綠色制造是必然選擇

綠色制造不僅僅是生產(chǎn)過程的節(jié)能減排，還包括其產(chǎn)品的綠色節(jié)能。

王喜文工信部國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心中國智造與工業(yè)4.0研究所所長，九三學(xué)社中央科技委委員

環(huán)境污染、生態(tài)破壞、資源能源日趨匱乏已經(jīng)成為人類社會共同面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，解決這些全球性社會問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為人類的共識?！肮?jié)能減排”、“綠色低碳”、“淘汰落后產(chǎn)能”儼然是當(dāng)今社會的熱門詞匯。正因?yàn)槿绱耍S多國家正孕育發(fā)生的新一輪工業(yè)革命均將綠色制造視為未來制造業(yè)四大重點(diǎn)內(nèi)容之一——即綠色化與全球化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

工業(yè)4.0的愿景——解決能源消費(fèi)等社會問題

工業(yè)4.0是德國政府提出的一個(gè)高科技戰(zhàn)略計(jì)劃。該計(jì)劃對我國的綠色制造發(fā)展有著積極的借鑒作用。

在工業(yè)化進(jìn)程中，每個(gè)國家都不無例外地遭遇過經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源利用和環(huán)境保護(hù)之間的失衡, 德國亦是如此。20世紀(jì)60~70年代德國躋身世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國之列，但同時(shí)也破壞了自然環(huán)境。因此，自20世紀(jì)70年代以來，節(jié)能減排成為德國發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)基本國策。

資料顯示，自1994年起，德國政府把科技政策的支持重點(diǎn)集中在發(fā)展環(huán)境保護(hù)技術(shù)和能源技術(shù)上, 出臺了很多新的能源和環(huán)境政策。20世紀(jì)90年代以來，德國的能源消耗在經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)不斷下降，逐步解決了工業(yè)化過程中的污染問題，環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變。盡管如此，根據(jù)德國能源署的數(shù)據(jù)顯示，2010年工業(yè)占德國總能耗的比率仍然高達(dá)16%。

為進(jìn)一步促進(jìn)低碳發(fā)展，德國政府尤其是工業(yè)部門一直以來積極致力于解決環(huán)境與能源等全球性問題。為此，德國制造業(yè)從設(shè)計(jì)前端開始就保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合顧客的要求，在生產(chǎn)過程中提高能源效率，降低各種生產(chǎn)成本，把技術(shù)革新放在重要位置。德國產(chǎn)品的質(zhì)量很高，以產(chǎn)品的全壽命周期來計(jì)算，能耗和碳排放都很低。這就保證了德國制造工業(yè)強(qiáng)有力的競爭性，能對其他國家構(gòu)成競爭力。在制造業(yè)中，德國始終緊抓思維創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量保障、服務(wù)顧客等重要因素，因此從單個(gè)產(chǎn)品的能源消耗和碳排放來講也是最低。

“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略體現(xiàn)了德國政府對環(huán)境與能源問題的重視。隨著工廠的智能化，不僅能夠大幅提 升生產(chǎn)效率，還能夠解決現(xiàn)代社會的各種問題。例如，能源消費(fèi)問題：通常，工廠在生產(chǎn)間歇期間，為了確保生產(chǎn)設(shè)備處于隨時(shí)可以運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，消費(fèi)著大量能源。未來，如果能夠根據(jù)工廠的實(shí)際作業(yè)情況，實(shí)時(shí)對能源供給進(jìn)行調(diào)整，就能夠總體上減少能源的大量消費(fèi)。

實(shí)現(xiàn)從制造工藝的綠色化到制造產(chǎn)品的綠色化，任重而道遠(yuǎn) 。 CNSphoto供圖

未來的智能制造也要有效運(yùn)用新一代信息技術(shù)手段，從采集和分析能耗信息、識別問題、管理運(yùn)營和改變耗能不良習(xí)慣等四個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)能耗的科學(xué)管理。

智能制造能耗管理的四大環(huán)節(jié)

制造業(yè)生產(chǎn)過程中采用了大量的大功率用電設(shè)備，由于生產(chǎn)設(shè)計(jì)能力與實(shí)際能力、工藝及生產(chǎn)管理之間往往存在一定的變化，所以部分設(shè)備運(yùn)行效率低下，存在巨大的節(jié)能空間。未來的智能制造也要有效運(yùn)用新一代 信息技術(shù)手段，從采集和分析能耗信息、識別問題、管理運(yùn)營和改變耗能不良習(xí)慣等四個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)能耗的科學(xué)管理。

收集和分析能源信息。只有通過對設(shè)備自身的行為監(jiān)測，才更有可能對其設(shè)備能耗做出調(diào)整。只有通過密切關(guān)注能源的消耗情況，才更有可能實(shí)現(xiàn)節(jié)省的途徑。利用能效管理系統(tǒng)采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，就可以對制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)施集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，通過實(shí)時(shí)收集能耗數(shù)據(jù)和各個(gè)設(shè)備的能耗信息，進(jìn)行分析并改善那些浪費(fèi)能源的行為，改進(jìn)和優(yōu)化能源平衡，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能降耗的管控一體化。

識別問題。能效管理系統(tǒng)，不僅可有效解決能源實(shí)時(shí)平衡管理和監(jiān)控管理，還可以通過對大量歷史數(shù)據(jù)的歸檔和管理，為進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理創(chuàng)造條件。通過能耗的可視化管理，讓工廠管理人員能夠簡單清晰地得到所需要的信息。從而可以迅速找到電力和能源方面的異常情況，避免設(shè)備和生產(chǎn)線的停機(jī)，并支持可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃。

管理運(yùn)營決策。通過持續(xù)地對能耗信息進(jìn)行收集和分析，識別問題，從而有能力對可用性、負(fù)載情況、能源間歇和能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量。并按照工廠計(jì)劃生產(chǎn)，根據(jù)需要實(shí)時(shí)做出調(diào)整，確保所有的配電設(shè)備都在最優(yōu)效率的狀態(tài)下運(yùn)行。

改變耗能不良習(xí)慣。利用可視化軟件，工廠工人更容易看出能源在哪些地方被浪費(fèi)，以及可以在哪些地方實(shí)現(xiàn)節(jié)省。無論是晚間的生產(chǎn)間歇，還是周末的生產(chǎn)間歇，還是分時(shí)段驅(qū)動的電機(jī)和設(shè)備，能源管理系統(tǒng)都可以對這些工廠節(jié)能減排舉措提供建設(shè)性的支持，從而改變耗能的不良習(xí)慣。

與此同時(shí)，智能能效管理系統(tǒng)也正朝向云計(jì)算、定制化發(fā)展。在以往單純提供能效管理系統(tǒng)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，能效管理企業(yè)開始將云服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與能效管理深度融合，基于云計(jì)算平臺面向眾多的用戶企業(yè)提供定制化的能效管理方案。從企業(yè)的能源消費(fèi)模式、能耗設(shè)備監(jiān)控和軟件管理平臺的配置著手，結(jié)合云計(jì)算平臺采集的海量能效大數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和決策分析，對每個(gè)企業(yè)用戶的能效問題進(jìn)行綜合考量，針對不同企業(yè)的問題定制不同的能效管理解決方案，實(shí)現(xiàn)能效的提升。

中國制造2025的任務(wù)：全面推行綠色制造

我國是世界第一制造業(yè)大國，但制造業(yè)能源消耗大，污染嚴(yán)重。2012年數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)占國內(nèi)生產(chǎn)總值的40%左右，是能源消耗及溫室氣體排放的主要領(lǐng)域，工業(yè)能耗占全社會總能耗的70%以上，單位產(chǎn)品能耗遠(yuǎn)高于國際先進(jìn)水平，而單位產(chǎn)值產(chǎn)生的污染卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出發(fā)達(dá)國家。

“工業(yè)4.0”4.0用一個(gè)詞描述就是“智能工廠”，通過互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)，使工廠內(nèi)外的物品與服務(wù)相互合作，產(chǎn)生前所未有的價(jià)值，形成全新的業(yè)務(wù)模式。

單位GDP能耗，又叫萬元GDP能耗，每產(chǎn)生萬元GDP所消耗掉的能源，一般用來反映一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)活動中對能源的利用程度，反映經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源利用效率的變化。2009年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗是德國和日本水平的5倍多，是美國的3倍多；2010年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗仍然是世界平均水平的2.2倍，且主要礦產(chǎn)資源對外依存度逐年提高，石油、鐵礦石等均已超過50%。

為此，《中國制造2025》中的一項(xiàng)主要任務(wù)就是“全面推進(jìn)綠色制造”。主要包括：

加大先進(jìn)節(jié)能環(huán)保技術(shù)、工藝和裝備的研發(fā)力度，加快制造業(yè)綠色改造升級；積極推行低碳化、循環(huán)化和集約化，提高制造業(yè)資源利用效率；強(qiáng)化產(chǎn)品全生命周期綠色管理，努力構(gòu)建高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色制造體系。

加快制造業(yè)綠色改造升級。全面推進(jìn)鋼鐵、有色、化工、建材、輕工、印染等傳統(tǒng)制造業(yè)綠色改造，大力研發(fā)推廣余熱余壓回收、水循環(huán)利用、重金屬污染減量化、有毒有害原料替代、廢渣資源化、脫硫脫硝除塵等綠色工藝技術(shù)裝備，加快應(yīng)用清潔高效鑄造、鍛壓、切削等加工工藝，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。加強(qiáng)綠色產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用，推廣輕量化、低功耗、易回收等技術(shù)工藝，持續(xù)提升電機(jī)、鍋爐、內(nèi)燃機(jī)及電器等終端用能產(chǎn)品能效水平，加快淘汰落后機(jī)電產(chǎn)品和技術(shù)。積極引領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)高起點(diǎn)綠色發(fā)展，大幅降低電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)、使用能耗及限用物質(zhì)含量，建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心和綠色基站，大力促進(jìn)新材料、新能源、高端裝備、生物產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展。

推進(jìn)資源高效循環(huán)利用。支持企業(yè)強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新和管理，增強(qiáng)綠色精益制造能力，大幅降低能耗、物耗和水耗水平。持續(xù)提高綠色低碳能源使用比率，開展工業(yè)園區(qū)和企業(yè)分布式綠色智能微電網(wǎng)建設(shè)，控制和削減化石能源消費(fèi)量。全面推行循環(huán)生產(chǎn)方式，促進(jìn)企業(yè)、園區(qū)、行業(yè)間鏈接共生、原料互供、資源共享。推進(jìn)資源再生利用產(chǎn)業(yè)規(guī)范化、規(guī)?；l(fā)展，強(qiáng)化技術(shù)裝備支撐，提高大宗工業(yè)固體廢棄物、廢舊金屬、廢棄電器電子產(chǎn)品等綜合利用水平。大力發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)，實(shí)施高端再制造、智能再制造、在役再制造，推進(jìn)產(chǎn)品認(rèn)定，促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

4月8日，在國務(wù)院新聞辦公室舉行的政策吹風(fēng)會上，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會主任田世宏介紹，中國裝備制造加速“對標(biāo)”國際，力爭五年內(nèi)質(zhì)量接近國際先進(jìn)。 CNSphoto供圖

積極構(gòu)建綠色制造體系。支持企業(yè)開發(fā)綠色產(chǎn)品，推行生態(tài)設(shè)計(jì)，顯著提升產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保低碳水平，引導(dǎo)綠色生產(chǎn)和綠色消費(fèi)。建設(shè)綠色工廠，實(shí)現(xiàn)廠房集約化、原料無害化、生產(chǎn)潔凈化、廢物資源化、能源低碳化。發(fā)展綠色園區(qū)，推進(jìn)工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)耦合，實(shí)現(xiàn)近零排放。打造綠色供應(yīng)鏈，加快建立以資源節(jié)約、環(huán)境友好為導(dǎo)向的采購、生產(chǎn)、營銷、回收及物流體系，落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度。壯大綠色企業(yè)，支持企業(yè)實(shí)施綠色戰(zhàn)略、綠色標(biāo)準(zhǔn)、綠色管理和綠色生產(chǎn)。強(qiáng)化綠色監(jiān)管，健全節(jié)能環(huán)保法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保監(jiān)察，推行企業(yè)社會責(zé)任報(bào)告制度，開展綠色評價(jià)。

制造工藝的綠色化到制造產(chǎn)品的綠色化

自1998年英國作家出版《綠色消費(fèi)指南》一書之后，綠色消費(fèi)成了一種全球性的、現(xiàn)代消費(fèi)浪潮。所謂綠色浪潮，是指以保護(hù)環(huán)境和回歸自然為主要特征的一種綠色營銷活動。其主要特征是：提倡綠色消費(fèi)觀念、營造綠色消費(fèi)的群體意識。創(chuàng)造綠色消費(fèi)的宏觀環(huán)境，培育綠色文化，進(jìn)行以綠色產(chǎn)品為主要標(biāo)志的市場開拓。這種綠色消費(fèi)浪潮，適應(yīng)了人們保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，得到了各國消費(fèi)者的認(rèn)同，已經(jīng)為綠色制造奠定了生態(tài)基礎(chǔ)。

以日本為例，日本政府信息化建設(shè)的側(cè)重點(diǎn)主要分為“信息系統(tǒng)開發(fā)”、“網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施”以及“高端技術(shù)研發(fā)”三項(xiàng)。在2011年度的預(yù)算中，日本政府首次在這傳統(tǒng)的三大領(lǐng)域上又新加兩大領(lǐng)域，即“社會系統(tǒng)”與“綠色I(xiàn)CT（信息通信技術(shù)）”。并且為“綠色I(xiàn)CT”領(lǐng)域制訂的預(yù)算也占到了信息化建設(shè)全部預(yù)算的7%，其規(guī)模不可忽視。所謂的“綠色I(xiàn)CT”是指ICT本身的節(jié)能，即被稱為“Green Of ICT”的領(lǐng)域。與之相反，通過ICT技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能被稱為“Green By ICT”。

進(jìn)而，綠色制造不僅僅是生產(chǎn)制造過程的節(jié)能減排，還包括生產(chǎn)出來產(chǎn)品的綠色節(jié)能。也就是 Green By Industry與Green Of Industry。實(shí)現(xiàn)從制造工藝的綠色化到制造產(chǎn)品的綠色化，我們?nèi)沃氐肋h(yuǎn)。

在新一輪工業(yè)革命的歷史機(jī)遇中轉(zhuǎn)型升級，成為當(dāng)之無愧的“制造強(qiáng)國”是我們建國百年的宏大目標(biāo)之一?？梢哉f，中國制造2025提出把綠色制造作為五項(xiàng)重點(diǎn)工程之一，是制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。同時(shí)，也說明，中國制造業(yè)還有很長的路要走，需要我們一起去努力。