杨成鹏，倪国华

(1.中国科学院合肥物质科学研究院，安徽 合肥 230031；2.中国科学技术大学，安徽 合肥 230026)

0 引言

全球炭黑产业正处于稳步发展、高速变革的时期，一方面企业不加速升级会面临落后产能的淘汰，另一方面巨大的市场需求和潜在的利润也促进企业参与竞争。新一轮科技革命为炭黑产业搭建了一个转型发展的平台，全球企业均抓住这一良机，加速研发高品质特种炭黑推向市场。特种炭黑产品的研发是我国炭黑企业在政策号召、市场需求、产品发展的大环境下，实现产业跨步发展与弯道超车的重要机遇，而整个研发过程的风险管理，则是维持项目稳定运行、降低潜在损失、推动产品成功上市的重要保障。

1 背景

1.1 炭黑产业整体稳步发展

炭黑(Carbon Black)是一种重要的化工原材料。在橡胶原材料领域，炭黑是需求量最大的补强型填充剂。在塑料、油墨、化纤、涂料、干电池、电子元器件等众多行业，炭黑被广泛用作着色剂、抗静电剂、导电剂或紫外光屏蔽剂。另外作为高纯碳材料，在冶金及碳素材料行业中炭黑同样不可或缺。

随着世界经济的发展，轮胎和汽车工业扩大产能、钢铁和焦化行业传统革新，炭黑产业需求旺盛，近五年全球炭黑市场以4.4%(CAGR)的复合年增长率扩张，2020年市场需求为1 545万吨，2021年市场规模或达到137.9亿美元，预计到2026年，全球炭黑市场可达1 889.84万吨。炭黑产能也随市场的发展快速增长释放，近十年国内炭黑产量平均年增速8%，远超世界炭黑产量4%的平均增长率，2006年中国成为世界最大炭黑生产国，2018年国内炭黑已实现年产能753万吨，产量571万吨，美国、俄罗斯、印度紧随其后，稳步发展的炭黑产业扮演了全球经济的重要支柱性角色[1]。

1.2 淘汰落后产能，特种炭黑工艺研发助力产业转型升级

我国近代炭黑工业起步较晚，国内企业普遍产能结构性过剩，造成产量高、利润低、产品价值低的市场局面。尤其是在强调精细化和专用化的特种炭黑领域，国内受限于制造水平与研发创新能力，与加拿大CANCARB、俄罗斯Gazprom、美国Monolith等国际知名公司差距较大。能赋予产品特殊性能要求的炭黑，称为特种炭黑(专用炭黑)，多年来主要依赖进口，从行业数据统计来看，2016年进口的9万吨炭黑，80%是特种炭黑。伴随着国家环保节能政策的响应与“碳中和、碳达峰”的号召，国务院也下发了《关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》等相关宏观调控文件，传统落后产能被淘汰，而具有高附加值特点、可替代普通炭黑的特种炭黑，市场容量增加、需求扩大，行业集中度加强，成为研究热点，具有领先技术优势的特种炭黑企业市场占有份额显著增加，优势明显。在这样的科技革命冲击下，处在变革端口期的炭黑产业将加速转型升级。因此，特种炭黑新工艺的研发将是中国企业面向全球市场、比肩国际同行、实现弯道超车的必经之路[2]。

1.3 特种炭黑产品与工艺研发风险高

特种炭黑产品与工艺的开发属于化工研发项目，是一项集多学科交叉、技术密集、周期长、风险高、投资大等特点的复杂工作，因为研发过程技术高、风险大的特征显著，所以必须具备更高的项目风险管理要求。一种新型特种炭黑工艺的研发，需要经历需求分析、实验室小试论证、平台中试、下游客户应用匹配、规模化生产、产品检测审批等多个阶段，过程复杂、连续、动态。研发过程中涉及到的化工安全建设、环保消防制度、产品的分析定性等，都必须符合一系列行业监管政策要求，更加体现项目的严标准、高风险。化工研发作为创造型的工作，项目风险管理的好坏，直接影响项目成功与否和企业持续性发展。因此，为提高研发成功率，从计划阶段开始，就应客观充分评估识别项目潜在风险，将风险管理工作贯穿整个特种炭黑工艺研发过程[3]。

1.4 国内企业产品研发项目风险管理尚未成熟

国内炭黑企业生产以中低端产品为主，竞争激烈，导致市场产能过剩、利润下滑。近几年原材料供应紧张、环保压力增加，利润空间被进一步压缩，各企业纷纷开展研发项目，加速转型，开发橡胶、塑料、油墨、电子、涂料、高能电池等各类用途高品质特种炭黑工艺，提升产品综合竞争力，寻求生存渠道。但由于国内近代炭黑工业一方面在20世纪50年代才建立首套装置，起步晚且产品结构较不合理，另一方面研发基础薄弱，研发机制不成熟，对于项目研发的风险管理意识与能力不足，导致新型炭黑产品与工艺研发的成功率低。事实上，我国炭黑行业历经近70年的发展，基础生产经验丰富，某些专用设备的质量已达到国外先进水平，实验室、研发平台对各品类特种炭黑的理论验证也有一定的基础，具备特种炭黑科技成果转化的能力。国内炭黑企业急需提高研发项目管理水平，有效实施研发风险管理，这样才能提升特种炭黑产品与工艺的研发质量与安全，保障国内产业化水平稳步上升[4]。

2 特种炭黑研发项目风险管理研究的意义

中小型炭黑企业特种炭黑产品研发项目的风险管理，需要结合特种炭黑产品现行标准化政策法规的要求，制定科学、有效、系统的研发项目风险管理计划，在整个研发过程中贯彻识别风险—评估风险—探寻风险对策—监控风险的流程，才能完整反映研发项目过程中可能存在的风险因素，并进行客观实际的评价，有效降低风险发生概率、减少风险危害、提高研发效率，为项目成功和企业盈利提供保障[5]。

2.1 研发特种炭黑新工艺具有较高社会、经济价值

国内对特种炭黑的研究基础薄弱，在当前炭黑产业推陈出新的科技革命冲击下，炭黑企业对降低国外依赖度，实现特种炭黑新工艺产业化，弥补淘汰落后产能的需求迫切。通过“产、学、研”模式提高研发效率，完善炭黑行业内产品研发模式，打通拥有自主知识产权、绿色环保低排放的特种炭黑新工艺路线，将产生良好的社会效益与经济效益。

2.2 科学系统的风险管理有助于提高项目研发成功率

在特种炭黑产品研发过程中，实施全面、科学、系统化的风险管理措施，可以准确有效地识别项目存在的风险因素。并根据对产品研发成功与否的影响程度及潜在后果，进行量化分析与客观评估，制定相关风险应对策略及监控措施，尽可能降低风险危害，减少对项目目标的威胁，从而提高研发项目成功率。

2.3 防微杜渐，从产品全生命周期源头进行保障

产品全生命周期的初始阶段便是研发设计阶段，该阶段也是大部分风险因素集中积累的时期。从特种炭黑产品研发初始便实施风险管理，源头进行风险管控，可以为项目全过程稳定运行保驾护航，也为后期产品入市奠定良好基础，对产品的安全性和有效性起到积极的保障作用。

2.4 增强企业对产品研发的风险管理意识与认知

特种炭黑是炭黑产业升级的必然方向，其产品通常是以某方面应用特长入市，技术要求和行业壁垒较高。产品上市前的研发工作通常需要3～5年时间，伴随着企业内外部多变的环境因素，如：产品价格波动、原材料价格波动、安全环保政策限制、市场开拓不利等，项目风险程度高，产业化周期长，对企业是一项极具挑战的工作。因此，风险管理工作举足轻重。以特种炭黑研发项目为例进行风险管理研究，可以增强企业对产品研发项目全过程的风险管理意识与认知，这一研究为中小型化工企业进行类似产品研发工作提供了项目风险管理的思路与方法，具有借鉴意义。

3 特种炭黑企业研发的风险管理研究

3.1 项目特征

特种炭黑的研发既指材料自身，也包括生产工艺，研发过程涉及到材料、化工、机械、热能、电气等多领域学科交叉，是碳材料技术和炭黑产业发展的重要基础。其研发活动作为一项系统工程，集合了市场流、技术流、资金流、物资流等众多子集，过程动态、连续、复杂。每一个阶段和环节都潜藏着风险，且风险因素多、破坏性强，因此对研发设计的风险管理，必须涉及到产品的全生命周期。特种炭黑项目研发可以分为多个阶段：项目计划立项、工艺技术设计构思、调研评估、小样实验、中试放大、成型样品应用匹配、批量生产以及市场销售。一般而言，各阶段对应的工作如下。

3.1.1 调研立项

对特种炭黑目标产品进行市场分析并撰写调研报告，编制该研发项目可行性研究报告，组织团队进行项目评审立项。

3.1.2 工艺技术研发初试

明确目标产品的期望结构、理化性能、功能应用等特性，开展特种炭黑反应器流场、温度场数值模拟计算工作，在实验室研发设计小型实验平台并完成样品的初步制备。

3.1.3 中试放大与生产开发

在实验室小试研究成熟的基础上，完成反应器设计和系统集成，设计中试工艺流程，搭建中试平台并进行放大试验，进行符合质量标准的目标炭黑生产制备工艺开发，通过GB 3778—2011、ISO质量体系等标准化检验，并具备规模化生产的能力。

3.1.4 产品检验及应用匹配

在产品可量产基础上，对压缩样吸油值、吸碘值、300%定伸应力、扯断伸长率等主要技术指标和物性参数进行检验，合格率达标后与下游轮胎、橡胶等行业炭黑客户匹配进行生产应用试验，通过有效性评价审批，完成用户体验报告。

3.1.5 注册审批

在完成上述研发流程后，若需要建立生产线进行产品市场销售，还需要向当地发改委、经贸委、规划局等申报产能提升与立项，编写安评、环评等报告，完成能耗指标评价，组织验收并通过现场审查，从而获得项目建设许可，进入炭黑市场销售。

运用风险管理的方法和工具对研发全过程分阶段进行系统、动态管理，可以有效规避较大风险因素，最大程度降低产品风险，提高研发成功率。特种炭黑作为化工材料，行业的特殊性导致其研发活动在产品质量安全和生产稳定性方面具有更严格的要求，还应符合碳材料各类监督管理条例的相关标准，如：《新材料标准领航行动计划(2018—2020年)》《新材料产业发展指南》等标准体系。因此企业必须将系统化的风险管理融入到产品研发过程中，最大程度地控制风险危害。

3.2 特种炭黑研发风险管理流程

特种炭黑的研发属于化工材料工艺的研发，其风险管控流程可简化为流程图，如图1所示。

图1 项目风险管理流程

3.3 风险管理研究

整个研发项目可分为整体与研发过程两部分去识别管控风险因素，其中，项目整体风险根据其风险特征，可划分为系统性与非系统性风险。

3.3.1 项目整体风险管理

通过SWOT法与头脑风暴法可以准确反映出企业所处的各类环境因素，根据项目本身的优劣势与项目外部环境的机会威胁，分析出项目整体的潜在风险，将政策、宏观经济环境风险归类到系统性风险，市场、技术、管理、财务、质量、法律合规上的风险则归属非系统性风险。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》、碳达峰碳中和就是此类化工项目较为典型的政策风险，而人员的离职、市场原材料价格的波动、质量指标的修改(如GB 3778—2011)等便是潜在的非系统性整体风险，使用二维风险图、层次分析法对识别出的风险进行评价。此类风险往往不可规避，但可以通过识别提前做好应对预案，进而将可能造成的危害降到最低。

3.3.2 研发过程风险管理

对特种炭黑研发项目进行WBS工作流程分解，如图2所示。根据流程从调研立项、工艺技术研发初试、中试放大与生产开发、产品检验及应用匹配、注册审批五步对整个项目的风险管理进行分析，判断每一个关键节点存在的贯穿全过程与该阶段特有的风险因素，并形成风险因素和风险程度评估表，选择其中的关键风险因素，从风险规避、风险控制(包括预控、应急与挽救方案)、风险自留、风险转移四个方向里选择最积极有效的风险管理措施。

图2 WBS工作流程分解

4 结语

特种炭黑的研发势必加速碳材料升级、改变市场格局，推动炭黑行业稳步发展、加速革新。由于特种炭黑研发过程复杂，各环节紧密结合的特点，加上化工行业的高危高风险特殊性，其研发须融入风险管理。本文客观讨论了此类化工研发项目的风险特征，提出将此类研发项目的风险分为整体与开发过程两方面进行评估的风险管理思路，并对梳理出的关键风险因素采取控制措施，不可接受的风险要规避、消除或控制为可接受。科技革命带来的转型期对国内炭黑企业即是打击也是机遇和挑战，准确地判断风险，有效地管理风险是企业产品研发成功和成功升级的重要保障。