發展為人類生活帶來便利，但是隨著全球汽車數量的增多，在制造和使用交通運輸設備過程中對大氣造成了嚴重的污染。寶馬公司將環保理念貫徹到整套生產流程中，從節省燃油的發動機技術到無污染的生產設備，還有污染回收技術。寶馬公司運用單渦輪雙渦管增壓減少燃油消耗和二氧化碳的排放，采用高效動力策略，同時達到最高效率和最低二氧化碳排放。在能源方面，寶馬進行混合動力車的開發，氫能源的使用可以緩解能源危機。在噴漆技術上，寶馬采用水性漆技術，該技術可以在噴漆過程中可以減少揮發性有機物，減少對環境的污染。

大師漆先進汽車涂料受到許多汽車制造商的青睞。例如該公司的第七代高泳透力電泳漆可在達到同樣涂裝效果，或者在更好的整體車身防護的情況下，降低油漆材料的消耗量，同時由于其耗電量降低，并減少了水的消耗，最終降低了整體應用成本。還有該公司非常環保的面漆新工藝，由于省去了傳統面漆工藝過程的中途烘房和打磨，不僅減少了設備的占地面積，整個油漆設計過程也變得更加緊湊，能源和人力物力的消耗都可以大大降低。

3.電氣機械制造業。馬克·狄克(Marc Dijk)和青木正兒(Masaru Yarime)描繪了混合動力汽車的出現及發展，概括了發動機內燃機進化到電動引擎的過程，其中用戶、生產者、政策制定者觀點的改變起到重要作用。例如日本豐田普銳斯動力汽車，就是在加利福尼亞的無污染汽車法規出現后迅猛增長。[12]保羅·阿尼奧盧奇(Paolo Agnolucci)和威廉姆·麥克道爾(William McDowall)認為燃料電池輔助動力單元可以應用于機上服務，可以輔助內燃機動力系統，能有效減少排放氣體、提高效率、提升發動機性能和使用壽命、減少噪音。[13]

4.紡織服裝制造業。綠色工藝創新也應用在紡織服裝制造行業，本文以巴塔哥尼亞公司為典型代表進行分析。巴塔哥尼亞公司是美國戶外服裝生產商，該公司注重環境保護和資源節約，以減少、維修、再利用和再回收為責任。該公司生產工藝使用可循環共通的車縫工藝技術，有效減少能源消耗。1994年該公司決定采用可再生資源有機棉為生產材料，停用非有機棉可有效減少大量殺蟲劑的使用；利用回收的塑料瓶為服裝材料，節省燃油和減少有毒氣體的排放等。該公司采用藍色標識技術，顏料、化工、材料和產品在每一步驟都是對環境友好的，不會傷害生產工人和消費者的身體健康。

5.黑色金屬和有色金屬冶煉及壓延加工業。艾倫·摩爾(Ellen H. M. Moors)等以鋅、鋁、鋼或鐵生產行業為代表進行調查，分析這些行業現在的工藝水平和對環境的影響，研究結果發現：鋅生產工藝環境問題包括電力的高消耗，大量的含鐵殘留物黃鉀鐵礬和石膏的產生，還有SO2的排放；鋁生產過程中，不僅消耗大量的能量來提取鋁，在還原曹和電解過程中還會產生含有氟化物、粉塵、SO2、CO、CO2和少量瀝青揮發物的廢液；鋼鐵生產最大的污染是顆粒、氮氧化物、SO2和二口惡英的排放。有色金屬生產行業采用漸進式的突破性技術創新，文中提出了一些建議應對實施清潔生產過程中的障礙。[7]9

6.非金屬礦物制品業。非金屬礦物制品業是建筑業的基礎，包括水泥、石膏、石灰的制造，磚瓦、石材及其他建筑材料制造等。本文以水泥制造為例，探索其綠色工藝創新的發展。卡比爾(Kabir G)和麥杜古(Madugu A I)以尼日利亞的一家水泥廠為研究對象，針對水泥生產過程中產生的硫化物、氮化物、CO、CO2等有害氣體，提出了一些實際性工藝改進，例如安裝高壓磨輥代替傳統的球磨機、建立水力發電和多階段燃燒方式有效減少能源消耗，開采當地可以生產混合水泥的原料和回收有害氣體再利用等方式減少有害氣體的排放。[14]

四、典型國家制造業綠色工藝創新路徑

全球綠色消費意識的崛起，使綠色產品進入市場。但是制造業在發展綠色產品的過程中認識到只進行綠色產品的開發是不夠的，必須進行綠色工藝的研究和應用，目前許多國家已經把綠色工藝創新應用到生產制造實踐中。

1.俄羅斯。俄羅斯的綠色工藝創新非常成功，例如獲取飲用水移動設備，由過濾和臭氧原理設計而成的過濾水設備，節能環保，不用化學試劑，可直接取用地下水或是地表水源。建立納米技術“石膏綁定”，高強度石膏綁定是一種建筑常用材料，該技術用機械化學處理原材料納米提高綁定強度，這一方法可以充分利用原材料，在很大程度上降低廢料的產生從而降低生產成本。“石膏綁定”可以回收熱力發電廠黏液進行處理，使石膏綁定的成本更低，不需要燃燒階段，減少工藝步驟，降低能源消耗，與傳統技術相比降低成本50%。白云石綁定是將普通水泥與白云石進行結合，組成一種新的建筑材料，這種水化白云石灰石材料含有的氧化鈣和氧化鎂高于85%，成本也比普通硅酸鹽水泥低20%~30%。降低火災危險的熱絕緣氨綸泡沫用于工業建筑和工業冰箱，與原有工藝相比，該工藝采用石膏填料降低火災，可以省略熱處理階段，減少能源消耗。有機燃料的燃燒副產品新清潔方法，是安裝燃后裝置消除一氧化碳、煤煙、致癌的苯并芘，減少燃燒副產品氮氧化物和二氧化碳。

2.丹麥。面對環境的破壞，丹麥環保局從1986年開始進行為期3年的清潔技術發展項目，運用綠色工藝創新減緩制造業對環境造成的傷害。該項目包括：紫外線-假漆的噴涂和干燥，減少木材和家具制造業的有機溶劑氣體的排放，同時沒有其他附加的傷害；鎳電鍍廠對流沖洗水，減少含有重金屬的廢液排放；食品罐的新印刷方法，印刷材料由有機溶劑轉變為水性油墨，從而減少有害氣體的排放；清潔魚的新技術和清潔蝦工藝的出現，可以減少含有機物廢水的排放。丹麥的這些綠色工藝創新具有共同的兩個特點：一是環保局以實際行動支持環境保護；二是企業意識到創新需要公司之間的合作。

3.英國。英國有許多環保企業使用綠色工藝創新，將廢物創造出新的價值。例如非凡鉛筆有限公司，創始人發現英國每年有超過350萬塑料杯被回收處理，不僅造成浪費還對環境有不利影響，他花了2年時間設計了一項工藝，可以回收塑料杯來生產鉛筆和鋼筆，之后又研發回收輪胎制造而成的鼠標墊和筆記本的工藝。昂瓦公司的創始人發現西歐每年有65萬噸飲料盒被填埋，造成飲料盒構成分中鋁每年損失約4萬噸，兩位創始人開發了一項能夠回收鋁的綠色工藝，經過微波高溫加熱分解等技術方法，使有價值的鋁得到回收利用。

4.加拿大。1990年中期加拿大新法規的出現明顯影響其各行業的發展，尤其是造紙及紙制品業。根據1997年對加拿大造紙業的調查，發現其造紙業的技術創新水平低，內部投資花費少，擁有的造紙技術專利少，研發人員比美國和北歐少，采用新技術比率比競爭的國家或加拿大其他行業低。出現新法規后的污染治理費用在1980年中期就超過1億加元，在1980年末期迅速增長，在1990—1996年期間平均每年達到7億加元，1996年達到10億多加元頂峰。應對新法規，加拿大的造紙業采用回應式策略，例如安裝或更新二次處理系統用來處理廢液，更新換代原始處理系統。加拿大的許多大型造紙公司開始新的投資方向末端治理控制、整合工藝創新和內部運作提升。[9]101從加拿大的例子可以看出公司應對新環境法規的能力明顯與其綠色工藝創新的研發投資相呼應。

5.墨西哥。雖然墨西哥的某些行業污染密度比美國低，但是從總體來看墨西哥行業污染密度是美國的14倍。通過改進工藝水平可以減少污染程度，但是化學反應產生的副產物仍是污染的問題來源。減少副產品污染的策略有兩種：末端治理技術和“工藝整合技術”。墨西哥的鋼鐵行業和水泥行業都采用工藝整合技術。墨西哥的鋼鐵行業采用電弧爐生產，這是一種更新的技術，資本密集度低，能減少成本，相對于堿性氧氣體爐可以有效減少污染氣體的排放。墨西哥水泥行業比美國的水泥行業更有競爭力，有進取性環境管理和更新的技術，同時環境污染程度也很高。墨西哥水泥行業創新能力強，投入新技術進行更新換代，實施對有害廢物的再利用(代替燃料)，有效減少成本和對大氣排放污染性氣體。此外，墨西哥還進行小規模的創新舉措如清潔創新項目和北美環境委員會的試點工程。

五、國外制造業綠色工藝創新路徑的效果分析及啟示

通過對國外典型制造行業和典型國家綠色工藝創新路徑的探索和分析，本研究總結出上述考察對我國制造業的綠色工藝創新發展有一定的啟示。

1.國外典型制造業綠色工藝創新路徑的效果分析。 通過對國外典型制造行業綠色工藝創新路徑的考察，發現不同制造行業對綠色工藝創新的重視程度不同，進而實施綠色工藝創新路徑的進展不同。公眾認為一些典型行業例如化學制品制造業、交通運輸設備制造業、黑色金屬和有色金屬冶煉及壓延加工業、非金屬礦物制品業產生環境污染的效果明顯，因此這些行業受到的社會壓力較大，較其他行業會更早地認識到綠色工藝創新的重要性。隨著綠色工藝創新成果的增加，這些行業在綠色工藝創新方面的創新能力、創新資源有一定的提升和積累，再開展另一項綠色工藝創新時進展速度會加快，綠色工藝創新進展會更順利。而電氣機械制造業和紡織服裝制造業等行業因為產生環境污染的后果不明顯，受到的外界壓力不如上述行業大，這些行業對綠色工藝創新的重視程度不如上述行業高，進行綠色工藝創新時受到的扶持相對較少，綠色工藝創新的成果不多，創新資源的積累不充足，進行下一項綠色工藝創新項目時創新能力不足，創新效果較差。

通過對不同國家典型制造業綠色工藝創新路徑的考察，發現一些經濟發展能力強、競爭能力強、對國家影響大的制造行業在進行綠色工藝創新時可以得到豐富的資源和國家的大力支持，會選擇能帶來更好創新效果的突破性綠色工藝創新。而那些競爭能力弱、經濟發展水平低、對國家影響小的制造行業，不能獲得充足資金和政策上的支持，就會選擇能順利開展的漸進式綠色工藝創新。還有一些通過綠色工藝創新減少環境破壞的環保型企業，通過持續進行綠色工藝創新，經驗不斷積累，創新能力不斷提高，創新成果在不斷增加。

2.國外典型制造行業綠色工藝創新的啟示。綜合國外各制造行業的綠色工藝創新路徑，看出生產工藝過程的綠色創新旨在減少環境污染、節約能源和原材料，具體體現如下。第一，在原材料選取上，采用可再生、可循環利用或環境污染小的原材料。在能源方面采取的行動包括研發新技術降低生產過程能源消耗、節約成本；通過開發新能源、新動力或混合動力，減少不可再生能源的消耗，減少環境污染。第二，在生產流程方面的措施包括設計精簡流程，減少工藝步驟和縮短生產時間；通過改進工藝或使用新工藝，減少工藝過程中產生的污染。第三，在生產設備方面，對生產設備改進和優化，從而提高生產效率和避免能源浪費。第四，在污染物處理方面，通過研發清潔處理技術，對產生的廢物、廢液、廢氣進行回收處理或再利用。

鑒于國外制造行業的綠色生產過程中創新的特點和經驗，本研究認為我國制造業的綠色工藝創新除了加強原材料、能源和工藝等方面的創新研究外，還需要注意以下幾點。第一，加強行業之間的溝通。不同的制造業綠色工藝創新有交叉的應用，例如交通設備制造業和電氣機械制造業的交叉混合電力發動機的開發，加強行業之間溝通能有效推動綠色工藝創新的融合和發展。第二，激發制造企業作為創新主體的創新積極性，自覺進行綠色工藝創新。國外制造企業大多數是由創始人發現創新機會，進行自主綠色工藝創新，同國外制造企業相比，我國制造企業缺乏這種自主創新的積極性，應鼓勵制造企業進行自主創新，增強自主創新能力。第三，建立企業同盟，分擔綠色工藝創新的風險和投入資金。根據國外經驗，制造業綠色工藝創新需要大量資金的投入用于設備的更換或升級、研發等，這可能使許多小型制造企業無法順利完成綠色工藝創新，我國制造企業可以進行綠色工藝創新的企業聯盟，共同承擔綠色工藝研發的風險。

3.典型國家制造行業綠色工藝創新的啟示。從俄羅斯等國家制造業綠色工藝創新路徑考察中可以總結的共同點有：一是環境法規是綠色工藝創新的根本原因，企業進行綠色工藝創新的原因還有市場的需求、競爭者帶來的壓力、社會的壓力等；二是綠色工藝創新的目標是制造業與環境和諧發展；三是政府在綠色工藝創新的發展中起到領導和監督的作用；四是綠色工藝創新的發展和實現不是一家企業就能完成的，需要不同參與者的共同努力。

借鑒國外制造業綠色工藝創新的經驗，我國要積極推動制造業綠色工藝創新，應該注意以下幾點。第一，保持研發能力強的制造行業的競爭優勢，同時扶持研發能力弱的制造行業。加拿大的造紙行業，其技術創新水平比本國的其他行業低，污染密集度高，新環境法規出現時，受到的影響很大。鑒于此，我國應該扶持、培養競爭力弱的行業的創新能力，保持競爭力較強行業的發展勢頭，增強我國制造行業的整體競爭能力。第二，加大對綠色工藝創新的投資。如對綠色工藝研發進行財政支持。第三，加強政府的領導和監督作用，如扶持環保型企業和鼓勵制造業進行綠色工藝創新。我國需要支持一些環保型企業的建立，并開展一些綠色工藝創新項目。第四，建立完善的環境法規。從加拿大造紙業的例子看，環境法規對于綠色工藝創新的發展有重要的推動作用，我國需要建立完善的環境法規，加大執法力度，有效促進我國制造業綠色工藝創新的發展。

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〔責任編輯：劉陽〕

經濟學研究