可持續(xù)制造的定義是：無污染、節(jié)約能源和其他自然資源，并滿足員工、社區(qū)和消費者的經(jīng)濟和安全需求的工藝。

圖1 數(shù)字化工廠概念圖

可持續(xù)制造并不是一個新的概念，但它在塑造工業(yè)運營方面正發(fā)揮著更大的作用。這種壓力在很大程度上來自于用戶，他們將可持續(xù)發(fā)展納入他們的采購決策。越來越多的投資者青睞那些致力于環(huán)境實踐的負責任的公司。因此，對可持續(xù)制造的合法承諾已成為保持競爭力的關鍵。現(xiàn)在，工業(yè)公司被迫在現(xiàn)有的盈利業(yè)務與 “綠色 ”實踐的潛在市場價值之間進行平衡。

(資料圖片僅供參考)

為什么可持續(xù)制造很重要？

企業(yè)的成功和經(jīng)濟利潤越來越依賴于采用以下可持續(xù)制造的做法：

向市場推出更具吸引力、可持續(xù)和更高價值的產(chǎn)品；

提高運營績效——特別注重減少能源消耗和質(zhì)量缺陷；

減少間接成本，如員工差旅、供應鏈、庫存管理和機器的低效率。

這些實踐是由制造商可以影響的環(huán)境影響所驅(qū)動的：

通過減少溫室氣體和顆粒物的直接排放，實現(xiàn)生產(chǎn)的去碳化；

減少能源消耗；

減少與員工差旅、原材料、投入、供應商、經(jīng)銷商等直接相關的間接溫室氣體排放。

經(jīng)濟和環(huán)境效益的明顯相關性使可持續(xù)制造具有吸引力。這種方法要求工程師從其產(chǎn)品和生產(chǎn)設施的完整生命周期管理的角度來考慮。經(jīng)濟和環(huán)境效益可以在產(chǎn)品生命周期的每個階段實現(xiàn)——設計、制造、營銷、產(chǎn)品使用和處置或回收。

制造商對環(huán)境的影響必須減少到一個中性水平。為了促進這一承諾，工業(yè)公司可以使用強大的工具，如計算機輔助設計（CAD）、增強現(xiàn)實（AR）軟件、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）解決方案，以及產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件。使用這些工具可以縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，最終減少產(chǎn)品的間接碳足跡。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)可持續(xù)制造的途徑

在不知不覺中，已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)擁有了成功塑造生態(tài)變革的必要IT工具。

計算機輔助設計（CAD）

一些CAD工具中固有的生成設計能力使工程師能夠使用算法，為滿足特定的要求提出設計方案，如減少產(chǎn)品的最終質(zhì)量。出于這個原因，生成設計有助于減少材料的使用，無論是增材制造還是減材制造。與機械加工等過程相比，增材制造能夠節(jié)省材料，因為在這些過程中，材料被移除并不會產(chǎn)生廢物。

此外，仿真能力使工程師能夠確定如何減少設計周期和開發(fā)過程中與原型構建相關的浪費。工藝仿真還有助于組織設計靈活的生產(chǎn)線，可以制造或組裝不同系列的產(chǎn)品。從專門的場地過渡到靈活的工廠和分散的生產(chǎn)是實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)性的關鍵一步。

圖2 可持續(xù)制造概念圖

產(chǎn)品生命周期管理（PLM）

PLM軟件也有助于實現(xiàn)可持續(xù)性。有了PLM，所有與零件相關的數(shù)據(jù)都在一個單一的事實來源中得到支持和管理。通過更廣泛地利用這些產(chǎn)品數(shù)據(jù)，制造商對產(chǎn)品在整個生命周期中的碳足跡有了相當準確的可見性和可追溯性。就像用戶可以建立一個產(chǎn)品的質(zhì)量一樣，可以把它的總碳足跡加起來，以幫助工程師創(chuàng)建更可持續(xù)的解決方案。PLM軟件還包括一些功能，確保符合關于使用對健康和環(huán)境有潛在危害的化學物質(zhì)的REACH法規(guī)。但是，選擇更少的污染部件和材料不僅僅是為了履行法律義務，它也完成了可持續(xù)產(chǎn)品的設計和再利用的良性循環(huán)。

增強現(xiàn)實（AR）和數(shù)字孿生

可能包含AR的設計方法正變得越來越實惠和容易獲得，使設計師能夠連接到產(chǎn)品的全尺寸模型，也就是所謂的數(shù)字雙胞胎。遠程訪問這類模型消除了旅行的需要，從而節(jié)省了能源、資源和時間。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）

實現(xiàn)可持續(xù)制造的另一條途徑是通過IIoT軟件將機器連接。這使制造商能夠測量機器的生產(chǎn)力和預測故障，比較和優(yōu)化區(qū)域性能，并盡量減少質(zhì)量缺陷。聯(lián)網(wǎng)的機器還可以向工程師和設計師發(fā)送關于制造過程性能的真實數(shù)據(jù)（能源消耗、質(zhì)量缺陷等），使他們可以做出必要的修正。

質(zhì)量缺陷的最小化甚至消除，避免了特別昂貴的機器意外停機，并減少了昂貴的材料損失。通過實施預測性維護，也可以避免機器停機。 這就延長了產(chǎn)品的使用壽命，從而避免了更換產(chǎn)品所需的材料和能源的過度消耗。

此外，開發(fā)與AR輔助維修技術兼容的產(chǎn)品（利用AR技術提供拆卸/組裝甚至維修指導），可以簡化維修工作，減少對專用現(xiàn)場維修設施和人員的需求。這個概念還可以提升到另一個層次：專家使用AR技術遠程培訓沒有經(jīng)驗的人員。

可持續(xù)生產(chǎn)的基本原則：正確的衡量

環(huán)境兼容產(chǎn)品的一個重要規(guī)則是，它們必須盡可能精確地滿足規(guī)定的要求——不多不少。一個設計不良的產(chǎn)品有較高的故障風險和額外的維護。然而，一個超出規(guī)定要求的產(chǎn)品，會消耗更多的材料，使用更多的部件，并在其生命周期內(nèi)需要更多的維護。

數(shù)字技術正在為更清潔的制造工藝和更安全、更環(huán)保的產(chǎn)品開啟新的可能性。

有人曾經(jīng)說過：“如果你不擁抱變化，它就會抓住你的喉嚨”。高管們在推動成功的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著關鍵作用——防止市場將他們拋在后面。一個多世紀以來，制造業(yè)塑造了技術進步和經(jīng)濟發(fā)展，但它也是環(huán)境污染的主要貢獻者。

得益于數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案，企業(yè)終于可以解決這一悖論。在創(chuàng)新技術的幫助下，可以實現(xiàn)環(huán)境友好和可持續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)。制造業(yè)的領導者已經(jīng)證明，擁抱可持續(xù)的制造業(yè)可以直接推動增長和經(jīng)濟表現(xiàn)。