انضم إلى منتدى المصممين
خبرتك ضرورية للمجتمع. انضم إلينا وساهم بمعرفتك
انضم إلى المنتدى الآنشارك وتعلّم وتقدّم مع أفضل المحترفين في هذا المجال
يُعد منشور المدونة هذا الجزء الأول من سلسلة مدونات لمعالجة تحديات الاستدامة لديك من خلال توأم رقمي متعدد الفيزياء. يتم تناول التطبيقات الإضافية في الجزء الثاني مع رؤية أكثر شمولاً لجميع الإمكانات التي يمكنك الاستفادة منها للوصول إلى أهداف الاستدامة الخاصة بك في شركتك.
يؤثر الاحتباس الحراري وتغير المناخ بشكل مباشر على الطريقة التي نمارس بها أعمالنا اليوم. يعد تحول الطاقة والاستدامة من الاتجاهات التي تؤثر على المستهلكين والصناعة على حد سواء.
بالنسبة للصناعة، فإن الأرقام مرتفعة جدًا لأنها تمثل بشكل مباشر ثلث الطاقة المستهلكة و20% من انبعاثات الكربون. ويرتبط الباقي بأنشطة أخرى مثل الزراعة أو البناء أو الخدمات التجارية وما إلى ذلك.
ويطرح تطوير المنتجات والعمليات المستدامة في جميع الصناعات تحديات جديدة للمصنعين إلى جانب المطالب التقليدية للسلع عالية الجودة وبأسعار معقولة ومخصصة وفردية، والتي تتفاقم بسبب ضغوط التكلفة المتصاعدة والاضطرابات في سلاسل التوريد. ومن الجدير بالذكر أن الشركات تدرك أن 80% من تأثير الاستدامة للمنتج يتم تشكيله خلال مرحلة التصور الأولي. ولمعالجة هذه المشكلة، يصبح من الضروري الاستفادة من التوأم الرقمي القائم على الفيزياء. توفر هذه الأداة الهندسية تمثيلاً افتراضيًا يحاكي بدقة فيزياء وسلوك العالم الحقيقي، مما يوفر نظرة ثاقبة على الترابط المعقد بين السمات غير الخطية.
مع قيام الشركات المصنعة بتطوير معايير أعمالها وعمليات صنع القرار للتعامل مع منظور مستدام. إنها حقا فرصة جديدة.
لقد أصبحت الاستدامة بمثابة ترخيص للعمل
إننا ننتقل إلى ما هو أبعد من النقطة التي كان فيها التركيز على الاستدامة مجرد مجلة لامعة مصاحبة للتقرير السنوي. إنه الحق في التفاعل مع العملاء المحتملين والعملاء، مع العديد من الفرص للحصول على صفقات جديدة.
لقد تطورت الاستدامة من كونها خيارًا أو استراتيجية تسويقية إلى أن أصبحت مطلبًا أساسيًا للشركات. تحول الاستدامة موجود الآن. يطالب العملاء والمستثمرون والجهات التنظيمية بالشفافية والمساءلة من الشركات عندما يتعلق الأمر بتأثيرها البيئي. تكشف نظرة سريعة على أجندة الحكومة والموقع الإلكتروني لشركة Fortune 500 عن أهمية أجندة الاستدامة: “صافي الالتزامات الصفرية”، و”تدفق رأس المال”، و”ندرة الموارد”، و”الاقتصاد الدائري”.
في عالم الهندسة، هناك إدراك متزايد بأن جزءًا كبيرًا من تأثير استدامة المنتج يتم تشكيله خلال مرحلة التصور الأولي. يعد تحقيق التوازن بين الأداء والاستدامة مشكلة متعددة الفيزياء وسنوضح من خلال تطبيقات مختلفة كيفية القيام بذلك محاكاة نظام Simcenter يمكن أن تساعد في الانتقال إلى هذه المتطلبات الجديدة في مختلف القطاعات الصناعية.
يمكننا ملاحظة تطور محاكاة النظام بمرور الوقت في 3 خطوات رئيسية.
01.- بدأت محاكاة النظام منذ وقت طويل مع “العروض”.
02.- ثم توسعت إلى “الضوابط” منذ عدة سنوات.
03.- الآن التحول إلى “الاستدامة”، والتي أصبحت فعالة اعتبارا من اليوم
إذا قمنا بتحسين بعض التحديات التي يمكن معالجتها من خلال محاكاة النظام فيما يتعلق بالاستدامة، فيمكننا إدراج هذه التحديات التسعة.
يعد فهم كفاءة النظام وتحسينها أمرًا بالغ الأهمية لتقليل استخدام الطاقة وخسائرها. إن تجنب النفايات أو تقليلها وضمان إعادة تدوير المنتجات وإعادة استخدامها يعزز الاستدامة. ولا يتضمن ذلك تقليل هدر المواد فحسب، بل يشمل أيضًا التركيز على الاستخدام الفعال للطاقة وإعادة تدويرها.
أثناء مواجهة تحدي الاستدامة، يمكن للشركات اعتماد مواد بديلة أو صديقة للبيئة (التي أحبها) لتجنب مدافن النفايات. يمكن أن تساعد المحاكاة في فهم ودراسة تأثير التغيير في المواد على العملية الحالية.
بعد ذلك، أثناء تحسين شبكة البنية التحتية أو استخدام الطاقة المتجددة وحياد الموارد، أي المباني الأكثر خضرة ومراكز البيانات والمصانع بالإضافة إلى إدارة الموارد باستخدام المياه والطاقة والسوائل والنفط، … توفر محاكاة الحد من الانبعاثات والملوثات رؤى مبكرة وتتصور التحسين وفقًا للفرد متطلبات.
في الواقع، إن استخدام التوأم الرقمي لمعالجة الهدف المستدام ليس بالأمر الجديد. في شركة سيمنز بدأنا في الفترة 2009-2011، وربما كان ذلك مبكرًا بعض الشيء في ذلك الوقت، مع بيكانول ل مشروع توفير الطاقة لآلات النسيج، التي أسستها الجماعة الأوروبية. كان يدعى إستوماد تعني “أدوات برمجيات الطاقة لتصميم الآلات المستدامة”.
سمح هذا المشروع الناجح PICANOL لتصميم “أنوال النسيج الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة في السوق“
ثم قمنا بنشر هذا النهج في العديد من الصناعات الأخرى. فقط تذكر أن محاكاة النظام مناسبة تمامًا لمواجهة تحديات استدامة الصناعة. خاصة مع Simcenter Amesim لأنه يتضمن بشكل افتراضي تبادل الطاقة/الطاقة لجميع مكونات التوائم الرقمية.
لقد حددنا هذه القطاعات الخمسة التي تتوافق مع الصناعات المعتادة التي نعرفها. مع التركيز بشكل خاص على المصانع الحرارية أو الصناعية ذات الطاقة العالية حيث نرى العديد من الطلبات لمزيد من الاستدامة تأتي من هذه الشركات.
دعنا ننتقل إلى حالة الاستخدام الحقيقي العملي من الصناعات لفهم ماهيتها.
سنقدم بسرعة مثالين مع العملاء:
- المواد الحيوية/الصديقة للبيئة لآلات التعبئة والتغليف. يتعلق الأمر بالتغليف البلاستيكي الحيوي.
- إدارة الموارد مع مراكز البيانات. يتعلق الأمر بتوفير الطاقة للبنى التحتية للتبريد.
🏭 📦🥡 ال تغيير المواد البلاستيكية لاستخدام المواد الحيوية بدلا من ذلك له تأثير مباشر على ماكينات التعبئة والتغليف فلا يجب أن يقلل أو يوقف الإنتاج. ومن هنا ضرورة التحقق من أن آلات التعبئة والتغليف هذه لا تزال تعمل بشكل صحيح مع توائمها الرقمية، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فستكون هناك حاجة إلى تعديلات مع معايرة النموذج لضمان أداء المنتج.
♻️⚡️🌡 دعونا نقدم الآن حالة أخرى من الاستدامة مع أ بنية تحتية لتبريد مركز البيانات مكونة من 3 طوابق. يساعد التوأم الرقمي على تلبية المتطلبات، وتسمح المحاكاة الافتراضية للنظام الحقيقي بالتحقق من صحة تطوير البرمجيات (وحدة التحكم). لذلك في النهاية، يمكن تقليل الطاقة بشكل كبير، وكذلك تجفيف سائل التبريد. إليك ندوة عبر الإنترنت حيث نتعمق أكثر حول كيفية القيام بذلك يمكن للمحاكاة تحسين تبريد مركز البيانات.
حسنًا، يمكننا فهم الاستدامة بشكل أفضل من خلال هذين المثالين حول تأثير المواد الحيوية/الصديقة للبيئة وتوفير الطاقة في مراكز البيانات. دعنا ننتقل الآن إلى موضوع الكفاءة.
الطموح هنا هو الحصول على رؤية واضحة لمقاييس الكفاءة لجميع الأنظمة الفرعية في المصانع أو الآلات الصناعية، مثل ما هو متاح اليوم للأجهزة المنزلية ذات العلامات البيئية (الفئات من A إلى G، عرض ملون). في الواقع، هذا شيء يمكن القيام به بالفعل اعتبارًا من اليوم في Simcenter Amesim.
🏭♻️🎯💧 يمكننا استخراج كافة المعلومات على مستوى النظام أو الأنظمة الفرعية أو المكونات. حتى نتمكن من تحسين آلات الإنتاج لزيادة كفاءتها. على سبيل المثال مع الصحافة الهيدروليكية حيث بعض متغيرات التصميم، يؤدي إدخال محرك متغير السرعة أو مركم هيدروليكي إلى توفير كبير في الطاقة.
حتى عناصر التحكم، على سبيل المثال، يمكن تحسين إعدادات PID لمنع التذبذبات، وبالتالي فإن الاستهلاك الصغير للطاقة في وضع الخمول، والذي يصبح فقدانًا مهمًا للطاقة بمرور الوقت. لديها مصلحة حقيقية في سياق توفير الطاقة، ولكن أيضًا زيادة أسعار الطاقة التي تؤثر على OPEX (نفقات التشغيل) مقابل CAPEX (النفقات الرأسمالية).
المثال الآخر أدناه هو كفاءة الطاقة في عملية الفلكنة لإطارات الدراجات. إنه مثال مثير للاهتمام حيث أن كل شخص لديه دراجة، أو يمكن أن يتخيل أنها أداة صديقة للبيئة للنقل.
🏭🌱🚴 ولكن هل تعلم أن كفاءة العملية تبلغ 1% فقط، مع فقدان الكثير من الطاقة للتو. في الواقع، هناك بخار يعمل على نفخ الإطار من أجل الفلكنة، لكنه غير فعال حقًا. يوصي المؤلفون بالتحول إلى الكهرباء، الأمر الذي قد يتطلب بعض المحاكاة والتحليل للتأكد من أن التعديلات لا تزال مناسبة لآلات الإنتاج المكهربة الجديدة.
لنختتم الآن بهذا المثال الأخير لـ a فرن السيراميك – تركيب بطول 80 مترًا (43 وحدة طول كل منها 2.1 متر). ومن المعروف أنها عملية كثيفة الطاقة.
🏭 🌡️🔥 بفضل Simcenter Amesim، تمكن العميل من التنبؤ بدقة بتوزيع درجة الحرارة على الوحدات بما في ذلك موقد الغاز الحراري لتوفير الطاقة الحرارية. لقد نجحوا أخيرًا في الحصول على زيادة بنسبة 10% في توفير الوقود، والأمر نفسه بالنسبة لثاني أكسيد الكربون، وذلك بفضل الموقد الجديد لاستعادة الحرارة حيث يتم إعادة حقن الهواء الساخن عند مدخل الموقد. هذا مثير للإعجاب، أليس كذلك؟
باختصار، يتطلب تبني الاستدامة في تطوير المنتجات والتصنيع نهجًا استراتيجيًا، واعتبارات مبكرة، وأدوات متقدمة مثل التوائم الرقمية القائمة على الفيزياء للتغلب على التعقيدات والاستفادة من الاستدامة كميزة تنافسية.
ومن الناحية المثالية، فإن حالات استخدام التطبيق الحقيقي التي تمت مناقشتها في المدونة تعطي نظرة عامة جيدة حول كيف يمكن لحلول Simcenter System Solutions أن تساعد في تحقيق النجاح عند معالجة أهداف الاستدامة الخاصة بك. لنقرأ الآن الجزء الثاني من سلسلة المدونات هذه للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً حول التطبيقات الأخرى، بدءًا من المكونات المستدامة/المكهربة وحتى المحاكاة في العمليات. وهذا يفتح آفاقًا جديدة للابتكار في مجال الاستدامة.
وتذكروا من فضلكم هذا التعريف الأساسي: “التنمية المستدامة هي التنمية التي تلبي احتياجات الحاضر دون المساس بقدرة الأجيال القادمة على تلبية احتياجاتها الخاصة”، يا له من طموح عظيم!
انضم إلى منتدى المصممين
خبرتك ضرورية للمجتمع. انضم إلينا وساهم بمعرفتك
انضم إلى المنتدى الآنشارك وتعلّم وتقدّم مع أفضل المحترفين في هذا المجال