光学数字化全息技术——全光学机器学习展望.docx

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1、一、前言轻工业是我国具有传统优势和国际竞争力的产业，为稳增长、稳外贸、稳就业做出了积极贡献。轻工业的健康和高质量发展，对推动经济社会转型、改善居民生活品质、提升国际竞争力、加快形成国内国际双循环相互促进的新发展格局具有重要意义。2021年,轻工行业规模以上工业企业数量占全国总量的27.6%,累计营业收入占全国总量的17.5%,利润总额占全国总量的16.2%；出口交货值为2.9万亿元，占全国总量的19.7%。轻工业包含18个大类行业，其中造纸、皮革、塑料、发酵是规模较大、国际竞争优势突出、与民生高度关联的产业，相应营业收入约占轻工业的22%。这4个产业与资源环境问题息息相关，产业转型升级、绿色发

2、展得到了国家层面的较多关注。目前，针对典型轻工产业的研究已有开展，多从产业现状、政策解读、经济管理视角剖析产业发展问题，也有以技术创新手段提高行业绿色发展水平、行业数字化转型及智能制造探讨等。深刻认识轻工产业在国家经济社会全局中的重要作用，加快推进轻工产业的转型升级，提高轻工产业的绿色化、高端化、智能化发展水平，保持和扩大我国轻工产业的优势地位和国际竞争力至关重要。文章遵循轻工产业发展规律、立足轻工产业当前发展格局，重点从绿色低碳制造、高端优质制造、智能制造、产业集群发展等维度出发，系统阐述造纸、皮革、塑料、发酵等典型轻工产业未来发展的关键内涵，提炼涉及的关键工程科技问题，以期为轻工产业技术和

3、管理研究提供参考。二、我国轻工产业的基本发展格局与存在的主要问题（一）基本发展格局近年来，我国的世界轻工生产大国、消费大国、出口大国地位进一步稳固，家电、造纸、皮革、塑料、发酵、缝制机械等行业近200种产品的产量居世界首位。“十三五期间，轻工业创新能力持续增强，获得国家级科学技术奖41项，发布国家标准2748项，行业标准3493项，主导制定国际标准85项。在国家重点研发计划等重大项目支持下，轻工新材料和装备取得一定突破。例如，某些新型纸基材料打破了国外的长期技术封锁，为大飞机、高速铁路等国家重大工程提供了关键材料保障；在无铭生态皮革这一国际皮革前沿竞争领域，率先取得鞍制染整关键材料及技术的系统

4、性突破，显著增强了我国在这一领域的核心竞争力;开发了基于聚烯炫的超宽幅五层共挤吹塑+表层涂覆技术，实现了农膜的使用周期大于5年；造纸、塑料等轻工装备的国产化进程不断加快，纸浆漂白用大型二氧化氯制备系统打破国外垄断，年产2xlOt的大型造粒机组、超大吨位注塑机、五层共挤宽幅功能膜生产机组等实现产业化应用。我国轻工业己经历了从“有没有到“好不好的转变，目前正通过科技创新、标准质量、绿色低碳、数字转型、三品行动、产业集群、市场建设、人才培养等一系列举措，向“强不强奋进。未来15年是我国实现轻工产业转型升级、建设轻工强国的历史机遇期。现阶段，在国内经济高质量发展持续推进、国际经济环境剧烈变动等对经济冲

5、击的背景下，轻工产业已无法再简单依靠规模、产能和产量带来经济增长，特别是利润增长。实现科技自立自强，转变传统发展方式，调整优化产业结构，向绿色化、高质化、高端化、智能化转型，提高轻工产品的供给质量和效率，持续扩大内需，强化国内大循环的主体地位、优化提升国际大循环，成为了轻工产业主动和被动上都必须适应的新发展格局，也是轻工产业升级、由大变强的必然选择。（二）存在的主要问题1 .企业综合成本上升、效益下滑，企业压力加大轻工业领域的中小企业占比大，市场竞争激烈。受2021年以来大宗商品、原材料、能源价格持续高位震荡影响，处于中下游的轻工业企业成本压力不断加大。此外，物流成本等也不断增加，轻工企业的综

6、合成本居高不下。由于市场消费端难以消化成本的快速上涨，导致轻工企业的利润空间被不断压缩，企业经营总体处于增收不增利的状态。这较大程度地影响了产业的创新投入能力。2 .产业转型升级的难点较多我国轻工业的低端供给产品相对过剩，中高端供给产品不足，产品的整体质量水平低于国际先进水平，特别是在品牌竞争力方面表现得较弱，部分规模效益显著的行业产业集中度不高。人才结构不够合理，中高级专业人才供给不足，在制造、装备、标准、工艺、维修、服务、设计以及企业管理运营、国际化等方面均存在专业人才缺口。发展环境有待改善，国际发展环境严峻，存在诸多风险和挑战；国内市场竞争秩序有待规范，中小企业发展困难较多，需要加强打击

7、假冒伪劣产品并保护知识产权；行业协会的运作有待进一步完善等。3 .产业创新体系建设和关键核心技术研发不够在轻工产业创新方面，各主体及各环节相互支撑与高效互动的格局整体效能不强，资源整合利用能力偏弱，协同创新动力不足；与轻工产业有关的国家级科技创新平台和科技专项非常缺乏，科技创新对产业发展的支撑和引领作用不足。在产业关键核心技术及装备方面，部分关键装备、元器件、原材料及制剂、菌种、过程技术等依然受制于国外，轻工产业所需的新型或关键元器件、生产工艺及设备、原材料及制剂受出口限制影响，存在受制于人的局面。例如，以美国杜邦公司、日本东丽株式会社、德国巴斯夫股份公司等为代表的跨国集团在高性能、功能化、轻

8、量化等轻工新材料产业中仍占据主导地位。我国轻工装备企业普遍存在制造能力强而研发能力弱、产值高而附加值低、单机制造能力强而系统集成能力弱等问题，在“专、精、特、新方向尚未形成全球竞争优势，智能化装备尚处于研发或示范阶段。轻工部分行业的水耗、能耗、污染物排放指标与国际先进水平相比，也存在较大差距。整体来看，要解决我国轻工产业发展存在的主要问题，需从根本上推动产业竞争力由传统的低成本竞争向依托科技创新的核心竞争转变。突破产业关键技术，解决核心装备、元器件、原材料及制剂等依然高度依赖于国际大循环的问题；针对产业关键核心环节，加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。三、我国轻工产

9、业高质量发展的共性战略方向通过对我国轻工产业中的造纸、皮革、塑料、发酵等典型行业进行调研分析，可以发现，发展绿色低碳产业体系、扩大优质产品供给、构建智能制造体系是我国轻工产业转型升级的共性发展战略；绿色制造、高端制造、智能制造、产业集群发展是我国轻工产业高质量发展的核心内涵和实现路径；解决关键装备、关键元器件、关键原材料及助剂、关键菌种、关键过程技术受制于国外的问题，是我国轻工产业急需突破的工程科技难点。（一）绿色制造绿色发展是资源承载能力和环境容量约束下的可持续发展，涉及节能减排、清洁生产、绿色产品、绿色企业等。基于人类社会不断提高生态环境质量的需求，世界范围内形成了大力推进工业污染防治的共

10、识，“绿色成为产业竞争力的重要标志。我国轻工产业同样面临自然资源约束和环保压力等突出问题。国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见（2021年）明确指出,加快实施钢铁、石化、化工、有色、建材、纺织、造纸、皮革等行业的绿色化改造；十四五规划纲要提出，要加强塑料污染全链条防治。因此，加强轻工产业节能减排、清洁生产和末端治理工艺技术的创新开发及成果推广应用，大幅削减轻工产业的能源消耗和主要污染物排放量，显著提升生产效率和资源利用效率，推进轻工产业绿色发展，服务国家双碳战略目标实现，是我国轻工业健康持续发展的强制性路径选择。（二）高端制造面向社会需求，开发绿色、健康、多功能、高性能的优

11、质轻工产品，突破关键制造技术，拓展各类轻工产品的应用领域，对于轻工产业形成强大国内市场，构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局具有重要意义。我国在造纸、皮革、塑料、发酵等轻工行业领域的工业基础扎实，产业链完整，大宗产品制造能力强、产品性价比高，拥有一定的比较优势。但是，这些领域的高端产品因企业规模较小、技术创新意识较弱，创新人才缺乏等，存在设计研发及核心技术不足的问题，品牌优势较弱。因此，要加强从基础研究、技术研发到工程应用的轻工领域创新链布局，特别是激发企业的创新主体作用，以产品绿色、健康、高质化、高端化、功能化为抓手，带动轻工产品的品质优化及品牌提升，扩大轻工产品的内需

12、并促进内外需和进出口协调发展，从而推进轻工产业高质量转型，发展高端制造，创造竞争新优势。(三)智能制造轻工产业的技术发展存在两大瓶颈：一是工艺技术的关键环节严重依赖经验,标准化程度不高;二是工艺过程的智能化控制程度低,达不到精确化控制。同时，轻工产业的数据流多是局部的、阶段性的、相互封闭的，制约了轻工产业的高效生产、智能生产和高质量发展。与目前国际先进水平相比，我国轻工产业的智能制造及互联技术水平尚有差距。以信息技术为核心的高新技术与各领域深度融合引发的集群创新是当前及未来一段时间的重要趋势。推进新一代信息技术、智能制造技术等与传统轻工产业的深度融合，已经成为轻工领域科技创新的热点。为了提高智

13、能制造和互联水平，轻工产业正朝着工艺过程仿真系统与线下原型系统相结合、风险筛查与智能监测的方向发展；并在此基础上，利用工业互联网技术构建产业共性服务平台，实现提质增效。因此,加速智能化关键制造技术和全过程智能化管理系统的研发，推动与之相配套的产业数据互联互通技术的研究，逐步构建数字化、智能化、网络化的轻工产品制造体系，是我国轻工产业实现高质量发展和提升国际竞争力的重要方向。此外，装备在轻工产品加工过程中发挥着至关重要的作用，直接影响产品的质量、产量和成本，是轻工产业自动化、规模化、高效化、高质化、绿色化发展的基本保障。但目前轻工领域的关键装备存在对国外依赖度高、智能化水平较低、支撑节能减排技术

14、的装备缺乏等问题，迫切需要提升行业的装备水平，推动我国从“轻工制造大国走向“轻工制造强国。因此，应着力在关键装备国产化、核心装备智能化、支撑节能减排技术的装备开发等方面实现重大突破，以支持轻工产业的高质量、智能化、绿色化转型升级。（四）产业集群通过综合分析国内外轻工产业集群发展的现状和优势，可以发现，世界轻工产业的发展呈现出集群发展的态势。集群发展有利于推广和应用绿色制造、高端制造及智能制造技术，有助于专业市场的形成与发展，能加强企业间的有效合作和形成创新氛围，减少企业分散布局所带来的生产成本上升,便于树立产品品牌、形成营销优势，提升产业的整体竞争力。“十三五期间，我国轻工产业的集群优势已经得

15、到体现，初步形成了优势互补的、高质量发展的区域经济布局，建成产业集群282个,产业集群建设进一步规范,产业基础能力和产业链水平不断提升,产业集群主营业务已占轻工业40%；目前正对接国家区域发展战略，探索打造轻工领域世界级产业集群。产业集群并非只是产业的聚集，为了进一步提升我国轻工产业集群的发展水平，轻工产业集群应更加注重内涵式发展。具体包括：强化与相关行业共建具有循环经济特色的产业集群，推动产业集群特色发展、做大做强；注重产业集群的标准、检测、科研及成果的推广应用、信息、物流、培训及人才等建设，夯实集群持续发展的基础，推进产业集群创建新型工业化产业示范基地;提高产业集群企业的准入门槛，集中生产

16、，统一治污，环保先行，形成产业集群绿色发展模式；积极开发绿色、健康、多功能、高性能的优质轻工产品，增强区域创新能力，集中优势力量打造区域品牌，形成产业高质量发展模式；培育打造一批轻工产业绿色智慧产业集群，扶持优秀轻工产业集群向世界级先进制造业集群迈进。四、典型轻工产业实现高质量发展的路径轻工产业各个领域的生产流程、过程技术各不相同，实现高质量发展需采取的途径也不尽相同。为梳理轻工产业高质量发展的实现路径，文章选取造纸、皮革、塑料、发酵等我国典型轻工行业作为研究对象，通过开展文献分析、现场调研、技术预见、问卷调查、专家研讨等方法来进行研究和论证。由于篇幅有限，在此不对论证过程进行详述。围绕轻工产业高质量发展的共性核心内涵和重要方向，基于轻工产业发展的基本规律以及传统产业转型升级的热点改造模式，在充分考虑我国造纸、皮革、塑料、发酵等4个轻工行业的发展现状、发展趋势和发展愿景的基础上，提出了各自高质量发展的战