发布机构: 发布日期: 2022-05-11 15:36:23

祝锡晶、于瑞恩:双碳背景下制造业的转型发展与科技创新

制造业作为国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。根据CEADs2017年数据显示我国制造业规模总量巨大,制造业在我国碳排放总量中占比高达36%,因此中国要想实现“碳达峰、碳中和”目标,在零碳时代获得竞争力,必须推动整个制造业向先进制造全面升级,以新的绿色技术驱动,为产业链上的各个环节制定新标准。基于此,本文就“碳达峰、碳中和”背景下制造业的转型发展方向以及相关科学与技术中的交叉创新研究进行简单介绍。

一、制造业转型服务于能源以实现产业结构调整优化

能源是经济社会发展的重要物质基础,也是碳排放的最主要来源。大力实施可再生能源替代,加快构建“清洁、低碳、安全、高效”的能源体系是“碳达峰、碳中和”的重要举措。因此在“十四五”、“十五五”期间制造业应积极推进煤炭消费替代和转型升级,全面推进风电、太阳能发电大规模开发和高质量发展,因地制宜开发水电,积极安全有序发展核电,加快建设新型电力系统,大力推广新能源汽车、电动汽车。在煤电项目机组节能升级改造,新能源领域光伏、风电关键技术,水电、核电、储能装备和基础设施,新能源汽车核心工艺等方面加大投入,注重和突出能源业的先进制造,实现高质量的能源革命、科技革命和经济转型。

二、传统制造向数据化、网络化、智能化升级

传统制造业或是劳动密集型产业、或是资本密集型产业,而先进制造业一定是人才密集型产业,是科技创新驱动下的“工程+科学”。过去10多年,数字技术缔造了整个互联网和移动互联网产业,在走向零碳的过程中,数字技术与制造业的深度融合将发生同样巨大的变革。当前,全球制造业正从设备自动化向数据智能化时代迈进,以软件为驱动的数据实时流动将解决制造业中的不确定性,高质量推进效率的提升。在自动化技术、信息技术及制造技术的基础之上,通过计算机网络及数据库,将分散的自动化系统有机的集成起来,形成从原材料采购到产品销售一系列生产过程的高效益、高柔性的智能制造系统。

三、发展绿色制造和再制造推动工业循环经济发展

中国工业部门的能源消耗占能源消耗总量的2/3以上,是碳排放的主要来源。因此制造业在产品的整个生命周期中应加大力度考虑资源、能源消耗及对环境的影响,深入实施绿色制造工程,大力推行绿色设计,完善绿色制造体系,建设绿色工厂和绿色工业园区。零部件再制造不仅是发达国家汽车市场普遍共识和行动,更是我国实现“碳达峰、碳中和”目标最有利、最直接的措施之一。再制造在我国已经有了一个良好的开端,但再制造产业仍处于起步探索阶段,与发达国家相比还有很大的差距。提升工业体系的绿色制造和再制造能力,促进可持续生产、消费模式的转变,实现工业系统循环经济发展,将有效推动工业部门的节能减排,助力“碳达峰、碳中和”。

四、重视制造科学与技术研究中的学科交叉创新

先进制造技术是将制造系统和制造过程有机融合并成功应用于微电子、信息、管理、材料、能源等现代科学技术,优质、高效、低耗、清洁、及时地制造出市场需求产品的先进工程技术。制造科学的综合性来源于制造活动的社会性及制造系统的开放性,加工精度及所加工对象的精细程度都已越过微米、亚微米级的区域,正在向纳米、亚纳米逼近。现代超精密加工发展的前锋已经与原子物理学接壤。当制造活动由宏观领域进入到物理的微观世界时,宏观的物理量、材料的特性、加工的理论在纳米尺度上将不再成立,新现象、新规律需要深度探索。制造科学是现代制造技术发展的必然结果,同时又是制造技术的强大支撑和基础,必须重视其与物理学、化学、生命科学等的深度交叉融合。

人类社会的发展与制造业息息相关,相信在“碳达峰、碳中和”目标的推动下,未来制造科学与先进制造技术将得到不断地探索和实践,从而有效助力制造业的转型升级,社会经济的高质量发展,最终让人类从工业文明走向生态文明。


供稿人:祝锡晶 先进制造技术山西省重点实验室主任   教授 

于瑞恩   先进制造技术山西省重点实验室    副教授


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