Эта запись в блоге является первой частью серии блогов, посвященной решению проблем устойчивого развития с помощью мультифизического цифрового двойника. Дополнительные приложения описаны в Части 2, где более подробно рассматриваются все возможности, которые вы можете использовать для достижения целей устойчивого развития в вашей компании.
Глобальное потепление и изменение климата напрямую влияют на то, как мы сегодня ведем бизнес. Энергетический переход и устойчивое развитие — это тенденции, которые влияют как на потребителей, так и на отрасль.
Для промышленности цифры довольно высоки, поскольку на ее долю приходится непосредственно 1/3 потребляемой энергии и 20% выбросов углекислого газа. Остальное связано с другими видами деятельности, такими как сельское хозяйство, строительство или коммерческие услуги и т. д.
Разработка устойчивых продуктов и процессов во всех отраслях ставит перед производителями новые задачи наряду с традиционными требованиями к высококачественным, доступным, адаптированным и индивидуализированным товарам, которые усугубляются растущим ценовым давлением и сбоями в цепочках поставок. Примечательно, что компании осознают, что значительные 80% воздействия продукта на устойчивое развитие формируется на начальном этапе разработки концепции. Для решения этой проблемы становится обязательным использование цифрового двойника, основанного на физике. Этот инженерный инструмент предлагает виртуальное представление, которое точно моделирует физику и поведение реального мира, обеспечивая понимание сложных взаимозависимостей между нелинейными атрибутами.
Поскольку производители развивают свои бизнес-критерии и процессы принятия решений, чтобы учитывать устойчивую перспективу. Это действительно новая возможность.
Устойчивое развитие становится лицензией на деятельность
Мы выходим за рамки того, что внимание к устойчивому развитию было почти простым глянцевым журналом, сопровождающим годовой отчет. Это право на взаимодействие с потенциальными клиентами и клиентами, а также множество возможностей для заключения новых сделок.
Устойчивое развитие превратилось из выбора или маркетинговой стратегии в фундаментальное требование для бизнеса. Сдвиг в области устойчивого развития уже здесь СЕЙЧАС. Клиенты, инвесторы и регулирующие органы требуют от компаний прозрачности и подотчетности, когда речь идет об их воздействии на окружающую среду. Беглый взгляд на правительственную программу и веб-сайт компаний из списка Fortune 500 показывает важность программы устойчивого развития: «чистые нулевые обязательства», «поток капитала», «дефицит ресурсов» и «циркулярная экономика».
В мире инженерии растет осознание того, что значительная часть воздействия продукта на устойчивое развитие формируется на начальном этапе концептуализации. Нахождение баланса между производительностью и устойчивостью — это мультифизическая проблема, и мы покажем с помощью различных приложений, как это сделать. Системное моделирование Simcenter может помочь перейти к этим новым требованиям в различных отраслях промышленности.
Мы можем наблюдать эволюцию системного моделирования с течением времени в 3 основных этапа.
01.- Системное моделирование началось уже давно с «Представлений».
02.- затем несколько лет назад он расширился до «Управления».
03.- теперь переход на «Устойчивое развитие», который действует с сегодняшнего дня.
Если мы уточним некоторые проблемы, которые можно решить с помощью системного моделирования в отношении устойчивости, мы могли бы перечислить эти девять проблем.
Понимание и оптимизация эффективности системы имеет решающее значение для снижения использования энергии и потерь. Избегание или минимизация отходов, а также обеспечение переработки и повторного использования продуктов способствуют устойчивому развитию. Это предполагает не только минимизацию отходов материалов, но и сосредоточение внимания на эффективном использовании и переработке энергии.
Решая проблему устойчивого развития, компании могут использовать альтернативные или биоэкологичные материалы (тот, который мне нравится), чтобы избежать свалок. Моделирование может помочь понять и изучить влияние изменения материала на существующий процесс.
Затем, оптимизируя инфраструктурную сеть или использование возобновляемых источников энергии и нейтральность ресурсов, т. е. более зеленые здания, центры обработки данных и фабрики, а также для управления ресурсами с помощью воды, энергии, жидкостей, нефти и т. д., моделирование сокращения выбросов и загрязняющих веществ обеспечивает раннее понимание и предусматривает оптимизацию в соответствии с индивидуальными потребностями. требования.
На самом деле использование цифрового двойника для решения задач устойчивого развития не является чем-то новым. В Siemens мы начали в 2009-2011 годах, возможно, в то время слишком рано. ПИКАНОЛ для Проект энергосбережения ткацких станков, основанная Европейским сообществом. Его называли ЭСТОМАД что означает «Инструменты энергетического программного обеспечения для устойчивого проектирования машин».
Этот успешный проект позволил PICANOL разработает «самые энергоэффективные ткацкие станки на рынке»»
Затем мы применили этот подход во многих других отраслях. Просто помните, что системное моделирование хорошо подходит для решения проблем устойчивого развития отрасли. Особенно с Simcenter Amesim, поскольку он по умолчанию включает обмен электроэнергией для всех компонентов цифровых двойников.
Мы определили эти пять сегментов, которые соответствуют привычным нам отраслям. Особое внимание уделяется теплопромышленным предприятиям или предприятиям высокой энергетики, поскольку мы видим, что от этих компаний поступает много запросов на повышение устойчивости.
Давайте перейдем к практическому реальному варианту использования из отраслей, чтобы понять, что это такое.
Мы быстро представим клиентам два примера:
- Био/экологичный материал для упаковочных машин. Речь идет о пластиковой упаковке на биологической основе.
- Управление ресурсами с помощью дата-центров. Речь идет об энергосбережении для охлаждающей инфраструктуры.
🏭 📦🥡 замена пластиковых материалов на использование биоматериалов оказывает прямое влияние на упаковочные машины, оно не должно сокращать или останавливать производство. Поэтому необходимо проверить, что эти упаковочные машины по-прежнему работают правильно со своими цифровыми двойниками, а если нет, то необходимо провести адаптацию с калибровкой модели для обеспечения производительности продукта.
♻️⚡️🌡 Давайте теперь представим еще один случай устойчивости с Инфраструктура охлаждения 3-этажного дата-центра. Цифровой двойник помогает удовлетворить требования, а виртуальное моделирование реальной системы позволяет проверить разработку программного обеспечения (контроллера). Таким образом, в конечном итоге энергия может быть значительно снижена, а также произойдет сухой ход охлаждающей жидкости. Вот вебинар, где мы углубимся в то, как моделирование может улучшить охлаждение центра обработки данных.
Молодцы, мы можем лучше понять устойчивое развитие с помощью этих двух примеров о влиянии био/экологичных материалов и энергосбережения в центрах обработки данных. Перейдем теперь к теме эффективности.
Цель здесь состоит в том, чтобы получить четкое представление о показателях эффективности для всех подсистем на заводах или промышленном оборудовании, как это доступно сегодня для бытовой техники с экомаркировкой (классы от A до G, цветное изображение). На самом деле это уже можно сделать на сегодняшний день в Simcenter Amesim.
🏭♻️🎯💧 Мы можем извлечь всю информацию на уровне системы, подсистем или компонентов. Таким образом, мы можем оптимизировать производственные машины, чтобы повысить их эффективность. Например, с гидравлический пресс, где есть некоторые варианты конструкцииИспользование двигателя с регулируемой скоростью или гидроаккумулятора обеспечивает значительную экономию энергии.
Например, вплоть до элементов управления, настройки ПИД-регулятора могут быть оптимизированы для предотвращения колебаний, поэтому небольшое потребление энергии в режиме ожидания, которое со временем становится важными потерями энергии. У него есть реальный интерес в контексте энергосбережения, а также повышения цен на энергию, что влияет на OPEX (операционные расходы) по сравнению с CAPEX (капитальные затраты).
Другой пример ниже — энергоэффективность процесс вулканизации велосипедной шины. Это интересный пример, поскольку у каждого есть велосипед, или каждый может представить, что это экологически чистый транспорт.
🏭🌱🚴 Но знаете ли вы, что эффективность процесса составляет всего 1%, при этом теряется очень много энергии. На самом деле существует пар, который накачивает шину для вулканизации, но это действительно неэффективно. Авторы рекомендуют перейти на электрификацию, что потребует некоторого моделирования и анализа, чтобы убедиться, что адаптация по-прежнему подходит для новых электрифицированных производственных машин.
Давайте закончим на этом последнем примере керамическая печь – Инсталляция длиной 80 метров (43 модуля по 2,1 м каждый). Хорошо известно, что это энергоемкий процесс.
🏭 🌡️🔥 Благодаря Simcenter Amesim заказчик смог точно спрогнозировать распределение температуры по модулям, включая тепловую газовую горелку для обеспечения тепловой мощности. В конце концов им удалось добиться экономии топлива на 10 %, как и CO2, благодаря новой горелке с рекуперацией тепла, в которой горячий воздух повторно впрыскивается на вход горелки. Это впечатляет, не так ли?
Подводя итог, можно сказать, что обеспечение устойчивости при разработке и производстве продукции требует стратегического подхода, рассмотрения на ранних стадиях и передовых инструментов, таких как цифровые двойники на основе физики, чтобы преодолевать сложности и использовать устойчивость как конкурентное преимущество.
В идеале реальные примеры использования приложений, обсуждаемые в блоге, дают хорошее представление о том, как Simcenter System Solutions может помочь добиться успеха в достижении ваших целей устойчивого развития. Давайте теперь прочитаем вторую часть этой серии блогов, чтобы получить более подробную информацию о других приложениях, от экологически чистых/электрифицированных компонентов до моделирования операций. Это открывает новые возможности для инноваций в области устойчивого развития.
И, пожалуйста, помните это основное определение: «Устойчивое развитие – это развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего, не ставя под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности», какая великая амбиция!