基于“物料流—價值流”企業循環經濟效率評價研究

朱鵬

摘 要：基于“物料流-價值流”分析范式，采用主成分與DEA方法測度水泥企業循環經濟效率。結果表明水泥企業廢棄物排放主要集中在熟料煅燒中心，中心的內部損失成本和外部損害費用最高，改善空間最大，效果最為明顯。通過采用純低溫余熱發電、工業廢渣替代、高效低阻粉塵回收及生活垃圾協同處置等技術，企業經濟效益和環境效益獲得顯著提升。

關鍵詞： 物質流；價值流；循環經濟；水泥企業

中圖分類號：F253 文獻標識碼： A 文章編號：1003-7217（2016）03-0117-06

一、引言

物料流和價值流的資源流研究最早起于20世紀60年代。1965年，隨著沃爾曼 （Wolman）[1]《The metabolism of the city》的出版，物料流分析方法首度被提出。1969年伊瑞絲[2] 在《Material flow analysis of the》一書完善了沃爾曼（Wolman） 的物料流分析方法。將城市工業中的物質分為輸入、貯存和輸出三大部分，跟蹤物質從輸入、貯存和輸出的整個過程，依據質量守恒定理探討其利用和轉化的動力機制。1994年，Bertram和Graedel [3]以英國銅業制造業為例，運用物料流分析方法，提出了對于1994年英國銅制造過程中排放的廢棄物流轉進行分類、量化及評價。詹姆斯·P.沃麥克（James P. Womack和丹尼爾·T瓊斯（Daniel T. Jones，1998）[4]將“價值流” （Value flow或Value stream）用于企業精益生產過程中的管理，以有效降低成本，引導和響應顧客的終端需要，從而增加客戶價值。Krist.ina Dahlstro&Paul Ekins（英國，2005）[5]以鋼鐵企業為例，追蹤分析鋼鐵生產過程中價值流轉的路徑、價值流模型中各個價值活動后發現，資源價值流所提供的信息可以有效引導資源物質流向，二者可以形成相互優化的格局。

在國內，早期學者們也作出了物質流成本研究的相關嘗試，主要借鑒國外已有成果結合國內狀況進行理論層面的研究，如王立彥（1998）對物質流成本概念的分析[6]，陸小成（2012）對物質流成本的核算研究[7]，以及羅喜英（2015）對物質流成本應用的研究[8]。由于國內發展循環經濟要求企業經濟發展與環境保護相協調，此時物質流成本的單一經濟核算不能滿足現行經濟模式評價的需要。因此國內學者展開了“經濟-環境”二維統一的思考。肖序、劉三紅（2014）[9] 認為在循環經濟背景下，物質流成本會計應該進一步突破與創新，改變企業單一物質流成本核算功能現狀。周志方、肖序（2009）[10]構建了企業資源流轉核算、方程式評價、因子聯動分析決策及戴明環循環管理四大模型，旨在全面有效地解釋企業內部資源消耗、環境保護及價值增加之間的內在關聯[11]；將資源價值流轉理論應用于燃煤發電企業，以此促進燃煤發電企業的循環經濟發展；熊菲，肖序（2014）[12]在材料流轉的基礎上，以“碳”元素流為主體，依據流程制造過程的物質流與價值流互動原理，追蹤各個環節碳排放情況，確定每個生產工藝的節能減排的潛力，推動流程制造業實現低碳經濟。

本文采用物質流—價值流核算方法，通過持續、動態的揭示循環經濟價值流的信息，構建與物料流優化技術分析相匹配的“經濟性分析方法”，解釋企業內部資源消耗、環境保護及價值增加之間的內在關聯，使之能更好地為水泥企業開展循環經濟“技術性-經濟性”一體化分析決策服務。

二、基于“物料流-價值流”的水泥企業循環經濟效率評價模型構建

（一）模型構建

水泥企業的生產過程和產出過程其本質是一種“物料流-價值流”的過程，“物料流”可以代表著水泥企業的投入變量，而價值流可以代表著水泥企業的產出變出，因此，分析物料流和價值流之間的經濟效率完全可以應用DEA模型來進行評價，為了綜合物料流的相關信息和價值流的相關信息，提高測度兩者經濟效率的科學性，本研究還引入了主成分分析來增強經濟效率評價信息的綜合性，因此，本研究嘗試用主成分分析與DEA結合的方法來構建基于“物料流-價值流”的水泥企業循環經濟效率評價模型，具體過程如下：

第一步，通過收集水泥企業進行循環經濟改進前后的相關變量數據，用主成分的方法分別提取“物料流”變量的主成分和“價值流”變量的主成分，并以水泥企業開展循環經濟改造前后“物料流”變量的主成分得分和“價值流”變量的主成分得分作為其開展經濟效率評價的“物料流”變量和“價值流”變量（用DEA方法來進行經濟效率評價）。提取主成分并計算主成分得分的過程描述如下（限于篇幅，介紹“物料流”變量的主成分得分計算過程）[1]。對于一個具體的進行過循環經濟改進的水泥企業，假設其有p個“物料流”變量x1，x2，…xp，那么，n個水泥企業發展循環經濟前后的“物料流”變量數據構成的矩陣為：

β*=min[β-ε（fTes-+fTjs+）] （6）

s.t.∑nk=1λkrk+s-=βrk0∑nk=1λkyk-s+=yk0∑nk=1λk=10≤λk，s-，s+， k=1，2….，n

BCC模型可以判定水泥企業發展循環經濟前后的純技術效率，其判定定理同CCR模型。

此外，利用CCR模型與BCC模型的計算結果，可以計算出水泥企業發展循環經濟前后的規模有效性，其值為α/β。

（二）變量選取

變量選取的依據主要是水泥生產實際工作過程的“物流流”和“價值流”。水泥企業作為生產主體，各項生產活動的進行伴隨著物料資源在各工序間的流動，即包含采掘、生產與制造、再加工、廢物回收與循環利用等環節的原材料、燃料的輸入以及產品輸出和廢棄物排放。與此同時，企業作為經濟實體，又要核算上述物料流的成本結轉、廢棄物損失、外部環境治理費用、產值、利潤等價值指標[13]。從流轉角度看，物料流與價值流是互動的，它們相互影響著對方。物料流的路線、流向、規模決定了成本流的流量、流向及數額高低，其不同車間產生的廢棄物也決定著資源損失費用的高低[14]。反之，通過成本流的計算，可以反映、追蹤、計算物料每一個節點的價值構成及損失費用。以取得相關水泥業循環經濟優化決策的成本-效益數據。由此，形成相互促進的動態的“技術性-經濟性分析”的系統，如圖1所示。

就具體企業而言，可根據企業生產車間、班組建立物料流的各個環節，設定為成本收集與核算的組織單元，一般稱為物量中心。資源通過企業各物量中心（節點）進入經濟系統。物料流經物量中心，輸入端歸集了材料流成本，而輸出端則可根據流向形成資源有效利用成本和廢棄物損失。資源有效利用成本（半成品的成本）進入下一物量中心（節點）繼續加工，與各節點新投入的資源最終生產成為產成品。而廢棄物中，一部分廢棄物經過綜合資源利用回到經濟系統中循環流轉，另一部分廢棄物則經過處置排放到自然系統中，形成最終廢棄物損失價值與外部環境損害費用。因此，綜合上述分析，基于水泥生產各環節，從“物質流”和“價值流”的角度構建水泥企業循環經濟效率評價變量體系如表1所示。

三、水泥企業循環經濟效果定量評價

（一）水泥企業循環經濟效果測評

在計算主成分得分基礎上，利用MYDEA軟件，將“物料流”和“價值流”變量的主成分得分代入上述模型中，得出水泥企業進行循環經濟改善前后的經濟效果，其值（θ）如表2所示。

從整體來看，受測的4個水泥企業進行循環經濟改善后的各階段經濟效果平均值θ分別為1.53、2.43、2.99、3.37，呈現出上升的態勢，且進行循環經濟改善后其經濟效果均大于1，整體DEA有效，表明水泥企業通過循環經濟改造后其經濟效果有了明顯的提升。

（二）水泥企業循環經濟效果分析

從上述分析可以看出，水泥企業循環經濟改善前后效率發生了很大的變化，綜合起來看，可以從改善前后的“物質流”和“價值流”來進行剖析。

改善前水泥企業物質流和價值流分析。水泥工業是典型的高能耗重工業，以第一個企業為例，其生產過程中粉磨和煅燒環節需要大量電力資源保障設備運行，其設備運行電力成本合計7308.062萬元，占總成本的46.1%。其次，水泥工業生命周期中生產過程主要化學反應都在封閉窯內進行，所以大部分廢棄物主要是由窯內化學反應形成的廢棄以及破碎、磨粉、運輸等環節造成少量粉塵排放。結合這一特點，綜合各物量中心資源損失價值和外部環境損害費用計算結果，比較分析可得：第一，水泥企業廢棄物排放主要集中在熟料煅燒中心，該中心內部損失成本和外部損害費用分別為5388.847萬元和12505.44萬元。這其中以CO2的排放量最大，為97.031萬噸，外部損害費用高達10130.04萬元。第二，從粉塵排放絕對量來看，生料粉磨、煤粉制備和水泥粉磨中心的外部損害費用分別為1274.40萬元、283.02萬元和495.60萬元，這都是企業外部環境成本的重要組成。第三，水泥企業能源節約、廢棄物減量將是此后循環經濟開展的重點。由于熟料煅燒中心的內部損失成本和外部損害費用最高，改善空間最大，效果最為明顯將作為第一改造中心。各粉磨中心單從企業內部管理效率而言，改進空間不大，就“經濟-環境”二維角度考慮，企業盡量使其向零排放移動?？紤]到生料粉磨、煤粉制備和水泥粉磨中心的廢棄物損失比率依次為0.009%、0.029%和0.006%（表1），根據其大小順序按照煤粉制備、生料粉磨和水泥粉磨先后改造。熟料庫中心基于可能的熟料產品而劃分，基本沒有內部損失和外部損害成本，但在運輸、轉移過程中仍要主要無組織的粉塵排放。

改善后水泥企業物質流和價值流分析。在生產同樣產量水泥的前提下，通過采用純低溫余熱發電、工業廢渣替代、高效低阻粉塵回收及生活垃圾協同處置等循環經濟技術，使得水泥企業的經濟效益和環境效益都得到了明顯改善。一是純低溫余熱發電。即通過新型干法生產工藝，熟料煅燒中心中預熱分解窯尾、冷卻劑窯頭排放廢氣溫度達340℃-360℃，故可以對其加以利用不僅可以減輕企業受外購電力價格波動的限制，而且由于該熱能轉電能的成本遠低于外購電力成本，亦可起到降低能源成本的作用。根據計算可知，采用8MW的純低溫余熱發電技術，年發電量達到4896萬kwh，除去10%發電設備自身運轉保證用電，其余4406.4kwh電量將全部用于干法水泥生產。據推算，改善后的該規模水泥生產整體電力需求量為8199.585kwh，故得該低溫余熱發電比率為53.7%，達到國內一般水平。按照外購電價0.5kwh/元估算，扣除余熱發電成本0.15kwh/元，創造直接經濟效益1713.6萬元?；鹆Πl電按360gce/kWh計，該組余熱發電量相當減排CO24.393萬噸；利用清潔發展機制項目（CDM）企業可獲得額外的收入，按目前國際平均價格10歐元計，該余熱發電潛在CDM增收439.3萬元。二是?；郀t渣生料配料替代。石灰石是傳統水泥原料的重要組成部分，其主要成分CaCO3在水泥熟料煅燒階段會分解釋放出二氧化碳，這也是水泥生產階段二氧化碳排放的一個重要來源。由于礦渣、粉煤灰、煤矸石、硫鐵渣等工業廢渣成分中含有的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分從而符合制備水泥的要求。[18]文以50%的生料替代率作為基準，致使生料耗用量由改善前193.59萬噸降低到49.547萬噸，傳統不可再生資源減量使用明顯。與此同時，價值鏈前端石灰石原料的投入減少將引發價值鏈后端化石資源使用和二氧化碳排放的減量化：煤粉使用減少，煤粉使用量降低到改善后的2.867萬噸，節約資源成本973.469萬元，經濟效益顯著提高；二氧化碳排放減量，石灰石和燒成煤的使用減少，使得CO2的排放量由過去的97.031萬噸減低為現在的10.637萬噸（表2），同時廢棄物外部損害費用降低9019.33萬元，降低89%，環境效益顯著改善。三是可進行生活垃圾協同處置。水泥回轉窯具有容量大、熱量高、工況穩定、煅燒溫度高、廢料在窯內停留時間長等特點，故其在處理城市生活垃圾、污水廠物理、危險廢棄物、廢棄橡膠塑料等方面具有減量、無害的優勢[19]。本文主要借鑒銅陵海螺公司的CKK生活垃圾系統處置技術，預計單臺設備年處理能力9萬噸生活垃圾。如表3所示，循環經濟改善后的企業資源價值流總成本為12905.899萬元，較改善前降低2952.637萬元，降低18%。其中，生料粉磨、煤粉制備、熟料煅燒和水泥粉磨的中心采用高效低阻袋式技術致使粉塵100%回收，粉塵生產過程資源內部損失率為0%，環境效益高達2336.4萬元。此外，改善后的熟料煅燒中心資源內部損失率由46.9153%減低為17.38%，降低62.9%，外部損害成本亦由于廢棄物的減量排放，由12505.44萬元降低為1637.99萬元，減低86.9%，環境經濟效益改善明顯。

四、結 論

本文利用“物料流-價值流”的分析范式，針對水泥企業生產過程實際，構建了基于主成分與DEA結合的循環經濟效率評價模型，就水泥企業循環經濟改善前后的經濟效率進行評價，并結合其物料流和價值流進行對比分析，發現采用國家推廣支持的新技術能夠對水泥企業同時帶來經濟效益和環境效益的顯著提高。為此，水泥企業在發展循環經濟的過程中可以采取以下對策：第一，通過采用純低溫余熱發電，可以減少CO2的排放量。第二，使用工業廢渣替代，以減少石灰石和燒成煤的使用量。第三，采用高效低阻粉塵回收及生活垃圾協同處置等技術，以降低企業資源價值流總成本，提高企業經濟總效益。第四，通過DEA模型對循環經濟改善后的水泥生產企業經濟效果進行了評價，明顯地發現通過循環經濟改善可以大大地提高水泥生產企業的經濟效益，因此，進行水泥生產企業循環經濟改造是值得借鑒和推廣。

參考文獻：

[1] Wolman A. The metabolism of the city [J] .Scientific American，1965，（4）：156-74.

[2]朱慶華，耿勇.工業生態設計[M].北京：化學工業出版社，2003：98-99.

[3]TE Graedel， D Van Beers，M Bertram. Multilevel cycle of anthropogenic copper [J]. Science & technology，2004，38（4）：1242-1252.

[4]JP Womack，DT Jones. Lean thinking： Banish waste and create wealth in your corporation [J]. Simon and Shuster，1998，48（11）：1148.

[5]Krishna Dahlstrom， Paul Ekins. Ecoefficiency in the UK Steel and Aluminum Industries [J]. Journal of industrial ecology 2005， 9（11）： 171-188.

[6]王立彥.環境成本核算與環境會計體系[J].經濟科學，1998，（6）：53-63.

[7]羅喜英，肖序.物質流成本會計國際標準應用述評[J].湖南科技大學學報（社會科學版），2012，（3）：70-72.

[8]陸小成，祁瓊， 侯祥.低碳發展視域下企業環境會計體系構建研究科技管理研究，2015，（4）：224-243.

[9]肖序，劉三紅.基于“元素流-價值流”分析的環境管理會計研究[J].會計研究，2014，（3）：79-87+93.

[10]周志方，肖序.流程制造型企業的資源價值流轉模型構建研究[J].中國地質大學學報（社會科學版），2009，（5）：43-50.

[11]蘭國慧.燃煤發電企業資源價值流信息披露的國際比較[J].經營管理者，2012，（11）：25.

[12]熊菲，肖序.基于價值流的鋼鐵企業循環經濟績效測量研究[J].環境污染與防治，2014，（5）：13-18+25.

[13]周志方，肖序.兩型社會背景下企業資源價值流轉會計研究[M].北京：經濟出版社，2013：70-92.

[14]肖序，劉三紅.基于“元素流-價值流”分析的環境管理會計研究[J].會計研究，2014，（3）：79-87.

[15]肖序，熊菲.循環經濟價值流分析的理論和方法體系[J].系統工程，2010，（12）：64-68.

[16]肖序，熊菲，周志方.流程制造企業碳排放成本核算研究[J].中國人口·資源與環境，2013，（5）：29-35.

[17]王君偉.新型干法水泥生產工藝讀本[M]北京：化學工業出版社，2011：3-51.

[18]徐小寧.中國水泥工業的生命周期評價[D].大連：大連理工大學，2013：21-33.

[19]張人為.循環經濟與中國建材產業發展[M].北京：中國建材工業出版社，2005：35-41.

（責任編輯：鐘 瑤）