數(shù)字化助力制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型路徑探析

作者系賽迪工業(yè)和信息化研究院 譚力  

當前，我國制造業(yè)發(fā)展受到能源、資源等約束，綠色發(fā)展任務(wù)艱巨。數(shù)字化是改造傳統(tǒng)制造業(yè)使其實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的重要手段。賽迪研究院節(jié)能與環(huán)保研究所通過分析當前我國制造業(yè)面臨的制約及數(shù)字化賦能制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的優(yōu)勢，認為當前數(shù)字化賦能制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型主要有四條路徑：賦能產(chǎn)品生命周期管理與足跡追蹤分析評價；賦能生產(chǎn)過程控制降低能耗物耗；賦能能源管理與排放監(jiān)測管理；賦能供應(yīng)鏈資源回收利用。并在此基礎(chǔ)上，提出了推動數(shù)字經(jīng)濟與制造業(yè)綠色發(fā)展在更廣范圍、更深程度上加速融合的建議。

制造業(yè)亟需數(shù)字化賦能綠色轉(zhuǎn)型

資源、能源和環(huán)境對我國制造業(yè)發(fā)展的制約增強。從國內(nèi)政策環(huán)境看，現(xiàn)階段我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化成熟度較低[1]，意味著未來相當長一段時期我國的能源消費總量還處于遞增階段，能源消費總量在一段時期內(nèi)依然有繼續(xù)增長的內(nèi)在動力。這種發(fā)展階段也增加了我國通過“調(diào)結(jié)構(gòu)降強度”的方法節(jié)能的難度；從對外貿(mào)易形勢看，提供綠色的工業(yè)產(chǎn)品已成為國際潮流和趨勢。未來，關(guān)稅等綠色貿(mào)易壁壘可能成為限制我國工業(yè)產(chǎn)品出口的主要手段；從制造業(yè)自身產(chǎn)業(yè)化水平來看，制造業(yè)面臨著如何化解產(chǎn)能過剩、單位排放高的產(chǎn)品總量大占比高、高效資源優(yōu)化利用以及產(chǎn)品質(zhì)量升級和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級等問題。這些問題可以高度概括為“資源、能源與環(huán)境”對制造業(yè)的約束與制約問題。

數(shù)字化賦能制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型具有精確性、時效性以及全流程系統(tǒng)性的優(yōu)勢。推動數(shù)字經(jīng)濟與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展是把握產(chǎn)業(yè)變革新機遇的戰(zhàn)略選擇，是推動我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要方向。數(shù)字化在制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型中具有多重優(yōu)勢：可實現(xiàn)工業(yè)能源管理關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集、處理、分析和專業(yè)應(yīng)用，并保障數(shù)據(jù)獲取與傳輸?shù)母咝浴蚀_性；可助力制造業(yè)實現(xiàn)“源頭-過程-末端”的系統(tǒng)性全流程節(jié)能；可助力企業(yè)提升自主排放管理能力，是企業(yè)進行排放管理的行之有效的工具；可為各級政府監(jiān)測企業(yè)能源消耗乃至制造業(yè)整體運行情況提供大數(shù)據(jù)監(jiān)測手段。國際上已有借力數(shù)字技術(shù)加速綠色轉(zhuǎn)型的研究和探索：據(jù)全球電子可持續(xù)發(fā)展推進協(xié)會（GeSI）的研究，數(shù)字技術(shù)在未來十年通過賦能智能制造、智慧能源等行業(yè)可以減少全球排放的20%。美國在推進凈零排放目標過程中高度重視數(shù)字技術(shù)的融合應(yīng)用，包括發(fā)布數(shù)字化方向排放標準、為開發(fā)節(jié)能模型提供資金支持等一系列政策工具。

數(shù)字化賦能制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的主要路徑

路徑一：賦能產(chǎn)品生命周期管理與足跡追蹤分析評價。產(chǎn)品生命周期管理是將原材料的開采、設(shè)計、制造、運輸、銷售直到用后廢物處置的排放進行量化，支持流程及工藝優(yōu)化，對產(chǎn)品進行生態(tài)設(shè)計以降低排放的決策分析工具。生命周期評價報告是國際通用產(chǎn)品綠色水平證明材料，將會成為工業(yè)產(chǎn)品出口應(yīng)對綠色貿(mào)易壁壘、關(guān)稅的重要依據(jù)文件。賦能機理：全生命周期評價過程有賴于海量的數(shù)據(jù)收集、計算與評估結(jié)果的積累。運用大數(shù)據(jù)技術(shù)計算分析產(chǎn)品足跡、建立產(chǎn)品全生命周期排放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，將提高數(shù)據(jù)可靠性、計算便捷性，從而提高生命周期評價結(jié)果的可信度和應(yīng)用性能。案例：建材工業(yè)是我國較早應(yīng)用數(shù)字化全生命周期管理工具的行業(yè)。在用的建材行業(yè)綠色制造集成應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺，可基于行業(yè)來源分散、格式多樣的海量數(shù)據(jù)進行采集、存儲，并借助計算模型進行關(guān)聯(lián)分析，計算出生產(chǎn)每立方米保溫材料、每噸水泥的排放，與生產(chǎn)工藝改進后的排放進行比較。通過產(chǎn)品對比方案優(yōu)化，為企業(yè)綠色發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃明確減排步驟提供技術(shù)支持，為探索企業(yè)綠色診斷打下基礎(chǔ)，對建材行業(yè)淘汰落后、轉(zhuǎn)型升級有促進作用。 

路徑二：賦能生產(chǎn)過程控制降低能耗物耗。石化化工、冶金、建材、采礦等流程制造業(yè)普遍存在能耗大、產(chǎn)品質(zhì)量較差、生產(chǎn)過程工藝落后、自動化水平較低、信息集成度低、綜合競爭力較弱等問題。賦能機理：運用人工智能、工業(yè)機器人等技術(shù)優(yōu)化工藝流程、物料調(diào)度，改善生產(chǎn)設(shè)備的操作控制和互聯(lián)互通，可實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制，推動產(chǎn)線智能化升級，進而達到降低能耗、物耗的目的。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用提高了設(shè)備利用率，降低了生產(chǎn)成本，是這些行業(yè)實現(xiàn)改造升級，保持可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。例如冶金工業(yè)中，基于辨識模型與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合的礦漿品位智能檢測技術(shù)、礦漿粒度智能檢測技術(shù)、礦漿酸堿度智能檢測技術(shù)賦能于選礦設(shè)備，可提高礦漿濃度、粒度、物位等參數(shù)的檢測與控制精確度。遼寧排山樓金礦引入使用后，精礦品位提高了2%，物料消耗減少了20%，重新激發(fā)出原有設(shè)備的節(jié)能活力。

路徑三：賦能能源管理與排放監(jiān)測管理。制造業(yè)能源管理的難點在于能耗計量點多、能源介質(zhì)種類多、計量點分散在各生產(chǎn)車間，導(dǎo)致通過人工獲取的能耗計量不及時、效率低，也不能對數(shù)據(jù)進行有效分析。賦能機理：基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化能源管理系統(tǒng)，可自動采集水、電、氣、熱等能源介質(zhì)消耗氨及排放數(shù)據(jù)，進而智能辨識和分析生產(chǎn)中存在的能效改進機會點, 定期給出準確直觀的圖表分析結(jié)果，并形成合理的優(yōu)化用能方案。以能源管控系統(tǒng)在某化工企業(yè)的應(yīng)用為例，通過對裝置-管線-罐區(qū)-管線-進出廠點的生產(chǎn)流程進行數(shù)據(jù)建模，實時采集數(shù)據(jù)，監(jiān)控原料轉(zhuǎn)化率、溫度、壓力、時間、物料流量、熱交換器傳熱系數(shù)、各裝置效率、壓差等，實現(xiàn)了能耗預(yù)測和排放監(jiān)測，并運用人工智能算法進行分析，形成能源優(yōu)化方案，指導(dǎo)生產(chǎn)用能，有效降低能耗1%~3%，效率提升70%，實現(xiàn)了能源管理的系統(tǒng)性和制度化。

路徑四：賦能供應(yīng)鏈資源回收利用。我國傳統(tǒng)工業(yè)廢棄物回收行業(yè)普遍存在資源報價不透明、資源交易信息流通性差、產(chǎn)業(yè)管理不規(guī)范、廢舊資源加工設(shè)備不合格、廢舊資源循環(huán)利用率低等問題，工業(yè)資源綜合利用率仍有大幅提升空間。賦能機理：數(shù)字化賦能供應(yīng)鏈資源回收是通過運用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)搭建覆蓋面更廣的廢舊資源信息服務(wù)平臺，銜接后續(xù)的資源處理與再利用產(chǎn)業(yè)鏈上下游行業(yè)，將廢舊資源的交易信息快速推廣、匹配、對接、成交，形成有序的廢舊資源回收處理鏈。數(shù)字化賦能資源回收利用有助于提升再生資源分揀效率、分類準確性，鏈接再生資源回收利用產(chǎn)業(yè)鏈上的產(chǎn)廢方、流通環(huán)節(jié)及利廢方等多元主體，促進再生資源回收信息更加透明，推動資源回收利用行業(yè)智能化綠色化協(xié)調(diào)發(fā)展。案例：比如廢鋼回收大數(shù)據(jù)平臺具有定位導(dǎo)航、預(yù)約回收、智能判級分揀、物流追蹤及資源循環(huán)利用知識推送等功能，讓用戶獲得公開透明的價格回報，實現(xiàn)了廢鋼質(zhì)量和產(chǎn)量大幅提升，促進了短流程煉鋼工藝的高質(zhì)量發(fā)展。

措施建議

加快培育數(shù)字化節(jié)能第三方服務(wù)主體，豐富數(shù)字技術(shù)服務(wù)供給。增強數(shù)字化節(jié)能產(chǎn)品供給能力，最大程度發(fā)揮供給端牽引作用，促進數(shù)字技術(shù)進步拉動制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。一是支持信息技術(shù)企業(yè)創(chuàng)建節(jié)能服務(wù)公司，提升技術(shù)創(chuàng)新水平，培育推廣一批符合高耗能企業(yè)節(jié)能需求的數(shù)字化平臺、系統(tǒng)解決方案、產(chǎn)品和服務(wù)。二是組織供需對接。建立數(shù)字化節(jié)能可信服務(wù)商、優(yōu)秀數(shù)字化節(jié)能產(chǎn)品與服務(wù)評價體系，征集、培育和推廣一批技術(shù)力量強、服務(wù)效果好、深受企業(yè)歡迎的數(shù)字化節(jié)能服務(wù)商、優(yōu)秀數(shù)字化節(jié)能產(chǎn)品與服務(wù)。通過在線直播、視頻展播、線上對接等形式，實現(xiàn)數(shù)字化節(jié)能產(chǎn)品和服務(wù)展示互動與對接交易。

加速推進數(shù)字化全面平衡發(fā)展，彌合不同規(guī)模企業(yè)間數(shù)字鴻溝。一是降低數(shù)字技術(shù)使用門檻和成本。從推動中小企業(yè)數(shù)字化發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、智能化升級三個方面推動企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。面向中小企業(yè)提供一批成本低、見效快、適用性強的節(jié)能數(shù)字化解決方案。二是不斷夯實中小企業(yè)數(shù)字化服務(wù)基礎(chǔ)。支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)集群搭建 “虛擬”產(chǎn)業(yè)平臺、鼓勵培育虛擬產(chǎn)業(yè)集群、建設(shè)中小企業(yè)數(shù)字化公共技術(shù)服務(wù)平臺、組織發(fā)布數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型經(jīng)驗和案例等方面優(yōu)化中小企業(yè)數(shù)字化服務(wù)。

明晰排放數(shù)據(jù)采集標準和使用規(guī)范，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)在賦能制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型中的潛力。研究制定數(shù)字化賦能節(jié)能標準體系，明確數(shù)據(jù)采集主體，制定能源使用活動和排放監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集流程和使用規(guī)范，建立各利益相關(guān)者的協(xié)調(diào)機制，確保數(shù)據(jù)真實性、唯一性。加強數(shù)據(jù)安全風(fēng)險防范和數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)保護，為數(shù)據(jù)有序流動、促進綠色轉(zhuǎn)型提供有效的制度環(huán)境保障。