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本书立足于全球低碳转型背景，详细梳理了我国“双碳”目标的政策逻辑与实践路径，针对我国工业碳达峰·碳中和的重点环节与关键问题，全景展现了各细分行业领域的碳减排技术路径与具体措施。全书详细阐述5G、物联网、大数据、数字孪生、边缘计算、工业机器人等前沿技术在工业制造领域的融合与创新应用，从“双碳”工业、绿色制造、智能制造、数字化工厂、工业机器人等五大维度出发，系统介绍了“双碳”愿景下我国绿色智能制造的新技术、新业态、新模式，致力为传统制造企业绿色低碳转型提供有益借鉴与参考。

部分 “双碳”工业篇

第1章 “双碳”目标：正在席卷全球的绿色工业革命    2

一场广泛而深刻的经济社会变革    2

构建完善的绿色低碳工业体系    5

数字化赋能工业绿色低碳转型    7

合理布局，优化工业产能空间    12

第2章 钢铁行业：“双碳”目标下的低碳转型    14

“双碳”背景下钢铁行业面临的问题    14

钢铁行业低碳转型的战略思考    17

钢铁行业实现碳中和的路径    20

国内外低碳冶金技术的发展与应用    23

第3章 能源化工：全球能源化工企业的转型情况    27

欧洲能源化工企业低碳转型的发展路径    28

美国能源化工企业低碳转型的发展路径    30

我国能源化工企业低碳转型的发展路径    32

我国煤化工产业的绿色低碳发展对策    34

第4章 纺织行业高质量发展情况概述    38

纺织行业低碳转型的发展现状    38

我国推动纺织行业低碳转型的政策框架    41

我国纺织行业节能减排面临的问题    45

碳中和时代，纺织企业如何增收又增利？    47

第二部分 绿色制造篇

第5章 绿色制造：“双碳”目标下的战略选择    52

绿色制造：助力实现“双碳”目标    52

绿色制造的架构体系与关键技术    54

国外绿色制造技术的应用实践    56

我国发展绿色制造的主要策略    58

第6章 绿色工厂：驱动生产流程低碳减排    60

什么是绿色工厂？    60

绿色工厂评价标准体系    62

政府如何推动绿色工厂建设？    66

企业如何推动绿色工厂建设？    69

第7章 绿色园区：赋能我国工业高质量发展    72

我国推进绿色园区的政策路径    72

工业园区绿色发展的问题与对策    75

园区循环化改造面临的痛点    77

园区绿色循环改造的实施路径    79

第8章 绿色供应链：实现可持续供应链管理    83

绿色供应链管理的概念与内涵    83

基于绿色理念的供应商管理    86

绿色供应链管理的构建路径    88

惠普绿色供应链管理的实践启示    91

第三部分 智能制造篇

第9章 5G 工业互联网：赋能智能制造模式    96

5G 赋能制造业数字化转型    96

“5G 工业互联网”的应用优势    98

“5G 工业互联网”的技术架构与发展策略    100

“5G 工业互联网”的应用场景    103

第10章 工业智能：AI 驱动制造业转型升级    107

工业AI 的系统框架与关键技术    107

工业AI 应用的四大典型场景    112

面向智能制造的流程型工业    114

基于工业AI 的流程型智能制造    117

第11章 机器视觉：智能时代的“工业之眼”    120

从机器视觉到工业机器视觉    120

机器视觉技术功能与产品落地    122

基于机器视觉的工业检测应用    124

机器视觉在工业机器人中的应用    126

第12章 数字孪生：工业智能化的核心技术    130

数字孪生赋能工业智能化    130

基于数字孪生的产品设计    133

基于数字孪生的柔性化生产线    135

基于数字孪生的数字化工厂    137

第四部分 数字化工厂篇

第13章 数智变革：企业工厂的数字化转型    140

数字化工厂的特征与优势    140

数字化工厂管理系统    142

数字化工厂建设与实施方案    145

基于工业物联网的数字化工厂    147

第14章 架构体系：数字化工厂的系统构成    151

精益运行管理系统    151

智能生产管理系统    153

数字化工厂硬件    154

第15章 数字化车间：实现企业智能化生产    157

数字化车间vs 数字化工厂    157

数字化车间的布局与规划方案    159

基于数字孪生的数字化车间升级    162

企业数字化车间的落地路径    165

第16章 制造企业的数字化供应链平台建设    169

数字赋能：驱动供应链数字化转型    169

数智协同：重塑传统供应链管理    172

建设路径：构建数字化供应链平台    174

我国制造业数字化转型的实战对策    178

第五部分 工业机器人篇

第17章 工业机器人：开启工业4.0 革命浪潮    182

工业机器人的定义及结构原理    182

工业机器人的主要类型    185

工业机器人常见的应用领域    187

工业机器人的主要应用场景    191

第18章 串联机器人：应用类型与落地实践    194

国内外串联机器人的研究与实践    194

基于运动特征的串联机器人    196

串联机器人产品的落地与应用    198

第19章 并联机器人：核心技术驱动应用创新    201

并联机器人vs 串联机器人    201

基于自由度划分的并联机器人    203

并联机器人的机构性能指标    205

基于并联机器人的自主分拣系统    207

赵国利，工业工程硕士、智能制造博士在读，正高工程师，现任职于博世电动工具（中国）有限公司，担任全球新兴市场事业部精益生产系统设计负责人和工业4.0负责人。浙江大学在读研究生校外导师，浙江工业大学兼职教授、研究生导师，小绿芽精益公益创始人。拥有20多年生产质量、精益生产、精益设计和工业4.0领域的实践经验，主持了公司智能制造规划、新工厂布局规划、自动化生产线设计、智能物流设计等20多个项目。杨爱喜，浙江工业大学机机械工程学院博士生，浙江大学工程师学院校聘兼任研究员、硕士生导师，正高工程师，享受国务院特殊津贴专家，中国共产党党员，九三学社社员。工信部智能制造专家，国家标准技术评估专家，中国汽车工程学会智能共享出行委员会委员，浙江省智能网联汽车产业技术联盟常务副理事长兼秘书长，浙江省新能源汽车标准化技术委员会副主任。浙江省汽车工程学会技术标准委员会主任委员，现任浙江省智能网联汽车创新中心总经理，杭州云栖智能汽车创新中心主任。鲁建厦，浙江工业大学资深教授、博士生导师，工业工程研究所所长，湖州物流装备与技术研究院院长，工业工程国家yi流建设专业负责人、物流工程省yi流建设专业负责人。主持了智能物流装备、工厂物流系统、精益生产等国家自然科学基金、科技部、省科技厅等项目；主讲过精益生产、工程管理、工业工程导论、工业工程应用案例、物流工程、基础工业工程、人机工程、生产计划与控制、项目管理、数据库原理、计算机网络等本科与研究生课程。谭大鹏，博士、教授、博士生导师、博士后合作导师，浙江工业大学机械工程学院副院长；浙江省万人计划青年拔尖人才、浙江省杰出青年科学基金获得者；中国智能制造专委会委员、中国机械工业自动化学会常务委员、中国转子动力学会常务理事、中国机械工程领域期刊分级委员会委员、浙江省青年高层次人才协会常务理事、浙江省振动工程学会理事、《中国机械工程学报》编委。

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编辑推荐

1.国家双碳目标导向，长期政策扶持。我国“双碳”目标正式提出以来，国家陆续出台了一系列政策文件，基本建立了碳达峰·碳中和“1 N”政策体系。2.作者资深，业内权威专家。作者具有较强的技术背景以及丰富的实践经验，对前沿技术在工业领域的应用及发展趋势有着广泛而深入的研究。3.体系严谨，内容全面丰富。全书从双碳工业、绿色制造、智能制造、数字化工厂、工业机器人等五大维度出发，系统介绍了“双碳”愿景下我国绿色智能制造的新技术、新业态和新模式。4.脉络清晰，实用性强。本书观点新颖、深入浅出，以通俗易懂的语言全面阐述工业碳中和与智能制造领域的关键技术与典型应用。

前言

自我国在第75 届联合国大会上提出“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”以来，碳达峰、碳中和就引起了社会各界的广泛关注。党的二十大报告也强调要“积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动，深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系，积极参与应对气候变化全球治理”。

简单来说，碳中和就是人类活动直接或间接产生的碳和用各种形式回收或利用的碳正负相互抵消，从而实现“净零排放”。需要注意的是，“净零排放”并不是“零排放”，它允许人类排放一定数量的碳，但其中一部分碳要被自然过程吸收（例如森林、海藻等吸收二氧化碳释放氧气等），剩余的部分要通过人类活动吸收或封存（利用碳捕获、利用与封存技术吸收二氧化碳，或者将二氧化碳转化为工业品再利用等），让碳排放量与固碳量持平，从而实现碳中和。目前，评价一个国家、地区或企业是否实现了碳中和，主要的方法就是核算其碳排放量与固碳量的比值。

人类生产活动产生的二氧化碳主要来源于煤炭、石油、天然气等化石能源的消耗。而近年来，在我国一次性能源消费结构中，煤炭和石油的占比大约为80%A，这两种化石能源也就成为我国二氧化碳的主要排放源。而在我国的三大产业中，工业对煤炭与石油的消耗量。根据中国绿色制造联盟发布的数据，长期以来，工业领域的能源消费在全国能源消费总量中的占比超过了70%，其中煤炭消耗在全国煤炭消耗总量中的占比达到了50%。如此大规模的化石能源消耗必然会产生大量的二氧化碳，于是，在我国碳减排的几个重点行业中，工业就成为重中之重。

而工业碳减排并非易事，因为工业制造业属于基础设施类产业，产业链极长，涉及领域极广，上游是各种能源企业，下游是各种制造企业，二氧化碳排放源非常多。在工业碳排放结构中，产品制造、原料供应、所售成品的加工与使用三类活动所产生的碳排放占比相对较大，分别为40% ～ 60%，10% ～ 20% 和 10% ～ 20%。而产品制造环节的大部分碳排放源于化石燃料燃烧、生产过程中制冷剂的使用，外购电力产生的碳排放等活动。由此可见，工业碳减排、碳中和的实现必须将关注点放在产品制造与原料供应环节，协调产业链上的各个主体共同推进技术创新，探索研发节能降耗技术，完善管理体系，增强各企业的节能减排意识，共同推动产业向低碳化、绿色化的方向转型。

在能源方面，工业企业要利用可再生能源代替传统的化石燃料，这就要求上游的能源企业大力发展风能、光伏能、地热能、水能、氢能等清洁能源，提高清洁能源在整个能源结构中的占比，不断扩大可再生能源装机规模，增加水电、风电、太阳能发电、生物质发电装机量。但是以清洁能源代替传统的化石燃料需要时间，短期内，我国工业发展仍要依赖化石能源，所以要积极推进技术创新，提高能源利用效率，让单位能源发挥出价值，从而实现节能减排。例如，火电厂可以采用精细化管理方式，利用低硫煤、现场脱硫废碱液和静电沉淀等技术减少煤炭燃烧过程中二氧化碳等空气污染物的排放。

在生产制造环节，工业企业要积极利用5G、AI（Artificial Intelligence，人工智能）、机器视觉、数字孪生、工业机器人等新技术实现数智化变革：建设可以实现用地集约化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化的绿色工厂，将生产过程对环境的影响降到小，限度地提高资源利用率，实现节能减排；建设可以提高整个生产过程的可视化水平，提高各环节信息的流动性，实现对生产资源、生产设备、生产设施以及生产过程进行精细化管控的智能车间，进而实现智能制造。

在供应链管理领域，工业企业要积极构建绿色供应链，促进供应链上的供应商、制造商、销售商、顾客等主体相互协同，对产品或物料的存储、运输、使用、回收全过程的能源消耗进行精细化管理，一方面实现节能减排，另一方面提高各项资源回收利用水平与效率，减少整条供应链的碳足迹，进一步强化节能减排。同时，工业企业还可以利用人工智能、大数据等技术创建数字化供应链平台，促进上下游企业之间的交互，打破信息孤岛，促进信息共享，推动业务创新、产品升级、组织管理变革以及企业的数字化转型。

总而言之，在工业节能减排实现碳中和的过程中，科技创新发挥着重要作用。而“十四五”时期是科技创新实现二氧化碳排放增速转变的重要窗口期，因此我国工业产业链条上的各企业必须加强科技创新，推动碳减排、碳中和目标稳步实现。

《工业碳中和行动：构建绿色智能制造新模式》一书立足于“双碳”目标的大背景，以制造业的绿色化、智能化、数字化转型为重点，对能源化工、钢铁、纺织三个重点行业的碳减排路径进行探究，对绿色园区、绿色工厂、绿色供应链建设路径，以及5G、AI、机器视觉、数字孪生、大数据等技术在制造业数智化转型领域的应用场景、技术架构、落地战略等进行全面解读，并对应用前景为广阔的工业机器人做了深度剖析。

本书逻辑严谨、内容丰富、语言简洁、案例与图表丰富，展现了实现工业碳中和的种种路径，并结合企业的实践案例对各项新技术在工业碳减排领域的应用进行深入分析，不仅适合工业部门的决策者、各工业企业的管理者阅读，还适合高校相关专业的师生、工业碳中和领域的研究者以及对工业碳中和感兴趣的大众读者翻阅。

著者

书籍介绍

本书立足于全球低碳转型背景，详细梳理了我国“双碳”目标的政策逻辑与实践路径，针对我国工业碳达峰·碳中和的重点环节与关键问题，全景展现了各细分行业领域的碳减排技术路径与具体措施。全书详细阐述5G、物联网、大数据、数字孪生、边缘计算、工业机器人等前沿技术在工业制造领域的融合与创新应用，从“双碳”工业、绿色制造、智能制造、数字化工厂、工业机器人等五大维度出发，系统介绍了“双碳”愿景下我国绿色智能制造的新技术、新业态、新模式，致力为传统制造企业绿色低碳转型提供有益借鉴与参考。