“双碳”目标下轻工行业智慧工程创新路径探析

■ 中国海诚工程科技股份有限公司 张恒来

实现碳达峰碳中和，是我国向世界作出的庄严承诺，是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求，是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。轻工产业是制造强国战略“中国制造2025”中的重要组成部分，在经济社会发展过程中发挥了中流砥柱的作用。在致力达成“双碳”目标背景下，积极推进轻工业绿色发展、低碳转型，改变以往由要素驱动的投入导向型的粗放发展方式，体系化研究工程技术的创新路径选择，走一条由创新驱动的效率导向型的低碳发展道路，对轻工行业以及相关工程技术企业高质量发展具有重要的实践意义。

聚焦“双碳”目标探究轻工行业发展趋势

“双碳”顶层设计推动轻工业转型升级

我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体，是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。“双碳”目标将赋能一切生产要素，给各行各业尤其是制造业带来巨大的推动作用，轻工业由此迎来新的升维空间。

节能减排是“达峰”手段，能源替代是“中和”途径，技术升级是“双碳”目标实现的关键，应综合考虑能源结构、产业链安全、碳排基数、技术路线、社会成本、国际关系等因素，制定轻工行业“双碳”目标的近中远期实现路径。近期，能耗及碳排大户进行减碳化升级改造，以实现快速达峰的短期目标；中期，要深度减排，对关键战略性行业和战略性环节的碳排放量进行重点监控，尽早实现碳中和；远期，加快推进绿色低碳技术的全面应用，促进轻工业整体发展水平的跃升，建立绿色低碳的生产体系，长期保持零碳排。

“双碳”背景下，轻工业发展挑战与机遇并存

轻工业是我国国民经济的传统优势产业、重要民生产业，在国际上具有较强竞争力。党的十八大以来，轻工业在满足消费、稳定出口、扩大就业等方面发挥了重要作用。目前，轻工行业尚未出台有关应对“双碳”目标的政策文件，但各行业先进企业已未雨绸缪、提前布局低碳领域，特别是造纸、包装、皮革等对资源依赖性强、能源消耗量大的行业龙头企业，正加快推进碳达峰进程，预先研究制定碳中和发展路线图，为自身绿色转型升级做好储备。

当下，我国轻工业仍处于发展阶段，中小企业居多。从产业角度看，产业集约化、集群化水平不高；从技术角度看，工业2.0、工业3.0、工业4.0并存，产业发展不平衡；从产品角度看，结构性失衡，中高端产品供给不足；从融合角度看，行业整体数字化、智能化水平不高。轻工业的碳达峰进程面临多重压力，产业整体发展水平仍处于全球价值链中低端。近年来，全球经济格局深度调整，支撑轻工业发展的条件发生巨大变化，原有的成本优势、引进技术的条件优势逐步减弱，资源和环境约束加大，人口红利逐渐消退，市场竞争日益激烈，轻工行业产业升级的内生动力加速释放。

未来40年，“双碳”目标会给整个工业体系带来巨大变革，在“双碳”目标引领下，传统格局正在不断演变，既是挑战又是机遇。根据多方机构初步测算，未来40年达成我国碳中和目标需要投资大约150万亿元至300万亿元，意味着每年用于碳减排的投资规模可达到3.7万亿元至7.5万亿元。2021年轻工行业发展统计公报发布显示，轻工业营业收入占全国工业的17.5%，占GDP比重近6%，保守预估未来轻工业碳减排年投资规模在2000亿元至4000亿元，用于推进轻工业新技术、新产品、新模式和新标准的迅速发展。

解读“双碳”目标把握轻工业工程技术创新发展方向

“双碳”目标给轻工业工程带来市场机遇，但同时提出了更高要求。2021年10月，国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》，部署了2030年前碳达峰的“十大行动”，从3条主线布局绿色低碳产业：一是发展循环经济，通过对废弃原材料、污水、危废、生活垃圾等二次回收利用，以降低新增碳排放，可再生能源产业链和绿色基础设施是重点，工业领域清洁生产全面推行；二是低碳能源对于高碳排放能源的替代，大力发展风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等新能源；三是节能节材，工业方面包含余热利用、低能耗设备改造升级，数字化建设带动系统效率提升和能耗降低，以及新材料替代。

轻工业实现“双碳”目标必须以科技创新为先导，需要始终把创新发展作为推动轻工业高质量发展的战略支撑点，加大技术投入，探索创新机制，激发创新活力，形成全产业链合作发展和价值共创模式，通过智慧设计、智慧工地、绿色建造、智能制造、智慧运维等一系列智慧工程创新实现向绿色化、低碳化、数字化、网络化、智能化方向变革。轻工业工程技术企业通过技术经济评价，环境影响评价，可行性研究，工程勘测、设计、管理，项目建设、运维等服务，引领行业企业，促进轻工行业构建新发展格局，是轻工企业转型升级的有效助力。

未来为实现轻工业减碳增效，工程技术企业需要在工程设计、建造、集成与运维过程中，开展以绿色低碳为核心的技术创新与数字化、智能化的体系创新，对轻工业各类工程进行有效能源管理，改变传统制造模式，提高生产效率，最大化利用资源以及减少废物产生，面向全生命周期碳排放数据集成，形成基于技术和产品的低碳制造标准体系。

锚定“双碳”目标探索轻工行业智慧工程创新路径

传统工程技术企业需要综合多种创新模块，从理念创新、管理创新、产品创新、技术创新及营销创新着手，结合“双碳”目标的顶层设计，探寻轻工业智慧工程创新路径，对资源组合综合编排、集成应用，才能构建整体创新能力。

理念创新

理念创新是各项创新的前提，轻工业工程技术企业需要在管理理念、经营理念、生产理念等方面都有新思路、新突破、新举措，才能够紧跟时代超越传统战略。

连接取代分工

分工是工业化生产的基础，系统、业务均聚焦于自身。进入数字化时代，分工某种程度上是发展的障碍，必须打破分工造成的界限，实现空间维度到时间维度以及质量维度的连接。智慧工程技术研发单位需要关注并整合新技术、新设备、新材料、新能源，提升能源使用效率；研究万物互联，实现人与人、设备与设备、人与设备之间互联互通，实现低碳减排、智慧运维；做系统性规划，涉及研发设计、生产制造、仓储物流、市场营销、售后服务、信息咨询等各个环节，需要围绕工程全生命周期价值链，从方案设计向前端策划咨询、后端管理运维作全过程延伸，实现工程技术在各个环节的融合发展与绿色转型；连接社会价值、客户价值、企业价值和员工价值，相互统一、相辅相成，共创“双碳”长线价值。

物理与数字融合

客户需求的多元化与个性化推动各类传统轻工行业亟待融入数字技术，以有效改善供给模式与现状。智慧工程如同精致且协调的生命体，可以感知、接受、处理信息，让各类信息协同工作，同时感知工程运行所有的末梢环节，如同“人”一般敏捷而平衡，这需要将物理世界与数字世界进行深度融合。传统工程着眼于物理世界，但海量、离散的资料，无法满足工程全生命周期中最长、投入成本最多、信息量最大、工作流程最复杂、项目获取投资回报最重的运维阶段需求。而智慧工程作为未来工程行业的标准化产品，系统复杂度和集成度更高，需要充分利用精细化物理模型数据、智能传感数据、运维历史数据，集成电、磁、热、流体等多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间完成对智慧工程系统的映射，实时更新与动态演化整个工程全生命周期，实现即时状态分析、评估、预测与控制。智能工厂建设的系统性规划不足，全生命周期价值创造力有待增强，智能工厂建设是一项复杂的系统性工程，涉及研发设计、生产制造、仓储物流、市场营销、售后服务、信息咨询等各个环节的无缝衔接，需要企业立足于围绕产品的全生命周期价值链，实现制造技术和信息技术在各个环节的融合发展。

兼顾成本、经济与社会效益

过往，某些轻工行业增长依赖资源消耗，以牺牲环境为代价，效率偏低，高碳发展路径依赖惯性大，需要意识到“双碳”目标作为系统工程的复杂性，以低碳创新推动可持续发展是一个长期过程，通过工程优化和技术创新逐步降碳；需要把握积极稳妥的节奏，开创兼具成本效益、经济效益和社会效益的发展之路。要探索工程全生命周期的碳足迹核算方法及标准，寻找工程各环节减排减碳的有效途径，选择更加有利于实现碳减排的技术，引进新技术而增加的投资应通过节约能源等途径回收成本，以解决投资收益的问题。

管理创新

管理创新是各项创新的基础。传统工程技术企业需要不断提升管控设计、采购、施工、开车、性能考核、运维等全过程以及安全、环保、质量的能力，推动企业内部动力、质量、效率三大改革，打造“双碳”战略下关于智慧工程的核心竞争力。

动力变革

围绕“双碳”目标与轻工业智慧工程需求，工程技术企业需要建立一套能够有效进行决策、指挥、控制、信息反馈的组织、制度和各种人才的合理结构，引进和培养国内外一流的生态环保、绿色发展、智能制造、数字化建设、碳排放管理等方面高级人才，选拔和储备大量相关骨干和青年储备力量，形成既能够调动创新所需的各种资源，又可以协调管理和实施创新过程中诸多环节的有机运行的组织系统，最终达到人尽其才、合作有效。通过明确的创新规划和配套的管理机制，包括激励机制引导多出、快出科研成果，考核机制系统评价科技创效、技术领先等，并建设科技创新平台和服务平台，以轻工业智慧工程研发为目标，结合“双碳”目标，以核心关键技术攻关和系统集成为重点，联合高等院校、科研院所和骨干企业，产学研结合，推动企业创新顺利进行。

质量变革

加大绿色能源使用比例及综合用能效率，通过数字化提升、“智慧工程”的应用，以精细化的工期、成本与质量管控提升工程项目管理能力，通过数据处理对工程内容的量化，对设计、施工中产生的各种数据进行有目的的搜集、处理、反馈以及科学分析，有效增强工程项目的精益化管理水平，实时优化工艺操作，实时、全面、智能的监控和管理项目过程资源利用，提高项目质量、安全、成本和进度的控制水平，减少浪费，保障工程质量，达到高效利用能源目的。

效率变革

将更多人工智慧、传感技术、虚拟现实等高科技技术植入到建筑、机械、人员穿戴设施、场地等各类物体中，实现工程管理干系人、运维人与工程现场的整合，以一种更智慧的方法来改进工程各干系组织和岗位人员相互交互的方式，通过BIM、云计算、大数据、物联网、移动应用和智能应用等先进技术的综合应用，提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。同时，通过智能装备（包括但不限于机器人、数控机床、自动化集成装备、3D打印等）与通信技术有机连接，实现生产过程自动化，并通过各类感知技术收集生产过程中各种数据的实时采集和分析，进行高效排产和合理排班，可以显著提高设备利用率，实现过程减排。

产品创新

产品创新是各项创新的关键，未来的智慧工程系统会有一个趋于标准化、统一和集成化的建设过程，传统的工程技术服务以项目为核心的模式无法保证批量生产、快速交付，无法降低成本和保证质量，其服务模式需要由项目式走向产品化，通过产品构建解决方案和集成并支撑服务和运营，将工艺技术和流程专业知识沉淀转化为数字平台和工具，才能满足轻工行业客户日益增长的工程需求。通过“产品服务蓝图”（Product-Service Blueprint）的方式贯穿整个工程全生命周期，不断衍生创新服务业态与适用行业领域，增强“智慧工程”这一产品服务的行业普适性，向客户提供覆盖工程全生命周期的解决方案以及模块化定制服务并创造价值。

随着市场复杂性和客户需求完整服务解决方案的增加，工程技术公司需要学习与集成多方面供应链合作伙伴的专业方案，并且企业间的合作已经成为保持持续竞争优势至关重要的一环，为业主提供高性价比的解决方案，同时培养自身的开发与实施能力，逐步研发具备前瞻性的新能源、新材料、新技术、新应用、新工具、新标准，并转化为客户价值，通过标准化系统（如数字孪生系统平台、运维管理系统平台等）让业主异地不同的分部、不同的项目工程、不同的终端可以获得统一、高效地交付，实现与运维系统数据的无缝传递，完成基础应用场景的快速搭建，并通过对生产过程预测与控制、生产自组织优化调动、设备全生命周期管理、产品质量追溯与管控等平台化产品提高工厂运行效率和质量，强化节能减排，实现“双碳”目标。

技术创新

技术创新是各项创新的核心，“双碳”战略目标下，轻工业处于碳需求侧，节能减排措施包括行业节能利用余热余压、电能替代（电磁炉、电弧炉、石墨电极等）、材料循环利用（如生物降解材料与金属回收出来、使用氢气或天然气等低排放原料），以及在建设过程中通过装配式建筑和暖通系统进行运维过程中减排等。作为工程技术企业，需要着重从以下几方面进行技术创新。

绿色新材料技术与资源循环利用技术

针对传统的钢铁、水泥等基础材料的环境负荷重、能源效率低等问题，突破其高性能化、减量化和绿色化改造等关键技术，提高钢铁、水泥等基础材料的利用效率，严格控制增量，支持在原料脱碳、工艺技术清洁改造、CCUS（碳捕获、利用与封存） 加装、全流程节能等环节进行科技创新。面向资源节约，布局研发碳循环利用技术，开发不同种类废弃物再利用技术和节能环保技术，如研发甲烷、氧化亚氮等非二氧化碳类温室气体的减排、回收和替代等关键技术。

耦合集成与优化技术

聚焦轻工业产品绿色低碳发展，脱碳、零碳和负排放技术发展进程，着力解决制约绿色低碳技术发展的因素，促进不同技术单元集成耦合，通过工艺装备关键共性集成技术，最大限度地挖掘相应技术的减排潜力，协同温室气体与污染物减排，促进轻工业全链条低碳、脱碳绿色转型。结合5G、云计算、区块链、人工智能、大数据等新兴数字技术及系统优化技术，不间断地积累工业数据和模型，开展技术融合与优化，可以加快人工智能与工业模型在轻工业智慧工程的集成应用。

数字化技术

作为工程行业供给侧改革的重要技术之一，数字技术是实现智慧工程“创新、协调、绿色、开放、共享”发展的重要途径。以数字孪生技术为代表的数字化技术研究和应用，有利于提高项目建设的设计、施工、运维管理水平，推动轻工业进一步高质量发展。

智慧工程要求在起始阶段，就要结合IOT、云数据等技术，对进入工程实体各类设备进行动态数据的实时监测与部分设备的反向控制，将多垂直系统间的数据流打通，打造工程自身辅助运维管理的“数据中台”，以BIM为三维可视化载体，将隐蔽工程在内的项目实际竣工状态可视化，精确完整体现施工过程中的深化设计信息；以建设工程项目为内容，有效集成设计、施工、竣工交付过程中的多源信息，完善建筑生态环境信息，形成孪生的数字资产，最终实现传统“物理交付”之外的“数字交付”，为智慧运维提供“全面、专业、可信、可见底”的数据储备。

能源系统集约化、智能化、精细化管理与优化技术

传统供能信息化、智能化水平低，热量损失严重。碳达峰背景下，轻工业能源需求增长、能源成本上升与降碳的矛盾将日益突出，高效节能的“自动化+信息化+智能化”智慧能源管理体系是降低碳排放的必由之路。智慧能源管理系统是智慧工程实现“双碳”目标的重要抓手，在智慧工程孪生模型基础上研发及应用一系列智慧能源系统运维管理平台与APP、设备管理与优化控制APP等，贯穿工程生产、能源传输全过程，促进各类生产的全方位整合与统一调度管理，横向联合外部能源供应与需求方参与工程主体业务，可以提高系统智能化水平和能源利用效率。

营销创新

营销创新是持续创新的重要保证，“双碳”时代已至，要将轻工业智慧工程这一新的营销要素组合融入工程技术企业的营销体系中，使之焕发创新功能和动力，就必须坚持以客户为中心，立足于创造客户价值，通过智慧工程相关产品、技术、服务与品牌的不断测评、改进与优化，始终站在轻工业创新前沿，引领客户发展，既强化企业抵御市场风险的能力，又以营销创新保证企业持续稳定增效与持续创新。

营销层面，支持顾客的个性化需求能使企业更好地保持现有顾客的忠诚度，进而创造新增价值。工程技术企业需要实现三个转变：一是由关注技术环节需求到关注整体功能的需求；二是由关注项目的本身层面需求到关注业主的整体需求；三是由满足需求到创造需求。构建满足大业主、大客户、大项目、大区域、大组合营销机制，从经营的层次、区域选择、属地化管理、内部的架构等方面进行同步的优化调整。此外，还需要紧紧抓住国内、国际环境的新变化、新特点，把握世界新科技革命的历史机遇，顺应世界绿色经济发展和产业转型升级的大趋势，面向轻工业发展的重大需求，树立品牌企业，以行业竞争力与技术领先性，在立足国内市场的同时“走出去”发展，不断提升国际市场占有率，创建国际品牌，推动中国轻工业跨越式发展，实现“双碳”战略目标。

助力“双碳”目标轻工业智慧工程应用与未来展望

当前，越来越多的智慧工程服务已经应用于实现传统轻工业制造企业向智能制造升级、低碳转型、绿色发展，工程技术企业要通过持续性的创新工程服务，助力轻工业整体实现“双碳”战略目标。

数字化建设带动系统效率提升和能耗降低

某工程技术企业通过项目EPC总承包全球第三大空调压缩机生产基地大规格压缩机产能转移再造项目，应用工业4.0顶层规划咨询和智能工厂设计，将工程建设与智能生产管理系统紧密结合，打造精益供应链、大规模定制智能生产管理系统、自动化物流系统，以客户个性化需求为导向，以装配线建设为核心，以部品供应链为协同，通过产品数字化、装配智能化、物流自动化、以及端到端的全过程信息化、网络化和集成化，建设以顾客为中心的“海立大规模定制智能制造系统”，实现产供销计划一体、供应链质量追溯、跨区域统筹协同、透明可视、实时跟踪、集中管控、随需应变。

在宁夏回族自治区灵武市，全球最大的单体液态奶加工厂即将落地，成为某奶企在国内技术最为领先的数字化工厂。工厂的整个工艺过程将广泛采用云计算、大数据、智能化等新技术设计，智慧工程服务助力企业打造绿色智能工厂，未来将成为集高端液态奶加工、现代养殖、中粮饲料、配套包装、智慧物流于一体全产业链及4A级产业观光旅游区。

智能制造的核心价值是“降本、增效、提质”，需要通过更高质量地进行生产、制造，提升整体的生产效率，减少原材料的浪费，最终达到减少碳排放的目标。

节能环保、资源回收及利用技术创新重点减碳

“双碳”背景下，垃圾焚烧替代垃圾填埋的进程将会加速，垃圾焚烧较填埋可显著降低碳排放，成为垃圾处理的主流方式；污染治理领域不断涌现新工艺、新产品，以降低能耗，促进再生水的循环利用、污水处理后剩余污泥的综合利用等。某工程技术企业采取科技创新赋能的方式，在垃圾焚烧发电，污水、固废处理等领域不断突破，用智慧工程再造绿水青山，树立众多业内标杆项目，其中不乏国内一次性建成投产总规模最大的垃圾焚烧处理项目、国内第一个采用超高压再热技术的垃圾发电工程、全球首例制浆尾水零排放项目，以及全球最大单线规模的危险废物等离子处置线等。通过此类节能环保、资源回收及利用工程，不断创新与提升，实现主要污染物排放总量持续减少，碳排放强度明显降低，生态环境持续改善。

持续智慧工程技术创新，推动轻工业转型升级共同发展

在轻工行业整体迈向中高端的大背景下，作为工程技术行业龙头企业，要更注重强化科技引领，紧跟重点行业的产品工艺技术升级方向，提升核心技术竞争力，建强数字化平台、智慧服务平台，利用数字科技增强工程建设服务全过程能力，积极转型打造成数字化引领的企业。比如，我国轻工行业某工程设计咨询服务和工程总承包服务大型综合性工程公司，已经在食品发酵、制浆造纸、酒业制糖、精细化工、盐化工、家电和烟草等传统轻工业优势板块摸索出一条数字化转型之路，其中造纸、固废等行业的项目已经在实际操作中形成标准化的交付标准，成为吸引客户的重点因素，并为总包项目提供精细化管理的数据基础。

2022年1月10日，工业和信息化部发布《关于加快现代轻工产业体系建设的指导意见（征求意见稿）》。征求意见稿提出，到2025年，现代轻工业产业体系基本形成，轻工业工业增加值增速稳定在全国工业水平之上，利润年均增长5%左右，突破一批关键技术，稳妥有序推进轻工业碳达峰进程，加强有害物质源头管控和绿色原材料采购，推广全生命周期绿色发展理念。为深入推进绿色低碳转型，征求意见稿提出，稳妥有序推进轻工业碳达峰进程，绘制造纸行业低碳发展路线图。此外，加大食品、皮革、造纸、电池、陶瓷、日用玻璃等行业节能降耗力度，加快完善能耗限额标准；提高塑料制品、家用电器、造纸、皮革、电池、玻璃制品、罐头等行业产品回收利用率。征求意见稿曾三次提及白酒，从品质安全、绿色低碳都对白酒行业提出了更高的要求，在政策的积极推动下，生态白酒与“零碳工厂”“零碳产区”的发展也将迈入新阶段。针对这些重点行业，工程技术企业需要专注于细分行业客户的“双碳”需求，结合数字化、智能化从工程设计到建设施工到集成交付再到运维管控，不断创新工程技术，构建行业专属智慧工程体系，逐步推进轻工业整体“双碳”进程。

结语

在“双碳”战略目标下，轻工业的发展挑战与机遇并存，需要始终将创新作为引领发展的根本动力，工程技术企业属于技术和知识密集型行业，通过创新智慧工程服务促进轻工业构建新的发展格局，是轻工业转型升级、实现“双碳”目标的有效助力。同时，工程技术创新是一个螺旋式上升的循环过程，从创新技术的研究与开发到创新结果的推广运用，再到市场效益的形成，然后又被市场需求带动至新一轮创新，既有顺序，也有交叉和交互作用，需要以体系化的理念创新、管理创新、产品创新、技术创新和营销创新为创新路径，加大技术、研发投入，确保工程咨询设计到建设施工到集成交付再到运维管控向绿色化、低碳化、数字化、网络化、智能化方向变革，创新智慧工程体系，引领轻工业高质量可持续发展，产业价值链向中高端迈进，加快实现“双碳”目标。