Топ-5 систем чистого производства

По мере того, как COVID-19 и меры по изоляции, похоже, уступают место, лидеры бизнеса и общества говорят об инвестициях в новые технологии и инфраструктуру, чтобы стимулировать рост. Все эти инвестиции, конечно, требуют сырья, что само по себе вызывает разговоры о новом товарном суперцикле.

Хотя большая часть этих инвестиций обусловлена ​​желанием «озеленить» экономику и обеспечить соблюдение ESG, ирония заключается в том, что для достижения этих менее энергоемких и сырьевых процессов необходимо задействовать больше ресурсов для разработки и внедрения новых чистые производственные системы.

Однако, по иронии судьбы, - возможно, возвращая нас к тому, с чего мы начали, - эти системы чистого производства в конечном итоге сокращают количество энергии и товаров, необходимых для производства любого конкретного товара. Создавая меньше выбросов углерода, меньше загрязняя окружающую среду и потребляя меньше ресурсов, системы чистого производства не просто дают производителю хорошую репутацию. Предлагаемая ими экономия может на самом деле повысить производительность и конкурентоспособность, помимо необходимых инвестиций, предлагая немного больше прибавления к этой драгоценной чистой прибыли.

Имея это в виду, вот 5 чистых производственных систем, которые вы можете учитывать при планировании будущих инвестиций и достижении экологических, социальных и корпоративных целей.

Обработка с низким энергопотреблением

Хотя мы часто ассоциируем добычу сырья с наиболее энергоемкими производственными процессами, инженеры-технологи, которые в некоторой степени контролируют эти системы, на самом деле имеют самый «чистый» подход из всех.

Как это возможно? Что ж, чаще всего инженеры-технологи используют самый возобновляемый ресурс из всех - гравитацию - чтобы направлять и передавать свой ресурс через точки обработки к их конечным пунктам назначения. Такой подход к энергии, который всегда доступен и всегда недоиспользуется, по сути, является ключом к снижению энергоемкости производственных процессов и, в конечном итоге, к созданию бесконечно (если не бесконечно) устойчивой производственной экосистемы.

Сегодня доступны различные процессы с низким энергопотреблением, которые снижают общие потребности в температуре и энергии для обработки основных товаров и товаров. В основе большинства этих процессов лежат растворители, высокоэффективные мембраны и катализаторы, а не высокотемпературная обработка, плавка, литье или другие средства, которые могут ускорить достижение цели, но фактически требуют более высоких общих затрат, чем это необходимо в противном случае.

В то же время новые способы использования и новые подходы к очистке основных производственных товаров - стали, чугуна, алюминия - могут уменьшить воплощенную энергию во многих системах. В то же время необходимо исключить обобщение многих из наиболее энергоемких процессов (поскольку они относятся к теплу) и увеличить защиту и срок службы металлов или товаров с высоким содержанием энергии (таких как сталь и алюминий). Здесь также важны новые процессы, в том числе такие методы, как термическое напыление, основанное на распылении расплавленных защитных покрытий, которые затем высыхают на части оборудования, а не на нанесении покрытия и последующем нагревании всей детали.

Такой подход также позволяет сократить материальные ограничения и повысить эффективность. При этом энергия переработана от энергоемких процессов может служить для снижения чистой энергоемкости любого данного процесса, включая такие решения, как когенерация, которые могут принимать тепло и выхлопные газы, генерируемые различными процессами, и превращать их в полезную электроэнергию с помощью компактного котло-турбинного подхода.

Имеются дополнительные признаки того, что правильные налоговые льготы могут фактически сделать более добывающие отрасли отрицательными по выбросам углерода, а меньшие масштабы, более эффективные и легкие возобновляемые источники энергии также обещают увеличить возможности рекуперации энергии и потребности в местной выработке удаленных переработчиков первичных товаров. В целом, эти менее энергоемкие механизмы обработки обещают резко снизить воздействие на окружающую среду, связанное с созданием необходимого нам сырья, но как насчет остальной части цепочки поставок?

Одноранговая емкость

Машины и оборудование, используемые производителями, часто бывают прочными и долговечными, что снижает их чистое воздействие на окружающую среду. Однако неиспользованное оборудование может означать большое количество воплощенной энергии - энергии и ресурсов, необходимых для ее создания. Это создает проблему, когда речь идет о воздействии неиспользованной мощности на окружающую среду, что может повлиять на значительный объем отходов в течение срока службы единицы оборудования. Эти потери могут быть еще хуже, если в работу будут включены новые и более эффективные машины, которые могут сделать старые устаревшие.

Чтобы устранить проблемы с неиспользованными мощностями, которые влекут за собой как экологические, так и экономические затраты, гибкие системы и новые способы организации производства с нужным уровнем прозрачности могут позволить производителям убедиться, что они оптимизируют свои ресурсы. Эти подходы также могут упростить фактическую «сдачу в аренду» неиспользуемых мощностей и не только вернуть за них деньги, но и «избавить землю» от небольших альтернативных издержек.

В каком масштабе эти системы могут оказать влияние? Одна оценка, датированная 2011 годом, показала, что неиспользованные мощности оборачивались прямыми затратами производственных компаний на 4,8% чистых продаж, или 142 миллиарда долларов в год, что эквивалентно более 60% общих расходов на НИОКР . На самом деле это может быть выше, поскольку данные федеральных резервов показывают, что общие промышленные мощности упали до цифр, составляющих в среднем чуть севернее 75%, в то время как эта загрузка составляла около 90% в конце 1960-х годов, когда впервые появилась эта мера.

Хотя некоторый провал в цепочке поставок никогда не бывает плохим, эквивалент одной четверти неиспользованных мощностей является источником значительных отходов, а также ненужных экологических издержек.

В ответ различные типы предприятий уже задействованы в системах однорангового обмена, которые позволяют предприятиям зарабатывать деньги на сдаче в аренду неиспользуемого оборудования, при этом, очевидно, позволяя предприятиям, которым требуется оборудование, использовать его без дублирования капитальных вложений. Хотя это экономически логично, это также значительно выгодно с экологической точки зрения.

Как это часто бывает, это может быть случай «старое снова становится новым». Машиненринг немецкая организация, занимающаяся совместным использованием сельскохозяйственного и лесного оборудования, с 1958 года позволила сотням тысяч фермеров снизить свои капитальные затраты и улучшить использование. В то время как неподвижное оборудование, такое как ЧПУ или окрасочная камера, может быть не так просто арендовать, забота о чувствительности ваших собственных заводских операций с помощью гибких производственных систем, таких как контейнеризация и буферное хранилище, может, возможно, дать вам секретность, которую ваши клиенты ценят при изготовлении большая часть возможностей, имеющихся у вас на месте.

Улавливание и связывание загрязнителей

Вершиной чистого производства, возможно, является «чистая комната». Чистые помещения - это производственные помещения с жестким контролем, предназначенные для устранения отходов, загрязнения и воздействия на окружающую среду частиц воздуха диаметром 0,5 мкм и более.

Чистые помещения в первую очередь полагаются на высокоэффективные системы HEPA и HVAC для управления качеством воздуха и фильтрации взвешенных в воздухе частиц, которые могут включать окраску, нанесение покрытий и химически чувствительные процессы, такие как производство полупроводников или солнечных панелей. Поскольку попадание человека в чистые помещения также создает загрязняющие вещества и увеличивает затраты с точки зрения оборудования и управления качеством воздуха, для этих помещений предпочтительны роботизированные системы и системы, не требующие особого обслуживания.

Мы вернемся к роботам чуть позже, но идея производственной среды с замкнутым циклом - например, чистая камера для порошкового покрытия, которая позволяет переработать и повторно использовать излишки покрытия - это концепции, которые можно масштабировать и адаптировать для улучшения производство энергии и сокращение выбросов более опасных загрязнителей как с точки зрения климата, так и с точки зрения местной окружающей среды.

Независимо от того, как загрязняются и контролируются, они в конечном итоге улавливаются с помощью трех выбранных процессов:сжигание, преобразование или сбор (обычно с помощью фильтра). В первичных процессах системы тепловых насосов, которые обеспечивают разделение или дистилляцию растворителей, также могут использоваться для рекуперации энергии посредством механической или термической рекомпрессии пара.

Если производственный процесс не может быть полностью ограничен, всегда будет какое-то воздействие на окружающую среду. Это не всегда вредно, но, конечно, есть возможность восстановить энергию или материалы, которые в противном случае были бы потрачены впустую, ее нельзя упускать!

Интегрированные системы данных

Индустрия 4.0 уже много лет является термином, за которым нужно следить в экологически чистом производственном пространстве, не только из-за повышения эффективности, но и из-за того, что интеллектуальные промышленные системы могут более адекватно сосуществовать с экологическими потребностями.

Правильное управление данными и прозрачность - одно из первых и главных средств уменьшения воздействия производственных процессов на окружающую среду, в первую очередь за счет степени оптимизации, которую они обеспечивают. Оптимизированные методы производства ориентированы в первую очередь на повышение качества продукции и включение меньшего количества этапов производства - случаи, когда управление объектами и технология цифрового двойника с использованием IOT или других механизмов обнаружения, наряду с улучшенной автоматизацией и 3D-печатью, где это применимо, могут снизить общую потребность в «манипулировании» детали на пути к готовому продукту.

Удаленное управление системами и технологическими ячейками - это, пожалуй, один из наиболее удачных случаев, когда методы Индустрии 4.0 могут снизить экологические издержки. Почему это так? Одно исследование показало, что только 13% энергии, потребляемой в производстве, расходуется на производственные процессы и оборудование. Значительная часть затрат, связанных с производством, просто связана с управлением материальным потоком, вспомогательными процессами, такими как нагрев, охлаждение, смазка и т. Д., А также с окружающей средой нагрева и охлаждения и поддержанием их в разумной безопасности для работы людей.

За счет уменьшения прямого воздействия человека на производственную линию потребность в комфорте и размещении значительно снижается и вместо этого может быть спроектирована с учетом потребностей машин с периодическим (или удаленным) участием человека. Это может значительно снизить воздействие на окружающую среду, но также способствует сокращению вспомогательных затрат на рабочую силу в таких вопросах, как здоровье и безопасность, в конечном итоге обеспечивая большую долю стоимости для сотрудников, потенциально реализуя значительное повышение производительности за счет разумного выбора, когда дело доходит до автоматизации.

Автономные квалифицированные роботы

Автономные роботы предназначены не только для перемещения вещей или ухода за машинами - они действительно могут выполнять квалифицированные задачи, используя ноу-хау, надежность роботов и согласованное планирование задач на основе ИИ для достижения более качественных результатов, чем когда-либо прежде.

Основная предпосылка заключается в том, что если роботам можно дать способность воспринимать и строить планы в своей среде, они могут принимать цели, определенные производителем, и использовать свои возможности - будь то рука, на декартовой плоскости или в любой другой комбинации конечных целей. Требуются эффектор и роботизированная система, а затем используйте согласованность и надежность, которыми известны роботы, чтобы максимизировать эффективность вашего процесса, независимо от того, какие части или поведение процесса вам нужны.

Эти виды интеллектуальных систем, наконец, стали возможны благодаря множеству достижений в области трехмерного зрения, слияния датчиков и планирования задач на основе искусственного интеллекта. В этой технологической среде, наконец, стало возможным уменьшить нехватку наиболее квалифицированных рабочих за счет как недовольства прежним рабочим процессом, так и ускорения выхода на пенсию бэби-бумеров, наблюдаемого после COVID-19.

Эффективность роботов, адаптируемость и экологические преимущества могут быстро накапливаться. Общее улучшение качества, наблюдаемое с помощью автономных роботов, иногда может снизить объем доработок до практически нуля, в то время как скорость и пропускная способность существующих систем могут быть согласованы, если необходимо, превышены по мере необходимости. В то же время экономия материалов, энергии и расходных материалов может достигать 30-40% при сохранении общего объема производства - настоящее изменение правил игры для производителей и, безусловно, для окружающей среды.

Omnirobotic предоставляет технологию автономной робототехники для процессов распыления, позволяя промышленным роботам видеть детали, планировать свою собственную программу движения и выполнять важные промышленные процессы нанесения покрытий и отделки. Посмотрите, какую окупаемость вы получите здесь или узнайте больше о том, как вы можете извлечь из этого пользу автономные производственные системы .