摘要: 绿色运营管理在“双碳”目标驱动下日益成为企业转型的核心议题,尤其对于资源约束型制造企业,如何平衡环保投入与成本控制是生存关键。传统粗放式管理难以兼顾减碳与效益,而科学的绿色运营模式可助力企业实现可持续发展与成本优化的双赢。本文以中小型制造企业为研究对象,旨在探索如何利用企业自身运营数据,构建基于碳排放与成本联动的分析框架,赋能不同生产环节的绿色化改造与成本控制策略,帮助该类企业实现减碳目标下的成本优化与价值提升。
关键词: 双碳目标;绿色运营;成本优化;碳排放
中图分类号: F275
一、引言
近年来,“碳达峰”“碳中和”等战略目标快速渗透各行各业,尤其是制造业,企业更是希望通过低碳转型获得政策与市场的双重红利。面对能源价格上升、环保监管趋严、客户对绿色产品要求提高等现实挑战,企业物料消耗大、能效水平低、废弃物处理成本高等运营难题日益突出。中小型制造企业在实施“绿色转型”过程中难度较大,不能一味追求高投入的节能改造,也要从自身“运营小数据”出发。企业应当思考如何“以减碳为抓手”、如何进行有针对性的成本与排放协同控制。而对于资源、技术相对薄弱、绿色供应链体系不够完善的中小型制造企业而言,能够通过现有生产数据对重点排放环节和成本中心进行深入有效的分析,也能赋能企业更精准、更有操作性的绿色管理智慧,真正实现减碳与降本的双重目标。
二、研究背景及目的
过去的这些年里,“碳足迹”“能效管理”等概念几乎已经被制造业奉为了管理圭臬。企业对绿色运营一方面表现出了极大的关注,另一方面在实际操作中,很多传统的制造企业尤其是中小型企业却没有真正将其融入日常经营。绿色运营与成本控制相结合方面并没有过多的实操研究,其原因在于技能、工具、方法的缺乏。很多企业一提绿色运营,自然而然就会与“高投入改造”挂钩,而忽略了现有运营数据的价值挖掘,总的来说“有心无力”。因此,作为传统制造企业,也可以顺应双碳时代潮流,勇于改革与创新,用数据分析来改善绿色运营策略,降低能耗与排放,同时优化成本结构,增加企业竞争力。本文主要研究中小型制造企业如何利用现有的生产运营数据进行有效碳排放与成本联动分析,明确绿色改进重点,并开发节能降本路径赋能精准的绿色管理策略,同时思考碳排放-成本联动分析模型运用到制造领域的适用性与局限。
三、文献综述
1. 关于企业绿色运营管理
企业绿色运营是指将环境保护理念融入产品设计、生产制造、物料管理、物流配送等全流程,通过节约资源、减少排放、提升能效等手段实现可持续发展。现有研究主要从两个角度展开:第一种是定性管理框架研究,如通过案例分析、政策解读、行业对标等,识别企业绿色运营的关键环节与最佳实践,这种方法能够快速梳理管理要点,但缺乏量化数据的有效支撑。第二种是定量评价方法,主要以碳排放核算、能效指标统计分析为主,此类方法通过数据呈现企业各环节的能耗与排放特征,能有效挖掘减碳潜力背后的成本动因,为绿色改进提供决策依据。
2. 关于碳排放与成本联动分析模型
碳排放与成本联动分析模型源自环境管理会计领域。早在20世纪90年代,相关学者就指出,单位产品的能耗、物耗、排放量三项数据可以较为客观地描绘企业的绿色运营效率。此后,有研究机构提出了基于“排放强度-成本贡献”的二维分析矩阵。国内学者于2018年利用该模型分析了制造企业的减排潜力与成本效益,并结合模糊综合评价方法构建了绿色绩效评价体系。该模型的构建出发点是从企业生产流程中细分不同环节的绿色改进价值,对不同特征的环节推行差异化的节能降本策略,从而将有限的资源合理并有效地分配给绿色改进效益最高的环节,实现企业经营效益与环境效益的最大化。
因此,碳排放-成本联动分析模型,主要从产生排放与成本的作业环节的角度对运营流程进行分析。部分企业运用了复杂的生命周期评价方法,数据需求高、操作难度大,面向专业咨询人士。而中小型制造企业可以利用Excel统计方法进行简化版的排放-成本分析,更直观易懂。目前具体的分析方法主要有两种:第一种是通过对单位产品排放量、单位排放成本进行分段打分,进行绿色改进优先级分类;第二种是按照一定标准对排放强度和成本贡献进行高低判断以确定改进方向。本研究采用的是后者。对于该模型的深层思考会发现,如果不结合具体的行业、具体的工艺流程、具体的生产组织方式来分析,似乎都能运用,但实际不然,很多场景是不适用的。本研究主要将该分析模型运用于中小型制造企业,研究如何借助模型分析挖掘重点改进环节,结合基础运营数据帮助企业制定后期的绿色运营与成本优化策略。
3. 关于绿色成本优化
绿色成本优化最早由环境管理会计研究者于21世纪初系统提出,指出企业需要在满足环保要求的前提下,更精确、可衡量地实现减排投入与成本节约的平衡。国内学者进一步认为:“绿色成本优化是借助重点排放环节的精准定位,通过运用现代信息统计技术,构建一个与生产实际有效结合的改进体系,以此使企业在满足环保合规的同时实现成本降低,并且使这种降低可以度量。”随着双碳政策的深入推进,绿色成本优化的意义更加体现在如何提高资源利用效率、如何优化生产工艺手段,从而提升企业综合竞争力。
四、基于排放-成本联动的绿色运营分析框架构建及分析
以HBJ中小型制造企业为案例,通过该企业生产运营数据进行碳排放-成本联动分析,并根据改进环节的划分结果给出了一些有针对性的绿色管理策略。
1. HBJ中小型制造企业的特征
HBJ企业是一家中小规模的机械零部件加工企业,主要生产汽车配件类产品。作为传统制造企业,属于典型的多品种、小批量生产模式,能耗与物料消耗在总成本中占比较高。近年来企业尝试引入节能设备与绿色工艺,但在实际推进中效果不佳,主要原因一方面是员工绿色操作习惯尚未养成,节能设备与现有流程匹配度不足;另一方面则是目前的绿色管理缺乏有效的量化分析手段,也缺乏一定的技术支撑。
2. 数据获取及处理
通过生产管理系统和财务系统,获取各车间、各工序近一年的生产与消耗数据,具体采集数据内容如下表所示:
表1 生产运营数据采集内容
| 生产环节数据采集 | 能源与物料数据采集 |
|---|---|
| 工序名称、生产批次、产量、工时、设备运行时长、操作班组 | 电力消耗、水消耗、钢材消耗、切削液消耗、废料产生量、废物处理费用 |
为构建碳排放-成本联动模型,采集了近一年共12个月的生产运营数据,累计获取3426条工序级记录。原始数据包括各工序的产量、能耗、物耗以及对应的成本项。将原始数据导出后,进行标准化清洗处理,包括去空值、重复值、补全异常值,处理逻辑错误值等,得到有效数据后进行模型创建及分析。
3. 构建碳排放-成本联动分析模型
该模型的构建能找到企业各生产环节的绿色改进优先级,由两个最核心维度组成:单位产出碳排放强度(简称“排放强度”),以及单位排放的治理与资源成本(简称“成本贡献”)。通过数据统计将所得值与设定的基准值进行比较,用箭头“↑”“↓”来标注各环节在两个维度上的特征,将生产环节划分为如下表所示:
表2 基于排放-成本联动的改进优先级划分标准
| 排放强度 | 成本贡献 | 环节类型 |
|---|---|---|
| ↑ | ↑ | 重点改进环节 |
| ↑ | ↓ | 减排优先环节 |
| ↓ | ↑ | 成本优先环节 |
| ↓ | ↓ | 一般维持环节 |
碳排放-成本联动分析的时间跨度一般根据企业生产周期而定,HBJ企业的产品生产周期相对较短,工序流转频繁,因此在设定分析指标时,选取近六个月的数据。制定好两个维度的统计标准后,运用Excel统计即可得到各工序的排放与成本特征。用工序名称构建改进优先级分类信息表,如下表3所示。具体的统计方法如表4所示。
表3 各生产环节改进优先级分类信息表
| 工序编号 | 工序名称 | 近六月总产量 | 近六月总排放量(吨CO₂e) | 单位排放强度 | 强度判定 | 单位排放相关成本(元/吨) | 成本贡献判定 | 改进类型 |
|---|
表4 碳排放-成本联动模型构建具体方法
| 两大维度标准 | 统计运算函数及方法 |
|---|---|
| 排放强度:以所有工序单位排放强度的中位数为判断标准,高于中位数为“↑”,低于中位数为“↓” | 使用IF函数判断:若“该工序单位排放强度” > 中位数(所有工序单位排放强度),则结果为“↑”,否则为“↓” |
| 成本贡献:以所有工序单位排放相关成本的中位数为判断标准,高于中位数为“↑”,低于中位数为“↓” | 使用IF函数判断:若“该工序单位排放相关成本” > 中位数(所有工序单位排放相关成本),则结果为“↑”,否则为“↓” |
4. 碳排放-成本联动模型分析
通过对HBJ企业12个主要生产工序进行划分,最终得到各类改进环节的数量及占比,从而明确目前生产流程中绿色改进的重点分布。
(此处本应有图1,文字描述如下)
图1 HBJ企业各改进环节类型的数量及占比
从数据及占比情况可以看到,数量最多的环节类型是一般维持环节,对照划分表可知这类环节的特点是排放强度和成本贡献两个维度的值都偏低,属于绿色管理现状相对较好的环节,应继续保持。其次是成本优先环节,这类环节的特点是排放强度低但单位排放相关成本高,说明虽然碳排放不高,但为处理现有排放付出的经济代价较大,需要从成本优化角度入手。数量最少的改进类型是重点改进环节,这类环节的特点是排放强度和成本贡献都偏高,既是排放大户也是成本大户,只要能有效降低排放强度,就能同时实现减碳与降本。减排优先环节占比约为17%,这类环节特点是排放强度高但单位排放成本较低,说明现有治理投入不足,应优先采取技术减排措施。整体来看,企业绿色改进空间较大,成本优先和减排优先两类环节合计占比超过一半,需及时调整绿色管理策略,实现不同环节的分类改进。
基于单个指标可以进一步对生产环节进行细分,以帮助精准制定绿色管理策略。
表5 基于排放强度的环节分组标准
| 指标 | 环节分组 | 指标分段(单位产品排放量,kg CO₂e/件) |
|---|---|---|
| 排放强度 | 低排放环节 | 低于平均值的60% |
| 中排放环节 | 平均值的60%-100% | |
| 高排放环节 | 平均值的100%-150% | |
| 超高排放环节 | 高于平均值的150% |
表6 基于单位排放成本的环节分组标准
| 指标 | 环节分组 | 指标分段(每吨碳排放处理成本,元) |
|---|---|---|
| 单位排放成本 | 低成本环节 | 低于平均值的60% |
| 中成本环节 | 平均值的60%-100% | |
| 高成本环节 | 平均值的100%-150% | |
| 超高成本环节 | 高于平均值的150% |
5. 绿色运营画像描述
从不同类型的改进环节出发,分析不同环节的运营特点,即进行绿色运营画像描述。分析适用的标签维度包括:工序类型(热处理、机加工、表面处理、装配等)、主要能源消耗种类(电力、天然气、水)、主要物料损耗率、设备平均能效等级。最后得到各类改进环节的绿色运营标签设定。柱状图比较适合展示不同环节的排放强度排序,饼图适合展示各能源消耗类型的占比。简单画像分析只能对环节进行最直观的呈现,比如排放来源分布。但如果需要查看高排放环节中所有热处理工序的具体情况,则需要深入到该类工序中进行更深层的画像分析。因此通过环节下钻分析增加分析的层次,由浅入深、由粗入细地进行绿色运营画像分析。例如针对重点改进环节中占比最高的热处理工序进行下钻分析,发现此类工序中电耗占其总排放的78%,平均单位排放成本为每吨二氧化碳当量126元,远超企业平均水平。绿色运营画像的确定是为了进行有针对性的改进策略,最大化实现减碳与降本的协同效果。
五、基于碳排放-成本联动的绿色管理策略
以生产环节为出发点,围绕碳排放-成本联动分析划分的改进类型,针对不同环节的特征运用管理策略可以实现绿色绩效的提升与成本的优化。优化各改进类型的结构,挖掘节能减排潜力,从开发绿色价值的角度出发,需考虑不同改进类型之间的转化路径。如图2所示,从分析原理可知,从成本优先环节到重点改进环节的转化在于提升排放管控能力,从减排优先环节到重点改进环节的转化在于降低单位排放成本,从一般维持环节向成本优先或减排优先环节的转化则需要关注实际生产波动带来的排放与成本异常。
(此处本应有图2,文字描述如下)
图2 各改进环节类型的转化路径示意图
1. 降低排放强度——提升单位产出的绿色效率
对于排放强度高的环节,如热处理、表面处理等,应优先实施能效提升措施。针对减排优先环节(排放强度高但治理成本低),主要通过在设备升级、工艺优化方面的投入来降低排放。例如在热处理工序,可将老旧电加热炉更换为新型节能炉,并优化加热曲线。根据销售数据中较受高排放环节影响的产品批次,选择产量稳定的产品线先行试点。同时,针对不同排放强度的环节设定差异化的改进目标与节奏,不能盲目推进。
表7 基于不同排放强度环节的改进策略
| 指标 | 环节分组 | 改进策略 |
|---|---|---|
| 排放强度 | 低排放环节 | 维持现有管理,定期监测 |
| 中排放环节 | 推行标准操作规程,减少波动 | |
| 高排放环节 | 优先安排节能技改项目 | |
| 超高排放环节 | 评估工艺替代方案,专项攻关 |
2. 降低单位排放成本——优化环境治理的经济性
降低单位排放成本的关键是提高末端治理和废弃物处理的经济效率,培养清洁生产的习惯,也是控制绿色总成本的重要渠道。定期对高成本环节进行治理方式的复盘与优化,采用更经济的处理技术。建立成本台账,对低成本环节、中成本环节、高成本环节、超高成本环节设定差异化的成本控制目标。积极促使各环节向低成本区间靠拢。
表8 基于不同单位排放成本环节的改进策略
| 指标 | 环节分组 | 改进策略 |
|---|---|---|
| 单位排放成本 | 低成本环节 | 推广其管理经验 |
| 中成本环节 | 分析成本构成,适度优化 | |
| 高成本环节 | 开展专项降本改善活动 | |
| 超高成本环节 | 重新评估治理方案的必要性与替代性 |
3. 不同改进环节类型的绿色管理策略
不同类型的改进环节有着不同的特征,通过对碳排放强度与成本贡献两个维度的分析,得到的改进优先级分类最终目的是可以精准地对各类环节进行针对性管理。因此,借助该模型可进行绿色管理分级。传统的企业环境管理往往按排放量大小进行简单排序,在成本控制方面没有起到更好的联动作用。因此借助排放-成本联动分析,可以对不同环节设定差异化的管理等级与资源配置方案。HBJ企业各环节的平均排放强度为每件产品排放二氧化碳当量2.8千克,平均单位排放成本为85元每吨,据此制定改进等级与资源配置标准如下表9。
表9 改进等级与资源配置标准
| 改进等级 | 判定条件 | 环节分类 | 资源配置重点 |
|---|---|---|---|
| 一级 | 排放强度或成本贡献单项偏高 | 成本优先环节、减排优先环节 | 年度预算中安排专项改进资金 |
| 二级 | 排放强度与成本贡献均偏高 | 重点改进环节 | 优先审批技改项目,纳入KPI考核 |
| 三级 | 排放强度与成本贡献均偏低 | 一般维持环节 | 常规维护与监测 |
| 四级 | 排放强度偏低但成本贡献偏高 | 成本优先环节中的特殊类 | 重点优化治理方式的成本结构 |
结合HBJ企业的数据,重点改进环节数占全部生产环节的25%,从改进结构看存在不合理现象,结构不近似金字塔形,而是近似纺锤形,中部聚集了较多的成本优先与减排优先环节,说明大部分环节在排放或成本某一方面存在明显短板。企业应引起重视,可继续调查导致排放强度偏高的具体设备原因。因此,降低高排放环节的排放强度迫在眉睫。一方面对热处理等高排放工序实施设备升级,如利用停产检修契机、春节假期契机,将节能改造计划嵌入设备维保。另一方面可以设立每月的“绿色生产日”,宣传并检查节能操作规范的执行情况。对于成本优先环节,主要的改进策略是优化治理方式,尤其是表面处理工序,其废液处理成本偏高,根据该类环节的运营画像,可引入小型化在线回收设备,通过降低单位排放成本来提升其绿色经济性,同时加强班组培训,提升操作规范性,逐步将成本优先环节转化为一般维持环节。
基于不同改进环节的划分以及绿色管理策略需要一定的保障措施。首先要做好各生产环节的能耗与物耗台账管理,建立完整的排放数据档案,完善绿色绩效管理体系,对环节的改进保持动态持续性监测。二是不断完善生产现场的数字化采集手段,开发如移动端填报、扫码记录等简易数据录入工具,增加基层操作人员的参与便利性,将数据采集责任落实到班组。也可以根据不同改进等级,分建专项改进小组,进行有针对性的技术辅导与资源支持,包括能效诊断、技术方案比选等。最后可以借助第三方节能服务公司,完善绿色诊断与改进评估体系,以保证基于改进优先级的精准管理,后期根据实际改进效果以及成本变化不断调整管理策略。
六、碳排放-成本联动分析模型的优缺点
该分析模型虽然能辅助制造企业进行有效的绿色改进环节划分,但因为本身还存在一定的局限性及短板,因此还要不断思考改进实际应用方法。就模型本身,有着以下优缺点。
1. 模型优点
首先,该分析模型的底层原理是关注了生产环节的排放与成本双重属性,从单位排放强度、单位排放成本两个维度进行了综合分析,结合环节的基本运营画像,可以从重要程度帮助企业进行绿色管理分级,不断优化和改进环境管理策略,更有助于企业精准配置资源以及制定精准的绿色改进方案。其次,该模型对数据的维度要求并不苛刻,只要有产量、能耗、物耗、成本等基础数据,就能进行分析,因此应用范围较广,这也是该模型的重要优势。最后是模型分层的可解释性较强,其他很多如全生命周期评价、投入产出模型等往往需要大量的外部数据支撑,相对较复杂,因此本分析方法的普适性较强。
2. 模型缺点
该模型虽能实现绿色改进优先级的分析,但也还存在短板。其中最大的短板在于数据的准确性和统计口径一致性。虽然生产数据看似容易获取,但对于中小型制造企业来说,能耗与物耗的分工序计量并不是一件容易的事,尤其当多条共线生产、公用资源难以分摊时,排放数据就很难精确归集到单一工序,直接影响分析结果的可靠性。其次,企业生产存在季节性、订单波动等不确定因素,单位排放强度会随产量变化而波动,容易导致对环节实际表现的误判。因此如何建立规范的分工序计量体系,成为运用该分析模型的关键前提。除此之外,该模型是对已发生的排放与成本行为的分析,缺乏对未来排放趋势和降本潜力的预测能力,并且缺乏对设备老化、工艺变更等动态因素的持续跟踪。最后,该模型如果不结合具体的行业、具体的工艺特点、具体的生产组织方式来分析,结论的适用性会大打折扣。例如在连续流程制造业(如化工、建材)中,工序边界模糊,排放强度难于准确划分;再如,对于人工成本占比较高的劳动密集型行业,排放相关成本的分析维度可能需要重新定义。
七、总结
碳排放-成本联动分析模型应用在机械零部件加工制造企业上,从本质上能够帮助企业鉴别高排放、高成本的生产环节,从而进行有效的绿色改进与成本优化,从方法上是可行的,也能产生一定成效,但也存在一些缺点与不足。企业可以结合该模型的方法及其优点,进一步完善模型运用。该模型有效应用的前提是能够准确采集各生产环节的能耗、物耗与成本数据,保证有足够的行为数据支持分析结果的真实性。因此企业需加强生产现场的能耗计量与台账管理,整合生产计划与财务核算系统,实现排放与成本信息的无缝对接和联动分析,并在不同车间、不同班次之间推行统一的绿色操作标准,提高数据可比性与改进措施的落地效果。其次,要进行纵深的工艺排碳特征及成本动因挖掘,需要结合物料流向分析与设备能效检测,才能深度刻画环节的绿色改进画像。最后,不能仅限于模型分析,应将其与绿色管理实践,尤其是班组绩效激励、清洁生产审核结合起来,发挥其最大效用。


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