一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛背景下，”工业互联网+绿色低碳”实训方案

一、引言

在全球生态环境问题日益严峻和科技飞速发展的当下，绿色低碳转型与工业互联网发展已成为不可阻挡的时代潮流。从《巴黎协定》对全球碳减排目标的明确，到各国纷纷出台的绿色新政，都彰显着世界对可持续发展的坚定决心。与此同时，工业互联网作为新一代信息技术与工业经济深度融合的产物，正驱动着制造业的数字化、智能化变革。麦肯锡全球研究所的报告指出，到 2030 年，工业互联网有潜力为全球经济带来 11.1 万亿美元的价值，其在提高生产效率、优化资源配置等方面的优势不言而喻。

在这样的时代背景下，“一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛” 之 “工业互联网 + 绿色低碳” 实训方案应运而生，具有重大的现实意义。一方面，它是对全球绿色低碳转型和工业互联网发展趋势的积极响应，为培养适应新时代需求的专业人才提供了重要途径。通过实训，能够让参与者深入掌握工业互联网技术在绿色低碳领域的应用，提升他们在该领域的实践能力和创新思维。另一方面，该实训方案有助于推动相关产业的变革与升级。在 “一带一路” 倡议和金砖国家合作机制下，各国在工业领域的合作不断深化，对绿色低碳技术和工业互联网应用的需求也日益增长。此实训方案所培养的人才，将为各国产业注入新的活力，促进产业朝着更加绿色、智能、高效的方向发展，进而提升各国在全球产业链中的竞争力，推动 “一带一路” 沿线国家和金砖国家在工业领域的协同发展，实现互利共赢。

二、方案背景与目标

（一）背景阐述

在全球范围内，气候变化已然成为人类社会可持续发展面临的最严峻挑战之一。世界气象组织发布的数据显示，过去一个世纪以来，地球平均气温已上升约 1.1℃，这一变化引发了冰川加速融化、海平面上升、极端气候事件愈发频繁等一系列严重后果。据联合国环境规划署的报告，若全球气温继续上升，到 2100 年，海平面可能上升 0.5 - 2 米，届时将有众多沿海城市和岛屿面临被淹没的危险，数亿人将失去家园。与此同时，资源短缺和环境污染问题也日益突出，全球每年产生的电子垃圾高达 5000 万吨以上，其中仅不到 20% 得到了有效回收处理 ，大量的电子垃圾不仅造成了资源的极大浪费，还对土壤、水源等生态环境造成了严重污染。

在工业领域，传统的高能耗、高排放发展模式已难以为继，绿色低碳转型迫在眉睫。工业作为能源消耗和碳排放的重点领域，其能源消费量占全球能源消费总量的比重超过三分之二，二氧化碳排放量也占据了全球排放总量的较大份额。国际能源署指出，要实现《巴黎协定》中将全球平均气温升幅控制在 2℃以内，并努力限制在 1.5℃的目标，工业领域必须在未来几十年内大幅降低碳排放，实现绿色低碳发展。

工业互联网作为新一代信息技术与工业深度融合的产物，为工业绿色低碳转型提供了关键的技术支撑和创新解决方案。它通过实现人、机、物的全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型工业生产制造和服务体系，能够有效提升工业生产的智能化水平和资源利用效率，降低能源消耗和污染物排放。通用电气通过应用工业互联网技术，对其能源管理系统进行升级改造，实现了能源利用效率提升 15%，碳排放降低 12% 的显著成效。工业互联网还能借助大数据分析、人工智能等技术，对生产过程进行实时监测和优化控制，精准预测设备故障和能源需求，提前采取维护措施和优化能源配置，避免设备故障导致的生产中断和能源浪费，从而推动工业绿色低碳转型，实现可持续发展。

（二）目标设定

本次实训方案旨在培养一批掌握工业互联网与绿色低碳技术融合的高素质技能人才。这些人才不仅要具备扎实的工业互联网专业知识，熟悉工业网络搭建、工业大数据分析、工业应用软件开发等技能，还要深入了解绿色低碳技术，如新能源应用、碳捕获与封存、资源循环利用等，并能将两者有机结合，在实际工作中为企业提供有效的绿色低碳解决方案。

通过实训，我们期望推动制造业的智能化绿色化转型。助力企业引入工业互联网技术，实现生产流程的数字化、智能化管理，提高生产效率和产品质量。鼓励企业应用绿色低碳技术，优化能源结构，降低能源消耗和碳排放，实现可持续发展。以某汽车制造企业为例，通过实施工业互联网与绿色低碳技术融合的项目，该企业实现了生产效率提升 20%，能源消耗降低 18%，碳排放减少 15%，取得了显著的经济效益和环境效益。

本次实训方案还希望通过搭建国际交流平台，促进 “一带一路” 沿线国家和金砖国家在工业互联网与绿色低碳领域的技能交流与合作。各国参与者可以分享各自在该领域的经验和技术，共同探讨解决方案，推动技术创新和产业发展，实现互利共赢。

三、实训内容

（一）工业互联网基础认知

工业互联网作为第四次工业革命的重要基石，是互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合的关键领域。实训将深入讲解工业互联网的概念，阐述其是如何通过构建连接工业全要素、全产业链、全价值链的新型网络基础设施，实现人、机、物的全面互联，进而推动工业生产方式的根本性变革。例如，在汽车制造领域，工业互联网能够将汽车生产线上的各种设备、零部件供应商以及生产管理人员紧密连接，实现生产流程的高度协同和智能化管理。

在架构方面，从边缘层、平台层到应用层进行全面剖析。边缘层通过部署大量的传感器和智能终端，实现对工业现场设备数据的实时采集和初步处理，就像人的神经末梢一样，敏锐地感知生产现场的各种信息。平台层则是工业互联网的核心，它汇聚了海量的工业数据，并运用大数据分析、人工智能等技术，对这些数据进行深度挖掘和价值提取，为企业的生产决策提供有力支持，类似于人的大脑，对信息进行分析和决策。应用层则是将平台层的分析结果转化为具体的应用场景，如智能生产调度、设备预测性维护等，直接服务于企业的生产运营。

关键技术部分，着重介绍工业网络通信技术，包括工业以太网、5G 在工业领域的应用，它们如何保障工业数据的高速、稳定传输，就像高速公路一样，确保数据能够快速、准确地到达目的地。数据采集传输技术也是重点，如传感器技术的发展，能够实现对温度、压力、流量等各种工业参数的精准采集；以及数据传输协议，如 MQTT、OPC UA 等，它们在不同设备和系统之间搭建起数据传输的桥梁 。平台搭建原理则涉及云计算、大数据存储与管理等技术，如何构建一个高效、安全、可扩展的工业互联网平台，为企业提供强大的数字化支撑。通过对这些内容的深入学习，让学生建立起扎实的工业互联网理论基础，为后续的实践操作和技术应用奠定坚实的基石。

（二）绿色低碳技术核心

绿色低碳理念是应对全球气候变化、实现可持续发展的核心思想，实训将深入阐述这一理念的内涵和重要性。它不仅仅是简单的节能减排，更是一种系统性的发展思维，要求在经济发展的各个环节，从生产到消费，都要充分考虑对环境的影响，尽可能减少温室气体排放，实现经济与环境的协调共生。

清洁能源应用是绿色低碳技术的重要组成部分，将详细介绍太阳能、风能、水能、生物质能等清洁能源的原理、应用场景和发展趋势。以太阳能为例，讲解太阳能光伏发电的原理，即通过光伏电池将太阳能转化为电能，以及在工业厂房、居民屋顶等场景中的广泛应用。目前，全球太阳能光伏装机容量持续快速增长，中国在这一领域也取得了显著成就，成为全球最大的太阳能光伏市场之一。

节能技术原理也是实训的重点内容，包括工业节能技术，如余热回收利用技术，通过安装余热回收装置，将工业生产过程中产生的废热进行回收再利用，用于加热水、蒸汽等，从而降低能源消耗；建筑节能技术，如采用新型保温材料、节能门窗等，提高建筑物的能源利用效率，减少冬季供暖和夏季制冷的能源消耗。据统计，采用高效的建筑节能技术，可使建筑物能耗降低 30% - 50%。

碳排放核算与管理方法是实现绿色低碳发展的关键手段。实训将介绍碳排放核算的标准和方法，如基于《温室气体核算体系》（GHG Protocol）的核算方法，如何准确计算企业或项目的碳排放总量。碳排放管理策略，包括制定碳排放目标、实施碳减排措施以及参与碳交易市场等。通过实际案例分析，让学生了解企业如何通过有效的碳排放核算与管理，降低碳排放，提升企业的环境效益和经济效益。例如，某钢铁企业通过实施一系列碳减排措施，包括优化生产工艺、提高能源利用效率等，在降低碳排放的同时，也降低了生产成本，提升了企业的市场竞争力。

（三）融合应用实战

工业数字孪生系统开发是融合应用实战的重要内容之一。数字孪生技术通过构建与物理实体相对应的虚拟模型，实时反映物理实体的状态和行为，为工业生产提供了全新的优化和管理手段。实训将以某工厂的生产设备为例，指导学生运用数字孪生技术，创建设备的三维模型，并通过传感器采集设备的实时运行数据，将其映射到虚拟模型上，实现对设备运行状态的实时监测和预测性维护。当设备出现异常时，数字孪生系统能够及时发出预警，并通过模拟分析提供故障诊断和解决方案，帮助企业提前采取措施，避免设备故障导致的生产中断，提高生产效率和设备可靠性 。

工业互联网与绿色低碳融合案例分析也是实训的重要环节。通过深入剖析实际案例，如某化工企业利用工业互联网平台实现能源的精准管理和优化调度，实时监测各生产环节的能源消耗情况，通过数据分析找出能源浪费的环节和原因，并采取针对性的措施进行改进，从而实现了能源消耗降低 15%，碳排放减少 12% 的显著成效。让学生了解在实际应用中，工业互联网与绿色低碳技术是如何相互融合、相互促进的，以及企业在实施过程中面临的挑战和解决方法，为学生今后在工作中推动相关技术的应用提供宝贵的经验借鉴 。

实际项目模拟操作是提升学生实践能力和解决问题能力的关键环节。实训将设置多个实际项目场景，如某制造业企业的绿色智能化升级项目，要求学生运用所学的工业互联网和绿色低碳技术知识，为企业制定详细的升级方案。学生需要从网络架构搭建、数据采集与分析系统设计、绿色低碳技术应用等多个方面进行规划和设计，并在模拟环境中进行实施和验证。在项目实施过程中，学生将面临各种实际问题，如设备兼容性问题、数据安全问题等，通过团队协作和自主探索，寻找解决方案，从而全面提升学生的实践能力、创新思维和团队协作能力。

四、实训资源保障

在实训设备方面，配备了先进的工业互联网实验平台，包括工业以太网交换机、工业路由器、边缘计算设备等，让学生能够亲身体验工业网络的搭建和配置过程。还拥有各类绿色低碳实验设备，如太阳能光伏发电模拟器、风力发电模型、节能型电机等，学生可以通过这些设备进行清洁能源发电实验和节能技术应用实践。

软件平台资源丰富多样，提供了主流的工业互联网平台，如用友精智工业互联网平台、航天云网 INDICS 平台等，学生可以在这些平台上进行工业应用开发、数据管理和分析等操作。同时，还引入了专业的绿色低碳管理软件，如碳排放核算软件、能源管理系统软件等，帮助学生掌握碳排放核算与管理的方法和工具。

线上学习资源也十分充足，搭建了专门的在线学习平台，整合了大量的优质课程资源，包括工业互联网技术基础、绿色低碳技术原理、融合应用案例分析等课程视频，学生可以随时随地进行自主学习。平台还提供了丰富的电子书籍、学术论文、行业报告等学习资料，方便学生查阅和参考，拓宽知识面。