基于生态产业链协同的钢铁集成创新网络研究

王海峰

钢铁工业是国民经济的重要基础产业，也是典型的高能耗、高水耗、高污染的产业。我国钢铁产业的能源消耗量约占全国能耗总量的15%，水耗约占全国工业水耗的9%，二氧化硫排放量约占全国的6.6%，二氧化碳排放量约占全球钢铁工业总排放量的51%。可见钢铁工业的节能减排是我国实现节能减排总目标的重要的和潜力最大的行业之一。钢铁产业发展循环经济，走生态化之路已经成为了政府决策层和企业管理者之间的共识。近年来，我国钢铁产业发展循环经济，在节能减排的实践中取得了一定的成绩，在理论研究方面也积累了不少的成果。杜涛，蔡九菊［1］对钢铁企业的物质流、能量流和污染物流进行了分析和计算，于冰等［2］对中国不同历史时期的钢铁工业共生体系进行了归纳和总结，杜朴，赵涛［3］对生态工业园产业链管理的信息集成进行了研究，殷瑞钰院士［4,5］对钢铁工业发展循环经济的有效模式与途径，钢铁工业能量流网络化集成进行了研究，李岭［6］从系统动力学的视角对钢铁工业的碳足迹进行了分析，毕学工［7］、李士琦［8］从技术和工艺创新的视角对钢铁工业节能减排的国内外情况进行了分析，张琦，蔡九菊［9］从过程集成的角度进行了节能减排研究。

上述文献为钢铁生态产业链的建立和完善、节能减排绩效的提高奠定了重要基础，但关于钢铁生态产业链之间如何协同发展仍有很多重要问题需得到解决。如影响钢铁生态产业链稳定和平衡的关键要素和环节有哪些？要素之间是以何种关系实现动态关联、彼此促进、共同推进生态链协同进化的？为此，本文运用工业生态学、集成创新、系统科学等理论知识，对复合实体共生模式的钢铁集团总公司如何构建集成创新网络平台进行研究，旨在促进钢铁工业生态产业链良性协同发展，实现经济效益和环境效益的共赢。

一、钢铁生态产业链协同内涵和稳定要素

（一）钢铁生态产业链协同概述

参照王兆华［10］的观点，生态产业链网是某一区域范围内的企业模仿自然生态系统生产者、消费者和分解者以资源(原料、副产品、信息、资金、人才)为纽带形成的具有产业衔接关系的企业联盟，实现资源在区域范围内的循环流动。产业链协同是指如何通过价值链、企业链、供需链和空间链的优化配置和提升，使产业链中上下游间实现提高效率、降低成本的多赢局面。生态产业链网中的那些“生产者、消费者、分解者”就是不同生态位的企业,由于共生合作关系联系在一起,构成了类似于生物界食物链(网)的产业结构。钢铁产业是一个典型的以原材料生产和加工的流程型制造业，以大型钢铁联合企业高炉-转炉为例，工序涉及到焦化、烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等，其产业链的上游有采矿业、能源工业、交通运输业、金融服务业等，其下游主要有机械电子工业、汽车制造业、建筑业、五金制品业、交通物流业和船舶业等。钢铁产业关联度较高，易于形成工业共生体系。目前我国钢铁生态产业链中，自主实体共生（参与企业自主独立）型较少，其以钢铁生态园区为典型；复合实体共生（参与企业基本没有自主权）型占绝大多数，其以大型钢铁集团公司为核心组成的。大型钢铁集团公司是关键种企业，是生态产业链网的核心节点，是生态产业链网稳定运行的关键。此模式的优点是有利于决策和系统的整体协调的效率，保证系统的可靠性和稳定性，其缺点为核心企业的战略决策一旦失误，将危及整个共生体。

（二）钢铁生态产业链协同发展稳定性概述

产业生态系统是一种人工设计的系统，其目标是希望实现经济效益和环境效益的“共赢”。与一般的产业系统相比，其存在更苛刻的稳定边界条件,也导致了更脆弱的系统稳定性。综合武春友［11］等研究文献，产业生态系统稳定性的影响因素主要可划分为结构、技术、外部三个纬度，其中结构性影响因素主要包括：地理位置、成员距离、核心组员、生态产业链长度、行业多样性、相互依赖、系统关联度等；技术性影响因素主要包括：技术充足、技术革新、信息交换平台、技术机密壁垒等；外部性影响因素主要包括：政府支持、市场变动、新能源新材料、公众压力、法律制度、经济支持等。

我国钢铁工业从上个世纪90年代开始推行循环经济建设，逐步建立了以大型钢铁企业集团为核心的钢铁生态产业链，在节能减排方面取得了较好的成效，但在生态产业链的构建和协同发展方面，也存在一些突出的问题和缺陷，主要表现为：（1）共生产业链中的物质流、能量流、信息流的链接不通畅，增加了个体之间的交易成本；产业链延伸不够理想，结点之间链接1对1或1对2的结构为主，没有形成网络化结构，稳定性较差。（2）对废物资源化的处理技术和主要工艺的技术创新还有待提高，如：攀钢铁矿石中的钒钛的处理，一直是一个瓶颈。结点之间的“技术迎合”问题突出，技术协同进化程度影响产业链的稳定。信息化建设如ERP（物料需求计划）、MES（制造执行系统）等初步建立，但集成性和柔性程度不高，针对的主要是钢铁产品的产供销的链接，产业生态网络的共享信息平台还处于初级阶段。（3）产业集中度不高、产能过剩、价值链高端产品少、节能减排压力大等外部因素将加速钢铁产业的重新洗牌，将迫使钢铁产业走生态化、循环经济之路，这些对钢铁生态产业链的协同发展都具有重要的影响。

二、基于生态产业链协同的钢铁集成创新网络构建

生态产业链的集成创新系统指在某一产业生态链范围内，产业发展以集成创新为主导模式、以共生型企业为核心主体、以中介机构为纽带、以高校和科研院所为知识源，并受到政府宏观调控等外部环境影响的复杂创新系统。系统运行的最终目标是实现经济效益和环境效益的 “共赢”，提升该产业链的整体竞争力。依据主体创新集成的属性差异，系统可以解构为两个子系统：企业间集成创新子系统和产学研集成创新子系统。二者之间相互影响、相互作用。企业间集成创新系统由直接从事创新活动的产业生态链上的能源和原料设备等供应企业、核心企业、废物资源化共生企业、企业客户群及相关服务型企业等组成。在我国的钢铁产业中，复合实体共生产业链为主要模式，核心企业为大型钢铁企业集团公司，其是生态产业链的发起者、设计者和组织者，是集成创新的核心主体，在发展中起主导作用。其也是钢铁生态产业链集成创新活动是否成功的关键。产学研集成创新子系统主要有企业、大学和科研机构组成。大学和科研机构是知识创造和人才培养的重要载体，在发展中充当知识源的角色，是决定生态产业链知识基础的重要因素。要达到该生态产业链系统的目的，必须使所构建的产业链具备系统性与有序循环性、支持性与互补性、多样性与稳定性、共享性与高效性，实现系统内物质能量的协同、技术信息的协同、组织结构的协同、外部环境的协同等。本文针对钢铁产业的实际，提出核心企业从战略集成、组织集成、技术集成、知识集成等四个层面综合集成创新，来促进生态产业链协同发展（图 1）。

（一）战略集成：生态链、产业链和价值链的三维协同战略集成

图1 基于生态产业链协同的钢铁集成创新网络图

资源和生态环境的制约、产能相对过剩、全球钢铁产品需求放缓、财务和人工等成本上升等因素的影响，钢铁行业已进入微利时代，原来的高能耗、高消耗和高污染的发展方式急需变革，推进绿色转型是我国钢铁企业面临的紧迫战略选择。宝钢、唐钢、太钢、鞍钢、武钢、沙钢、莱钢等大型钢铁企业在20世纪末相继开始了产业转型，钢铁循环经济模式和钢铁生态产业链逐步建立和完善。但没有好的经济效益做支撑，只注重生态环境效益的战略显然也是不可持续的。企业只有建立生态链、产业链和价值链三维协同的战略，才可能实现经济效益和环境效益的“共赢”。运用价值链分析法，整合和优化钢铁及其相关产业链上的各个结点，实现产业链整体价值的最优，打破原来的单靠钢铁产品盈利的单一模式，兼产品、资产、集团三个层次的利润。企业根据自己的综合资源和能力，使产业链向上游和向下游延伸，走纵向一体化发展模式，也可走围绕钢铁主业的相关多元化或非相关多元化的发展模式。世界一流钢铁企业日本新日铁公司在实行绿色制造的同时，非钢业务模式也非常成功，其工程事业、城市开发事业、化学事业、新材料事业、系统解决方案事业这五大非钢事业，有些在各自的领域均处于世界先进水平。宝钢的“十二五”规划战略提出，持续提升和深化以钢铁为核心主业，以资源开发、钢材延伸加工、工程技术服务、煤化工、金融、再生资源利用和生产服务等为战略性多元业务的“1+6”组合发展模式，完善一业特强、相关多元产业协同发展的合力型产业结构。在国家产业结构调整中积极捕捉机遇，发现快速增长的业务领域，孵化培育新材料、新能源、新产业。

（二）组织集成：流程化、模块化和网络化

在信息化、全球化和知识经济时代，传统的组织形式在一定程度上已经很难适应外部环境的快速变化和进行有效的内部沟通。随着钢铁产业链竞争重心的转移，钢铁企业集团也随之进行了战略创新，组织形式的变革也成为了重要的环节。为了实现生态产业链之间的物质、能量、信息的有效协同，组织创新可以从流程化、模块化和网络化三个方面进行集成。流程创新是针对原有流程的瓶颈进行的流程再造。它强调将组织视为一个整体流程,打破专业分工和科层 (官僚)体系的局限,以信息技术为手段,以流程关系取代部门关系,建立以作业流为中心的流程体系。钢铁工业共生体系可以分为主流程、辅助流程和共生流程。演进的核心是主流程（钢铁产品）。由于技术的进步，原来的高炉-转炉-连铸-轧钢为主的流程将逐步被废钢-电炉-连铸连轧、直接还原-电炉-连铸连轧和熔融还原-转炉-连铸连轧流程所取代。辅助流程的主要功能是为主流程提供优质充足的资源和能源，以及余热、余能的综合利用。共生流程主要是三废的资源化以及与钢铁相关的金融、物流等服务性产业。这些流程的整合和优化，都需要系统的思维和组织的创新。如：钢铁能源网络管控中心的建立就是一种流程化的系统集成。模块是指可组成系统的、具有某种确定独立功能的半自律性的子系统，可以通过标准的界面和其他同样的子系统按照一定的规则相互联系而构成更加复杂的系统(青木昌彦等，2003)［12］。 组织的模块化使企业的组织结构由金字塔形向扁平化转变,管理层级也随之减少,沟通界面的通用化,使得企业内部信息沟通、处理能力大大增强,消除了科层结构带来的种种效率低下问题。组织的模块化与网络化是相生相伴的。目前，钢铁产业链中的模块化主要集中在辅助流程和共生流程，例如：IT网络项目和某些服务业务外包、与供应商、销售商等通过动态联盟整合价值模块等。

（三）技术集成：钢铁生产技术、生态化技术和系统集成化

要实现钢铁生态产业链的协同发展，提高产业链的综合竞争力，三类技术的创新及其集成创新能力的提高尤其重要，即：钢铁生产技术、生态化技术和系统集成化技术的创新及其相互的集成创新。钢铁生产的低碳和节能减排理念逐步由末端治理向设计源头和全过程控制转变：（1）主流程的变革，由原来的长流程向短流程转化。（2）能源利用方式向高效节能方向变革。如：高压干熄焦技术；喷煤（PCI）技术；转炉负能炼钢；第三代煤湿度控制（CMC）技术；高炉煤气余压回收透平发电（TRT）技术；燃气—蒸汽联合循环发电（CCPP）技术；热装热送；薄带钢连铸；熔融还原技术；先进电炉（EAF）技术；采用微波、电弧和放热加热直接炼钢技术等。生态化技术创新主要在钢铁产业链的共生流程中，体现为三废（废水、废气和废渣）的资源化处理和消纳社会大宗废弃物技术。主要有：节水技术，工业软水全封闭循环技术，煤气并网、蒸汽回收、余热发电新技术，冶金余热余能回收利用和煤气零放散，废气塑料代替焦炭用于高炉喷吹，工业渣、氧化铁皮的循环利用，提高废钢的回收利用水平等。利用信息网络技术和系统集成技术，实现钢铁制造业中CAD-CAM—CAPP-MRP11—ERP-SCM—CRM之间的集成，解决钢铁企业中的生产管理、质量管理、销售管理、采购管理、财务管理、设备管理的集成，打破信息“孤岛”，设计好模块的接口，实现特别是和共生网络中的其他企业的基本信息的对接和共享。

（四）知识集成：个体知识与群体知识、显性知识与隐性知识

生态产业链共生节点之间的“技术迎合”，产学研或企业间技术开发的战略联盟协同创新，模块化产品和组织的标准和接口等都要求在生态产业链之间知识流能够顺畅，知识在产业链中能够协同发展和创新。在复合实体共生产业链中的知识集成，其主导为核心企业，目的是把分散在核心企业中、存在于员工头脑中的隐性知识和分散在产业链企业间的知识进行集成，把个体知识螺旋式上升为群体知识，逐渐形成核心企业的知识库及产业链中的共享知识库。在信息化、网络数字化的时代,知识创新突破了传统的线性创新模式，呈现出网络状的结构。在网络状产业链中的知识创新主体实现了从单主体到多主体的演变，从独立创新到合作创新再到协同创新的演变。因此，开放集成的网络型组织是知识集成的重要组织保障。核心企业要实现知识的综合化及内在化的螺旋处理，必须结合企业文化、技术集成层面、战略集成层面，顺应企业的战略目标发展。钢铁企业既是资金密集型企业，同时也是知识密集型企业，特别是以大型钢铁企业集团为核心的生态产业链建立后，知识集成能力就成为了产业链竞争成败的关键。要将集成的知识转化为企业或产业链的核心竞争力，在管理上必须进行创新。（1）建立知识管理者制度譬如知识工程师、知识产权主任和知识经理等。（2）建立知识网络和创造适宜的环境以促进知识的交流与共享。（3）驱动以创新为目的的知识生产。（4）积累和扩大企业的知识资源。（5）将企业的知识资源融入生产过程和管理过程。［13］我国钢铁企业集团绝大多数目前还处于知识管理的初级阶段，知识的集成能力不强，钢铁的生态化技术知识和产业链协同管理创新的知识是制约产业链国际竞争力的短板，知识集成的推动力不是来源于有效的制度，而主要靠智慧型高层管理者的自上向下推动，互动式网络结构还不完善。

三、结束语

笔者认为，钢铁生态产业链要协同发展，其核心企业必须在战略集成、组织集成、技术集成和知识集成层面进行集成创新，该集成创新系统是一个具有多功能智能性、整体优化性、综合集成性和协同性等特征的有机整体。四个层面不是孤立存在的，而是相互作用，相互影响的。我国钢铁生态产业链的发展尽管取得了不少的成绩，但和国际上先进集团产业链比，还有很大的差距。建立和完善集成创新网络平台，对战略、技术、组织和知识集成进行突破和创新，是我们钢铁企业集团可持续发展的必由之路。

[1]杜涛,蔡九菊.钢铁企业物质流、能量流和污染物流研究[J].钢铁，2006（4）.

[2]于冰,石磊.中国不同历史时期的钢铁工业共生体系及其演进分析[J].资源科学，2009（11）.

[3]杜朴,赵涛.复合实体共生模式工业共生网络的信息集成化方案研究—以蒙西高新技术集团公司为例[J].北京理工大学学报：社会科学版，2008（1）.

[4]殷瑞钰.钢铁工业发展循环经济的有效模式与途径[J].新材料产业,2008（7）.

[5]殷瑞钰.钢铁制造流程的本质、功能与钢厂未来发展模式[J].中国科学，2008（9）.

[6]李岭.基于系统动力学的我国钢铁工业碳足迹研究[J].冶金自动化,2011（11）.

[7]毕学工,周进东，严渝镪.国内外钢铁制造业节能减排的研究与应用[J].河南冶金，2011（4）.

[8]李士琦，吴龙，纪志军，陈海勇.中国钢铁工业节能减排现状及对策[J].钢铁研究，2011（6）.

[9]张琦,蔡九菊,沈峰满.钢铁企业系统节能减排过程集成研究进展[J].中国冶金，2011（1）.

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[12]青木昌彦，安藤晴彦.模块化时代——新产业结构的本质[M].上海：上海远东出版社,2003.

[13]刘海运，游达明.基于知识管理的企业突破性技术创新能力机制研究[J].科技进步与对策，2011（12）.