Ten wpis na blogu stanowi drugą część serii blogów poświęconej podejmowaniu wyzwań związanych ze zrównoważonym rozwojem w branży za pomocą Simcenter System Simulation. Krótki przegląd przedstawiono w poprzedniej części 1 wraz z wyjaśnieniami, dlaczego symulacja jest naprawdę odpowiednia do rozwiązywania wyzwań związanych ze zrównoważonym rozwojem.
Na tym blogu przeanalizujmy, w jaki sposób symulacja pomaga sprostać wyzwaniom dostawców komponentów w zakresie zrównoważonego rozwoju, tj. wszystkiego, począwszy od przekładni, pomp, sprężarek, aż po odnawialne źródła energii i oszczędność energii lub symulację operacji. Wszyscy oni przyczyniają się do osiągnięcia celów w zakresie zrównoważonego rozwoju w Twojej firmie. Przyjrzyjmy się razem, aby zrozumieć, w jaki sposób symulacja systemu może w tym pomóc.
Zrównoważony rozwój obejmuje szeroki zakres tematów, które odpowiadają różnym profilom użytkowników, wykraczając poza zintegrowane systemy i maszyny produkcyjne, obejmując indywidualne komponenty stanowiące integralną część inteligentnych produktów. Po bliższym zbadaniu praktycznie każdy element maszyny ma wpływ na zrównoważony rozwój. Sprostanie tym wyzwaniom na wczesnym etapie procesu projektowania może przekształcić je w trwałą przewagę konkurencyjną dzięki głębszemu zrozumieniu związanej z tym fizyki funkcjonalnej.
W praktyce widzimy, że symulacja systemu jest dobrze dostosowana do wszystkich komponentów. Dotyczy to przekładni, pomp, sprężarek, wymienników ciepła itp.
💧🌡⚡️ Jak widać, przy projektowaniu lub modernizacji tych komponentów zawsze pojawia się temat „efektywności energetycznej”. Do elementów hydraulicznych/pneumatycznych, elementów termohydraulicznych, elementów przepływu dwufazowego lub układów elektromechanicznych. Z pewnymi dodatkowymi ruchami w kierunku komponentów zelektryfikowanych.
W ciągu kilku sekund od wykonania symulacja systemu może dostarczyć dane dotyczące strat mocy, wydajności lub oszczędności energii, dzięki czemu łatwo jest zbadać wiele scenariuszy. Symulacja może również pomóc w uzasadnieniu inwestycji w lepsze komponenty, zakupie bardziej wydajnych, zwykle droższych produktów lub przejściu na komponenty zelektryfikowane, które wymagają pewnych dostosowań.
⚡️🌡🔋 W praktyce możemy pomyśleć o zelektryfikowanych pompach zębatych, wentylatorach elektrycznych lub innych komponentach, które zastąpią dotychczasowe komponenty. Możesz zbadać zarządzanie temperaturą maszyn elektrycznych, aż do wyczerpania akumulatora, aby zapewnić bezpieczeństwo i zapobiec ryzyku pożaru. Wszystkie te aspekty należy formalnie sprawdzić podczas procesu zrównoważonego rozwoju, aby przekształcić komponenty, których używasz od lat, w bardziej wydajne lub zelektryfikowane komponenty. W tym miejscu cyfryzacja jest bardzo pomocna i robi różnicę w porównaniu z innymi tradycyjnymi podejściami.
Przyjrzyjmy się teraz odnawialnym źródłom energii i oszczędzaniu energii. Powiem tylko, że mamy taką aplikację energetyczną w Simcenter Amesim. Na przykład z Produkcja zielonego wodoru.
♻️💧⚡💰 W ciągu kilku sekund możemy przewidzieć rozkład produkcji wodoru na miesiące dzięki turbinom wiatrowym, panelom słonecznym, konwerterom energii fal i elektrolizerowi do magazynowania energii w zbiornikach wodoru. Na koniec powstaje zielona energia, którą można wykorzystać w maszynach produkcyjnych lub obiektach zakładu, dzięki czemu Twój ślad węglowy zostanie znacznie zmniejszony.
♻️⚡🔌 Dzięki temu cyfrowemu bliźniakowi możemy także zwiększyć możliwości w zakresie elektryki ekologiczna mikrosieć oparta na wodorze. Celem jest optymalizacja globalnej wydajności systemu z uwzględnieniem zarządzania ciepłem. Możesz sprawdzać swój koszyk energii (energia słoneczna, elektrolizer, paliwo, ogniwo, akumulator itp.) przez miesiące. Aby w końcu sprawdzić, czy jest on kompatybilny z obciążeniem elektrycznym i czy można go prawidłowo dostarczyć do sieci.
☀️⚡🌻🌏 Można nawet rozważyć użycie panele słoneczne do produkcji energii elektrycznej energią słoneczną, którą można magazynować w bateriach wyposażonych w BESS (systemy magazynowania energii akumulatorów). Cyfrowy bliźniak może pomóc w znalezieniu optymalnych ustawień doboru paneli słonecznych w zależności od lokalizacji GPS (jeśli znajdujesz się w Tokio, Berlinie, Madrycie lub Detroit) przy różnym nasłonecznieniu, warunkach pogodowych itp.) w celu przeprowadzenia symulacji, czy wystarczy dostarczaj wystarczającą ilość energii elektrycznej dla wszystkich swoich fabryk, w zależności od pór roku lub różnych miesięcy w roku.
🚢🐟 W przypadku dostawy statkiem w przypadku wysyłki produkcji do różnych krajów na całym świecie możesz rozważyć modernizację statki towarowe z wirnikami Flettnera w celu poprawy napędu. Jest to sposób na zwiększenie oszczędności paliwa i znaczną redukcję emisji CO2 przy niewielkiej inwestycji.
Można nawet studiować wpływ warunków na szlaku morskim (dobra pogoda, zła pogoda) i prędkość statku (wolny, szybki) na czas podróży, zużycie paliwa i emisję CO2.
Chcę tylko powiedzieć, że Symulacja Systemu jest idealna i odpowiednia do osiągnięcia dobrych osiągnięć w zakresie zrównoważonego rozwoju w Twojej firmie.
Wszyscy są pod wrażeniem tych wszystkich możliwości pozwalających uzyskać wspaniałe rezultaty. Ale nie tylko podczas procesu inżynierii produktu za pomocą „Symulacji projektowania” można skorzystać z możliwości symulacji systemu, aby osiągnąć cele w zakresie zrównoważonego rozwoju. Również poprzez „Symulację w operacjach”, w której można osiągnąć istotne praktyczne korzyści bezpośrednio na miejscu, w pobliżu urządzenia sprzętowe.
Technika „Symulacja w działaniu” pomaga wykorzystać model symulacyjny zbudowany w fazie projektowania, aby uzyskać wgląd w trakcie pracy maszyny lub jej eksploatacji. Albo z przetwarzaniem brzegowym, albo z przetwarzaniem w chmurze.
Oto przykład «Symulacji w operacjach» z wykonywalnym cyfrowym bliźniakiem (xDT). To jest przemysłowa pompa ciepła dla dzielnic z modelową kontrolą predykcyjną (MPC).
🏘️🌡️♻️🔥 W praktyce jest to turbina gazowo-kombinowana (GTCC) z dobudowaną pompą ciepła, jednocześnie magazynującą. Jego realizowane w czasie rzeczywistym, przy zastosowaniu podejścia mieszanego pomiędzy danymi przesyłanymi strumieniowo z pola a wynikami dynamicznego modelu symulacyjnego. Pozwala zatem przewidzieć w czasie rzeczywistym przyszłe zachowanie, dzięki czemu można czerpać korzyści z silnych wahań cen energii i profili produkcji. Ze znaczną redukcją OPEX (kosztów operacyjnych). W praktyce jest to oprogramowanie (kontroler) i sprzęt (rośliny) w prawdziwym systemie.
Możemy sobie wyobrazić także inne przypadki użycia w operacjach. Na przykład w przypadku sztucznej inteligencji (AI), w przypadku której cyfrowe bliźniaki mogą pomóc w generowaniu dużej ilości syntetycznych danych. Zastąpiłoby to zatem generowanie danych przy użyciu działających urządzeń sprzętowych, co należy powtarzać do czasu znalezienia nowego scenariusza w trybie online. Symulacje o wysokiej wierności mogą szybko naśladować zachowanie sprzętu i generować niezbędne dane oraz zmniejszać koszty, badając wiele scenariuszy w ciągu kilku sekund wykonania. W ten sposób dane wirtualne można uzupełnić rzeczywistymi danymi operacyjnymi, aby szkolić algorytmy sztucznej inteligencji od razu, w trybie offline.
Podsumowując, możemy rozszerzyć zakres symulacji systemu, aby pomóc w osiągnięciu celów zrównoważonego rozwoju, aż do zrównoważonej produkcji na poziomie fabryki. Zazwyczaj klienci są zainteresowani uzyskaniem wskaźników przejrzystości CO2, optymalizacją zarządzania energią lub lepszą wiedzą, jak korzystać z odnawialnych źródeł energii na miejscu.
🏭🚗🚚 Skup się na neutralności węglowej swojej fabryki, wdrażając odnawialne źródła energii lub wózki widłowe z wodorowymi ogniwami paliwowymi, akumulatory lub angażując się w elektryfikację procesów. Dostępnych jest wiele opcji technologicznych. Symulacja systemu z pewnością może zapewnić wgląd w wybór najlepszych opcji, systemów przechowywania i konfiguracji instalacji, jednocześnie optymalizując koszty operacyjne. Można również wziąć pod uwagę budynki przemysłowe, znajdujące się w nich systemy HVACR lub otaczające je systemy, aby stać się bardziej zrównoważonymi. Pomaga w podejmowaniu strategicznych decyzji dotyczących przejścia zakładów montażowych lub obiektów na działalność neutralną pod względem emisji dwutlenku węgla. Cóż za wspaniały cel!
Nadszedł czas na podsumowanie głównych korzyści płynących ze stosowania Symulacji Systemu na rzecz zrównoważonego rozwoju.
- Usprawniaj swoje działania w zakresie zrównoważonego rozwoju, ponieważ rozwiązania Simcenter System Simulation oferują wszystkie potrzebne gotowe możliwości – narzędzia do analizy energii/mocy, sprawdzania wpływu biomateriałów, minimalizowania zasobów,…
- Sprostaj nowym wyzwaniom lub wymaganiom dzięki symulacji systemu, gdy branże przechodzą w kierunku bardziej zrównoważonych opcji.
- Istnieją również certyfikaty, takie jak ISO 50’001 i kilka innych, które pomagają organizacjom włączyć zrównoważony rozwój do ich codziennych działań.
- Na koniec rozważ dobre zrozumienie oczekiwań, biorąc pod uwagę cele ekologiczne związane z oszczędnością energii, a nie tylko oszczędnością kosztów. W takim przypadku symulacja systemu będzie skuteczna.
Jeśli to przegapiłeś, przeczytaj część 1 tej serii blogów, aby uzyskać ogólny przegląd tego, jak symulacja systemu pomaga odnieść sukces na drodze do zrównoważonego rozwoju dzięki cyfryzacji.