“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排實施路徑

王堅

“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排是一項綜合性的系統(tǒng)工程，實施過程復雜多變，需分階段、分步驟地統(tǒng)籌規(guī)劃。為幫助企業(yè)科學、合理、有效地運用信息技術提升企業(yè)節(jié)能減排整體水平，應對實施路徑做出準確描述和導引。從機制、方法、技術三個維度綜合分析信息技術促進企業(yè)節(jié)能減排的實施步驟和路徑方向。

節(jié)能減排是當今世界各地經(jīng)濟發(fā)展的潮流與方向，“兩化融合”戰(zhàn)略的提出無疑為企業(yè)節(jié)能減排工作的深入開展提供了契機。如何發(fā)揮信息技術的滲透性、倍增性和創(chuàng)新性優(yōu)勢，利用信息化手段改造企業(yè)傳統(tǒng)設備和工藝、優(yōu)化企業(yè)運轉流程、創(chuàng)新企業(yè)管理模式和手段成為“兩化融合”提升節(jié)能減排總體水平的關鍵。

我國高能耗企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、生產(chǎn)工藝復雜、產(chǎn)品種類繁多、能源消耗結構多元化，因而節(jié)能減排涉及技術、人員、管理、資源等多種不確定因素，必須運用系統(tǒng)工程的理念和方法從不同角度研究這些生產(chǎn)要素的相互作用，通過協(xié)同運行與整體優(yōu)化達到企業(yè)節(jié)能減排的目標。

實踐導引路徑框架

“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排的實施過程復雜多變，需進行全面的統(tǒng)籌規(guī)劃。從系統(tǒng)工程的基本理念出發(fā)，遵循我國信息化與工業(yè)化融合的發(fā)展歷程，可提煉出“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排實踐導引路徑框架（見圖1）。該框架分別從機制實施路徑、方法實施路徑、技術實施路徑三個維度描述了信息化促進企業(yè)節(jié)能減排的實施步驟和路徑方向。

機制實施路徑

機制實施路徑從推進機制的角度，描述了政府引導“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排的推進思路和推廣策略。根據(jù)我國工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排和信息化發(fā)展現(xiàn)狀的差異，政府在推進信息化與企業(yè)節(jié)能減排相互融合的運行機制上，應遵循“聚焦重點、穩(wěn)步推進”的原則，從企業(yè)層面、區(qū)域層面和產(chǎn)業(yè)鏈層面逐步展開。模式采取選擇重點行業(yè)、重點企業(yè)做試點，待相關技術、管理機制發(fā)展完善后再逐步推廣，從而規(guī)避實施風險，最大化信息技術對企業(yè)節(jié)能減排的貢獻作用。

企業(yè)層面。在企業(yè)層面，應遵循“骨干企業(yè)示范、中小企業(yè)輻射”的推進思路。骨干企業(yè)來自典型的能源密集型行業(yè)，這些企業(yè)的實施成效對實現(xiàn)工業(yè)總體節(jié)能減排約束性指標具有較大的貢獻。同時，這些企業(yè)具有較好的信息化基礎，能源消耗成本比重大，信息化促進節(jié)能減排的成效更為明顯。骨干企業(yè)的實施經(jīng)驗和成熟技術，可以逐步推廣到其它企業(yè)，特別是對中小企業(yè)和小微企業(yè)來說，骨干企業(yè)的成功案例可以幫助它們少走彎路，降低實施風險。

區(qū)域層面。在區(qū)域層面上，應遵循“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建設生態(tài)化工業(yè)園區(qū)”的推進思路，以循環(huán)經(jīng)濟為理念，整合園區(qū)內(nèi)各企業(yè)的有效資源和能源，通過企業(yè)間的成品、中間產(chǎn)品、廢棄物的循環(huán)重復利用來實現(xiàn)工業(yè)園區(qū)的生態(tài)化建設目標。這就要求各企業(yè)間相關生產(chǎn)要素必須統(tǒng)一協(xié)調和精細平衡才能達到效益最大化、廢物最低化。通過信息化技術，可以建立面向工業(yè)園區(qū)的環(huán)境在線監(jiān)控和能源綜合管理平臺，為企業(yè)間的資源能源及時共享和統(tǒng)一調配提供服務。

產(chǎn)業(yè)鏈層面。在產(chǎn)業(yè)鏈層面上，應遵循“整合全產(chǎn)業(yè)鏈、開展能源綜合與循環(huán)利用”的推進思路。圍繞全產(chǎn)業(yè)鏈資源，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術，發(fā)展能源綜合與循環(huán)利用、綠色供應鏈管理、生態(tài)產(chǎn)品全生命周期開發(fā)、安全環(huán)保健康（HSE）等關鍵技術，使產(chǎn)業(yè)鏈中的所有企業(yè)成為一個整體，在節(jié)能減排總體目標的統(tǒng)一指導下，整合各方資源，探索生態(tài)化建設的產(chǎn)業(yè)鏈模式，引導我國企業(yè)的生產(chǎn)與管理向生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈運作模式轉變。

方法實施路徑

在本質上，應用信息技術推動企業(yè)節(jié)能減排體現(xiàn)了一種持續(xù)性、周期性的系統(tǒng)尋優(yōu)理念，以“發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、評估成效”為一個周期，對企業(yè)生產(chǎn)資源的配置和運行進行系統(tǒng)性、持續(xù)性優(yōu)化，從原輔料及能源、工藝技術、過程控制、設備、產(chǎn)品、管理、廢棄物、員工等各個方面尋找實施節(jié)能、降耗、減污、增效的節(jié)能減排途徑和方案。

采用持續(xù)不斷的系統(tǒng)尋優(yōu)理念實施“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排，其核心是運用一套基于模型的“建模、仿真、評估、優(yōu)化”的方法體系。因此，圍繞企業(yè)節(jié)能減排所開展的產(chǎn)品創(chuàng)新設計、生產(chǎn)管控及工藝優(yōu)化、生產(chǎn)裝備改造、業(yè)務流程梳理、廢棄物循環(huán)利用、能源管理、環(huán)境在線監(jiān)測等各項業(yè)務，都需要基于模型的分析與優(yōu)化方法的支撐。對信息化促進企業(yè)節(jié)能減排來說，這是一項基礎工程，是貫穿信息化與企業(yè)節(jié)能減排相互融合全過程的基本方法，其理念如圖2所示。方法實施路徑包含建模、仿真、評估與優(yōu)化四個階段。

建模階段。模型是對實際系統(tǒng)的簡化表示，是系統(tǒng)工程領域各種研究方法的基礎，基于模型的系統(tǒng)分析與優(yōu)化是運用系統(tǒng)工程理念進行分析問題、解決問題的“靈魂所在”。根據(jù)企業(yè)節(jié)能減排需求，從企業(yè)運行本質出發(fā)，構建以能源流、物料流、信息流、排放流為核心的“四流合一”的耦合模型，精確描述生產(chǎn)過程、能耗過程、排放過程之間的交互作用和運行機理，體現(xiàn)能源、排放與其它生產(chǎn)要素之間復雜的耦合關系，通過調整生產(chǎn)要素的組成結構和運行條件，達到能源高效利用、排放物降低的目的。

仿真階段。借助于計算機仿真技術，對節(jié)能減排業(yè)務模型進行仿真，獲得基于時間推進的系統(tǒng)演化行為，模擬圍繞產(chǎn)品制造而產(chǎn)生的各種能源、物料、排放物在設備之間的流動和轉化過程，以及各種能源介質的消耗和污染源的排放情況。通過仿真，可以獲得全面反映企業(yè)節(jié)能減排水平的模擬數(shù)據(jù)。

評估階段。將模擬數(shù)據(jù)進行多指標評估，從多個角度，全面評價企業(yè)節(jié)能減排的綜合水平。通過該流程，一方面挖掘企業(yè)節(jié)能潛力，找出企業(yè)各個業(yè)務環(huán)節(jié)中的節(jié)能減排問題，挖掘實施信息化促進企業(yè)節(jié)能減排的潛力，獲取應用信息技術提升企業(yè)節(jié)能減排水平的切入點。另一方面，評估優(yōu)化措施，對改進方案是否合理、相應模擬數(shù)據(jù)是否反映節(jié)能減排水平提升進行決策，根據(jù)模型評估制定的優(yōu)化標桿，評價優(yōu)化措施和改進方案的水平，預測其實施成效，從而做出優(yōu)化決策。

優(yōu)化階段。根據(jù)節(jié)能潛力，圍繞節(jié)能減排目標，對模型實施優(yōu)化，運用生產(chǎn)要素調整等多種優(yōu)化手段，從過程、工藝、設備、管理和控制等方面獲得面向節(jié)能減排的優(yōu)化措施和改進方案。方案必須具備可操作性，并且對非關聯(lián)的生產(chǎn)要素能造成直接或間接影響。

上述四個階段在實施過程中是一個往復式的循序漸進過程。每一個節(jié)能減排業(yè)務對象的分析與優(yōu)化過程可能要經(jīng)過多次迭代，才能達到最終的優(yōu)化目標。上一次迭代周期產(chǎn)生的優(yōu)化策略，必須經(jīng)過再建模、再仿真、再評估，才能驗證優(yōu)化策略的實施效果。

技術實施路徑

“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排的重要抓手是面向不同業(yè)務領域的各類技術。技術的成熟性和可推廣性決定了信息化與節(jié)能減排融合的成功與否。縱觀信息化的發(fā)展歷程及其與節(jié)能減排的逐步融合過程，技術實施路徑將企業(yè)逐步應用信息技術最終實現(xiàn)節(jié)能減排總體目標的發(fā)展過程劃分為信息化發(fā)展、初步融合、深度融合三個階段，如圖3所示。

圖3 “兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排技術實施路徑

信息化發(fā)展階段。該階段是“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排的初級階段。主要任務是運用信息技術實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品設計數(shù)字化、經(jīng)營管理電子化、生產(chǎn)過程自動化。包括網(wǎng)絡基礎設施的建設、信息系統(tǒng)的實施與應用、產(chǎn)品設計的信息化、操作模式的數(shù)字化、設備運行的自動化。這一階段的發(fā)展成果為“兩化融合”推動企業(yè)節(jié)能減排提供了軟硬件環(huán)境。

初步融合階段。該階段是“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排的中級階段。隨著信息技術在企業(yè)應用的逐步增多，針對不同行業(yè)、業(yè)務、生產(chǎn)工藝的企業(yè)節(jié)能減排單元信息技術開始全面發(fā)展，具體包括管理信息化節(jié)能減排、綠色產(chǎn)品及工藝設計、裝備信息化節(jié)能減排、生產(chǎn)過程管控節(jié)能減排、能源管理、副產(chǎn)品循環(huán)利用、二次能源回收利用、末端治理、產(chǎn)品循環(huán)利用節(jié)能減排。這些技術以企業(yè)的各項關鍵環(huán)節(jié)為能源優(yōu)化目標，強調信息技術對企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)經(jīng)營管理等單項節(jié)能減排應用目標的覆蓋和滲透作用。但面向企業(yè)全過程或產(chǎn)業(yè)鏈的節(jié)能減排綜合集成尚未有效實現(xiàn)，并且還有少部分單項應用系統(tǒng)沒有建立，或已經(jīng)建立的部分單項應用系統(tǒng)的支撐面和覆蓋面需要進一步加強。

深度融合階段。深度融合體現(xiàn)了“十二五”期間我國“兩化融合”發(fā)展戰(zhàn)略的新特色。即企業(yè)利用信息技術促進節(jié)能減排從單一環(huán)節(jié)向集成、綜合的方向轉變，初步融合階段的單元節(jié)能減排技術向系統(tǒng)節(jié)能減排技術轉變。這種轉變體現(xiàn)在從單一環(huán)節(jié)向產(chǎn)品全生命周期的轉變、從單個企業(yè)向產(chǎn)品鏈的轉變、從單一能源介質向復雜能源結構的轉變、從粗放管理向精細化管理的轉變這四個方面。經(jīng)過信息化發(fā)展及其與節(jié)能減排初步融合階段的建設工作，企業(yè)實施信息化促進企業(yè)節(jié)能減排的基礎建設趨于完備，單項業(yè)務支撐系統(tǒng)的建設項目已經(jīng)完成，信息化推動企業(yè)節(jié)能減排的工作重點已經(jīng)進入?yún)f(xié)同與綜合集成業(yè)務領域，面向全過程的節(jié)能減排綜合集成、大范圍能源綜合管理、區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟綜合利用等技術領域成為該階段的重要技術組成部分。此外，在深度融合階段，環(huán)境影響將成為信息化推進企業(yè)節(jié)能減排工作的重心，在某些特定情況下，環(huán)境甚至比傳統(tǒng)的價值因素更為重要。

上述三個階段相輔相成，上一個階段是下一個階段的基礎，無法孤立分割，也無法跨越式發(fā)展。三個階段的逐步推進過程體現(xiàn)出信息化與企業(yè)節(jié)能減排相互融合的力度由淺到深，這也正符合了我國對信息化與工業(yè)化關系認識的不斷深化歷程。

總之，針對不同行業(yè)，節(jié)能減排技術的具體內(nèi)容存在較大差異。根據(jù)三個不同階段的發(fā)展重點，以行業(yè)分類為指導，根據(jù)行業(yè)生產(chǎn)特點和能源消耗結構，可以進一步細化“兩化融合”促進企業(yè)節(jié)能減排技術的實施路徑，為企業(yè)提供更為具體的導引規(guī)劃。特別是在初步融合階段，單元節(jié)能減排信息技術與行業(yè)特點密切相關，不同行業(yè)展示出特有的技術體系。值得一提的是，由于每個行業(yè)的能源消耗特點、節(jié)能減排實際需求不同，因此深度融合階段的任務將更為艱巨，不僅要進一步完善初步融合階段的技術體系，而且要在此基礎上，遵循深度融合階段的“系統(tǒng)化、綜合化、生態(tài)化”的發(fā)展趨勢，圍繞重點領域開展技術攻關，實現(xiàn)信息化與企業(yè)節(jié)能減排的全面深度融合。