يُعد منشور المدونة هذا الجزء الثاني من سلسلة مدونات لمعالجة تحديات استدامة الصناعة باستخدام Simcenter System Simulation. تم تقديم نظرة عامة سريعة في الجزء الأول السابق مع توضيح سبب كون المحاكاة مناسبة حقًا لمواجهة تحديات الاستدامة.
في هذه المدونة، دعونا نستكشف كيف تساعد المحاكاة في مواجهة تحديات الاستدامة لموردي المكونات، أي كل شيء بدءًا من التروس والمضخات والضواغط، ويمتد حتى مصادر الطاقة المتجددة وتوفير الطاقة، أو المحاكاة في العمليات. يساهمون جميعًا في الوصول إلى أهداف الاستدامة في شركتك. دعونا نلقي نظرة معًا لنفهم كيف يمكن لمحاكاة النظام أن تساعد في هذا الأمر.
تشمل الاستدامة مجموعة واسعة من المواضيع التي تلبي احتياجات المستخدمين المتنوعة، وتمتد إلى ما هو أبعد من الأنظمة المتكاملة وآلات الإنتاج لتشمل المكونات الفردية التي تعتبر جزءًا لا يتجزأ من المنتجات الذكية. عند الفحص الدقيق، يتبين أن كل مكون تقريبًا داخل الآلات يحمل آثارًا على الاستدامة. إن معالجة هذه التحديات في وقت مبكر من عملية التصميم لديه القدرة على تحويلها إلى ميزة تنافسية مستدامة من خلال اكتساب فهم أعمق للفيزياء الوظيفية المعنية.
من الناحية العملية، نرى أن محاكاة النظام مكيفة بشكل جيد لجميع المكونات. يتعلق الأمر بالتروس والمضخات والضواغط والمبادلات الحرارية وما إلى ذلك.
💧🌡⚡️ يمكنك أن ترى أن موضوع “كفاءة الطاقة” مدرج دائمًا عند تصميم هذه المكونات أو تحديثها. بالنسبة للمكونات الهيدروليكية/ الهوائية، أو مكونات التدفق الحراري الهيدروليكي أو ثنائي الطور، أو الأنظمة الكهروميكانيكية. مع بعض التحركات الإضافية نحو المكونات المكهربة.
في غضون ثوانٍ قليلة من التنفيذ، يمكن لمحاكاة النظام توفير مقاييس حول فقدان الطاقة أو الكفاءة أو توفير الطاقة، لذلك من السهل التحقق من سيناريوهات متعددة. يمكن أن تساعد المحاكاة أيضًا في تبرير الاستثمار في مكونات أفضل، أو شراء منتجات ذات كفاءة أفضل تكون عادةً أكثر تكلفة، أو التحول إلى المكونات المكهربة التي تتطلب بعض التعديلات.
⚡️🌡🔋 من الناحية العملية، يمكننا التفكير في مضخات التروس المكهربة، أو المراوح الكهربائية أو أي مكونات أخرى لتحل محل المكونات القديمة الخاصة بك. يمكنك التحقق من الإدارة الحرارية للأجهزة الإلكترونية، حتى نفاذ البطارية لضمان السلامة ومنع خطر نشوب حريق. يجب فحص جميع هذه الجوانب بشكل رسمي خلال رحلة الاستدامة الخاصة بك لتحويل المكونات التي تستخدمها لسنوات إلى مكونات أكثر كفاءة أو مكهربة. وهنا حيث تكون الرقمنة ذات فائدة كبيرة وتُحدث فرقًا مع الأساليب التقليدية الأخرى.
دعونا الآن نلقي نظرة على مصادر الطاقة المتجددة وتوفير الطاقة. فقط لأقول أن لدينا مثل هذا التطبيق للطاقة مع Simcenter Amesim. على سبيل المثال مع إنتاج الهيدروجين الأخضر.
♻️💧⚡💰 يمكننا التنبؤ في ثوانٍ قليلة بتوزيع إنتاج الهيدروجين على مدار أشهر بفضل توربينات الرياح والألواح الشمسية ومحولات الطاقة الموجية والمحلل الكهربائي لتخزين الطاقة في خزانات الهيدروجين. وفي النهاية، يتم إنتاج الطاقة الخضراء ويمكن استخدامها لآلات الإنتاج الخاصة بك أو مرافق المصنع، بحيث يتم تقليل البصمة الكربونية الخاصة بك بشكل كبير.
♻️⚡🔌 يمكننا أيضًا المضي قدمًا في الجانب الكهربائي، مع هذا التوأم الرقمي لـ شبكة صغيرة تعتمد على الهيدروجين الأخضر. الهدف هو تحسين كفاءة النظام العالمي مع الأخذ في الاعتبار الإدارة الحرارية. يمكنك التحقق من مزيج الطاقة الخاص بك (الطاقة الشمسية، المحلل الكهربائي، الوقود، الخلية، البطارية، …) على مدى أشهر. للتأكد أخيراً من ملاءمتها للحمل الكهربائي، وإمكانية توصيلها للشبكة بشكل صحيح.
☀️⚡🌻🌏 يمكنك حتى التفكير في استخدامه الألواح الشمسية لإنتاج الكهرباء بالطاقة الشمسية، والتي يمكن تخزينها في بطاريات بنظام BESS (أنظمة تخزين طاقة البطارية). يمكن أن يساعد التوأم الرقمي في العثور على الإعدادات المثلى لتحديد حجم الألواح الشمسية اعتمادًا على موقع GPS الخاص بك (إذا كنت متواجدًا في طوكيو أو برلين أو مدريد أو ديترويت) مع إشعاعات شمسية مختلفة، وظروف الطقس، …) لمحاكاة ما إذا كان ذلك كافيًا توفير الكهرباء الكافية لجميع مصانعكم حسب المواسم أو خلال أشهر السنة المختلفة.
🚢🐟 بالنسبة لتسليم السفن عند شحن إنتاجك إلى بلدان مختلفة حول العالم، يمكنك التفكير في التعديل التحديثي سفن الشحن المزودة بدوارات فليتنر لتحسين الدفع. إنها طريقة لزيادة الاقتصاد في استهلاك الوقود والحصول على تخفيض كبير في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون باستثمار صغير فقط.
يمكنك حتى دراسة تأثير ظروف الطريق البحري (الطقس الجيد والطقس السيئ) وسرعة السفينة (بطيئة وسريعة) على وقت السفر والاقتصاد في استهلاك الوقود وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
فقط لأقول أن محاكاة النظام مثالية ومناسبة تمامًا للوصول إلى إنجازات رائعة من أجل الاستدامة في شركتك.
الجميع معجب جدًا بكل هذه القدرات للحصول على نتائج رائعة. ولكن ليس فقط خلال عملية هندسة المنتج مع “المحاكاة للتصميم” يمكنك الاستفادة من إمكانات محاكاة النظام لتحقيق أهداف الاستدامة. ولكن أيضًا من خلال “المحاكاة في العمليات” حيث يمكن الوصول إلى مكاسب عملية كبيرة مباشرة في الموقع، بالقرب من الأجهزة المادية.
تساعد تقنية “المحاكاة في العمليات” على الاستفادة من نموذج المحاكاة الذي تم إنشاؤه أثناء مرحلة التصميم للحصول على رؤى أثناء تشغيل الماكينة أو أثناء الخدمات. إما مع الحوسبة المتطورة أو مع الحوسبة السحابية.
فيما يلي مثال على «المحاكاة في العمليات» مع التوأم الرقمي القابل للتنفيذ (xDT). انه مضخة الحرارة الصناعية للمناطق مع التحكم التنبؤي للنموذج (MPC).
🏘️🌡️♻️🔥 عمليا هي عبارة عن دورة مركبة لتوربينات الغاز (GTCC) مع إضافة مضخة حرارية ومخزن أيضًا. إنه تنفيذها في الوقت الحقيقي، وذلك باستخدام نهج مختلط بين البيانات المتدفقة الميدانية ونتائج نموذج المحاكاة الديناميكية. لذلك فهو يسمح بالتنبؤ في الوقت الحقيقي بالسلوك المستقبلي حتى يتمكن المرء من الاستفادة من التقلبات القوية في أسعار الطاقة وملامح الإنتاج. مع تخفيض كبير في النفقات التشغيلية (نفقات التشغيل). من الناحية العملية، إنها برمجيات (وحدة تحكم) وأجهزة (مصانع) على نظام حقيقي.
يمكننا أيضًا تخيل حالات استخدام أخرى في العمليات. على سبيل المثال، مع الذكاء الاصطناعي (AI) حيث يمكن للتوائم الرقمية المساعدة في توليد كمية كبيرة من البيانات الاصطناعية. لذلك، سيتم استبدال توليد البيانات بأجهزة في العمليات، والتي يجب تكرارها حتى يتم العثور على سيناريو جديد عبر الإنترنت. يمكن لعمليات المحاكاة عالية الدقة أن تحاكي سلوك الأجهزة بسرعة وتولد البيانات الضرورية وتخفض التكاليف، وتتحقق من العديد من السيناريوهات في ثوانٍ قليلة من التنفيذ. وبالتالي، يمكن أن تتكامل البيانات الافتراضية مع البيانات التشغيلية الحقيقية، لتدريب خوارزميات الذكاء الاصطناعي مقدمًا، دون الاتصال بالإنترنت.
في الختام، يمكننا توسيع نطاق محاكاة النظام للمساعدة في تحقيق أهداف الاستدامة، وصولاً إلى الإنتاج المستدام على مستوى المصنع. عادةً ما يهتم العملاء بالحصول على مقاييس لشفافية ثاني أكسيد الكربون، لتحسين إدارة الطاقة أو معرفة كيفية استخدام مصادر الطاقة المتجددة في الموقع بشكل أفضل.
🏭🚗🚚 استهدف الحياد الكربوني لمصنعك، أو استخدام الطاقات المتجددة أو الرافعات الشوكية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين، أو البطاريات، أو التعامل مع كهربة العمليات. هناك العديد من خيارات التكنولوجيا المتاحة. من المؤكد أن محاكاة النظام يمكن أن توفر رؤى لتحديد أفضل الخيارات وأنظمة التخزين وتكوينات المصنع مع تحسين تكلفة التشغيل. يمكن للمرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار المباني الصناعية أو أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVACR) أو الأنظمة المحيطة بها لتصبح أكثر استدامة. يساعد على اتخاذ قرارات استراتيجية لنقل مصانع التجميع أو المرافق الخاصة بك للوصول إلى عمليات خالية من الكربون. يا له من هدف عظيم!
لقد حان الوقت الآن لتلخيص الفوائد الرئيسية لاستخدام محاكاة النظام من أجل الاستدامة.
- قم بتعزيز أنشطة الاستدامة الخاصة بك، حيث توفر حلول Simcenter System Simulation جميع الإمكانات غير التقليدية اللازمة – أدوات تحليل الطاقة/الطاقة، للتحقق من تأثير المواد الحيوية، لتقليل الموارد، …
- قم بمواجهة التحديات أو المتطلبات الجديدة باستخدام محاكاة النظام مع تحول الصناعات نحو خيارات أكثر استدامة.
- هناك أيضًا بعض الشهادات مثل ISO 50'001 وعدد قليل من الشهادات الأخرى التي تساعد المؤسسات على دمج الاستدامة في عملياتها اليومية.
- وأخيرًا، خذ بعين الاعتبار الفهم الجيد للتوقعات، مع الأخذ في الاعتبار الأهداف الخضراء المتعلقة بتوفير الطاقة، وليس فقط توفير التكاليف. في مثل هذه الحالة، تعد محاكاة النظام مناسبة تمامًا لتحقيق النجاح.
إذا فاتك ذلك، يرجى قراءة الجزء الأول من سلسلة المدونات هذه للحصول على نظرة عامة حول كيفية مساعدة محاكاة النظام على تحقيق النجاح في رحلة الاستدامة الخاصة بك بفضل الرقمنة.