新一代信息技術為驅動的綠色制造探索：全球可持續燈塔創新實踐的啟示

張虹，黃貞靜

（中國電子技術標準化研究院，北京 100007）

1 引言

黨的二十大報告和國家“十四五”規劃均提出要加快發展方式綠色轉型，工信部也印發了《“十四五”工業綠色發展規劃》以著力推進綠色制造發展，這些都為推進經濟綠色化發展指明了方向。作為推進綠色發展最主要的市場主體和制造業企業如何利用新一代信息技術推動綠色制造，對我國“雙碳”目標的實現、促進制造業轉型升級和推動綠色制造體系建設發揮著至關重要的作用。

近年來，綠色低碳已逐漸成為全球共識，世界范圍內數字化綠色化轉型不斷加快。世界經濟論壇從2018年開始評選“燈塔工廠”，其被認為是代表當今全球制造業領域智能制造和數字化最高水平的企業。而在全球132家燈塔工廠中，中國占據50家，排名世界第一。最新公布的2023年《全球燈塔網絡：續寫工業4.0新篇章》報告顯示，2022年除新增29家燈塔外，新增中國海爾等企業在內的7家可持續燈塔，這是中國本土企業首次上榜可持續燈塔榜單。迄今為止，世界范圍內共13家企業被納入可持續燈塔。“可持續燈塔”表彰的是應用新一代信息技術推進單個企業或供應鏈上下游實現資源、能源的高效利用，促進生態可持續發展的優秀企業。由于其技術的先進性、流程的綠色低碳和生態的可持續等特征，可持續燈塔被視為是“燈塔中的燈塔”，一定程度上代表了全球綠色制造的最智能、最先進水平。從這個角度上，研究分析世界可持續燈塔的創新實踐和發展經驗，對推進我國發展綠色制造有著積極的借鑒意義。

2 新一代信息技術背景下綠色制造的內涵及外延

2.1 資源·能耗·生態：理解綠色制造的三個維度

當前，綠色制造被視為制造業發展的利器，也是新型工業化道路發展的必然趨勢［1］。綠色制造是把綠色理念和綠色工藝技術貫穿于制造業全產業鏈，追求從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處置整個生命周期中，環境影響最小化，資源利用最大化［2］。從理論上看，綠色制造與三個主要的維度相關：從資源維度，綠色制造將提高資源利用率，同時減少環境污染，進而推動經濟社會可持續發展；從能耗維度，綠色制造的技術應用助力企業系統內外能源消耗降低，同時提升能源轉化率；從生態維度，綠色制造的產品體系、流程工藝等能降低環境負荷程度，提升企業的生態效益。從與傳統制造的差異上看，傳統制造業在資源利用、能源轉化、生態效益方面與綠色制造業存在的差距如表1所示。

表1 傳統制造與綠色制造的三維度對比

綜合產業發展的實際，綠色制造是上述三個維度的概念的綜合體現，不僅體現在企業產品體系、制造流程、生命周期的資源利用率高、環境污染少，也體現在企業技術創新發展帶來的低能耗和高轉化率，并有助于提升整個企業的經濟效益和生態效益的統一。

2.2 新一代信息技術對綠色制造的外延三重拓展

世界范圍內數字經濟方興未艾，新一代信息技術的發展為綠色制造奠定了數字化、智能化的發展底色，也拓寬了綠色制造的外延，成為一種集全流程綠色生產、全周期綠色管理、全譜系信息化的新興模式和綜合實踐，不僅能夠促進企業實現多種效益的提升，增加環境友好度和穩定性，促進生態與產業平衡，也能在產品品類、制造手段、工藝流程等各個方面提高新興技術的應用范疇與貢獻程度。

在以新一代信息技術為特征的數字經濟背景下，綠色制造的內涵和外延得到了拓展，主要表現在三個方面：第一，產業數字化層面，數字技術被應用于提升資源、能耗、生態維度的綜合效益，升級智能制造綠色化水平等；第二，數據要素層面，將綠色制造涉及的流程、環節和周期的數據進行數字化，利用數字化技術或平臺輔助生產制造轉型，將數據要素作為優化企業發展的基礎生產要素；第三，數字化治理層面，如利用人工智能模型預測資源利用和降耗情況，實現對整個產業環節、生命周期的實時監測，并通過數字模型的測算給出治理方案。

3 從思維到實踐：全球可持續燈塔的創新探索

從全球13家可持續燈塔企業的創新實踐來看，綠色制造已成為此類企業的發展共識和現實路徑。可持續燈塔的企業類型涉及電子產品、工業自動化、家用電器、消費品、半導體、電子元件、電子設備等制造業，對我國開展相關領域綠色制造具有借鑒意義。

3.1 資源、能耗、生態兼顧的綠色化思維

從可持續燈塔的共性實踐來看，兼顧資源、能耗、生態三個維度的綠色化是貫穿綠色制造始終的整體思維。在資源保護方面，位于羅馬尼亞的阿奇立克綠色工廠擴大光伏等再生能源系統建設，實現百分之百綠色電力，通過建立廢水處理廠循環利用水資源，每個產品取水量減少25%［3］。在能源降耗方面，巴西的偉創力公司利用新一代信息技術和數字化二氧化碳排放儀表盤等，減少能源使用、水資源消耗和溫室氣體的排放。在生態環境效益方面，如西門子的安貝格工廠在集團可持續發展框架下，致力于供應鏈脫碳，其中開發的數字產品通行證系統極大的節約了塑料和紙張，還通過數字流程效率分析評估工具助力工廠減少69%的溫室氣體排放量。

3.2 新一代信息技術為驅動的綠色化實踐

新一代信息技術的普遍應用，推進了產業數字化進程，充分盤活了數據要素在綠色制造中的作用。可持續燈塔企業以新一代信息技術為驅動，將數字化作為綠色治理的重要手段。

3.2.1 新一代信息技術的普遍應用

利用物聯網、人工智能、云等新一代信息技術推動企業的綠色制造和可持續發展，是可持續燈塔企業的共通手段。德國施耐德電氣利用物聯網技術，全面檢測工廠的能耗分布、時間和環節。美國漢高將30個工廠的能耗監測和決策納入其數字孿生方案，為實時開展可持續行動提供便利。法國施耐德電氣利用云平臺將廢水回收納入監測系統，通過人工智能模型進行預測，達到了節水降耗的目的。上海西部數據公司運用機器學習實現了水循環，使工廠節水降耗的動態優化和性能得到增強。印度達帕達的聯合利華工廠通過集成能源管理系統以機器學習推動能源優化，通過數字孿生技術制定可持續、友好型配方生產策略，達到有效推動減排的目標。

3.2.2 數據要素的充分調動

作為數字經濟的基礎要素，數據被可持續燈塔應用于生產過程的能耗監測、評估、優化等環節中。馬來西亞西部數據工廠通過構建以數據分析為動力的工廠管理系統，提升了能源利用率。羅馬尼亞的阿奇立克烏爾米綠色工廠搭建樓宇管理系統，從650多個能源監測設備和傳感器采集約15 000個實時數據點，實現整個資源管理的實時數據監測。西門子安貝格工廠基于區塊鏈開發的軟件系統，實現對供應鏈全程碳排放數據的監測，同時與產業鏈上下游環節共享碳足跡數據，實現碳足跡通行的透明化。

3.2.3 企業的數字化治理

數字化治理的思維體現在綠色制造的整個環節之中。如新加坡美光科技通過跟蹤原材料的環境足跡，在提升存儲產品產量的同時，不斷減少每生產千兆字節的資源消耗，將高級分析技術利用到企業數字化與綠色化的可持續發展過程中。

3.3 全生產流程優化的綠色化效益

從綠色化效益來看，可持續燈塔通過全流程優化實現了節能降耗減排的綠色化效益。通過梳理，表2顯示了13家全球可持續燈塔綠色效益的總體情況。

表2 全球可持續燈塔綠色效益及全生產流程優化

在這份成績單背后涉及的是綠色設計、綠色材料、綠色工藝、綠色物流、綠色回收等全流程的綠色化。綠色設計方面，通過綠色制造提升產品的適用性、整體性和復用率，在節能降耗的同時，保證產品的性能和質量；綠色材料方面，保證了參與生產制造的原材料和資源的綠色化，降低對環境的損害程度；綠色工藝方面，通過嚴格把控產品的生產制造流程和運營，實現環境友好和可持續；綠色物流方面，利用數字化物流管理和運輸，減少能耗，保護資源和環境；綠色回收方面，對產品產生的廢棄物、能耗等進行回收利用和再生產，實現人機料環的可持續發展。

4 并航追光：對智能時代我國發展綠色制造的啟示

黨的二十大強調要推動制造業高端化、智能化、綠色化發展。當前，我國制造業進入重要的升級發展時期，如何進一步提升綠色制造水平，推進互聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術與制造業深度融合，深入開展工業領域碳達峰行動［4］，全面推行綠色制造，是制造業高質量發展的重要課題。在此方面，全球可持續燈塔在綠色制造方面的創新探索，對我國在數字經濟背景下走新型工業化具有重要的借鑒意義。

4.1 戰略重視，全面推進綠色制造體系建設

當前各國均將綠色化作為取得未來經貿競爭的重要戰略。從國家層面來看，要進一步提升戰略重視程度，牢固樹立資源、能源、生態兼顧的綠色化思維，將“雙碳戰略”充分吸納到綠色園區、綠色工廠、綠色供應鏈、綠色產品的申報、認證和考核中，強化綠色制造體系建設，從國家到省級的制造業重點領域逐次鋪開，通過政策完善、科研投入、標準認證、服務支撐、人才培養等，加快制造業企業融入綠色制造體系。以重點產業鏈、行業、企業為單位，層層梳理制約制造業綠色化發展的關鍵難點和堵點問題，注重補短強基，集中優勢資源，聯動政產學研用，打通全流程、全周期的綠色化運營和管理，推進綠色裝備、產品、服務、運營的有機運轉和優化升級。

4.2 戰法重視，前瞻制定綠色制造發展計劃

戰略落地需方法論支撐，從可持續燈塔的經驗來看，以制造業企業為單位，點對點制定綠色制造發展計劃，是調動全局力量推進綠色制造體系建設的基礎。一方面，可持續燈塔企業的綠色計劃充分基于自身能耗認知，啟示我國企業，充分立足自身資源能源消耗情況，在對全流程周期的摸底基礎上，評估引入資源循環利用、能耗監測、能耗優化等系統的可行性與有效性。另一方面，開展綠色化生產方式探索，將綠色化設計、生產、運營、管理、回收利用等納入到發展規劃中，鼓勵采用綠色設計方法與工具、工業節能環保裝備和技術工藝、碳排放核算等全面縱深推進規劃執行落地。具體而言，通過制定綠色制造發展計劃，充分響應國家政策并優化資源要素配置，進而結合生產目標開展綠色化生產，同時加強績效評估、運行監測、系統優化等工作，確保計劃實施的科學性與高效性。

4.3 戰術重視，善于借力新一代信息技術發展紅利

近年來，新一代信息技術業已成為制造業節能減排降耗低碳的重要驅動力，為推進綠色制造全流程綠色生產、全周期綠色管理、全譜系信息化的創新發展釋放了紅利。從可持續燈塔的實踐來看，工業互聯網、云計算、大數據、人工智能、數字孿生、物聯網、區塊鏈等技術的應用，極大提升了綠色制造的經濟和生態效益。對于制造業企業而言，要繼續深挖新一代信息技術在綠色制造方面的賦能潛力，拓寬賦能范圍，利用大數據分析、物聯網傳感器、人工智能能源預測、數字孿生模型、基于機器學習的工廠管理等，將新一代信息技術和數據要素整合到綠色制造的各個環節之中，發揮綠色制造和智能制造的融合效能［5］，優化綠色治理，提升綠色實效。

作為制造業大國，我國在綠色制造體系建設方面依舊任重道遠，面向人類共同發展的未來，面向全球技術和產業競爭的實際，只有從戰略、戰法、戰術上，全面凝聚政產學研用的更多共識，才能凝心聚力推進制造業高端化、智能化、綠色化發展。

致謝感謝劉哲主任，李越編輯和匿名審稿人對本文提出的參考意見。