在工業(yè)化進(jìn)程中，每個(gè)國(guó)家都不無(wú)例外地遭遇過(guò)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源利用和環(huán)境保護(hù)之間的失衡。而今后，我國(guó)的“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”不僅僅要體現(xiàn)在先進(jìn)制造上，還應(yīng)體現(xiàn)在能源管理中。

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(lèi)社會(huì)共同面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，解決這些全球性社會(huì)問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為人類(lèi)的共識(shí)。霧霾的來(lái)源，無(wú)論是發(fā)電、汽車(chē)、鋼鐵、水泥等，都跟工業(yè)息息相關(guān)，而“節(jié)能減排”、“綠色低碳”、“淘汰落后產(chǎn)能”等，儼然已是當(dāng)今社會(huì)的熱門(mén)詞匯。為此，許多國(guó)家對(duì)工業(yè)節(jié)能減排的要求更高。德國(guó)的“工業(yè)4.0”，美國(guó)GE公司的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”有一個(gè)相同的愿景，那就是工業(yè)節(jié)能減排與綜合利用。

其實(shí)，在工業(yè)化進(jìn)程中，每個(gè)國(guó)家都無(wú)一例外地遭遇過(guò)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(guó)亦是如此。上世紀(jì)60至70年代的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)稱(chēng)為德國(guó)的“經(jīng)濟(jì)奇跡”，德國(guó)在走出戰(zhàn)爭(zhēng)廢墟、躋身世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)之列的同時(shí)，也破壞了自然環(huán)境，以煤炭和鋼鐵為中心魯爾區(qū)污濁的空氣令民眾呼吸困難，霧霾也成為那時(shí)的普遍現(xiàn)象。因此，自70年代以來(lái)，節(jié)能減排成為德國(guó)發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)基本國(guó)策。

資料顯示，自1994年起，德國(guó)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,并且出臺(tái)了很多新的能源和環(huán)境政策,旨在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的和諧。90年代以來(lái)，德國(guó)的能源消耗在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)不斷下降，逐步解決了工業(yè)化過(guò)程中的污染問(wèn)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(guó)能源署的數(shù)據(jù)顯示，2010年工業(yè)占德國(guó)總能耗的比率仍然高達(dá)16%。

德國(guó)是歐洲國(guó)家中節(jié)能減排法律框架和促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)政策最完善的國(guó)家之一。近年來(lái)，德國(guó)政府極其重視節(jié)能減排和低碳發(fā)展，在超額完成《京都議定書(shū)》規(guī)定的溫室氣體減排量的基礎(chǔ)上，還提出了高于《京都議定書(shū)》和歐盟要求的減排目標(biāo)。但是，盡管如此，作為制造業(yè)大國(guó)，德國(guó)仍是歐盟工業(yè)國(guó)中遙遙領(lǐng)先的耗能大國(guó)，煤炭消耗量位列全球第四，石油天然氣消耗量排名全球第六。所以，德國(guó)政府，尤其是工業(yè)部門(mén)一直以來(lái)積極致力于解決環(huán)境與能源等全球性問(wèn)題，德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中，充分體現(xiàn)了德國(guó)政府對(duì)環(huán)境與能源問(wèn)題的重視。

我國(guó)是世界第一制造業(yè)大國(guó)，但是制造業(yè)能源消耗大，污染嚴(yán)重。2012年數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)占國(guó)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(huì)總能耗的70%以上，單位產(chǎn)品能耗遠(yuǎn)高于國(guó)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(guó)家。

單位GDP能耗，又叫萬(wàn)元GDP能耗，每產(chǎn)生萬(wàn)元GDP所消耗掉的能源，一般用來(lái)反映一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中對(duì)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(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗是德國(guó)和日本水平的5倍多，是美國(guó)的3倍多（圖1）；2010年我國(guó)單位國(guó)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(duì)外依存度逐年提高，石油、鐵礦石等均已超過(guò)50%。

圖1 2009年我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗

我國(guó)的“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”不僅僅要體現(xiàn)在先進(jìn)制造上，還應(yīng)體現(xiàn)在能源管理之中。就制造業(yè)工廠而言，除了儀器儀表等傳統(tǒng)硬件的改進(jìn)之外，更重要的還是要建立能源管理系統(tǒng)。能源管理系統(tǒng)能夠科學(xué)地把能源管理起來(lái)，使工廠在生產(chǎn)制造過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理、能源監(jiān)控，從而能夠高效地使用能源。

“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”，通過(guò)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，形成了智能制造，實(shí)現(xiàn)機(jī)器和原材料、機(jī)器和機(jī)器、機(jī)器和產(chǎn)品的“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同”。這不僅能夠大幅提升生產(chǎn)效率，還能夠解決能源消費(fèi)問(wèn)題。生產(chǎn)車(chē)間利用傳感器和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將能源生產(chǎn)端、傳輸端、消費(fèi)端等眾多設(shè)備連接起來(lái)，形成一個(gè)可以有效管控的能源系統(tǒng)，從而可以整合生產(chǎn)資源數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)、外部氣象數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)以及市場(chǎng)數(shù)據(jù)等，進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析，調(diào)整設(shè)備負(fù)荷、平衡生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃，使能源管理系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)整體。

以往，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(lái)，如果能夠根據(jù)工廠的實(shí)際作業(yè)情況，實(shí)時(shí)對(duì)能源供給進(jìn)行調(diào)整，就能夠從總體上減少大量的能源消費(fèi)。

此外，制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，往往采用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。在工業(yè)化和信息化深度融合的今天，完全可以利用“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”幫助工廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。具體而言，可以從收集和分析能耗信息、識(shí)別問(wèn)題、管理運(yùn)營(yíng)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（圖2）。

圖2 工業(yè)節(jié)能減排步驟

（一）收集和分析能源信息

只有通過(guò)對(duì)設(shè)備自身的行為監(jiān)測(cè)，才更有可能對(duì)能耗做出調(diào)整。只有通過(guò)密切關(guān)注能源的消耗情況，才更有可能實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源的目的。利用能源管理系統(tǒng)對(duì)工廠各個(gè)車(chē)間的配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)收集能耗數(shù)據(jù)和各個(gè)設(shè)備的能耗信息，來(lái)進(jìn)行分析并減少對(duì)能源的浪費(fèi)。

（二）識(shí)別問(wèn)題

通過(guò)能耗的網(wǎng)絡(luò)可視化管理，能夠讓工廠管理人員簡(jiǎn)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。

（三）管理運(yùn)營(yíng)

通過(guò)持續(xù)地對(duì)能耗信息進(jìn)行收集和分析，識(shí)別問(wèn)題，從而有能力對(duì)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(cè)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。

（四）改變耗能不良習(xí)慣

利用網(wǎng)絡(luò)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(wú)論是晚間的生產(chǎn)間歇，周末的生產(chǎn)間歇，還是分時(shí)段驅(qū)動(dòng)的電機(jī)和設(shè)備，能源管理系統(tǒng)都可以對(duì)這些工廠節(jié)能減排方面提供建設(shè)性的支持，從而改變耗能的不良習(xí)慣，做到在產(chǎn)品生產(chǎn)制造過(guò)程中浪費(fèi)最少，整個(gè)過(guò)程努力達(dá)到零故障、零污染。

可以說(shuō)，在“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”漸趨漸進(jìn)的當(dāng)下，智能制造將引領(lǐng)制造業(yè)向綠色工業(yè)轉(zhuǎn)型，減少工業(yè)環(huán)境污染。

（作者系工業(yè)和信息化部國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心電子商務(wù)研究所所長(zhǎng)）