優化企業生態效率評價的生命周期評價（LCA）-物質流成本會計（MFCA）整合方法

劉三紅，梁 雯，張 偉

（1.紹興文理學院商學院，浙江紹興 312000；2.杭州電子科技大學會計學院，浙江杭州 310018 3.紹興文理學院元培學院，浙江紹興 312000）

1 相關理論與概念

經濟和環境效益的綜合評價成為經濟活動決策中的一個重要環節。Schaltegger 等［1］于 1990 年提出“生態效率”這一概念，并用于評判經濟增長和環境問題，由此引發了學界的研究與關注。世界企業永續發展委員會（WBCSD）［2］、國際標準化組織（ISO）［3］等都提出了以生態效率來衡量經濟活動的環境績效，認為生態效率的相關研究有助于減少材料和能源消耗、減少有毒物質排放、能源回收利用、可再生能源和延長產品生命周期。生態效率可以用經濟產出與環境投入之間的相對比值來衡量，使用該指標衡量經濟活動的環境效率對于提高經濟產出和減少環境負荷有著非常獨特的作用。

Dewulf 等［4］、Orea 等［5］和Kounetas 等［6］提出了一系列衡量和優化生態效率的方法，包括數據包絡方法（DEA）、環境影響評價（EIA）、環境管理系統（EMS）、環境設計（DFE）、生命周期評價（life cycle assessment，LCA）和物質流分析（MFA）等。物質流成本會計（material flow cost accounting，MFCA）是一種將生產流程中的經濟和環境方面可改善潛力點進行可視化的重要方法，通過對資源的物質流動和價值流動相聯結，達到減少資源浪費和環境污染的目的［7］。利用MFCA 可以同時達到提升經濟效益和環境效益的效果，最終實現生態效率優化的目的。MFCA 的基本理念已經引起了諸多學者的廣泛關注，在以日本為首的諸多國家，很多企業將這一方法運用于生產實踐中并取得了一系列成果［8］。但在MFCA 的實施過程發現，局限于物質流、能量流以及企業邊界上物質損失的量化和可視化是提高生態效率的主要障礙［9］，因此，筆者認為將MFCA 與LCA 相結合可以彌補簡單MFCA 分析的局限，提升生態效率評價效用?；谏鷳B效率的衡量原則和優化方法，借鑒WBSCD 關于生態效率指標與MFCA、LCA 相關概念，提出生態效率不僅要衡量產出價值和廢棄物排放水平，還應當衡量資源產出價值與資源投入之間的數量關系，即：

生態效率=資源有效增加價值/外部環境損害價值 （1）

式（1）中：資源有效增加價值衡量的是資源流轉中的有效產出和投入資源之間的差額，為經濟指標；外部環境損害價值衡量產品生命周期中對外排放的廢棄物的環境損害價值，衡量產品或生產流程的環境效益。

現有文獻也有關于MFCA 和LCA 結合的研究，但基本仍停留在理論探討層面，尚未形成一種具體可操作性的方法。本研究對LCA 與MFCA 結合原理進行分析，聚焦于該方法在企業中實施需要考慮的以下幾個方面：如何將MFCA 與外部環境的影響相結合；如何從生命周期的角度使MFCA 為環境影響的決策支持服務；如何利用LCA 和MFCA 來提高生態效率?；贚CA 和MFCA 的結合，對企業制造過程的生態效率進行評價，以MFCA 識別生產流程中的廢棄損失，并以LCA 方法指導其優化改善，最終達到提升生態效率的目的。

2 LCA 與MFCA 結合機制分析

MFCA 于20 世紀后半葉起源于德國，經過日本等國的發展，成為環境管理會計的一種重要方法，其基本框架在ISO［10-12］頒布的ISO 14051、ISO 14052、ISO1 4053 等國際標準中得到體現和擴展。日本將MFCA 作為工業生產中提高資源生產率的管理方法，并將其確定為環境管理的國際規格的指導方針之一［13］。但是，企業在采用MFCA 時考慮的首要問題是能否實現成本削減效果，僅僅實施MFCA 將面臨著環境保護和利益提高是否同等達成的問題［7］。也有研究指出，MFCA 只有提高資源生產性這一有限的環境保護效果，而且由于優先改善成本，未必能促進對環境保護的積極改善［14］。與此相對，LCA 考慮了產品或工藝的全過程，通過查明和量化使用的物質和能源以及排放到環境中的污染物，以評估對環境的影響［15］；LCA 雖然不能評價經濟效率，卻能有效評價其環境負荷［16］。因此，以MFCA 評價企業內部的經濟效率、以LCA 評估企業生產流程外部的環境負荷，兩者相結合可以實現同時提高經濟效率和降低環境負荷的目的。

2.1 MFCA 與LCA 的比較

LCA 和MFCA 的主要區別如表1 所示。LCA 關注的重點是環境影響，系統邊界一般涵蓋產品、過程或服務從“搖籃”到“墳墓”的整個生命周期；相比之下，MFCA 關注的重點是企業相關的物料和能源消耗，主要關注具體生產制造環節的資源使用效率［13］。具體到核算的主體，MFCA 主要關注特定主體的經濟利益，以一個生產階段或環節為物量中心，關注這一過程中的資源成本相關信息；而LCA不僅關注特定生產者的成本等價值信息，更從整個產業鏈出發，關注其整個生命周期中所涉及的生態和環境影響，包括生產系統內部的和外部的影響［16］。兩種方法的應用目標也不相同：LCA 既可用于外部溝通，也可用于挖掘優化潛力，更注重通過核算生態信息或環境影響來進行決策，更關注如何減輕環境影響；而MFCA 主要用于企業內部應用，關注采用何種方法提升企業產品的價值信息和經濟效益。因此，MFCA 能夠對資源損失和環境負荷的實物量以及貨幣化進行計量，可通過優化企業或產業鏈內部的工藝優化而提升資源效率，適用于企業的優化決策［8］；而LCA 更適合于從產品整個生命周期角度減少環境或生態影響，實現可持續發展。

表1 LCA 與MFCA 的主要區別

盡管MFCA 和LCA 存在諸多不同，但二者在系統模型、方法（流量網絡）和數據（流量）方面非常相似，都關注產品生產的整個生命周期中物質流動的情況，體現產品全生命周期的理念。其中，LCA 的一系列過程都建立在生產過程中物質流量分析的基礎上，而MFCA 的物質流量分析是LCA 順利進行的基礎［13］，MFCA 通過減少廢棄物數量來降低成本，以提高企業生產力，這將有助于LCA 對生態效益提升的促進作用。另外，MFCA 與LCA 單獨使用時各有不足，如MFCA 未涵蓋環境影響這一方面；利用LCA 對企業外部環境損害作出評價時，投入產出清單的產出量往往不容易確定，但在運用MFCA 中，一個物料中心的投入、產出都遵循物質流平衡原理，只要掌握了物質和能源的投入，就可以計算出某物料中心的產出清單及其物質量。

2.2 LCA-MFCA 方法的基本原理

將環境影響添加到MFCA 信息中有助于解決信息共享問題，因此，將LCA 中的環境影響并入MFCA、從產品的整個生命周期來實現廢棄物的削減將是解決MFCA 短期性局限的一個解決方法［9］。在供應鏈上部署MFCA 時，企業可能不愿意共享成本信息，但實物量信息的共享相對來說難度并不高；此外，通過具體的評估方法（如使用CO2作為LCA的綜合系數等）來評估物質和能源的流動和損失，可以依據具體環境保護方面（如減少溫室效應氣體）的觀點來確定實施循環經濟優化的優先順序，從而減少材料損失。從長期來看，通過供應鏈減少溫室氣體等推進環境保護的行為可能會得到投資者和消費者的認同，從而獲得經濟效益的提升，因此，在聚焦于減少物質損失的實際決策中，供應鏈中企業可以在根據溫室效應氣體排放等信息決定實施循環經濟優化的優先順序和估計減少污染物排放效果的同時進行成本評估。LCA-MFCA 方法的基本思路如圖1 所示。

圖1 LCA-MFCA 方法的整體思路和框架

從圖1 可見，MFCA 和LCA 都可以對產品全生命過程中的物質流動進行分析，一方面以MFCA 方法進行物質流成本核算，計算產業鏈中有效利用價值和資源損失價值，尋找資源價值損失和優化潛力點，另一方面以LCA 方法對廢棄物進行外部環境損害成本計算，評估生產流程中的環境損害點，分析環境保護的重點環節，采用MFCA 方法對可能的優化措施進行成本估算和經濟效益評估，在此基礎上評估產業鏈、企業、生產流程的生態效率，并提出相應的優化決策。具體而言，使用MFCA 跟蹤和控制各種物質和能源，得到每個流程或物量中心的產出清單和物質量，進而計量企業經濟活動過程中各項活動所造成的環境損害及其處理方法，并最終進行貨幣化，以核算出企業的外部環境成本。

2.3 實施LCA-MFCA 生態效率優化的步驟

首先，通過追蹤物質流動路徑、量化物質流動數據進行物質平衡分析，并據此計算MFCA 和LCA的評價結果，獲取生態效率數據。其次，依據帕累托分析和假設分析等方法，識別成本損失和環境影響的關鍵因素，識別問題并提出最可行的改進方案。第三，驗證改進潛力。采用的具體工具和數據技術集成方法如圖2 所示。

圖2 基于LCA-MFCA 的生態效率優化步驟

第一步，生態效率量化。根據定義的系統邊界收集相關數據，可以將系統邊界定位于整個生命周期，也可以參考企業實踐數據、文獻和數據庫提供的數據等，確定為產品生命周期中最有影響力的環節。在進行全生命周期分析時，要考慮產業鏈上中下游生命周期企業的參與意愿，并考慮到中間產品使用過程及報廢過程對生態效率的影響程度?？梢愿鶕镔|流轉的路徑細分為多個物質流轉中心，根據物質流動建立物質平衡表/圖，以明確資源等的流轉路徑和數量，以此量化數據為基礎，具體分配相關物質流成本數據和生命周期數據；其中常用的分配標準有材料數量、重量、工時等，也可以采用經濟評估，但由于經濟數據可能來源于MFCA，在進行LCA 分配和評估時一般不建議采用經濟指標等作為標準，可以根據元素流數量、體積、面積等進行分配。

第二步，改進方案的提議，目標在于確定影響資源損失成本和環境損害成本最有影響力的因素以及確定可行的改進方案。實施過程中，通?？梢圆捎门晾弁蟹治?、經濟與環境二維矩陣和假設分析作為工具，以確定每個流程中影響最大的資源損失和環境損害因素。依據帕累托法則原理，80%的問題是20%的原因所造成的［17］，因此，將各項損失按照占總體損失的比例排列，以判斷出其中關鍵因素；也可以選擇將各流程（物量中心）損失置于同一二維表格中，根據各物量中心在二維表格中的位置發現其改善潛力；或是通過假設分析或者敏感性分析確定環境關鍵因素的變化對每個流程中環境損害或對總系統環境損害的影響程度，來識別每個流程（物量中心）中對環境損害影響最大的因素。為此，采用線性環境影響模型，觀測對比模型中各參數每次改變5%的輸出結果變化。

第三步，改進選項驗證。為了驗證上述第二步中確定的改進方案，假設這些方案都已落實到位，并采用LCA-MFCA 集成方法驗證方案的實施效果。開始時可以對方案中的選項進行單項驗證，最后可以采用集成方法對應用了所有選項的方案（即組合方案）進行效果的模擬和驗證。此外，在具體實施過程中不能忽略成本效益分析。

3 MFCA 實施案例

A 公司（以下簡稱“公司”）主要生產32.5 R和42.5 R 等級的水泥，作為致污大戶，為響應國家關于節能減排及發展循環經濟的號召，達到節能降耗、提高生產效益，實現環境改善、降低污染物排放目標，公司決定采用LCA-MFCA 方法改造產品全生命過程，以期提高生態效率。

3.1 生態效率量化

（1）物量中心界定。根據公司生產現狀，結合生產工藝流程圖，考慮到物量中心設置應當適度的原則，綜合LCA-MFCA 方法中物量中心劃分流程標準，在考察公司生產流程和成本報表歸集明細后，對生產組織進行物量中心再分，并借鑒朱鵬［18］的研究，設置了礦山中心、預均化中心、生料制成中心、煤粉制備中心、窯尾預分解中心、窯頭燒結中心、水泥粉磨調配中心、水泥粉磨中心8 個生產物量中心。通過對各物量中心進行數據收集整理，得到物質流轉結構關系（見圖3）。

圖3 A 公司物質流轉結構

（2）MFCA 方法計算結果匯總。將各物量中心投入的成本劃分為材料、能源、系統和處理成本，其中，材料成本包括石灰石、頁巖、黏土、鐵礦石等材料，按照產品產量或主要元素含量在各物量中心間進行分配；能源成本包括電、水、煤炭、油、氣等，根據耗電量、耗煤量以及對應單價在各物量中心間進行分配；系統成本包括直接人工、其他直接費用和簡介費用，根據損耗率或作業率計算系統成本的損耗，再按照熱值或材料等標準在正制品和負制品之間分配；廢棄物處理成本包括處理“三廢”所發生的人工費、維護費等，最終處理與正制品產品生產物無直接關聯，成本不需要按比例分配，直接計入負制品成本價值中的分配原則。公司水泥生產流程中各物量中心MFCA 計算結果如表2 所示。

表2 A 公司水泥生產物質流成本核算結果 單位：萬元

（3）LCA 的外部環境損害計算。以廢棄物損失對于環境的影響為媒介，進一步分析資源損失量、能源消耗量、廢棄物處置、廢氣排放量等環境影響因素，結合相應的環境評價方法，計算資源枯竭、能源枯竭、廢棄物處理環境損害等外部環境損害價值。由于我國目前尚未有水泥業廢棄物外部損害成本計算的規定和依據，借鑒日本的環境損害綜合系數計算表（LIME）1）對A 公司主要廢棄物的外部損害成本進行計算，結果如表3 所示。

表3 A 水泥廠各物量中心LCA 計算結果 單位：萬元

（4）生態效率計算。基于上述數據可計算得出公司各物量中心的生態效率，如表4 所示。

表4 A 公司物量中心的生態效率

3.2 生態效率優化診斷

根據以上計算結果，A 公司進行LCA-MFCA 改造的先后順序依次為生料制成中心、窯尾預分解中心和煤粉制備中心，隨后可以考慮對水泥粉磨中心的優化；此外，窯頭燒結中心和礦山中心相對來說生態效率數值較高，可以暫時不列入循環經濟改善的急迫清單；預均化中心和粉磨調配中心由于產生的廢棄物很少，代表不僅產生的資源浪費較少，也基本不對外界環境造成污染，可以暫緩循環經濟改善和優化。

另外，各物量中心的改進方向可通過帕累托圖進行分析（見圖4），為明確觀察數據效果，圖4中未列示對循環經濟影響甚微的物量中心?？梢?，窯尾預分解中心的負制品成本占據整個生產流程中負制品成本的90.26%，表明該物量中心為循環經濟的貨幣化損失關鍵因素，應作為改進的重點；而造成廢棄物外部損害占80%的是生料制成中心和窯尾預分解中心。

圖4 A 公司各物量中心負制品和外部損害的帕累托分析

綜上所述，A 公司應首先選取生態效率低下及內部資源損失最高、外部環境損害成本也很高的窯尾預分解物量中心作為改善點，該中心改善空間最大、效果最明顯；其次，根據國家環境標準GB 4915—2013 的要求，水泥窯中顆粒物排放標準為20 mg/m3［19］，A 企業生料制成中心排放達21.93 mg/ m3。由于生料制成中心的單位粉塵排放超過標準的10%，因此將該物量中心列為次要改善點；此外，對于內部資源損失和外部環境損害成本皆低的物量中心，效益提升潛力不大，故為最后考慮對象，不過應對此物量中心保持監控。

3.3 改進選項驗證

為了驗證上述提出改進方案是否能夠有效提高A公司的生態效率，采用LCA-MFCA 方法先按照各方案單獨進行假設分析，并模擬驗證其實施效果；之后，假定所有方案都被采用，成立一個稱為“組合方案”的方案，模擬該方案的組合效果。此外，進行簡單的成本效益分析。

4 改造方案和效果

4.1 改造方案

基于以上評價結果，為A公司提出以下優化方案：

（1）改造方案1：在窯尾預分解中心使用袋除塵器代替原來的電除塵器。A公司采用的電除塵器在增濕塔中噴出的水量不夠，導致粉塵排放超過國家標準，而袋除塵器在減少工業粉塵排放方面優于電除塵器，可以有相對穩定和高效的除塵效果，完全可以實現現行的GB4915—2013 標準要求。采用袋除塵器，雖然將增加袋除塵器的一次性安裝費、每年的裝機能耗費、克服阻力能耗費、維修費等，但可以減少投入的電力和粉塵的排放，減少環境污染損失。

（2）改造方案2：用電石渣取代石灰石作為水泥企業的原材料。生料制成中心造成A公司最嚴重環境損害的主要原因在于其采用的生料原料石灰石會排放出大量的CO2，因此考慮以污染較少的原材料代替石灰石。采用電石渣取代石灰石已被四川宜賓、新疆石河子等地的水泥企業驗證了技術可行性。以回收的電石渣取代不可再生的石灰石，不僅可以降低水泥企業CO2的排放量，還可以減少石灰石的消耗，從而保護不可再生資源；同時，電石渣作為化工企業的廢棄物，本身含有一定的硫化物和磷化物成分，對環境有一定危害，因此，電石渣的再利用可以節約資源，減少對環境的破壞［20］。

（3）改造方案3：建立低溫余熱系統。水泥企業低溫預熱技術目前比較成熟，已經有很多新建水泥企業在使用［21］，雖然A公司目前采用了國內最為先進的新型干法水泥生產工藝和預熱分解技術，但尚未將窯頭和窯尾產生的余熱很好地利用起來，導致了能源的浪費，因此可著手探索低溫余熱系統的建立和使用。

4.2 優化效果和討論

4.2.1 袋除塵器取代電除塵器方案改進效果

在內部資源損失方面，安裝袋除塵器的一次性安裝費約為3 300 萬元，使用年限為16 年，按照8%的利率折算，年化成本為372.82 萬元；每年的裝機能耗費、克服阻力能耗費、維修費合計約為270 萬元；而使用袋除塵器代替原來的電除塵器每年可以節省電力462.5 kW，約為277.5 萬元。外部環境成本方面，預熱分解中心每生產1 t 熟料僅排放0.09 kg 工業粉塵，由于安裝袋除塵器可以減少906 750 kg工業粉塵，即可減少外部環境成本6 098.80 萬元，可見，該改善方案每年僅需額外投入365.32 萬元進行生產，卻大大降低了外部環境污染損失，因此該方案可行。

4.2.2 以電石渣取代石灰石方案改進效果

以電石渣取代石灰石的初始投資為22 000 萬元，使用期限是10 年，經測算后的年化初始成本為372.82 萬元。經驗證，A公司原本一年要消耗石灰石14 604 720 萬t，而同等產出條件下卻只需要消耗電石渣11 409 937.5 萬t，減少購買石灰石相關支出4 475 萬元，并能減少817.86 萬t 的CO2排放，即減少85 385 萬元的CO2環境污染損失，且減少的電石渣外部損害成本為43 562 萬元，因此利用電石渣代替石灰石生產水泥能夠減少A 公司外部環境污染損失共計129 047 萬元。

4.2.3 安裝低溫余熱系統方案改進效果

將低溫余熱系統安裝在A公司目前正在使用的新型干法水泥生產線上，前期投資總額為3 100 萬元，預期使用壽命為10 年，年化成本為461.99 萬元，每年能夠為企業帶來2 520 萬kW·h 的電量，計算得出其所帶來的內部經濟效益為1 260 萬元。該方案下，A公司每年可以減少排放2 萬t 的CO2，合計約減少208.8 萬元的外部環境污染損失；同時，余熱鍋爐本身具有減少工業粉塵的作用，每年能夠減少25.03 t的工業粉塵，約減少168.35 萬元的外部環境污染損失，因而安裝低溫余熱回收系統能減少377.15 萬元的外部環境污染損失。

上述各方案的優化效果如表5 所示。

表5 改善A 公司生態效率的優化方案效益對比 單位：萬元

4.3 組合方案效果分析

基于上述結果，對各工序的內部資源成本核算、分配進行重新劃分。使用袋除塵器代替原來電除塵器受益的物量中心包含生料制成中心、煤粉制備中心、窯尾預分解中心、水泥粉磨中心等，從電石渣取代石灰石方案受益的包括生料制成中心、煤粉制備中心、窯尾預分解中心、窯頭燒結中心，從加裝低溫余熱發電系統方案受益的包括礦山中心、預均化中心、生料制成中心、煤粉制備中心、窯尾預分解中心和窯頭燒結中心，經過在各個物量中心的重新分配，可以得到經過改造后的各物量中心的成本效益，并據此計算相關生態效率（見表6）。

表6 A 公司生態效率優化情況 單位：萬元

5 結論和展望

本研究從分析LCA 和MFCA 兩種方法的異同點入手，尋找它們耦合的方式和程序，并結合兩者優點提出一個基于LCA-MFCA 的綜合方法體系，即以MFCA 衡量生產過程中存在的資源成本，以LCA 方法衡量產品生命周期中所產生的外部環境損害損失。經過在A 公司的應用及模擬驗證發現，LCA-MFCA方法在提升企業生態效率方面有明顯的作用，能夠找到生態效率評價中存在的缺陷，提出可能的循環經濟優化方案，通過提升企業各物量中心的生態效率，不僅產生了更多利潤、增加了產量，還減少了不可再生資源的耗費和環境廢棄物的排放，最終減少資源和環境的雙重壓力。

然而，本研究的結論僅部分來源于對某實際案例的模擬驗證，普適性待驗證；同時，外部環境損害損失的計算基于LIME 系數，該系數與我國國情存在較大的差距，且外部環境損害難以實際內生化為企業的經濟效益，導致企業缺少內生動力來推進生態效率的優化。因此，今后需進一步研究如何推動外部環境損害內生化，以提高企業優化生態效率的積極性。

注釋：

1）外部環境損害成本均基于各廢棄物的LIME 值計算得出。