特種炭黑企業研發項目的風險管理探討

楊成鵬，倪國華

(1.中國科學院合肥物質科學研究院，安徽 合肥 230031；2.中國科學技術大學，安徽 合肥 230026)

0 引言

全球炭黑產業正處于穩步發展、高速變革的時期，一方面企業不加速升級會面臨落后產能的淘汰，另一方面巨大的市場需求和潛在的利潤也促進企業參與競爭。新一輪科技革命為炭黑產業搭建了一個轉型發展的平臺，全球企業均抓住這一良機，加速研發高品質特種炭黑推向市場。特種炭黑產品的研發是我國炭黑企業在政策號召、市場需求、產品發展的大環境下，實現產業跨步發展與彎道超車的重要機遇，而整個研發過程的風險管理，則是維持項目穩定運行、降低潛在損失、推動產品成功上市的重要保障。

1 背景

1.1 炭黑產業整體穩步發展

炭黑(Carbon Black)是一種重要的化工原材料。在橡膠原材料領域，炭黑是需求量最大的補強型填充劑。在塑料、油墨、化纖、涂料、干電池、電子元器件等眾多行業，炭黑被廣泛用作著色劑、抗靜電劑、導電劑或紫外光屏蔽劑。另外作為高純碳材料，在冶金及碳素材料行業中炭黑同樣不可或缺。

隨著世界經濟的發展，輪胎和汽車工業擴大產能、鋼鐵和焦化行業傳統革新，炭黑產業需求旺盛，近五年全球炭黑市場以4.4%(CAGR)的復合年增長率擴張，2020年市場需求為1 545萬噸，2021年市場規模或達到137.9億美元，預計到2026年，全球炭黑市場可達1 889.84萬噸。炭黑產能也隨市場的發展快速增長釋放，近十年國內炭黑產量平均年增速8%，遠超世界炭黑產量4%的平均增長率，2006年中國成為世界最大炭黑生產國，2018年國內炭黑已實現年產能753萬噸，產量571萬噸，美國、俄羅斯、印度緊隨其后，穩步發展的炭黑產業扮演了全球經濟的重要支柱性角色[1]。

1.2 淘汰落后產能，特種炭黑工藝研發助力產業轉型升級

我國近代炭黑工業起步較晚，國內企業普遍產能結構性過剩，造成產量高、利潤低、產品價值低的市場局面。尤其是在強調精細化和專用化的特種炭黑領域，國內受限于制造水平與研發創新能力，與加拿大CANCARB、俄羅斯Gazprom、美國Monolith等國際知名公司差距較大。能賦予產品特殊性能要求的炭黑，稱為特種炭黑(專用炭黑)，多年來主要依賴進口，從行業數據統計來看，2016年進口的9萬噸炭黑，80%是特種炭黑。伴隨著國家環保節能政策的響應與“碳中和、碳達峰”的號召，國務院也下發了《關于化解產能嚴重過剩矛盾的指導意見》等相關宏觀調控文件，傳統落后產能被淘汰，而具有高附加值特點、可替代普通炭黑的特種炭黑，市場容量增加、需求擴大，行業集中度加強，成為研究熱點，具有領先技術優勢的特種炭黑企業市場占有份額顯著增加，優勢明顯。在這樣的科技革命沖擊下，處在變革端口期的炭黑產業將加速轉型升級。因此，特種炭黑新工藝的研發將是中國企業面向全球市場、比肩國際同行、實現彎道超車的必經之路[2]。

1.3 特種炭黑產品與工藝研發風險高

特種炭黑產品與工藝的開發屬于化工研發項目，是一項集多學科交叉、技術密集、周期長、風險高、投資大等特點的復雜工作，因為研發過程技術高、風險大的特征顯著，所以必須具備更高的項目風險管理要求。一種新型特種炭黑工藝的研發，需要經歷需求分析、實驗室小試論證、平臺中試、下游客戶應用匹配、規模化生產、產品檢測審批等多個階段，過程復雜、連續、動態。研發過程中涉及到的化工安全建設、環保消防制度、產品的分析定性等，都必須符合一系列行業監管政策要求，更加體現項目的嚴標準、高風險。化工研發作為創造型的工作，項目風險管理的好壞，直接影響項目成功與否和企業持續性發展。因此，為提高研發成功率，從計劃階段開始，就應客觀充分評估識別項目潛在風險，將風險管理工作貫穿整個特種炭黑工藝研發過程[3]。

1.4 國內企業產品研發項目風險管理尚未成熟

國內炭黑企業生產以中低端產品為主，競爭激烈，導致市場產能過剩、利潤下滑。近幾年原材料供應緊張、環保壓力增加，利潤空間被進一步壓縮，各企業紛紛開展研發項目，加速轉型，開發橡膠、塑料、油墨、電子、涂料、高能電池等各類用途高品質特種炭黑工藝，提升產品綜合競爭力，尋求生存渠道。但由于國內近代炭黑工業一方面在20世紀50年代才建立首套裝置，起步晚且產品結構較不合理，另一方面研發基礎薄弱，研發機制不成熟，對于項目研發的風險管理意識與能力不足，導致新型炭黑產品與工藝研發的成功率低。事實上，我國炭黑行業歷經近70年的發展，基礎生產經驗豐富，某些專用設備的質量已達到國外先進水平，實驗室、研發平臺對各品類特種炭黑的理論驗證也有一定的基礎，具備特種炭黑科技成果轉化的能力。國內炭黑企業急需提高研發項目管理水平，有效實施研發風險管理，這樣才能提升特種炭黑產品與工藝的研發質量與安全，保障國內產業化水平穩步上升[4]。

2 特種炭黑研發項目風險管理研究的意義

中小型炭黑企業特種炭黑產品研發項目的風險管理，需要結合特種炭黑產品現行標準化政策法規的要求，制定科學、有效、系統的研發項目風險管理計劃，在整個研發過程中貫徹識別風險—評估風險—探尋風險對策—監控風險的流程，才能完整反映研發項目過程中可能存在的風險因素，并進行客觀實際的評價，有效降低風險發生概率、減少風險危害、提高研發效率，為項目成功和企業盈利提供保障[5]。

2.1 研發特種炭黑新工藝具有較高社會、經濟價值

國內對特種炭黑的研究基礎薄弱，在當前炭黑產業推陳出新的科技革命沖擊下，炭黑企業對降低國外依賴度，實現特種炭黑新工藝產業化，彌補淘汰落后產能的需求迫切。通過“產、學、研”模式提高研發效率，完善炭黑行業內產品研發模式，打通擁有自主知識產權、綠色環保低排放的特種炭黑新工藝路線，將產生良好的社會效益與經濟效益。

2.2 科學系統的風險管理有助于提高項目研發成功率

在特種炭黑產品研發過程中，實施全面、科學、系統化的風險管理措施，可以準確有效地識別項目存在的風險因素。并根據對產品研發成功與否的影響程度及潛在后果，進行量化分析與客觀評估，制定相關風險應對策略及監控措施，盡可能降低風險危害，減少對項目目標的威脅，從而提高研發項目成功率。

2.3 防微杜漸，從產品全生命周期源頭進行保障

產品全生命周期的初始階段便是研發設計階段，該階段也是大部分風險因素集中積累的時期。從特種炭黑產品研發初始便實施風險管理，源頭進行風險管控，可以為項目全過程穩定運行保駕護航，也為后期產品入市奠定良好基礎，對產品的安全性和有效性起到積極的保障作用。

2.4 增強企業對產品研發的風險管理意識與認知

特種炭黑是炭黑產業升級的必然方向，其產品通常是以某方面應用特長入市，技術要求和行業壁壘較高。產品上市前的研發工作通常需要3～5年時間，伴隨著企業內外部多變的環境因素，如：產品價格波動、原材料價格波動、安全環保政策限制、市場開拓不利等，項目風險程度高，產業化周期長，對企業是一項極具挑戰的工作。因此，風險管理工作舉足輕重。以特種炭黑研發項目為例進行風險管理研究，可以增強企業對產品研發項目全過程的風險管理意識與認知，這一研究為中小型化工企業進行類似產品研發工作提供了項目風險管理的思路與方法，具有借鑒意義。

3 特種炭黑企業研發的風險管理研究

3.1 項目特征

特種炭黑的研發既指材料自身，也包括生產工藝，研發過程涉及到材料、化工、機械、熱能、電氣等多領域學科交叉，是碳材料技術和炭黑產業發展的重要基礎。其研發活動作為一項系統工程，集合了市場流、技術流、資金流、物資流等眾多子集，過程動態、連續、復雜。每一個階段和環節都潛藏著風險，且風險因素多、破壞性強，因此對研發設計的風險管理，必須涉及到產品的全生命周期。特種炭黑項目研發可以分為多個階段：項目計劃立項、工藝技術設計構思、調研評估、小樣實驗、中試放大、成型樣品應用匹配、批量生產以及市場銷售。一般而言，各階段對應的工作如下。

3.1.1 調研立項

對特種炭黑目標產品進行市場分析并撰寫調研報告，編制該研發項目可行性研究報告，組織團隊進行項目評審立項。

3.1.2 工藝技術研發初試

明確目標產品的期望結構、理化性能、功能應用等特性，開展特種炭黑反應器流場、溫度場數值模擬計算工作，在實驗室研發設計小型實驗平臺并完成樣品的初步制備。

3.1.3 中試放大與生產開發

在實驗室小試研究成熟的基礎上，完成反應器設計和系統集成，設計中試工藝流程，搭建中試平臺并進行放大試驗，進行符合質量標準的目標炭黑生產制備工藝開發，通過GB 3778—2011、ISO質量體系等標準化檢驗，并具備規模化生產的能力。

3.1.4 產品檢驗及應用匹配

在產品可量產基礎上，對壓縮樣吸油值、吸碘值、300%定伸應力、扯斷伸長率等主要技術指標和物性參數進行檢驗，合格率達標后與下游輪胎、橡膠等行業炭黑客戶匹配進行生產應用試驗，通過有效性評價審批，完成用戶體驗報告。

3.1.5 注冊審批

在完成上述研發流程后，若需要建立生產線進行產品市場銷售，還需要向當地發改委、經貿委、規劃局等申報產能提升與立項，編寫安評、環評等報告，完成能耗指標評價，組織驗收并通過現場審查，從而獲得項目建設許可，進入炭黑市場銷售。

運用風險管理的方法和工具對研發全過程分階段進行系統、動態管理，可以有效規避較大風險因素，最大程度降低產品風險，提高研發成功率。特種炭黑作為化工材料，行業的特殊性導致其研發活動在產品質量安全和生產穩定性方面具有更嚴格的要求，還應符合碳材料各類監督管理條例的相關標準，如：《新材料標準領航行動計劃(2018—2020年)》《新材料產業發展指南》等標準體系。因此企業必須將系統化的風險管理融入到產品研發過程中，最大程度地控制風險危害。

3.2 特種炭黑研發風險管理流程

特種炭黑的研發屬于化工材料工藝的研發，其風險管控流程可簡化為流程圖，如圖1所示。

圖1 項目風險管理流程

3.3 風險管理研究

整個研發項目可分為整體與研發過程兩部分去識別管控風險因素，其中，項目整體風險根據其風險特征，可劃分為系統性與非系統性風險。

3.3.1 項目整體風險管理

通過SWOT法與頭腦風暴法可以準確反映出企業所處的各類環境因素，根據項目本身的優劣勢與項目外部環境的機會威脅，分析出項目整體的潛在風險，將政策、宏觀經濟環境風險歸類到系統性風險，市場、技術、管理、財務、質量、法律合規上的風險則歸屬非系統性風險。《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》、碳達峰碳中和就是此類化工項目較為典型的政策風險，而人員的離職、市場原材料價格的波動、質量指標的修改(如GB 3778—2011)等便是潛在的非系統性整體風險，使用二維風險圖、層次分析法對識別出的風險進行評價。此類風險往往不可規避，但可以通過識別提前做好應對預案，進而將可能造成的危害降到最低。

3.3.2 研發過程風險管理

對特種炭黑研發項目進行WBS工作流程分解，如圖2所示。根據流程從調研立項、工藝技術研發初試、中試放大與生產開發、產品檢驗及應用匹配、注冊審批五步對整個項目的風險管理進行分析，判斷每一個關鍵節點存在的貫穿全過程與該階段特有的風險因素，并形成風險因素和風險程度評估表，選擇其中的關鍵風險因素，從風險規避、風險控制(包括預控、應急與挽救方案)、風險自留、風險轉移四個方向里選擇最積極有效的風險管理措施。

圖2 WBS工作流程分解

4 結語

特種炭黑的研發勢必加速碳材料升級、改變市場格局，推動炭黑行業穩步發展、加速革新。由于特種炭黑研發過程復雜，各環節緊密結合的特點，加上化工行業的高危高風險特殊性，其研發須融入風險管理。本文客觀討論了此類化工研發項目的風險特征，提出將此類研發項目的風險分為整體與開發過程兩方面進行評估的風險管理思路，并對梳理出的關鍵風險因素采取控制措施，不可接受的風險要規避、消除或控制為可接受。科技革命帶來的轉型期對國內炭黑企業即是打擊也是機遇和挑戰，準確地判斷風險，有效地管理風險是企業產品研發成功和成功升級的重要保障。