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作者：王飞鹏，物联网智库 原创
绿色低碳发展已经成为一个全球性的共识。循环经济则是绿色低碳发展的重要一环，主要经济体，包括美国、欧盟和日本，纷纷将循环经济作为解决资源环境限制、应对气候变化、并促进经济增长的重要策略。这些国家已经部署了全面的循环经济行动计划，以加速其发展，并应对全球资源和环境面临的新挑战。
当前，我国面临资源和能源需求持续增长，以及对某些主要资源的高度外部依赖性，使得资源安全面临巨大压力。因此，发展循环经济、提高资源利用效率和再生资源利用水平，成为迫切需要解决的问题。
循环经济的核心在于优化使用过的产品的后流通渠道，并对可回收、有价值的材料进行再利用。
循环经济的发展对中国具有双重重要性。首先，从“双循环”视角看，它有助于提高内循环效率，同时提升中国在国际产业链中的地位，并减少对稀缺原材料的外部依赖。其次，从实现“双碳”目标来看，循环经济通过减少高能耗的原料加工环节，有助于降低单位产品的碳排放强度。
在新一轮科技变革背景下，AIoT技术在推动各产业加速变革方面显示出巨大的潜力。通过结合人工智能的深度分析能力与物联网的广泛连接能力，AIoT不仅能够显著提升资源的使用效率，还能优化废弃物的管理流程。这种技术融合为循环经济的发展提供了强有力的支持。
什么是循环经济？涉及哪些产业和行业？发展循环经济有哪些潜在收益，市场规模多大？AIoT在循环经济的发展中将如何发挥作用？又有哪些方面的挑战？本文将就这些问题展开讨论。
什么是循环经济？
自工业革命以来，人们一直采用一种线性的生产消费模式：从自然环境开采原料，经过工业加工制造成商品，商品被消费使用后再被丢弃，最后的结果是被掩埋或焚烧掉。
这种模式不断消耗着地球上的有限资源以创造产品，一方面导致资源愈发匮乏，原料的开采成本和商品的价格也会越来越高。另一方面，还制造了大量的垃圾和污染，破坏了地球的生态环境。
出于对这种恶性循环及其可能引发的糟糕后果的担忧，一些科学家开始思考应对方案。被誉为“永续工业之父”的瓦尔特·施塔尔便是其中一员，他在上世纪70年代晚期提出了“从摇篮到摇篮”的理念。
这一理念是相对国家福利政策相关的一个流行语——“从摇篮到坟墓”提出的，其本质是在产品及系统设计上，引入仿生学理念，将人类的产业视为自然界的一种程序，将原材料视为能够在代谢中循环的养分，从设计之初就考虑到如何实现循环，从使用末端回到制造端。
不同于线性经济会造成资源的衰竭与环境的破坏，循环经济建立在物质的不断循环和利用上，形成“资源-产品-再生资源”的循环，让整个系统产生极少的废弃物，甚至达到零废弃物的状态。
该理念也坚持“只有放错位置的资源，没有真正的废弃物”这一宗旨，力图从根本上解决经济发展与环境破坏之间的冲突。
《中华人民共和国循环经济促进法》中将循环经济定义为：在生产、流通和消费等过程中进行的减量化、再利用、资源化活动的集合或总称，通过物质的无限循环、转化和增值带动经济发展，采用的是可逆循环、多向转化、多级利用和无废物排放的模式，减少自然资源的过度开发，追求无生态环境破坏和污染物的“零排放”。
循环经济涉及的行业、产业及其潜在规模
循环经济所覆盖的范围涵括有形及无形的产品、理念、模式及行为，包括产品、基础设施、设备和服务。这个概念适用于所有行业，包括“技术”资源（金属、矿物及石化资源）和“生物”资源（食物、纤维、木材等）。
从《“十四五”循环经济规划》中可以看到，循环经济的发展涵盖了多个重要领域，涉及产业、社会和农业的多个层面。
首先，规划强调构建资源循环型产业体系，并提升资源利用效率。这包括推行重点产品的绿色设计、加强重点行业的清洁生产、促进工业园区的循环化发展、加强资源的综合利用，以及推动城市废弃物的协同处置。这些措施旨在实现更高效、更环保的产业运作模式。
其次，规划强调要构建废旧物资的循环利用体系，以建设一个资源循环型的社会。这包括完善废旧物资的回收网络、提升再生资源的加工利用水平、规范二手商品市场的发展，并推动再制造产业的高质量发展。通过这些措施，循环经济规划促进了资源的有效再利用和持续循环。
最后，规划强调深化农业循环经济的发展，并建立循环型的农业生产方式。这涉及加强农林废弃物的资源化利用、提升废旧农用物资的回收利用效率，以及推广循环型农业发展模式。这些举措旨在促进农业生产的可持续性和资源利用效率。
此外，规划还提到了一系列重点工程与行动，如城市废旧物资循环利用体系建设、园区循环化发展、大宗固废综合利用示范、建筑垃圾资源化利用示范等。
这些项目不仅涵盖了循环经济的关键技术和装备创新，还包括了对再制造产业的高质量发展、废弃电器电子产品的回收利用、汽车全生命周期管理、塑料污染治理、快递包装绿色转型以及废旧动力电池循环利用等方面的具体行动。
这些工程和行动共同构成了循环经济规划的实施框架，旨在推动资源的高效利用和环境的可持续发展。
在瑞士、德国等发达国家，循环经济得到高度重视。根据瑞士联邦环保部网站的相关数据，2018 年在瑞士产生的一千七百五十万吨建筑垃圾中，有近一千二百万吨（水泥、碎石、沥青等）被回收再利用，城市垃圾中，一半以上被循环利用；在德国，饮料瓶、废纸也可通过专门的渠道统一进行回收。
在循环经济的框架下，产品的使用年限得到提升，这不仅保护了环境、节约了资源，大部分情况下还能为消费者节省费用，同时为资源再利用企业提供新的商机。
我国在“十三五”期间，循环经济也取得了显著成果：2020 年主要资源产出率比2015 年提高了约26%，单位GDP 用水量累计降低28%。2020 年农作物秸秆综合利用率达86%以上，大宗固废综合利用率达56%。2020 年建筑垃圾综合利用率达50%；废纸利用量约5490 万吨；废钢利用量约2.6 亿吨，替代62%品位（矿石中有用成分含量）铁精矿约4.1亿吨；再生有色金属产量1450 万吨，占国内十种有色金属总产量的23.5%，其中再生铜、再生铝和再生铅产量分别为325 万吨、740万吨、240 万吨。
按照《“十四五”循环经济规划》，到2025 年，主要资源产出率比2020 年提高约20%，单位GDP 能源消耗、用水量比2020 年分别降低13.5%、16%左右，农作物秸秆综合利用率保持在86%以上，大宗固废综合利用率达到60%，建筑垃圾综合利用率达到60%，废纸利用量达到6000 万吨，废钢利用量达到3.2 亿吨，再生有色金属产量达到2000 万吨，其中再生铜、再生铝和再生铅产量分别达到400 万吨、1150万吨、290 万吨，资源循环利用产业产值达到5万亿元。
AIoT在循环经济中的独特作用
在探索循环经济的实践中，AIoT技术显现出其在推进可持续发展和资源循环利用方面的关键作用。主要体现在产品回收策略、服务化支撑和产业生态构筑方面，为实现经济、社会和环境可持续性提供了创新解决方案。
支持产品回收策略
AIoT技术通过提供实时的产品状态和剩余寿命信息，极大地增强了产品回收操作的信息化管理，从而促进了重复使用、再制造和物料回收的决策过程。这种实时信息获取能力，降低了实施重复使用策略的风险，提高了产品价值的准确评估。
AIoT技术的应用，不仅有助于材料的精确跟踪和管理，而且促进了废弃物的有效回收利用，为闭环供应链的实现提供了技术保障。通过对产品、组件和材料的全生命周期跟踪，AIoT技术提升了废物回收和重复使用的效率，同时也为企业提供了对其资源重复使用的更全面视图。具体表现为：
促进再制造活动。在循环经济中，再制造活动被视为延长产品和材料生命周期的有力手段。AIoT技术通过实时监控产品的状态、位置和条件，极大提高了再制造任务的执行效率。利用嵌入式传感器，AIoT技术可以有效降低再制造过程中的不确定性，优化操作规划，防止产品拆解过程中的损害，从而在再制造过程中实现价值最大化。此外，AIoT还支持设计易于维护、升级、拆解和回收的产品，进一步加强企业的再制造能力，延长资源寿命。
改善回收过程。回收是实现循环经济的关键环节，AIoT技术的实施可以显著提高废物分类和回收的效率。通过采用传感器等AIoT设备，可以优化废物收集和逆向物流过程，提高资源使用的决策支持和效率。AIoT与其他前沿数字技术的结合，预示着改善循环经济模型性能指标的可能性，包括物质循环、产品寿命和回收率的优化。通过智能产品生成的数据，回收者可以获得关于产品材料组成的详细信息，这对于制定适当的回收策略至关重要。
支持服务化
在循环经济背景下，服务化的概念正在逐渐成为企业增值和创造竞争优势的关键策略。服务化，即通过附加服务最大化物理产品价值的过程，已被众多行业和组织所采纳，成为他们赢得市场的重要手段。在这一转变中，AIoT技术起到了不可或缺的作用，它不仅拓宽了制造业的界限，还促进了企业从单一产品提供向提供综合产品和服务解决方案的转变。
AIoT技术连接产品并实时收集其生命周期中产生的数据，从而支持企业拓展服务范围并深化“产品—服务系统”的整合。这种集成提升了企业对客户需求的响应能力，增加了产品的整体价值和使用寿命。
通过精确的产品设计、目标客户的有效吸引、产品活动的监控与跟踪、技术支持、预防性与预测性维护以及产品使用体验的改善，AIoT技术使企业能够为产品翻新和生命周期末期活动创造更多价值。
AIoT技术的应用不仅提升了企业的服务提供能力，而且确保了产品的高效运作和维护，为基于使用量付费的商业模式奠定了基础。智能连接的产品依托AIoT技术，成为推动“产品-服务”商业模型成功的关键，通过提高产品应用的可能性、增加其价值，实现对产品状态、功能和外部环境的实时监测，为企业服务化战略的成功提供了强有力的技术支持。
这种技术驱动下的服务化转型不仅增强了企业对市场的适应性和灵活性，也为实现可持续发展目标提供了新途径。
支持产业生态建立
在循环经济的推进过程中，AIoT技术成为增强循环商业模式和促进跨行业协作两大重要杠杆的关键。
AIoT技术的发展带动了循环商业模式的创新，这些模式覆盖了再生、共享和优化等多个领域，从根本上拓宽了AIoT应用的场景。
智能产品的普及、产品数据的便捷获取以及生命周期信息的有效管理，这些由AIoT技术带来的好处，使得从传统的线性商业模式转向基于经济、社会和环境可持续原则的循环模式成为可能。
AIoT在推动符合循环经济的产品开发方面也发挥着重要作用。在新一轮数字化转型背景下，AIoT的应用促进了评估工具与管理系统的整合，能够有效收集和处理过程和业务数据。
此外，AIoT通过其跟踪、监控、控制和优化能力，支持循环商业模式和设计策略的发展，为资源价值的最大化提供了技术支撑。
此外，AIoT技术在建立工业共生和促进价值链上不同利益相关者之间的联系方面也显示出其独特的优势。AIoT技术促进了协作模式、数据共享和资源共享的系统发展，成为循环策略和自动化协同模式的关键促进因素。
它支持工业共生匹配和监控材料、产品和公司之间协同交互的流动，增加了零部件共享和再利用率。
从客户角度看，AIoT技术使公司能够在产品开发中制定包括整个生产网络和消费者行为在内的战略愿景，促进闭环生命周期、提高客户满意度和福祉。
连接的AIoT设备还促进了更清洁的生产策略和可持续智能制造的发展，支持能源密集型制造公司做出最佳决策。
案例——红庙岭循环经济产业园区
从福州市红庙岭垃圾治理项目这个局部案例中，我们可以窥见AIoT在循环经济中发挥的作用。该项目通过整合大数据、云计算、物联网等前沿技术，创新性地实施了一系列措施，从而彻底改变了城市垃圾处理的传统模式。
首先，通过部署物联网设备和5G通信技术，红庙岭园区实现了对垃圾处理全流程的实时监控。这些技术的应用使得园区管理者能够在全时空维度对垃圾收集、分类、运输和处理等各个环节进行全面监督和管理。
这种实时数据的获取和分析，为决策者提供了精准的信息支持，使垃圾处理过程更加高效、透明。
通过对收集到的大量数据进行分析，项目管理者能够识别垃圾处理过程中的瓶颈和问题，从而采取针对性的措施进行改进。例如，通过数据分析，可以优化垃圾收集路线，减少处理时间和成本，提高资源利用率。
也能够实现垃圾处理精准化管理。包括对垃圾分类的精准识别、根据垃圾产生量的预测进行资源调配。此外，通过智能分析，园区能够实时监控垃圾处理设施的运行状态，及时发现并解决问题，确保垃圾处理过程的安全可靠。
其次，该项目还建立了一个数字化平台，这个平台不仅促进了内部协同主体之间的相互信任和监督，也为园区外的公众参与提供了渠道。通过这个平台，社会公众可以实时查询垃圾处理动态，并提出反馈。这种反馈机制加强了社会公众与治理主体之间的互动，确保了垃圾处理政策和措施能够得到社会各界的理解和支持。
最后，红庙岭园区利用数字化平台建立了一个多主体协同治理的格局。这个格局不仅包括政府、企业、第三方专业服务机构，还包括广大市民。通过技术手段，实现了这些主体之间的有效沟通和协作，共同参与到垃圾处理的各个环节中。这种协同治理模式大大提高了垃圾处理的效率和效果，是利用AIoT技术进行城市管理的典范。
循环经济应用AIoT技术的主要挑战
AIoT技术在循环经济的应用中展现了巨大潜力，旨在通过改善监测和运营效率推进可持续性的进程。然而，这一创新之旅并非没有挑战。
尽管AIoT技术为环境保护和资源优化提供了前所未有的机会，但其在循环经济中的集成面临着技术和组织层面的重大阻碍。
首先，AIoT技术领域的高度分散性带来了可扩展性、互操作性和服务适应性的挑战，这些问题加剧了系统的复杂性。专家们已经指出，要实现AIoT设备的可互操作、可适应和可升级性，需要对软硬件设计进行创新。
此外，网络安全风险、隐私保护问题、设备间的低连接性以及数据访问和管理的困难进一步限制了AIoT技术在循环经济中的应用。
环境方面，虽然AIoT设备带来的监测和效率改进对可持续性有积极影响，但制造这些设备所需的原材料和能源消耗也不容忽视。因此，广泛部署AIoT解决方案时，需要进行全面的生命周期评估，以确保减轻其对环境的压力。
在组织和策略层面，开发AIoT技术启用的循环经济系统要求确保异构设备之间的安全互联，实现端到端的连接，并创建自适应的AIoT应用程序。
这需要有效的沟通和集成策略，既要考虑公司内部的需求，也要考虑整个价值链。了解并满足外部利益相关者的需求同样关键，包括客户、供应商和政府等。
然而，现有的决策方法和数据管理策略的不足，以及高级技术的成本，对预算有限的公司来说，这构成了实时数据获取的重大障碍。
写在最后
在探索数绿融合的旅程中，循环经济与AIoT技术正在携手勾勒出一幅理念与技术交融的宏伟画卷。循环经济挑战了传统的生产消费模式，开启了一场关于资源高效利用和环境保护的深刻变革。在这场变革中，AIoT技术则扮演了魔法师的角色，用其智慧之力指引循环经济走向一个更高效和绿色的未来。
虽然这趟旅程充满了挑战，但是我们依旧相信，随着技术的不断进步和创新模式的涌现，AIoT与循环经济的结合将愈发紧密，并且逐步引领我们进入一个资源循环高效、环境友好的新纪元。
参考文献：
《“十四五”循环经济发展规划》，国家发展改革委
《数字化协同：城市生活垃圾治理新引擎—以红庙岭循环经济产业园区为例》，王慧敏/张廷君
《我国数字经济与循环经济的融合发展研究》，李娜娜
《双碳背景下循环经济发展的机遇、挑战与策略》，李俊夫
《Circular Strategies Enabled by the Internet ofThings—A Framework and Analysis ofCurrent Practice》，Sustainability
《The Internet of Things and the circular economy: A systematic literaturereview and research agenda》，Cleaner Production
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