綠色制造是綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式。當前,云計算、大數據、人工智能、AR/VR等以互聯網為基礎的新一代信息通信技術正不斷向制造業研發、設計、生產、流通、服務、回收、管理等各環節加速滲透。信息通信技術在制造業中從過去的單點應用、環節集成發展為全面融合,為制造業發展賦予了智能化、綠色化的新特征,在產業界中逐步形成了一批“互聯網+”綠色制造融合發展新模式,大大提高了綠色制造效率和效益。我國當前正處于實施創新驅動戰略,加快新舊動能轉換,推動制造業高質量發展的關鍵時期,在制造業中加快融入“互聯網+”綠色制造先進技術與模式,既是時代之需,也是全面落實可持續發展、建設美麗中國的應有之義。
“互聯網+”推動綠色研發設計
設計研發環節的“互聯網+”綠色制造體現在通過互聯網為企業提供軟硬件能力,促進企業完成方案優化與知識共享,從設計之初就考慮產品在全生命周期的環境影響。
“互聯網+”綠色研發設計主要在以下四方面產生作用:
一是為設計過程提供測試能力支撐。利用云服務所營造的虛擬環境和遠程提供的計算能力,企業可以大幅降低在物理環境中樣機試制與測試驗證的試錯成本,消除產品在實際生產前不必要的能耗。
二是優化生產過程中耗材和能源損耗的綠色設計方案。通過平臺化的專業軟件系統,可幫助企業在產品設計研發后期針對生產制造環節的工藝進行前期優化,優化后的設計方案可以大大降低加工制造時的能耗及材料損耗,尤其是在機加工、3D打印等領域具有很大的發展潛力。
三是針對產品的結構與運行需求進行輕量化設計。汽車、裝備等領域領軍企業開始在產品零部件結構設計階段利用海量的工程數據進行輕量優化,通過在數字空間中的多次仿真測試,最終在提升產品性能與可靠性的同時降低產品在制造、運行、回收等環節的能耗,使產品設計富含綠色基因。
四是促進產品綠色化設計方案與設計需求的精準對接。企業基于產品用料、運維能耗、回收利用收益等數據建立綠色設計方案知識庫,并通過知識圖譜等技術實現設計方案與企業實際需求的最優匹配,促進產品全生命周期過程中對環境影響最小化。
“互聯網+”促進生產流程綠色優化
生產制造環節的“互聯網+”綠色制造體現在應用互聯網技術實時掌握產線狀況,幫助企業通過遠程控制和精準預測等手段提升資源利用效率,實現生產制造環節的節能減排。
“互聯網+”生產流程優化主要在以下三方面產生作用:
一是深度集成智能裝置,實現生產流程的統籌優化。在冶金、石化等流程制造領域,利用物聯網、邊緣計算等技術實時監控生產線上各個節點的工作狀態,在確保生產質量的前提下可以進一步細化設備參數的調節方案,從而優化生產線能耗。這樣的優化措施可以從局部環節逐步擴展覆蓋到整條生產線,還便于向同類生產線上進行復制推廣,促進全行業的節能降耗。
二是打通生產到需求的信息流,確保按需生產消除庫存。在機加工、裝備等離散型制造車間中,通過互聯網平臺可以對生產線上各節點在制品狀態、零部件及物料需求進行精準的判斷和預測,并調動供應鏈管理系統與生產線無縫協作,在降低在制品庫存的同時有效消除因供應鏈滯后而導致的生產宕機。
三是通過對數字化工廠的前期規劃,降低生產流程中的不必要能耗。制造企業在生產規劃環節利用虛擬現實技術、數字化仿真技術構建數字化工廠,對工廠布局、人機協作、物流路線等進行仿真驗證,在此基礎上為生產線布局、生產流程設定提出優化方案,從而大幅減少規劃變更、工藝調整時的能耗,提升方案的準確性和可靠性。
“互聯網+”助力資源回收利用
回收利用環節的“互聯網+”綠色制造體現在通過互聯網技術提升企業對產品的追溯管理能力和資源整合能力,推動工業產品回收利用水平整體提升,促進循環經濟發展。
“互聯網+”資源回收利用主要在以下三方面產生作用:
一是提升余熱余壓綜合利用效率。企業利用物聯網技術實時監測生產過程中的能源資源使用情況,并通過智能調度系統及時將生產過程中釋放出的副產熱能、壓差能等余熱余壓傳輸到能量轉換設備中,實現能源充分利用。
二是打造分行業的綠色資源在線購銷平臺。通過建立互聯網電商平臺打通綠色資源線下評估和線上推廣渠道,實現資源綠色認證、供求信息智能匹配與信用評價等功能,使更多企業獲得質優價廉的綠色資源產品。
三是建立資源回收利用供應鏈網絡。利用區塊鏈技術建立包含原材料提供商、產品生產商、產品使用方、回收網點企業、資源再利用企業的供應鏈網絡,實時追蹤產品生產、銷售、使用、回收軌跡,有效解決資源回收利用過程中的信息不對稱問題,提升資源回收利用率。
近年來,在產業界的不斷探索實踐中,我國“互聯網+”綠色制造已經取得了明顯的成效,對推廣綠色工業產品、普及低碳發展技術、落實新發展理念產生了積極影響,為我國制造業轉型升級帶來了新的發展機遇。隨著大數據、人工智能、云計算等技術的不斷演進升級,“互聯網+”綠色制造邁向縱深的趨勢也將愈發明顯。我們也要看到,“互聯網+綠色制造”融合發展當前仍面臨中小企業數字化基礎薄弱、企業數據要素支撐不足、生產資源整合能力不足、核心技術發展不充分、支撐服務體系不完善等問題。
為了進一步有效、有序推動“互聯網+”綠色制造融合發展走深向實,在制造業綠色化發展的進程中有效發揮“互聯網+”技術紅利,還需加強政府與產業界的協同聯動,充分用好有效的市場與有為的政府,現提出幾點建議。
一是強化政策支持。統籌利用現有資金和綠色金融工具支持“互聯網+”綠色制造領域關鍵共性技術攻關、公共平臺建設、老舊裝備優化升級,繼續落實對高新技術企業的稅收優惠政策。
二是營造良好環境。嚴格節能監察和環境監管執法,推廣綠色發展理念,營造公平競爭環境,提升公共服務水平,推動建立聯合開發、優勢互補的產學研用合作機制。
三是持續激發企業動力。充分發揮企業主體作用,加強對綠色制造關鍵技術的研發投入,積極應用新興技術實現改造升級,打造一批綠色制造新產品新模式。
四是積極培育市場需求。鼓勵在各類政府采購項目中優先選擇綠色制造原料和產品,多渠道、多平臺宣傳推廣綠色制造產品優勢,推動更多消費者認可并采購綠色制造產品。
來源:中國信通院