楊成鵬,倪國(guó)華
(1.中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院,安徽 合肥 230031;2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),安徽 合肥 230026)
全球炭黑產(chǎn)業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展、高速變革的時(shí)期,一方面企業(yè)不加速升級(jí)會(huì)面臨落后產(chǎn)能的淘汰,另一方面巨大的市場(chǎng)需求和潛在的利潤(rùn)也促進(jìn)企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)。新一輪科技革命為炭黑產(chǎn)業(yè)搭建了一個(gè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的平臺(tái),全球企業(yè)均抓住這一良機(jī),加速研發(fā)高品質(zhì)特種炭黑推向市場(chǎng)。特種炭黑產(chǎn)品的研發(fā)是我國(guó)炭黑企業(yè)在政策號(hào)召、市場(chǎng)需求、產(chǎn)品發(fā)展的大環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)跨步發(fā)展與彎道超車(chē)的重要機(jī)遇,而整個(gè)研發(fā)過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)管理,則是維持項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行、降低潛在損失、推動(dòng)產(chǎn)品成功上市的重要保障。
炭黑(Carbon Black)是一種重要的化工原材料。在橡膠原材料領(lǐng)域,炭黑是需求量最大的補(bǔ)強(qiáng)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(yè),炭黑被廣泛用作著色劑、抗靜電劑、導(dǎo)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(yè)中炭黑同樣不可或缺。
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,輪胎和汽車(chē)工業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能、鋼鐵和焦化行業(yè)傳統(tǒng)革新,炭黑產(chǎn)業(yè)需求旺盛,近五年全球炭黑市場(chǎng)以4.4%(CAGR)的復(fù)合年增長(zhǎng)率擴(kuò)張,2020年市場(chǎng)需求為1 545萬(wàn)噸,2021年市場(chǎng)規(guī)?;蜻_(dá)到137.9億美元,預(yù)計(jì)到2026年,全球炭黑市場(chǎng)可達(dá)1 889.84萬(wàn)噸。炭黑產(chǎn)能也隨市場(chǎng)的發(fā)展快速增長(zhǎng)釋放,近十年國(guó)內(nèi)炭黑產(chǎn)量平均年增速8%,遠(yuǎn)超世界炭黑產(chǎn)量4%的平均增長(zhǎng)率,2006年中國(guó)成為世界最大炭黑生產(chǎn)國(guó),2018年國(guó)內(nèi)炭黑已實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能753萬(wàn)噸,產(chǎn)量571萬(wàn)噸,美國(guó)、俄羅斯、印度緊隨其后,穩(wěn)步發(fā)展的炭黑產(chǎn)業(yè)扮演了全球經(jīng)濟(jì)的重要支柱性角色[1]。
我國(guó)近代炭黑工業(yè)起步較晚,國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過(guò)剩,造成產(chǎn)量高、利潤(rùn)低、產(chǎn)品價(jià)值低的市場(chǎng)局面。尤其是在強(qiáng)調(diào)精細(xì)化和專(zhuān)用化的特種炭黑領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)受限于制造水平與研發(fā)創(chuàng)新能力,與加拿大CANCARB、俄羅斯Gazprom、美國(guó)Monolith等國(guó)際知名公司差距較大。能賦予產(chǎn)品特殊性能要求的炭黑,稱(chēng)為特種炭黑(專(zhuān)用炭黑),多年來(lái)主要依賴進(jìn)口,從行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看,2016年進(jìn)口的9萬(wàn)噸炭黑,80%是特種炭黑。伴隨著國(guó)家環(huán)保節(jié)能政策的響應(yīng)與“碳中和、碳達(dá)峰”的號(hào)召,國(guó)務(wù)院也下發(fā)了《關(guān)于化解產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩矛盾的指導(dǎo)意見(jiàn)》等相關(guān)宏觀調(diào)控文件,傳統(tǒng)落后產(chǎn)能被淘汰,而具有高附加值特點(diǎn)、可替代普通炭黑的特種炭黑,市場(chǎng)容量增加、需求擴(kuò)大,行業(yè)集中度加強(qiáng),成為研究熱點(diǎn),具有領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢(shì)的特種炭黑企業(yè)市場(chǎng)占有份額顯著增加,優(yōu)勢(shì)明顯。在這樣的科技革命沖擊下,處在變革端口期的炭黑產(chǎn)業(yè)將加速轉(zhuǎn)型升級(jí)。因此,特種炭黑新工藝的研發(fā)將是中國(guó)企業(yè)面向全球市場(chǎng)、比肩國(guó)際同行、實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)的必經(jīng)之路[2]。
特種炭黑產(chǎn)品與工藝的開(kāi)發(fā)屬于化工研發(fā)項(xiàng)目,是一項(xiàng)集多學(xué)科交叉、技術(shù)密集、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高、投資大等特點(diǎn)的復(fù)雜工作,因?yàn)檠邪l(fā)過(guò)程技術(shù)高、風(fēng)險(xiǎn)大的特征顯著,所以必須具備更高的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理要求。一種新型特種炭黑工藝的研發(fā),需要經(jīng)歷需求分析、實(shí)驗(yàn)室小試論證、平臺(tái)中試、下游客戶應(yīng)用匹配、規(guī)模化生產(chǎn)、產(chǎn)品檢測(cè)審批等多個(gè)階段,過(guò)程復(fù)雜、連續(xù)、動(dòng)態(tài)。研發(fā)過(guò)程中涉及到的化工安全建設(shè)、環(huán)保消防制度、產(chǎn)品的分析定性等,都必須符合一系列行業(yè)監(jiān)管政策要求,更加體現(xiàn)項(xiàng)目的嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)、高風(fēng)險(xiǎn)?;ぱ邪l(fā)作為創(chuàng)造型的工作,項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理的好壞,直接影響項(xiàng)目成功與否和企業(yè)持續(xù)性發(fā)展。因此,為提高研發(fā)成功率,從計(jì)劃階段開(kāi)始,就應(yīng)客觀充分評(píng)估識(shí)別項(xiàng)目潛在風(fēng)險(xiǎn),將風(fēng)險(xiǎn)管理工作貫穿整個(gè)特種炭黑工藝研發(fā)過(guò)程[3]。
國(guó)內(nèi)炭黑企業(yè)生產(chǎn)以中低端產(chǎn)品為主,競(jìng)爭(zhēng)激烈,導(dǎo)致市場(chǎng)產(chǎn)能過(guò)剩、利潤(rùn)下滑。近幾年原材料供應(yīng)緊張、環(huán)保壓力增加,利潤(rùn)空間被進(jìn)一步壓縮,各企業(yè)紛紛開(kāi)展研發(fā)項(xiàng)目,加速轉(zhuǎn)型,開(kāi)發(fā)橡膠、塑料、油墨、電子、涂料、高能電池等各類(lèi)用途高品質(zhì)特種炭黑工藝,提升產(chǎn)品綜合競(jìng)爭(zhēng)力,尋求生存渠道。但由于國(guó)內(nèi)近代炭黑工業(yè)一方面在20世紀(jì)50年代才建立首套裝置,起步晚且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較不合理,另一方面研發(fā)基礎(chǔ)薄弱,研發(fā)機(jī)制不成熟,對(duì)于項(xiàng)目研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)管理意識(shí)與能力不足,導(dǎo)致新型炭黑產(chǎn)品與工藝研發(fā)的成功率低。事實(shí)上,我國(guó)炭黑行業(yè)歷經(jīng)近70年的發(fā)展,基礎(chǔ)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富,某些專(zhuān)用設(shè)備的質(zhì)量已達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平,實(shí)驗(yàn)室、研發(fā)平臺(tái)對(duì)各品類(lèi)特種炭黑的理論驗(yàn)證也有一定的基礎(chǔ),具備特種炭黑科技成果轉(zhuǎn)化的能力。國(guó)內(nèi)炭黑企業(yè)急需提高研發(fā)項(xiàng)目管理水平,有效實(shí)施研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)管理,這樣才能提升特種炭黑產(chǎn)品與工藝的研發(fā)質(zhì)量與安全,保障國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化水平穩(wěn)步上升[4]。
中小型炭黑企業(yè)特種炭黑產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理,需要結(jié)合特種炭黑產(chǎn)品現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)化政策法規(guī)的要求,制定科學(xué)、有效、系統(tǒng)的研發(fā)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃,在整個(gè)研發(fā)過(guò)程中貫徹識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)—評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)—探尋風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策—監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)的流程,才能完整反映研發(fā)項(xiàng)目過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素,并進(jìn)行客觀實(shí)際的評(píng)價(jià),有效降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率、減少風(fēng)險(xiǎn)危害、提高研發(fā)效率,為項(xiàng)目成功和企業(yè)盈利提供保障[5]。
國(guó)內(nèi)對(duì)特種炭黑的研究基礎(chǔ)薄弱,在當(dāng)前炭黑產(chǎn)業(yè)推陳出新的科技革命沖擊下,炭黑企業(yè)對(duì)降低國(guó)外依賴度,實(shí)現(xiàn)特種炭黑新工藝產(chǎn)業(yè)化,彌補(bǔ)淘汰落后產(chǎn)能的需求迫切。通過(guò)“產(chǎn)、學(xué)、研”模式提高研發(fā)效率,完善炭黑行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品研發(fā)模式,打通擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、綠色環(huán)保低排放的特種炭黑新工藝路線,將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
在特種炭黑產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中,實(shí)施全面、科學(xué)、系統(tǒng)化的風(fēng)險(xiǎn)管理措施,可以準(zhǔn)確有效地識(shí)別項(xiàng)目存在的風(fēng)險(xiǎn)因素。并根據(jù)對(duì)產(chǎn)品研發(fā)成功與否的影響程度及潛在后果,進(jìn)行量化分析與客觀評(píng)估,制定相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略及監(jiān)控措施,盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)危害,減少對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)的威脅,從而提高研發(fā)項(xiàng)目成功率。
產(chǎn)品全生命周期的初始階段便是研發(fā)設(shè)計(jì)階段,該階段也是大部分風(fēng)險(xiǎn)因素集中積累的時(shí)期。從特種炭黑產(chǎn)品研發(fā)初始便實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理,源頭進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控,可以為項(xiàng)目全過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航,也為后期產(chǎn)品入市奠定良好基礎(chǔ),對(duì)產(chǎn)品的安全性和有效性起到積極的保障作用。
特種炭黑是炭黑產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必然方向,其產(chǎn)品通常是以某方面應(yīng)用特長(zhǎng)入市,技術(shù)要求和行業(yè)壁壘較高。產(chǎn)品上市前的研發(fā)工作通常需要3~5年時(shí)間,伴隨著企業(yè)內(nèi)外部多變的環(huán)境因素,如:產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)、原材料價(jià)格波動(dòng)、安全環(huán)保政策限制、市場(chǎng)開(kāi)拓不利等,項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)程度高,產(chǎn)業(yè)化周期長(zhǎng),對(duì)企業(yè)是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的工作。因此,風(fēng)險(xiǎn)管理工作舉足輕重。以特種炭黑研發(fā)項(xiàng)目為例進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理研究,可以增強(qiáng)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目全過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)管理意識(shí)與認(rèn)知,這一研究為中小型化工企業(yè)進(jìn)行類(lèi)似產(chǎn)品研發(fā)工作提供了項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理的思路與方法,具有借鑒意義。
特種炭黑的研發(fā)既指材料自身,也包括生產(chǎn)工藝,研發(fā)過(guò)程涉及到材料、化工、機(jī)械、熱能、電氣等多領(lǐng)域?qū)W科交叉,是碳材料技術(shù)和炭黑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。其研發(fā)活動(dòng)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程,集合了市場(chǎng)流、技術(shù)流、資金流、物資流等眾多子集,過(guò)程動(dòng)態(tài)、連續(xù)、復(fù)雜。每一個(gè)階段和環(huán)節(jié)都潛藏著風(fēng)險(xiǎn),且風(fēng)險(xiǎn)因素多、破壞性強(qiáng),因此對(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)管理,必須涉及到產(chǎn)品的全生命周期。特種炭黑項(xiàng)目研發(fā)可以分為多個(gè)階段:項(xiàng)目計(jì)劃立項(xiàng)、工藝技術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)思、調(diào)研評(píng)估、小樣實(shí)驗(yàn)、中試放大、成型樣品應(yīng)用匹配、批量生產(chǎn)以及市場(chǎng)銷(xiāo)售。一般而言,各階段對(duì)應(yīng)的工作如下。
3.1.1 調(diào)研立項(xiàng)
對(duì)特種炭黑目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行市場(chǎng)分析并撰寫(xiě)調(diào)研報(bào)告,編制該研發(fā)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告,組織團(tuán)隊(duì)進(jìn)行項(xiàng)目評(píng)審立項(xiàng)。
3.1.2 工藝技術(shù)研發(fā)初試
明確目標(biāo)產(chǎn)品的期望結(jié)構(gòu)、理化性能、功能應(yīng)用等特性,開(kāi)展特種炭黑反應(yīng)器流場(chǎng)、溫度場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算工作,在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)設(shè)計(jì)小型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并完成樣品的初步制備。
3.1.3 中試放大與生產(chǎn)開(kāi)發(fā)
在實(shí)驗(yàn)室小試研究成熟的基礎(chǔ)上,完成反應(yīng)器設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成,設(shè)計(jì)中試工藝流程,搭建中試平臺(tái)并進(jìn)行放大試驗(yàn),進(jìn)行符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)炭黑生產(chǎn)制備工藝開(kāi)發(fā),通過(guò)GB 3778—2011、ISO質(zhì)量體系等標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn),并具備規(guī)?;a(chǎn)的能力。
3.1.4 產(chǎn)品檢驗(yàn)及應(yīng)用匹配
在產(chǎn)品可量產(chǎn)基礎(chǔ)上,對(duì)壓縮樣吸油值、吸碘值、300%定伸應(yīng)力、扯斷伸長(zhǎng)率等主要技術(shù)指標(biāo)和物性參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn),合格率達(dá)標(biāo)后與下游輪胎、橡膠等行業(yè)炭黑客戶匹配進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn),通過(guò)有效性評(píng)價(jià)審批,完成用戶體驗(yàn)報(bào)告。
3.1.5 注冊(cè)審批
在完成上述研發(fā)流程后,若需要建立生產(chǎn)線進(jìn)行產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售,還需要向當(dāng)?shù)匕l(fā)改委、經(jīng)貿(mào)委、規(guī)劃局等申報(bào)產(chǎn)能提升與立項(xiàng),編寫(xiě)安評(píng)、環(huán)評(píng)等報(bào)告,完成能耗指標(biāo)評(píng)價(jià),組織驗(yàn)收并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)審查,從而獲得項(xiàng)目建設(shè)許可,進(jìn)入炭黑市場(chǎng)銷(xiāo)售。
運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)管理的方法和工具對(duì)研發(fā)全過(guò)程分階段進(jìn)行系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)管理,可以有效規(guī)避較大風(fēng)險(xiǎn)因素,最大程度降低產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn),提高研發(fā)成功率。特種炭黑作為化工材料,行業(yè)的特殊性導(dǎo)致其研發(fā)活動(dòng)在產(chǎn)品質(zhì)量安全和生產(chǎn)穩(wěn)定性方面具有更嚴(yán)格的要求,還應(yīng)符合碳材料各類(lèi)監(jiān)督管理?xiàng)l例的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如:《新材料標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃(2018—2020年)》《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》等標(biāo)準(zhǔn)體系。因此企業(yè)必須將系統(tǒng)化的風(fēng)險(xiǎn)管理融入到產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中,最大程度地控制風(fēng)險(xiǎn)危害。
特種炭黑的研發(fā)屬于化工材料工藝的研發(fā),其風(fēng)險(xiǎn)管控流程可簡(jiǎn)化為流程圖,如圖1所示。
圖1 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理流程
整個(gè)研發(fā)項(xiàng)目可分為整體與研發(fā)過(guò)程兩部分去識(shí)別管控風(fēng)險(xiǎn)因素,其中,項(xiàng)目整體風(fēng)險(xiǎn)根據(jù)其風(fēng)險(xiǎn)特征,可劃分為系統(tǒng)性與非系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。
3.3.1 項(xiàng)目整體風(fēng)險(xiǎn)管理
通過(guò)SWOT法與頭腦風(fēng)暴法可以準(zhǔn)確反映出企業(yè)所處的各類(lèi)環(huán)境因素,根據(jù)項(xiàng)目本身的優(yōu)劣勢(shì)與項(xiàng)目外部環(huán)境的機(jī)會(huì)威脅,分析出項(xiàng)目整體的潛在風(fēng)險(xiǎn),將政策、宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)歸類(lèi)到系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn),市場(chǎng)、技術(shù)、管理、財(cái)務(wù)、質(zhì)量、法律合規(guī)上的風(fēng)險(xiǎn)則歸屬非系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)?!秶?guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》、碳達(dá)峰碳中和就是此類(lèi)化工項(xiàng)目較為典型的政策風(fēng)險(xiǎn),而人員的離職、市場(chǎng)原材料價(jià)格的波動(dòng)、質(zhì)量指標(biāo)的修改(如GB 3778—2011)等便是潛在的非系統(tǒng)性整體風(fēng)險(xiǎn),使用二維風(fēng)險(xiǎn)圖、層次分析法對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)往往不可規(guī)避,但可以通過(guò)識(shí)別提前做好應(yīng)對(duì)預(yù)案,進(jìn)而將可能造成的危害降到最低。
3.3.2 研發(fā)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)管理
對(duì)特種炭黑研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行WBS工作流程分解,如圖2所示。根據(jù)流程從調(diào)研立項(xiàng)、工藝技術(shù)研發(fā)初試、中試放大與生產(chǎn)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品檢驗(yàn)及應(yīng)用匹配、注冊(cè)審批五步對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行分析,判斷每一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)存在的貫穿全過(guò)程與該階段特有的風(fēng)險(xiǎn)因素,并形成風(fēng)險(xiǎn)因素和風(fēng)險(xiǎn)程度評(píng)估表,選擇其中的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素,從風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、風(fēng)險(xiǎn)控制(包括預(yù)控、應(yīng)急與挽救方案)、風(fēng)險(xiǎn)自留、風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移四個(gè)方向里選擇最積極有效的風(fēng)險(xiǎn)管理措施。
圖2 WBS工作流程分解
特種炭黑的研發(fā)勢(shì)必加速碳材料升級(jí)、改變市場(chǎng)格局,推動(dòng)炭黑行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展、加速革新。由于特種炭黑研發(fā)過(guò)程復(fù)雜,各環(huán)節(jié)緊密結(jié)合的特點(diǎn),加上化工行業(yè)的高危高風(fēng)險(xiǎn)特殊性,其研發(fā)須融入風(fēng)險(xiǎn)管理。本文客觀討論了此類(lèi)化工研發(fā)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)特征,提出將此類(lèi)研發(fā)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分為整體與開(kāi)發(fā)過(guò)程兩方面進(jìn)行評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)管理思路,并對(duì)梳理出的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素采取控制措施,不可接受的風(fēng)險(xiǎn)要規(guī)避、消除或控制為可接受。科技革命帶來(lái)的轉(zhuǎn)型期對(duì)國(guó)內(nèi)炭黑企業(yè)即是打擊也是機(jī)遇和挑戰(zhàn),準(zhǔn)確地判斷風(fēng)險(xiǎn),有效地管理風(fēng)險(xiǎn)是企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)成功和成功升級(jí)的重要保障。