这篇博文是博客系列的第 1 部分，旨在通过多物理场数字孪生解决您的可持续发展挑战。 第 2 部分介绍了其他应用程序，更全面地介绍了您可以受益于实现公司可持续发展目标的所有功能。
全球变暖和气候变化直接影响我们今天的经营方式。 能源转型和可持续性是影响消费者和行业的趋势。
对于工业来说，这个数字相当高，因为它直接占能源消耗的 1/3 和碳排放的 20%。 其余的与农业、建筑或商业服务等其他活动有关。
在所有行业中开发可持续产品和流程给制造商带来了新的挑战，除了对高质量、价格实惠、定制和个性化商品的传统需求外，成本压力不断升级和供应链中断也加剧了这一挑战。 值得注意的是，公司意识到产品的可持续发展影响的 80% 是在最初的概念阶段形成的。 为了解决这个问题，利用基于物理的数字孪生变得势在必行。 该工程工具提供了一种虚拟表示，可以准确模拟现实世界的物理和行为，从而深入了解非线性属性之间复杂的相互依赖性。
随着制造商不断发展其业务标准和决策流程，以融入可持续的视角。 这确实是一个新的机会。
可持续发展正在成为经营许可证
我们正在超越对可持续发展的关注几乎只是年度报告附带的一本光鲜亮丽的杂志的地步。 这是与潜在客户和现有客户互动的权利，有很多获得新交易的机会。
可持续性已从一种选择或营销策略发展成为企业的基本要求。 可持续发展的转变现在就在这里。 客户、投资者和监管机构要求公司在环境影响方面保持透明度和问责制。 快速浏览一下政府议程和财富 500 强公司的网站，就会发现可持续发展议程的重要性：“净零承诺”、“资本流动”、“资源稀缺”和“循环经济”。
在工程领域，人们越来越认识到产品的可持续性影响的很大一部分是在最初的概念化阶段形成的。 平衡性能和可持续性的行为是一个多物理问题，我们将通过各种应用程序展示如何 Simcenter 系统仿真 可以帮助各个工业领域过渡到这些新要求。
我们可以通过 3 个主要步骤观察系统仿真随时间的演变。
01.- 系统仿真很久以前就开始于“性能”。
02.-然后一年前它扩展到“控件”。
03.- 现在转向“可持续性”，从今天起生效
如果我们细化一些可以通过系统仿真解决的有关可持续性的挑战，我们可以列出这九个挑战。
了解和优化系统效率对于减少能源利用率和损失至关重要。 避免或最大限度地减少浪费并确保产品得到回收和重新利用可以促进可持续性。 这不仅涉及最大限度地减少材料浪费，还涉及能源的有效利用和回收。
在应对可持续发展挑战的同时，公司可以采用替代材料或生物环保材料（我喜欢的材料）来避免垃圾填埋。 模拟可以帮助理解和研究材料变化对现有工艺的影响。
接下来，在优化基础设施电网或可再生能源使用和资源中性（即绿色建筑、数据中心和工厂）以及水、能源、流体、石油等资源管理的同时，减少排放和污染物的模拟提供了早期见解并根据个人情况设想优化要求。
实际上，使用数字孪生来实现可持续目标并不新鲜。 在西门子，我们从 2009 年到 2011 年开始，当时可能有点太早了， 必佳诺 为了 织机节能改造项目，由欧洲共同体创立。 它被称为 埃斯托玛德 代表“可持续机器设计的能源软件工具”。
这个成功的项目让 必佳诺设计“市场上最节能的织机”
然后我们将这种方法应用到许多其他行业。 请记住，系统仿真非常适合解决行业可持续发展挑战。 尤其是 Simcenter Amesim，因为它默认包含数字孪生所有组件的电力/能量交换。
我们确定了这五个与我们熟悉的通常行业相对应的细分市场。 我们特别关注热力工业或高能工厂，因为我们看到这些公司提出了许多提高可持续性的要求。
让我们转向行业中的实际用例来了解它是什么。
我们将快速向客户介绍两个示例：
- 用于包装机械的生物/环保材料。 这是关于生物基塑料包装的。
- 数据中心的资源管理。 这是关于冷却基础设施的节能。
🏭 📦🥡 的 更换塑料材料以使用生物材料 对包装机有直接影响，不应减少或停止生产。 因此，需要检查这些包装机的数字孪生是否仍能正常运行，如果不能正常运行，则需要进行模型校准调整以确保产品性能。
♻️⚡️🌡现在让我们介绍另一个可持续发展的案例 三层数据中心冷却基础设施。 数字孪生有助于满足要求，真实系统的虚拟仿真可以验证软件开发（控制器）。 因此，最终，能源可以显着减少，冷却剂也可以空运行。 这是一个网络研讨会，我们将深入探讨如何 仿真可以改善数据中心冷却。
干得好，我们可以通过这两个关于生物/环保材料和数据中心节能的影响的例子更好地理解可持续性。 现在让我们进入效率主题。
这里的目标是清楚地了解工厂或工业机械中所有子系统的效率指标，就像目前带有生态标签的家用电器（A 到 G 级，彩色视图）的效率指标一样。 事实上，截至目前，Simcenter Amesim 已经可以做到这一点。
🏭♻️🎯💧 我们可以提取系统级别、子系统或组件的所有信息。 因此我们可以优化生产机器以提高效率。 例如与 液压机有一些设计变体，引入变速电机或液压蓄能器可带来显着的节能效果。
例如，在控制方面，可以优化 PID 设置以防止振荡，因此空闲模式下的少量能量消耗随着时间的推移会成为重要的能量损失。 它对节能有着真正的兴趣，但也对影响 OPEX（运营费用）与 CAPEX（资本支出）的能源价格上涨感兴趣。
下面的另一个例子是能源效率 自行车轮胎的硫化过程。 这是一个有趣的例子，因为每个人都有一辆自行车，或者可以想象它是一种环保的交通工具。
🏭🌱🚴但是你知道吗，这个过程的效率只有1%，大量的能量就这样流失了。 其实有蒸汽给轮胎充气进行硫化，但效率确实很低。 作者建议转向电气化，这需要一些模拟和分析，以确保适应新的电气化生产机器仍然可以。
现在让我们以最后一个例子来结束 陶瓷窑炉 – 安装长 80 米（43 个模块，每个模块 2.1 m）。 众所周知，这是一个能源密集型过程。
🏭 🌡️🔥 借助 Simcenter Amesim，客户能够准确预测模块（包括提供热能的热燃气燃烧器）的温度分布。 得益于新型热回收燃烧器，热空气在燃烧器入口处重新注入，他们最终成功地将燃料节省率提高了 10%，二氧化碳排放量也同样提高了 10%。 这令人印象深刻，不是吗？
总之，在产品开发和制造中拥抱可持续性需要战略方法、早期考虑以及基于物理的数字孪生等先进工具，以应对复杂性并利用可持续性作为竞争优势。
理想情况下，博客中讨论的实际应用程序用例可以很好地概述 Simcenter System Solutions 如何帮助您成功实现可持续发展目标。 现在让我们阅读本博客系列的第 2 部分，以获取有关其他应用程序的更多详细信息，从可持续/电气化组件到操作模拟。 这为可持续发展领域的创新开辟了新途径。
请记住这个基本定义：“可持续发展是既满足当代人的需要，又不损害子孙后代满足其需要的能力的发展”，这是多么伟大的志向啊！