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“双碳”目标下制造业数字化转型碳减排路径研究论文

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2025-06-05 15:39:47    来源:    作者:xuling

摘要:文章基于制造业数字化转型的理论框架,探讨制造业数字化转型的实现路径,提出推动制造业数字化转型的政策建议,有效助力制造业实现碳减排目标,以期为“双碳”目标下的制造业发展提供理论支持与实践指导。

  摘要:在“双碳”目标背景下,制造业作为我国碳排放的重点领域,面临绿色低碳转型的紧迫需求。文章基于制造业数字化转型的理论框架,探讨制造业数字化转型的实现路径,提出推动制造业数字化转型的政策建议,有效助力制造业实现碳减排目标,以期为“双碳”目标下的制造业发展提供理论支持与实践指导。


  关键词:“双碳”目标;制造业;数字化转型


  当前,全球气候变化问题已成为人类社会共同面临的重大挑战,碳排放是引发全球变暖的主要因素之一。制造业作为我国国民经济的支柱产业,对GDP的贡献率长期保持在30%左右,同时也是能源消耗和碳排放的主要来源之一。据统计,制造业碳排放量占全国碳排放总量的三分之一以上。因此,制造业低碳转型是实现“双碳”目标的重中之重。传统制造业依赖高耗能、高污染的生产方式,资源利用效率低,生产过程中的碳排放量较大,亟须通过技术革新与产业升级推动绿色可持续发展。


  一、数字化转型研究现状


  “数字化转型”的关键词时序聚类图谱如图1所示。


  关于数字化转型的后果主要包括其经济后果和环境后果。数字化转型对企业资本市场表现[1]、企业分工[2]、企业创新[3-4]和对外直接投资[5]等均有显著影响。涉及数字化转型环境效果的文献相对较少,且研究结论尚未统一。数字经济带动信息通信技术和相关产业的高速发展,消耗了大量电力等资源,从而提高碳排放水平,加剧了环境污染[6]。然而,数字经济通过优化产业结构、促进技术创新和提高基础设施建设降低了碳排放水平,进而实现环境治理[7]。本文基于“双碳”目标的战略背景,探讨不同行业与企业规模的差异化数字化转型路径,为中国制造业在“双碳”目标下的低碳转型提供理论与实践指导。

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  二、制造业数字化转型的内涵与特征


  制造业数字化转型是指通过云计算、大数据、物联网、人工智能等数字技术对传统制造业进行全方位改造,推动生产方式、管理模式、商业模式的变革,实现提质增效与绿色发展。其核心特征包括以下几个方面。


  (一)数据驱动


  在传统制造模式下,生产和管理决策主要依赖经验判断,难以做到精准高效。而在数字化转型过程中,企业通过部署传感器、物联网设备和工业互联网平台,采集生产、管理、供应链等各环节数据,实现数据的实时传输与融合。基于大数据分析和人工智能算法,企业能够对生产过程进行精准诊断和决策优化,从而大幅提升生产智能化水平。


  (二)智能协同


  制造业数字化转型依托工业互联网、人工智能等技术,推动人、设备、系统之间的智能协同,形成高度自动化、智能化的生产网络。智能协同体现在机器设备间的互联互通与信息共享,通过自动控制和智能算法实现高效协同作业。


  (三)高效低碳


  高效低碳,即通过数字化技术的应用,实现资源配置的最优化和能源消耗的最小化。在生产环节,智能化设备与数据分析平台能够实时监测和优化生产过程,减少原材料浪费与能耗;在供应链管理方面,数字化技术可提升供应链的协同效率,降低运输与库存成本,减少碳足迹。


  三、制造业数字化转型总体发展现状


  (一)数字化水平稳步提升


  近年来,随着《中国制造2025》与“工业互联网+”战略的推进,我国制造业数字化发展取得显著成效。智能工厂、数字化车间建设加速推进,产业链数字化、网络化水平逐步提升。根据统计数据,截至2022年,我国规模以上工业企业数字化生产设备普及率达到55%,关键工序数控化率超过58%,标志着制造业数字化基础设施的稳步完善。


  (二)行业间发展不平衡


  不同行业的数字化转型呈现出“先进制造业率先突破、传统产业逐步推进、中小企业相对滞后”的局面,行业间的不平衡性仍是当前制造业数字化转型亟须解决的重要问题。高技术制造业由于产品更新换代快、对技术创新依赖度高,企业普遍加大对数字化技术的投入,推动了智能生产、数据管理和产品创新等方面的快速发展。传统产业尽管面临着越来越严苛的环保和能效要求,但由于技术更新换代较慢、产业链较为成熟且具有较大投资门槛,数字化转型进展相对滞后。


  (三)区域发展不均衡


  珠三角、长三角、京津冀等区域凭借较强的产业基础和科技创新能力,已经形成了较为成熟的数字化转型模式,集聚了一批领军企业和行业龙头,成为数字化转型的先行者。中西部地区产业结构较为传统,重化工业和劳动密集型产业占比较大,企业在推动数字化转型过程中通常面临技术更新迭代慢、传统生产模式难以突破等问题,导致区域之间在数字化转型水平上的差距较为明显。


  四、制造业数字化转型的路径探索


  (一)技术赋能路径:推动先进技术与制造业深度融合


  1.云计算与大数据赋能生产优化


  云计算通过提供强大的计算和存储能力,降低企业的信息化建设成本,为中小企业提供灵活、可扩展的解决方案。基于云平台,制造企业能够实现生产管理、供应链管理和产品生命周期管理的智能化与高效化。


  2.工业互联网支撑智能制造体系建设


  工业互联网将设备、生产线、供应链、产品和用户进行互联互通,形成全流程数字化、网络化和智能化的工业生态体系。通过设备互联与实时监测,企业可以实现对生产线的智能管控和故障预警,显著提高生产效率和产品质量。


  3.人工智能推动生产过程智能化升级


  人工智能技术在制造业中发挥着关键作用,主要体现在产品质量检测、故障诊断、智能调度与生产优化等方面。例如,基于机器学习算法的智能检测系统可以自动识别产品缺陷,减少人工检测误差,提高产品合格率。


  4.物联网提升设备互联与实时监控能力


  物联网通过传感器、射频识别(RFID)等技术,实现对生产设备和生产环境的实时感知与数据采集。5G技术的高速率、低时延增强了物联网应用的效果,为制造企业实现设备状态实时监控与远程控制提供了技术支撑。


  (二)绿色低碳路径:实现数字化驱动的碳减排


  1.数字技术赋能生产过程绿色化


  数字技术通过优化生产流程和提升能源管理效率,助力制造业实现碳减排目标。物联网与智能传感技术可以实时监控设备能耗与排放数据,精准识别能耗高峰与碳排放源,进而通过大数据分析进行能耗调控与资源配置优化。


  2.数字化赋能产品生命周期碳足迹管理


  数字化转型不仅关注生产环节,还覆盖产品设计、制造、流通与回收的全生命周期碳排放管理。通过数字化回收平台,企业可实现废旧资源的高效回收与再利用,降低资源浪费和碳排放总量,形成闭环式的绿色发展路径。


  3.智能能源管理助力低碳转型


  在制造业的能源使用方面,智能能源管理系统发挥关键作用。通过大数据与云计算技术,企业可以构建智能化能源监控平台,对生产过程中各类能源消耗进行实时分析和优化配置,避免能源过度消耗和浪费。


  4.数字化推动企业碳排放监测与绩效评估


  数字化工具在碳排放监测与评估方面也发挥着重要作用。企业可以借助大数据平台和碳排放监测系统,实时记录和分析碳排放数据,形成科学的碳排放报告,为企业的减排决策提供数据支撑。


  (三)政策支持路径:完善体制机制与政策引导


  1.健全顶层设计与规划布局


  政府应强化顶层设计,制定适应“双碳”目标下制造业数字化转型的政策体系和发展战略,推动数字技术与制造业深度融合,构建国家、省、市三级联动的政策支持框架,形成有序推进的产业布局。


  2.完善财政与税收扶持政策


  针对制造业数字化转型高投入、高风险的特征,政府应加大财政资金的支持力度,通过设立专项资金、提供补贴与奖励等方式,激励企业加快技术改造与创新。


  3.强化人才培养与引进机制


  数字化转型需要大量高素质的复合型人才,政府应出台人才培养与引进政策,支持高校与科研机构开设相关课程与培训项目,培养懂技术、懂管理、懂数字化的专业人才。


  4.优化市场环境与法律保障


  政府应加快完善数据安全与隐私保护相关法律法规,规范数据采集、存储、传输与使用,确保企业数字化转型过程中的数据安全,激发企业进行数字化创新与投资的动力。


  (四)企业实践路径:推动企业自主创新与转型升级


  1.加大企业自主创新投入


  企业自主创新是制造业数字化转型的核心驱动力。为实现转型升级,企业应加大研发投入,推动技术创新与工艺改进。具体包括建立完善的研发体系,增加创新资本投入,聚焦关键技术领域自主研发。


  2.深化生产模式的智能化改造


  企业应借助数字化技术实现生产过程的智能化升级,加快智能制造的落地实施。通过引入工业机器人、自动化设备和智能传感器,提升生产线的自动化与数字化水平。


  3.优化企业管理与组织架构


  数字化转型不仅是技术的革新,更是管理模式与组织架构的重塑。企业需打破传统金字塔式的管理结构,构建扁平化、敏捷化的组织体系,以适应数字化时代的快速响应需求。


  4.推动商业模式创新与价值链延伸


  企业在数字化转型中,应以市场需求为导向,探索新的商业模式,拓展价值创造空间。通过数字化平台与大数据分析,企业可以精准洞察客户需求,提供个性化、定制化的产品和服务。


  五、结语


  在“双碳”目标下,制造业数字化转型不仅是推动产业结构升级的重要途径,更是实现绿色低碳发展的必然选择。虽然数字化技术的广泛应用已取得初步成效,但在行业、区域和企业层面仍存在不平衡、不充分的问题。未来,推动制造业数字化转型需要多方合力,探索适合自身的发展路径,实现制造业高质量发展和“双碳”目标的协同推进,为我国经济的可持续发展提供坚实支撑。

  参考文献


  [1]吴非,胡慧芷,林慧妍,等.企业数字化转型与资本市场表现——来自股票流动性的经验证据[J].管理世界,2021,37(7):130-144


  [2]袁淳,肖土盛,耿春晓,等.数字化转型与企业分工:专业化还是纵向一体化[J].中国工业经济,2021(9):137-155.


  [3]王琳,周昕怡,陈梦媛.从“培育者”到“影响者”:数字化转型如何推动绿色创新发展:基于浪潮的纵向案例研究[J].中国软科学,2023(10):146-163.


  [4]乔朋华,薛睿,韩先锋.数字营销何以激发中小企业创新——基于信息动态能力的中介作用[J].南开管理评论,2024,27(05):40-50+77.


  [5]衣长军,赵晓阳.数字化转型能否提升中国跨国企业海外投资效率[J].中国工业经济,2024(1):150-169.


  [6]Goodman-Bacon A.Difference-in-differences with variation in treatment timing[J].Journal of Econometrics,2021,225(2):254-277.


  [7]刘婧玲,陈艳莹.数字技术发展、时空动态效应与区域碳排放[J].科学学研究,2023,41(5):841-853.