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  中国环境管理  2026, Vol. 18 Issue (1): 164-174  

引用本文 

万诗羽, 季天舒, 桑晶, 田金平, 陈吕军. 清洁生产数字化创新模式研究[J]. 中国环境管理, 2026, 18(1): 164-174.
WAN Shiyu, JI Tianshu, SANG Jing, TIAN Jinping, CHEN Lyujun. Research on Digital Innovation Models for Cleaner Production[J]. Chinese Journal of Environmental Management, 2026, 18(1): 164-174.

基金项目

国家自然科学基金青年项目(72404159);清华大学习近平新时代中国特色社会主义思想研究院青年学者项目“‘十五五’时期清洁生产驱动绿色新质生产力发展的机理与制度创新研究”;黄河流域生态保护和高质量发展联合研究项目(2022-YRUC-01-0404)

作者简介

万诗羽(1991—),女,博士,助理研究员,清华大学习近平新时代中国特色社会主义思想研究院青年学者,研究方向为绿色低碳可持续发展机制创新,E-mail: wanshiyu@mail.tsinghua.edu.cn.

责任作者

陈吕军(1965—),男,博士,教授,博士生导师,清华大学生态文明研究中心常务副主任,清华大学循环经济研究院副院长,清华大学环境学院中国工业园区绿色发展研究中心主任,研究方向为工业园区绿色发展、清洁生产技术与产业生态学,E-mail: chenlj@tsinghua.edu.cn.
清洁生产数字化创新模式研究
万诗羽 1,2,3, 季天舒 2, 桑晶 2, 田金平 2,3,4, 陈吕军 2,3,4     
1. 清华大学习近平新时代中国特色社会主义思想研究院, 北京 100084;
2. 清华大学环境学院, 北京 100084;
3. 清华大学生态文明研究中心, 北京 100084;
4. 清华大学碳中和研究院, 北京 100084
摘要: 绿色化和数字化协同发展已成为国际共识和努力方向,受到国家高度重视。清洁生产数字化是推动经济社会全面绿色转型的重要驱动力,有利于通过数字化技术的应用与创新实现工业生产与环境保护的和谐共生,支撑美丽中国、碳达峰碳中和等国家战略。然而,清洁生产数字化转型还面临着要素整合、技术适配与组织协同等困难。本研究系统总结了目前国内清洁生产数字化实践与研究进展,围绕连接、数据和智能化三个核心要素系统剖析了清洁生产数字化的本质内涵,建立了包含数据要素、技术层、组织层、生态层的四维清洁生产数字化创新模式理论框架,揭示了清洁生产数字化的内在机理,为清洁生产数字化实证研究建立了概念模型。基于建立的理论框架,本研究提出了清洁生产数字化创新模式,明确了清洁生产数字化创新的关键要素、技术路径、组织模式和生态价值网络,并从政策引导与顶层设计、人工智能技术赋能、组织模式创新和生态价值网络构建等方面提出了当前清洁生产数字化需要加强的方向。
关键词: 清洁生产    数字化    创新模式    工业生态    
Research on Digital Innovation Models for Cleaner Production
WAN Shiyu1,2,3 , JI Tianshu2 , SANG Jing2 , TIAN Jinping2,3,4 , CHEN Lyujun2,3,4     
1. Institute for Xi Jinping Thought on Socialism with Chinese Characteristics for a New Era, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
3. Center for Ecological Civilization, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
4. Institute for Carbon Neutrality, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Abstract: Synergistic development of greening and digitalization has become an international consensus and a shared global endeavor, receiving high-level attention from nations. The digitalization of cleaner production serves as a critical driver for promoting the comprehensive green transformation of the economy and society. It facilitates the harmonious coexistence of industrial production and environmental protection through the application and innovation of digital technologies, thereby supporting national strategies such as "Beautiful China", carbon peak, and carbon neutrality. However, the digital transformation of cleaner production still faces challenges in terms of element integration, technological adaptation, and organizational coordination. This study systematically summarizes the current progress in cleaner production digitalization practices and research in China. It analyzes the intrinsic essence of cleaner production digitalization around three core elements—connectivity, data, and intelligence—and establishes a four—dimensional theoretical framework for cleaner production digital innovation, encompassing data elements, technological layer, organizational layer, and ecological layer. This framework reveals the internal mechanisms of cleaner production digitalization and provides a conceptual model for empirical research in this field. Building on the established theoretical framework, this study proposes an innovative model for cleaner production digitalization, clarifying its key elements, technological pathways, organizational models, and ecological value networks. Furthermore, it identifies areas requiring reinforcement in current cleaner production digitalization efforts, including policy guidance and top—level design, empowerment through AI technologies, organizational model innovation, and the construction of ecological value networks.
Keywords: cleaner production    digitalization    innovative model    industrial ecology    
引言

随着全球绿色发展趋势不断深化,以绿色化和数字化协同发展实现数据体系驱动决策治理优化、赋能产业全链条绿色发展已成为国际共识和努力方向。近年来,国家高度重视数字化、信息化和智能化的发展,围绕数字经济、网络强国、数字中国建设等方面作出了一系列重大部署。《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》(工信部规〔2021〕 182号)[1]、《数字中国建设整体布局规划》(中发〔2022〕 33号)[2]和《“数字要素×”三年行动计划(2024—2026年)》(国数政策〔2023〕11号)[3]等政策文件强调了政府在信息化、智能化和数字化管理方面的努力,如通过先进技术实现数据的实时抓取和分析,达到实时监测和管控的目的;同时也致力于简化企业的工作流程,通过线上平台完成填报和提交环保任务,为企业减负。随着《“十四五”数字经济发展规划》提出“推动产业数字化转型全面深化”,传统环境治理模式与数字经济时代的创新需求之间呈现出显著张力。

清洁生产是贯彻落实节约资源和保护环境基本国策的重要举措,在促进经济社会全面绿色转型中发挥了重要作用。在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的指导下,清洁生产数字化被确立为这一时期的核心工作之一,成为推动经济社会全面绿色转型的重要驱动力。《“十四五”全国清洁生产推行方案》 [4]明确指出建设清洁生产信息化公共服务平台是加强清洁生产基础能力建设的核心任务。在2023年7月17日至18日的全国生态环境保护大会上,习近平总书记明确要求“要构建美丽中国数字化治理体系,建设绿色智慧的数字生态文明” [5],更是从战略高度为清洁生产绿色化和数字化协同发展的创新深化工作指明了方向。

清洁生产数字化建设能够直接抓住我国绿色发展的主要矛盾,通过数字化技术的应用与创新,为清洁生产工作的落实提供技术支撑和效率提升。数字化转型通过数据驱动的实时监测、智能分析与动态调控,突破传统清洁生产在系统性协同、精准管控和持续改进方面的瓶颈,在既有清洁生产工作的基础上充分优化生产工艺流程,提高资源利用效率,降低污染物排放,进一步强化清洁生产的环境效益与经济可行性,从而成为工业转型绿色化与数字化协同发展的重要抓手。开展清洁生产数字化创新模式研究,能够发挥数字化手段赋能绿色低碳发展和清洁生产减污降碳协同增效的双重优势,可以满足支撑有关部门决策参考和服务市场主体应用需求的双重目标,具有实现构建美丽中国数字化治理体系和推动清洁生产工作全面深化的双重意义,有力支撑美丽中国、碳达峰碳中和等国家战略。

当前,清洁生产制度在实践推进中面临诸多痛点,亟须通过数字化手段突破瓶颈、提升效能。首先,数据要素流通不畅制约制度实施效果,数据分散且口径不一,难以支撑清洁生产工作监管和决策。其次,技术与管理协同不足削弱制度执行力,传统清洁生产依赖人工管理,难以实现全流程动态优化,尤其在高耗能行业中,“设备升级但管理滞后”的现象普遍存在。此外,多主体协同机制缺失导致制度推广受阻,政府、企业、园区间的信息壁垒使得清洁生产审核工作不够彻底,既增加了企业的合规成本,也弱化了跨企业、跨区域环境治理的协同效应。在此背景下,数字化成为摆脱清洁生产制度困境的关键路径。

本研究聚焦于清洁生产数字化创新模式,重新审视清洁生产数字化创新的理论内涵,通过重构数据要素流通体系、优化技术适配逻辑、强化跨主体协同网络,系统性提升清洁生产制度的科学性与可操作性。研究突破传统“技术—管理”二元分析框架,创新性地将产业生态理论引入数字化研究中,构建以“数据要素”为核心、“技术层—组织层—生态层”为框架的清洁生产数字化创新理论框架,探索清洁生产数字化创新模式,为清洁生产制度在数字时代的转型升级提供理论支撑与实践范式。

1 清洁生产数字化发展现状和研究回顾 1.1 清洁生产数字化发展现状

自2002年《中华人民共和国清洁生产促进法》颁布以来,我国逐步构建了完善的清洁生产政策体系,培育了大批专业化团队和科研力量,为清洁生产数字化发展奠定了法律、组织和实践基础。当前开展清洁生产数字化创新模式研究与应用已具备成熟条件。政策层面,《“十四五”全国清洁生产推行方案》 [4]《数字中国建设整体布局规划》 [2]等一批文件明确提出数字化平台在清洁生产中的关键作用;技术层面,大数据、人工智能等数字技术快速发展,大量的数字化平台和应用工具不断被开发,企业关键工序数控化率、数字化研发设计工具普及率分别达62.2% 和79.6%[6],为清洁生产全流程数字化提供了工具支撑;实践层面,“十三五”以来,全国累计培育清洁生产审核机构超1500家,培训审核人员5万余人,推动4万余家企业完成强制性清洁生产审核,投入改造资金2700余亿元,形成清洁生产方案61万余项 [7],为清洁生产数字化创新积累了丰富场景。

基于公开资料和学术文献梳理 [8-18],目前我国清洁生产数字化模式以清洁生产信息平台建设为主,各地政府和企业建立了省级、市级、行业和企业内部等多个层面的清洁生产数字化平台或相关绿色环保管理数字化平台。根据调研统计,31个省(区、市)(不含港澳台地区)中,有11个省份建立了清洁生产专项信息服务平台,用于服务各地区的清洁生产工作,平台建设率约为35%;未建立清洁生产信息服务平台的省份约占65%(图 1)。

图 1 全国省级清洁生产平台建设现状统计

在已建立的11个清洁生产平台中,有8个主要聚焦于清洁生产审核工作。其中,涉及园区工作层面的内容包括常态化监控、智慧化监控、数据集成、大数据自动评审、数据可视化、自动分析升级等;涉及企业服务层面的内容包括线上智能管理、自动检测排放、生产自动化、清洁生产水平自评自测、污染数据库建立、产品碳足迹自动追踪、运料智慧化、清洁生产智慧量化和数据仿真等多样化功能。另外3个平台主要用于政策更新、技术分享和案例解读等信息发布工作(图 1)。

我国既有平台的共同特点是整合政府、企业、科研机构、第三方等多方资源,形成工作流程一站式的数字化解决方案,同时为优秀企业和项目提供展示和交流的平台。例如,广东省清洁生产信息化公共服务平台、济南市“双碳”智慧服务平台、杭州试点汽修业清洁生产“云”审核平台等。全球范围内,主要工业国家已在绿色低碳发展相关领域提出了多种提升资源利用效率和环境管理能力的技术战略框架和数字化技术平台。德国工业4.0框架以物联网、数字孪生等技术为核心,聚焦汽车、机械制造及能源行业,通过设备互联实现生产流程的纵向集成与精益化 [19, 20]。美国智能环境管理系统基于数据驱动决策和跨区域协同治理等理念,通过信息技术自动采集、处理和分析环境大数据,形成环境质量智能管理平台,将分散的环境信息转化为可执行的治理策略 [21]。上述数字化系统以信息技术为核心,智能化程度较高,可以实现环境数据的自动处理与共享,较好地发挥数字化对于促进产业系统转型升级的决策支撑作用。与国外平台相比,国内清洁生产数字化平台以辅助清洁生产审核为主要功能,在推动清洁生产和环保工作方面发挥了重要作用,但也暴露出了一些不足,具体表现如下。

(1)功能设计不足,平台流于形式。以上平台在设计过程中,虽然针对平台主题进行了全面的功能设计,但重点并不突出。多数功能落地性较差,无法实现有效应用,导致平台形式大于内容,功能存在却难以发挥实际作用。平台服务对象多元,未能明确区分政府、企业或行业的不同需求。服务于政府职能部门的平台未能针对政府管理需求进行开发建设,而服务于企业或行业的平台也未能充分发挥助力企业减负和增值服务推广的作用。由于服务对象不明确,重点功能未能有效体现,平台服务流于形式。

(2)平台信息更新滞后,运维管理水平有待提升。既有平台在企业先进技术分享、行业实时动态、国家标准更新等方面的信息更新表现较差。平台建立后,缺乏持续的功能更新和维护,导致形式大于内容。多数平台仅停留在建立阶段,平台的应用、后续建设和推广等运维工作未能及时开展。

(3)应用局限,只面向特定地区或行业服务。既有平台建设存在显著的地域和行业局限性。省市级平台通常基于本地实际情况,从资源和产业特点出发,提供针对性的建议,如煤炭大省、制造业强省等。但这些地方性平台的视野较为局限,难以上升到全国层面。国家级平台需要基于全国情况进行建设,扩大视野,易于获得中央政府的支持和政策倾斜。

基于以上调研结果可以发现:一方面,清洁生产数字化平台的建设得到了广泛关注,并被作为减污降碳的重要手段,但是智能化程度较低,数绿协同的作用并没有充分发挥;另一方面,各地方平台之间的关联性较弱,难以实现信息共享和资源共用。因此,为实现更广泛的信息共享和资源整合、推动清洁生产工作向纵深发展,需要加强顶层设计,构建全国统一的清洁生产数字化平台标准体系,提升平台间的互联互通能力;同时深化人工智能、大数据等技术的融合应用,增强平台的智能化水平,充分发挥数据与绿色协同的潜力,从而全面提升清洁生产的效率与效果。

1.2 清洁生产数字化研究现状

目前直接针对清洁生产数字化的研究较少,但以数字化促进绿色低碳发展为主题的研究已较为丰富。既有研究主要基于中国的数据与案例,验证了数字化能够降低经济系统的碳排放强度 [22],对企业绿色技术创新 [23-27]、绿色生产力发展 [28]、ESG表现提升 [29]和城市的减污降碳 [30, 31]等方面具有显著促进作用且存在能源效率门槛 [30]

在数字化影响绿色低碳发展的机制方面,数字化可以促进工业结构的转型升级 [32],缓解融资约束 [26]、提高能源利用效率 [33]、高效处理信息 [25, 34, 35]、提升响应敏捷性 [36]、加强社会监督 [36, 37]是数字化促进企业绿色技术创新的主要影响因素。在区域尺度上,地区数字化综合水平对企业绿色技术创新存在倒“U”形影响 [38],对工业碳排放效率存在先增加、后减少、再增加的“N”形影响 [39],且数字化对不同行业、所有制企业绿色发展的促进作用存在明显差异 [24, 35, 40]

现有研究证明数字化转型对企业绿色低碳发展存在促进作用,揭示了数字化转型对绿色技术创新的作用机理。然而,现有研究主要聚焦于数字化转型驱动绿色低碳发展的理论机制,尽管有研究提出了电力企业 [41]、物流行业 [42]通过数字化加强减污降碳的策略,建立了装备制造业绿色低碳数字化管理平台 [43],但是对于绿色低碳产业数字化创新的核心要素缺乏系统性解构,同时对产业数字化发展路径也尚未建立完整的分析框架。在清洁生产领域,针对数字孪生、物联网感知、智能决策等新兴数字技术如何重构生产流程、优化能效管理、实现污染精准防控的机理研究明显不足,特别是缺乏对“数字化清洁生产”范式创新的探索性研究。这种双重局限在一定程度上制约了数字技术与绿色发展的深度融合实践。

基于现有研究存在的理论缺口,本研究从清洁生产数字化创新的本质内涵出发,剖析了清洁生产数字化的核心逻辑,构建了清洁生产数字化创新的理论框架,探究了清洁生产数字化创新模式,以填补现有研究在清洁生产数字化创新领域的不足,进而促进清洁生产数字化转型实践。

2 清洁生产数字化创新本质内涵 2.1 清洁生产数字化的核心逻辑

借鉴发展经济学家张培刚定义工业化的逻辑 [44],本研究界定数字化是以数字技术引发的一系列基于生产函数连续发生由低级形态向高级形态的突破性变化过程,并演化为一种全新的生产函数。具体体现在:数据作为新的生产要素加入制造生产函数,更新生产函数;人工智能、云计算等数字技术不仅更新传统生产技术,还出现数字技术与传统生产要素的融合,形成数字化生产要素新形态;数字产品生产一改边际成本递增的经济规律,在规模报酬递增的生产中获得超额利润。数字化创新领域分为数字产业化与产业数字化转型/ 升级两个研究方向,数字产业化主要研究数字经济的运行规律,为产业数字化发展提供数字技术、产品、服务、基础设施和解决方案的一类新兴产业;产业数字化转型/ 升级主要研究传统产业通过应用数字技术(如大数据、人工智能、云计算、物联网等)优化生产流程、创新商业模式、提升运营效率,从而实现价值链重构和竞争力提升的过程。

基于数字化概念内涵,本研究定义清洁生产数字化的内涵,即围绕清洁生产工作,将清洁生产工作流程进行数字化转型,为提升整体清洁生产水平进行模式创新。具体体现在:清洁生产工作关键要素的数字化提取;基于数字化平台的清洁生产关键要素整合、有效利用和优化配置;数字化对清洁生产工作目标的功能实现。本研究所涉及的清洁生产则是针对各个传统制造业的生产基础进行清洁化改造,因此清洁生产数字化创新研究更偏向传统制造业的数字化升级这一研究方向。

数字化的本质逻辑是一个复杂而多维的过程,它深刻地改变了企业、行业乃至整个社会的运作方式。从连接、数据和智能三个要素出发,可以详细阐述数字化的本质逻辑 [45]。通过连接解决业务协同问题,在业务协同中产生和积累数据,通过对数据的处理、分析和洞察,进一步驱动业务和管理。同时针对数据持续积累最终支持更高级别的自我学习,推动智能化,形成闭环持续优化改进。

清洁生产的数字化本质逻辑是数字化一般规律在环境治理领域的具象化体现(图 2),即通过构建清洁生产数字平台为抓手,实现清洁生产工作的业务协同连接、数据积累和智能分析,最终实现价值创造。清洁生产数字化相较于数字化基本内涵的理论突破在于:在数据维度,赋予环境要素可测量、可交易的属性,推动生态价值市场化;在连接维度,将工业共生理论中的物质流协同扩展至数据流协同;在智能维度,通过算法内嵌产业生态规律(如代谢网络优化等),实现环境治理的“自组织”演进。

图 2 清洁生产数字化本质逻辑
2.2 清洁生产数字化创新理论框架

基于对数字化本质逻辑的理论解构,本研究提出清洁生产数字化创新模式的理论框架(图 3)。清洁生产数字化创新模式以数字化本质逻辑为基础,通过与多学科理论的交叉融合,形成了以“数据要素”为核心、“技术层—组织层—生态层”为框架的清洁生产数字化创新模式的理论内涵:

图 3 清洁生产数字化创新模式理论框架

① 数据要素:作为核心生产要素的环境数据流;②技术层:包含连接机制与智能算法的基础支撑系统;③组织层:平台化的新型协作关系网络;④生态层:形成产业共生网络与绿色价值共创机制。

在组织层面,本研究整合了交易成本理论 [46]、资源依赖理论 [47]和模块化组织理论 [48]的核心观点。交易成本理论揭示了数字化平台降低环境治理交易费用的内在机制;资源依赖理论阐释了平台如何重构组织间的权力依赖关系;模块化组织理论则为清洁生产服务的组件化设计提供了方法论基础。这三个理论的有机结合,共同支撑了“企业—供应链—园区”协作关系的平台化重构这一组织创新。

在生态层面,本研究融合了产业生态学 [49]、价值共创理论 [50]和复杂适应系统理论 [51]的核心理论。产业生态学提供了物质代谢网络的分析框架;价值共创理论揭示了多元主体协同创造绿色价值的机理;复杂适应系统理论则解释了生态系统的自组织演化规律。这三个理论的交叉应用,为构建产业共生网络与绿色价值共创机制奠定了理论基础。

3 清洁生产数字化创新模式 3.1 清洁生产数字化创新关键要素

清洁生产的数字化创新主要聚焦在关键领域与重点行业,推动数字化技术与清洁生产的高度融合,其关键要素主要围绕清洁生产全流程要素、清洁生产审核流程。这些要素是清洁生产数字化创新的基础数据来源和技术革新的关键。

3.1.1 清洁生产全流程要素

清洁生产作为减污降碳的重要手段,其主要的功能是识别和优化重点企业的生产过程,实现企业从工艺源头到废弃物处理全流程管控。该流程重点关注企业生产过程的“八个要素”,包括技术工艺、设备、过程控制、产品、废弃物、原料能源、人员、管理(表 1)。以“八个要素”作为清洁生产审核重点内容,围绕减污降碳目标制定清洁生产方案。清洁生产数字化过程可以通过数据自动收集、数据清洗、审核、智能分析等环节进行数字化技术把控,明显减少企业人工成本,从而更有效地推动绿色转型。

表 1 清洁生产全流程要素数字化
3.1.2 清洁生产审核流程

清洁生产的数字化应紧密围绕清洁生产的审核流程。根据《清洁生产审核办法》,清洁生产审核流程可分为7个阶段,即筹划和组织、预评估、评估、方案的产生和筛选、可行性分析、方案实施、持续清洁生产(表 2)。通过数字化手段可以将以上流程进行智能化分析,从而简化清洁生产审核流程。

表 2 清洁生产审核流程数字化

清洁生产数字化创新贯穿清洁生产审核7个阶段35个步骤中,涉及数据应用、数据分析、数据可视化、方案智能筛选、在线协作、在线监控等多方面智能应用和功能设计。基于先进的数字化手段可以简化相关流程与步骤,达到为企业减负的目的,提高清洁生产审核效率。

3.2 清洁生产数字化创新技术路径

技术路径是清洁生产数字化创新的核心支撑,其设计旨在构建数据驱动的清洁生产中枢系统,需实现全价值链的生态化连接与动态响应型业务协同。

3.2.1 全价值链生态化连接架构

(1)纵向穿透式连接。自下而上构建清洁生产物联感知网络,建立由数据驱动的清洁生产平台,完善清洁生产工作对接机制,实现由企业到供应链的全产业链清洁生产。该连接从设备层出发,结合企业工作界面,贯穿供应链协同网络。在设备层,通过IoT技术实现能耗与排放的实时监测,如电表、水质传感器等采用5G边缘计算接入,确保数据低延迟采集。在企业层,将ERP/MES系统与清洁生产模块深度对接,如开发物料平衡自动核算功能,实时追踪原料投入与废弃物产出。在供应链层,构建区块链赋能的绿色供应商协同网络,实现全链条可追溯。

(2)横向跨界连接。建立企业和行业、企业和政府之间的横向连接。对行业数据共享,即建立跨企业清洁生产数据库,支持行业级对标分析。增强政企数据互通,通过应用程序编程接口直连环保监管平台与企业数据中台,如长三角危险废物转移电子联单系统,实现危险废物审批、运输、处置的全流程数字化监管。建立企业—园区—产业链的横向连接,通过构建园区级物质流协同平台,整合企业废弃物、副产品及原料需求数据,实现跨企业资源高效匹配。

3.2.2 动态响应型业务协同机制

(1)智能工单流转系统。基于数字孪生技术构建动态响应型工单系统,通过实时数据采集与智能分析,实现异常事件的自动识别、诊断与任务派发。具体流程包括实时监测与预警——部署于生产线的IoT传感器实时采集能耗、排放等数据,当检测到异常时,自动触发分布式控制系统进行根因分析;智能工单生成:系统根据诊断结果生成标准化工单,并依据问题类型自动分配至责任部门;移动端协同处置:工单同步更新至多部门协同看板,集成环保实时排放数据、生产设备能效排名、供应链碳足迹等关键指标,实现跨部门KPI联动与闭环跟踪。

(2)碳效对标网络。为提升行业级清洁生产协同效率,构建动态碳效对标体系,其核心架构包括基准数据库建设,覆盖单位产品能耗、水耗、废弃物产生量等多项指标;数据来源包括企业上报数据、政府监管平台、行业研究报告等。以此开发对标分析引擎,动态更新行业标杆值、生成个性化改进方案。

3.3 清洁生产数字化创新组织模式

基于交易成本理论 [46]、资源依赖理论 [47]和模块化组织理论 [48],数字化平台通过重构组织权力结构、边界与治理机制,实现了清洁生产协同模式的创新转型。这一组织形式变革有效降低了环境治理的交易成本,缓解了资源依赖不对称性,并通过模块化设计提升了组织柔性。其核心重构维度包括权力结构重塑、组织边界渗透和治理结构创新,共同构成了清洁生产数字化的新型组织范式。

3.3.1 权力结构重塑

传统环境治理中存在的“核心企业主导”模式导致中小企业在环境责任网络中处于边缘地位。数字化平台通过分布式账本技术构建去中心化的环境责任网络,实现了治理权力的再平衡。以万华化学绿色供应链平台为例,该平台通过大数据分析与机器学习算法确保供应商的环境绩效评分在其采购决策中具有较大的影响力,显著提高了供应链整体环境治理的参与度 [52]

3.3.2 组织边界渗透

数字化平台通过两种机制实现组织边界的柔性渗透。其一,创建跨企业环境治理虚拟团队。平台通过智能匹配算法,根据环境治理需求动态组建跨组织专业团队。其二,建立数据驱动的动态契约机制。基于实时环境监测数据,智能合约自动执行合作条款的调整。实证数据显示,当平台监测到供应商排放超标时,系统自动触发的订单配额调整使供应链整体排放强度有效降低。这种边界渗透机制既保持了组织间的独立性,又实现了环境治理资源的优化配置。

3.3.3 治理结构创新

数字化平台的治理创新体现在治理结构和动态能力建设两个层面。在治理架构方面,形成“企业—平台方—监管部门”三方共治机制。其中,企业提供环境数据并执行治理方案,平台方维护数据基础设施和算法模型,监管部门制定数字环境治理规则。在动态能力建设方面,数字化平台通过构建环境应急响应网络和数字预案库系统。具体而言,平台机制能够快速组建跨企业应急协作团队,并通过整合积累的环境应急场景处置方案,形成系统化的风险管理知识体系。这种动态能力架构不仅增强了组织对环境规制变化和技术革新的适应能力,同时显著提升了突发环境事件的应急响应效率。从组织理论视角来看,该模式体现了数字化环境下清洁生产组织在知识积累、资源调配和协同响应方面的能力创新。

3.4 清洁生产数字化生态价值网络

基于产业生态学提出的工业共生理论 [49],结合价值共创视角 [50],清洁生产数字化平台通过重构产业系统物质流动与价值交换路径,形成“资源协同—创新扩散—收益共享”的三维生态网络。该网络突破传统线性经济模式,为数字经济时代下环境治理模式转型提供了新视角。

3.4.1 物质代谢的智能化匹配

数字化平台通过物联网感知与算法优化实现跨产业资源链接,重构产业系统的物质流动路径,推动资源从“线性消耗”向“循环匹配”转型。基于工业共生理论,平台依托数据驱动技术打破企业间信息壁垒,构建动态优化的物质代谢网络。这一模式旨在突破传统点对点资源交易的局限性,通过数字化协同网络实现物质代谢的规模效应与动态优化,为循环经济提供技术支撑。

(1)智能化的资源链接。通过整合产业链物质流数据(如废弃物、副产品、原料需求等),平台利用智能算法实现跨企业资源的高效匹配。例如,钢铁企业与建材企业通过共享高炉渣资源数据,可将传统人工对接的匹配效率提升,同时优化运输半径与成分兼容性等关键指标。

(2)动态化的市场调节。结合实时供需数据,平台构建弹性定价机制,帮助企业对废弃物资源进行价值最大化交易。典型案例包括化工行业废硫酸的跨领域再利用,通过分析下游行业需求波动,平台可推荐最佳交易时机,显著提升参与企业的资源收益。

(3)系统化的代谢优化。基于全产业链物质流图谱,平台能够识别系统性堵点与协同机会。例如,在工业园区层面整合企业废弃物与原料需求,可形成跨行业的资源循环闭环,降低整体环境负荷。

3.4.2 绿色创新协同体系构建

数字化平台通过重构绿色创新要素的流动与整合机制,推动清洁生产技术从“离散研发”向“网络化协同”转型,这一体系旨在突破传统封闭式创新的效率瓶颈,通过数字化协同网络释放技术聚合效应,推动产业绿色转型。

(1)开放化的技术共创。平台通过构建技术供需对接网络,降低创新主体的搜索与交易成本。例如,采用“揭榜挂帅”等开放式创新模式,能够快速链接龙头企业技术需求与中小企业解决方案,促成跨组织技术商业化应用。

(2)协同化的减排开发。依托数字工具(如区块链、智能合约等),平台支持多主体联合开发碳资产,实现规模效益。典型案例显示,企业通过联合申报减排项目,可显著降低交易成本,并通过自动化分配机制提升收益透明度。

(3)生态化的知识扩散。通过收集行业清洁生产数据与最佳实践,平台形成绿色技术知识库,加速创新成果的行业级复用与迭代。

3.4.3 环境价值的市场化分配

数字化平台通过构建量化透明的价值分配体系,推动生态效益从“隐性外部性”向“显性市场化”转化,建立基于贡献度的生态收益分配规则。这一机制旨在破解传统环境治理中“价值归属模糊”与“激励不足”的双重困境,通过数字化手段实现生态价值的公平分配与持续增值。

(1)多维价值核算体系。基于产业生态系统的环境、经济与社会协同价值,平台建立覆盖碳足迹、资源循环收益、就业带动等多维指标的核算模型,确保生态贡献可测量、可比较。该体系既符合国家生态产品价值核算标准,又能精准识别不同主体的差异化贡献。

(2)透明的量化分配机制。首先构建价值度量模型,基于产业生态系统的多价值特性,从环境绩效、经济贡献、社会效益三个维度选取核心指标,确保模型既符合生态产品价值核算的要求,又能全面反映平台参与主体的差异化贡献。其次设计贡献激励,使数据共享方、技术提供方等参与主体通过贡献值获得相匹配的权益。最后建立多边平衡机制,通过向高污染企业征收生态补偿费,定向用于补贴清洁技术创新方,形成“污染者付费—创新者受益”的良性循环。

(3)市场化价值流转。将生态价值嵌入交易体系,如通过碳普惠等工具,推动减排量、循环资源等环境权益的市场化交易,激活主体参与动力。

4 结论与建议

本研究剖析了清洁生产数字化的本质内涵,通过与多学科理论的交叉融合,系统构建了以“数据要素”为核心、“技术层—组织层—生态层”为框架的清洁生产数字化创新模式的理论框架。这一理论框架不仅揭示了清洁生产数字化的内在机理,也为后续的实证研究提供了概念模型。四个维度之间存在着递进演化关系:数据要素通过技术层实现价值转化,技术应用推动组织层变革,组织创新最终促进生态层价值网络的涌现。这种多层次、系统化的理论架构,为理解清洁生产数字化转型提供了新的分析视角。

本研究提出的数字化创新模式是从理论出发构建的理论框架,该模式的实际应用需要通过政策引导以及具体的数字化平台功能开发进行验证。为了促进清洁生产数字化创新模式实践,还需要重点加强以下工作:

在政策引导与顶层设计方面,应当制定系统性的清洁生产数字化发展规划,明确发展目标和实施路径。通过出台清洁生产数字化建设标准与技术规范,统一数据接口和功能模块要求,为平台互联互通奠定基础。同时,制定涵盖数据采集、传输与分析全流程的技术标准,推动与其他环境数字平台的融合。建议在重点区域和行业开展试点示范,通过建立试点评估机制,总结最佳实践经验,为全面推进清洁生产数字化积累实践案例。

在人工智能技术赋能方面,需要构建完善的技术支撑体系。建议制定清洁生产领域AI应用技术标准和解决方案认证规范,为技术应用提供质量保障。重点开发面向中小企业的轻量化AI工具,降低技术应用门槛,同时建设清洁生产知识图谱,为模型训练提供数据支撑。为促进技术协同创新,建议建立园区级清洁生产AI协同平台,优化资源配置效率。

在组织模式创新方面,需要重构清洁生产协同治理体系。建议推动建立“政府—平台—企业”三方协同治理机制,明确各方权责边界。重点支持园区级清洁生产协同平台建设,通过数字化手段打破组织壁垒,形成虚拟协作网络。同时,应完善数字化环境治理人才培养机制,提升组织数字化转型能力。

在生态价值网络构建方面,需要创新市场化激励机制。建议建立完善生态价值核算方法,实现环境效益的精准量化,通过数字化手段确保生态补偿资金的精准投放。同时,支持行业级物质流协同平台建设,促进副产品资源化利用,形成产业共生网络。此外,可探索建立绿色金融与数字化清洁生产的衔接机制,为生态价值实现提供金融支持。

未来可重点关注AI大模型在清洁生产中的深度应用,探索清洁生产数字化平台和其他环境管理平台的融合,探究数字化与碳市场等环境经济政策的衔接机制,持续完善清洁生产数字化理论体系,为实践创新提供理论支撑。通过政策引导、技术创新和理论研究协同推进,加快形成清洁生产数字化发展的良好生态。

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