什么是可持续制造?

作者:: Carlos Melgarejo
  • 4/26/2022
  • 阅读时间 : 4 分钟
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可持续制造是指采用无污染工艺,旨在节约能源和其他自然资源,满足员工、社区和消费者的经济和安全需求。 

可持续制造其实并不是新生概念,只不过它在塑造工业运营方面发挥的作用愈发明显,主要表现在客户会在做出购买决策的过程中考虑可持续性因素。相应地,致力于承担环境责任的公司也逐渐受到投资者的青睐。因此,合理的可持续制造承诺已成为保持竞争力的关键。现在,工业公司不得不在现有盈利运作与“绿色”实践的潜在市场价值之间取得平衡。

可持续制造为什么如此重要?

企业的成功和经济效益越来越依赖于采用以下可持续制造实践:

  • 向市场推出更加卓越、价值更高的可持续产品
  • 提高运营绩效 - 尤其重视减少能源消耗和质量缺陷
  • 减少间接成本,例如,员工差旅、供应链、库存管理和机器效率低下导致的成本

这些实践源自制造商可能对环境造成的影响: 

  • 减少温室气体和颗粒物的直接排放,实现生产去碳化
  • 减少能耗 
  • 减少温室气体的间接排放,与员工差旅、原料、投入、供应商、经销商等直接相关的排放。

经济效益和环境效益之间的关系肉眼可见,各大公司也因此对可持续制造概念青眼有加。这要求工程师着眼产品和生产设施的整个生命周期管理流程。在产品生命周期的每个阶段(设计、制造、营销、产品使用以及处理或回收),都可以获得经济效益和环境效益。

制造商对环境的影响必须降低到中性水平。要兑现这一承诺,工业公司可以借力各种性能强大的工具,例如,计算机辅助设计 (CAD)、增强现实 (AR) 软件、工业物联网 (IIoT) 解决方案,以及产品生命周期管理 (PLM) 软件。使用这些工具可以有效缩短产品开发时间,最终减少产品的间接碳足迹。

数字化转型是可持续制造的必由之路

不知不觉中,实现了数字化转型的工业公司早已具备成功引领生态变革所需的必备 IT 工具。

计算机辅助设计 (CAD) 

利用某些 CAD 工具中固有的创成式设计功能,工程师能够借助算法来提出满足特定要求的设计选项,例如减轻成品质量。不得不说,创成式设计有助于减少增材制造和减材制造的材料使用量。与消耗材料并产生废料的加工工艺相比,增材制造可以有效节省材料。

此外,仿真功能还可以让工程师探索如何在开发过程中缩短与原型构建相关的设计周期并减少相关废料。工艺仿真还可以帮助组织设计灵活的生产线,制造或装配不同系列的产品。实现从专门工厂到灵活工厂和分散生产的转变,迈出实现经济和环境可持续性的关键一步。

产品生命周期管理 (PLM)

PLM 软件也对可持续性大有裨益。借助 PLM,您可在单一数据来源中获取和管理与部件关联的所有数据。通过扩大产品数据的使用范围,制造商可以在产品的整个生命周期内准确查看和追溯产品的碳足迹。计算产品总质量时要叠加不同部件的质量,使用相同的方法叠加不同环节产生的碳足迹就可以得到一个汇总结果,我们可以利用这个结果来帮助工程师设计更加可持续的解决方案。PLM 软件还提供合规功能,确保产品符合 REACH 法规中关于可能危及健康和环境的化学物质的使用规定。不过,选择污染更少的组件和材料并不仅仅是为了履行法律义务,这种做法还能够实现可持续产品在设计和再利用环节的良性循环。

增强现实 (AR) 和数字映射

融入 AR 技术的设计方法也称数字映射,这种方法不仅在价格方面日趋合理,推广范围也越来越广,还可以让设计师关联产品的全尺寸模型。此类模型可以远程访问,完全消除了差旅需求,节省了能源、资源和时间。

工业物联网 (IIoT)

可持续制造的另一种途径是通过 IIoT 软件将不同机器联网。这可以让制造商准确衡量机器工作效率并预测故障,比较和优化区域绩效,大幅减少质量缺陷。联网机器还可以将有关制造工艺性能(能耗、质量缺陷等)的真实数据发送给工程师和设计师,方便他们做出必要的修正。

大幅减少甚至完全消除质量缺陷,避免成本极高的计划外机器停机,减少昂贵的材料损失。也可以通过实施预见性维护来避免机器停机。这样可以延长产品的使用寿命,避免因更换产品而导致的大量材料和能源消耗。
 
此外,开发与支持 AR 的维护技术兼容的产品(也就是使用 AR 技术提供拆卸/装配甚至修复说明的产品)可以简化维护工作,减少对现场修复专用设备和人员的需求。不仅如此,这个概念还可以扩展到其他职能领域:专家可以使用 AR 技术远程培训缺乏经验的人员。

可持续生产的基本原则:采用合适的措施 

设计环保产品时必须遵循一项重要规则,那就是产品必须尽可能精确满足指定要求,争取做到丝毫不差。不良产品设计更有可能导致故障,更加需要额外维护。但是,如果开发的产品超出了指定要求,则会消耗更多材料,使用更多组件,且在其生命周期内需要更多维护工作。
 
数字化技术为设计更清洁的制造工艺和更安全环保的产品开启了新的可能性。
 
温斯顿·丘吉尔曾经说过:“如果你不拥抱改变,它就会扼住你的喉咙。”高管在推动成功的战略转型和防止落后于市场方面发挥着关键作用。一个多世纪以来,制造业确实推动了技术进步和经济发展,但也是造成环境污染的主要因素。

随着数字化转型解决方案应运而生,这一悖论总算得以解决了。在创新技术的加持下,实现环保且可持续的工业生产不再遥不可及。制造业领导者的发展经验表明,采用可持续制造可以直接推动增长,实现出色的经济效能。

 

面向绿色工程领域的 PLM

利用数字主线功能为可持续性计划提供支持

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关于作者

Carlos Melgarejo Carlos is a Sr. Content Marketing Specialist for PTC’s PLM technology. He comes from a broadcast journalism background where he developed a love for writing and visual storytelling. He is also passionate about developing creative content and communications, having received a Master’s degree in Marketing. He enjoys the outdoors, the beach, exercising, riding his motorcycle and car restoration.