什麼是永續製造?

編寫者: Carlos Melgarejo
  • 4/26/2022
  • 閱讀時間 : 4 分鐘
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永續製造的定義是製程中不會產生汙染、能節約能源及其他天然資源,並可滿足員工、社群及消費者的經濟和安全性需求。 

永續製造雖然不是新的概念,但在產業營運模式形塑過程中扮演了極為重要的角色。對永續製造的要求多半來自客戶,他們在購物時會將永續性納入考量。此外,也有越來越多投資者偏好致力採取環保工作模式的公司。如此一來,公司唯有致力達成永續製造的目標,才能掌握維持競爭力的關鍵。如今,工業公司都必須兼顧現有的可獲利營運模式,和「綠色」工作模式的潛在市場價值。

永續製造為何如此重要?

如果想掌握企業成功和經濟利益,如今越來越取決於公司是否採用下列永續製造工作模式:

  • 在市場上推出更具吸引力、更永續且更高價值的產品
  • 提升營運績效,並特別著重於減少能耗和品質瑕疵
  • 降低間接成本,例如員工差旅、供應鏈、庫存管理和機器效率低落等

這些工作模式是以製造商能影響的環境衝擊為根據: 

  • 減少溫室氣體和微粒的直接排放量,達到減碳生產的目標
  • 節約消耗的能源 
  • 減少與員工差旅、原料、輸入、供應商、經銷商等直接相關的間接溫室氣體排放

由於經濟和環保利益之間有顯著的相關性,因此許多公司都願意採取永續製造工作模式。若採用這種製造方式,工程師必須考量到產品和生產設施生命週期管理的所有面向,在產品生命週期的每個階段 (設計、製造、行銷、產品使用、廢棄或回收) 都兼顧經濟利益和環保。

製造商對環境造成的影響必須降低到平衡的程度。為了實現這個目標,工業公司可以使用電腦輔助設計 (CAD)、擴增實境 (AR) 軟體、工業物聯網 (IIoT) 解決方案和產品生命週期管理 (PLM) 軟體等強大的工具,以便縮短產品開發時間,並降低產品的間接碳足跡。

將數位轉型當成達成永續製造目標的途徑

已完成數位轉型的工業公司或許不知道,自己已經擁有所需的 IT 工具,能為生態變遷造成正面影響。

電腦輔助設計 (CAD) 

有些 CAD 工具提供生成式設計功能,可讓工程師利用演算法來建議設計方案來滿足特定需求,例如減少最終產品體積,而生成式設計正好能協助減少可增量性製造和減材製造中所使用的材料。加工這類流程會去除多餘材料並產生廢料,相較之下可增量性製造則能節省材料。

此外,模擬功能可讓工程師設法縮短設計週期,並減少開發階段建立原型時產生的廢料;流程模擬也能協助組織設計出靈活的生產線,用來製造或組裝不同的產品系列。這種將專門生產據點改造為靈活的工廠的去中心化生產方式,是達成經濟利益和環境永續性的重要步驟。

產品生命週期管理 (PLM)

PLM 軟體也能協助企業達成永續性目標。製造商可以運用 PLM,透過單一資料來源支援和管理與零件相關聯的所有資料。只要擴大運用這類產品資料,製造商就能精準檢視和追溯產品在整個生命週期中的碳足跡,此外還可以在建構完整產品時同步算出總碳足跡,以協助工程師設計更永續的解決方案。PLM 軟體也包含一些功能,可用來確保產品符合 REACH 化學物質使用法規,避免產品對人體健康和環境造成傷害。但選用較少的污染性元件和材料,並不只是為了符合相關法規,也是為了打造出良性的設計循環,並提升永續性產品的重用率。

擴增實境 (AR) 和 Digital Twin

可能採用擴增實境 (AR) 技術的設計方法成本越來越低,也越來越容易取得,因此設計師能夠連結到產品的全尺寸模型 (又稱為 Digital Twin)。若從遠端存取這類模型,就能降低員工外出的必要性,進而節省能源、資源和時間。

工業物聯網 (IIoT)

永續製造的另一個途徑是使用工業物聯網 (IIoT) 軟體將所有機器串連起來,如此一來就能讓製造商評估機器生產力,並預測故障、比較和最佳化區域效能,以及盡量減少品質瑕疵。串連機器的做法也能讓製造商傳送製造流程的實際效能資料 (能源消耗、品質瑕疵等) 給工程師和設計師,方便他們進行必要的修正。

只要盡量減少甚至完全消除品質瑕疵,就能避免因機器意外當機導致的高昂成本,也能避免損失昂貴的材料。導入預測性維護功能也可以避免機器當機,因為這樣就能延長產品的生命,並避免替換產品時過度消耗材料和能源。

此外,開發與擴增實境維護功能 (透過擴增實境技術提供拆解/組裝甚至維修指示) 相容的產品能簡化維護流程,並免除設置專門維修設施和雇用現場維修人員的必要。我們還可以進一步延伸這項概念,讓專家運用擴增實境 (AR) 從遠端訓練無經驗的人員。

永續生產的基本原則:以正確方式進行評估 

環境友善產品必須遵循一項重要原則,也就是盡可能完全符合特定需求,避免過與不及。設計不良的產品很有可能發生故障並需要額外維修,而開發時超出特定需求的產品,則會消耗更多材料、使用更多元件,並在生命週期中經歷更多次維修。
 
數位科技提供新的可能性,協助製造商打造更無汙染的製造流程,以及生產更安全、更環保的產品。

英國首相邱吉爾曾說:If you don't embrace change, it will grab you by the throat. 如果希望策略轉型成功,主管階層就必須全力配合,才不會錯過市場趨勢,成為落後者。製造業在超過一世紀的時間內形塑了技術進展和經濟發展的型態,但同時也成為環境汙染的主要來源。

幸好有數位轉型解決方案,各家公司終於可以解決這個兩難的問題。只要採用創新技術,就能導入環保和永續的工業生產方式。頂尖製造商的例子已證明,透過永續製造方式能直接促進企業成長和經濟發展。

 

綠色工程 PLM

運用 Digital Thread 功能支援永續計畫

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關於作者

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.