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このブログ投稿は、Simcenter System Simulation を使用して業界の持続可能性の課題に対処するブログ シリーズのパート 2 です。 前回のパート 1 では、サステナビリティの課題に対処するためにシミュレーションが本当に適切である理由を説明しながら、簡単な概要を紹介しています。
このブログでは、部品サプライヤーの持続可能性の課題、つまりギア、ポンプ、コンプレッサーに至るまで、再生可能エネルギーや省エネ、運用中のシミュレーションに至るまで、あらゆるものにシミュレーションがどのように対処するのに役立つかを探ってみましょう。 これらはすべて、社内の持続可能性目標の達成に貢献します。 そこでシステム シミュレーションがどのように役立つかを一緒に見てみましょう。
サステナビリティには、統合システムや生産機械を超えて、スマート製品に不可欠な個々のコンポーネントを含む、多様なユーザー プロファイルに対応する幅広い主題が含まれます。 詳しく調べると、機械内の事実上すべてのコンポーネントが持続可能性に影響を及ぼします。 設計プロセスの早い段階でこれらの課題に対処すると、関連する機能物理学をより深く理解することで、課題を持続可能な競争上の優位性に変える可能性があります。
実際に、システム シミュレーションがすべてのコンポーネントにうまく適合していることがわかります。 ギア、ポンプ、コンプレッサー、熱交換器などに関係します。
💧🌡⚡️ これらのコンポーネントを設計またはアップグレードするときに、常に「エネルギー効率」というトピックがリストされていることがわかります。 油圧/空圧コンポーネント、熱油圧コンポーネントまたは二相流コンポーネント、または電気機械システムの場合。 コンポーネントの電動化に向けていくつかの追加の動きが加えられています。
システム シミュレーションは実行後数秒以内に電力損失、効率、エネルギー節約に関するメトリクスを提供できるため、複数のシナリオを簡単に調査できます。 シミュレーションは、より優れたコンポーネントへの投資を正当化したり、通常より高価なより効率的な製品を購入したり、何らかの調整が必要な電動コンポーネントに切り替えたりするのにも役立ちます。
⚡️🌡🔋 実際には、従来のコンポーネントを置き換える電動ギアポンプ、電動ファン、またはその他のコンポーネントを検討できます。 電子マシンの熱管理をバッテリーの暴走に至るまで調査して、安全性を確保し、火災の危険を防ぐことができます。 長年使用してきたコンポーネントをより効率的なコンポーネントや電動化されたコンポーネントに変換するために、持続可能性を追求する過程で、これらすべての側面を正式にチェックする必要があります。 ここでデジタル化が非常に役立ち、他の従来のアプローチとの違いが生まれます。
次に、再生可能エネルギーと省エネについて見てみましょう。 Simcenter Amesim にはそのようなエネルギー アプリケーションがあると言いたいだけです。 たとえば、 グリーン水素の製造。
♻️💧⚡💰 風力タービン、ソーラーパネル、波力エネルギー変換器、水素タンクにエネルギーを蓄える電解槽のおかげで、数か月にわたる水素生産の分布を数秒で予測できます。 最終的にはグリーン エネルギーが生成され、生産機械や工場設備に使用できるため、二酸化炭素排出量が大幅に削減されます。
♻️⚡🔌 また、このデジタルツインを使用して、電気機器側でもさらに多くのことを行うことができます。 グリーン水素ベースのマイクログリッド。 目標は、熱管理を考慮して全体的なシステム効率を最適化することです。 電源構成 (太陽光発電、電解槽、燃料、セル、バッテリーなど) を数か月にわたって確認できます。 最終的には、電気負荷と互換性があり、系統に適切に供給できることを確認します。
☀️⚡🌻🌏 の使用を検討することもできます 発電用のソーラーパネル 太陽エネルギーを利用し、BESS（バッテリーエネルギー貯蔵システム）を使用してバッテリーに蓄えることができます。 デジタル ツインは、太陽放射照度、気象条件などが異なる GPS 位置 (東京、ベルリン、マドリード、またはデトロイトにいる場合) に応じてソーラー パネルのサイズを変更するための最適な設定を見つけて、十分かどうかをシミュレーションするのに役立ちます。季節や一年のさまざまな月に応じて、すべての工場に十分な電力を供給します。
🚢🐟 製品を世界中のさまざまな国に発送する際の船舶配送については、改造を検討できます。 フレットナーローターを備えた貨物船 推進力を向上させるため。 わずかな投資で燃費を向上させ、CO2 排出量を大幅に削減できる方法です。
を勉強することもできます。 航路状況の影響 旅行時間、燃費、CO2 排出量などの情報（好天、悪天候）と船の速度（遅い、早い）。
システム シミュレーションは完璧であり、企業の持続可能性に関して優れた成果を達成するのに非常に適していると言えます。
素晴らしい結果をもたらすこれらすべての機能には、誰もが非常に感銘を受けています。 しかし、持続可能性の目標を達成するためにシステム シミュレーション機能の恩恵を受けることができるのは、「設計のためのシミュレーション」を使用した製品エンジニアリング プロセス中だけではありません。また、「運用中のシミュレーション」を通じても、実際に重要な利益を現場で直接達成できます。ハードウェアデバイス。
「運用中のシミュレーション」手法は、設計段階で構築されたシミュレーション モデルを活用して、機械の運用中または稼働中に洞察を得るのに役立ちます。 エッジ コンピューティングまたはクラウド コンピューティングのいずれかを使用します。
これは、実行可能デジタル ツイン (xDT) を使用した「運用中のシミュレーション」の例です。 それは 地区用産業用ヒートポンプ モデル予測制御 (MPC) を使用します。
🏘️🌡️♻️🔥 実際には、ガスタービン複合サイクル (GTCC) にヒートポンプと貯蔵施設を追加したものです。 その 混合アプローチを使用してリアルタイムで実行 フィールド ストリーミング データと動的シミュレーション モデルの結果の間。 したがって、将来の行動をリアルタイムで予測できるため、エネルギー価格と生産プロファイルの大きな変動から恩恵を受けることができます。 OPEX（営業経費）が大幅に削減されます。 実際には、実際のシステム上のソフトウェア (コントローラー) とハードウェア (プラント) です。
運用における他のユースケースも想像できます。 たとえば、人工知能 (AI) では、デジタル ツインが大量の合成データの生成に役立ちます。 したがって、新しいシナリオが見つかるまでオンラインで繰り返す必要がある、運用中のハードウェア デバイスによるデータ生成を置き換えることになります。 忠実度の高いシミュレーションは、ハードウェアの動作を迅速に模倣し、必要なデータを生成してコストを削減し、数秒の実行で多くのシナリオを調査できます。 これにより、仮想データを実際の運用データと補完して、AI アルゴリズムを事前にオフラインでトレーニングできます。
結論として、システム シミュレーションの範囲を拡張して、工場レベルでの持続可能な生産に至るまで、持続可能性の目標を達成できるようにすることができます。 通常、顧客は CO2 の透明性に関する指標を取得したり、エネルギー管理を最適化したり、オンサイト再生可能エネルギーの使用方法を詳しく知りたいと考えています。
🏭🚗🚚 再生可能エネルギーや水素燃料電池フォークリフト、バッテリーを導入したり、プロセス電化に取り組んだりして、工場のカーボンニュートラルを目標にしましょう。 利用可能なテクノロジーのオプションは数多くあります。 システム シミュレーションは、運用コストを最適化しながら、最適なオプション、ストレージ システム、プラント構成を選択するための洞察を確実に提供します。 より持続可能なものにするために、工業用建物、その HVACR、または周囲のシステムを考慮することもできます。 これは、組み立て工場や施設をカーボン ニュートラルな運用に移行するための戦略的な決定を下すのに役立ちます。 なんて素晴らしい目標でしょう！
ここで、持続可能性のためにシステム シミュレーションを使用する主な利点を要約します。
- Simcenter システム シミュレーション ソリューションは、エネルギー/電力分析ツール、生体材料の影響の確認、リソースの最小化など、必要なすぐに使用できるすべての機能を提供するため、サステナビリティ活動を推進します。
- 業界がより持続可能な選択肢に移行するにつれて、システム シミュレーションを使用して新たな課題や要件に対処します。
- ISO 50'001 などの認証もいくつかありますが、組織が日常業務に持続可能性を組み込むのに役立つ認証もいくつかあります。
- 最後に、コスト削減だけでなく、エネルギー節約を伴うグリーン目標を考慮して、期待をよく理解することを検討してください。 このような場合、システム シミュレーションを成功させるのが適切です。
見逃した場合は、このブログ シリーズのパート 1 を読んで、システム シミュレーションがデジタル化のおかげで持続可能性への取り組みを成功させるのにどのように役立つかについて概要を理解してください。
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