在制造業(yè)中使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)減少碳排放

　　從1765年開始，第一次工業(yè)革命通過(guò)使用煤炭改變了商品的生產(chǎn)和制造方式，從而改變了我們的經(jīng)濟(jì)。此后，1870年第二次工業(yè)革命以天然氣為動(dòng)力，隨后于1969年由核能推動(dòng)。

　　目前，隨著我們看到從化石燃料向太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的轉(zhuǎn)變，我們正在推動(dòng)第四次工業(yè)革命。這些革命表明，制造業(yè)對(duì)能源的依賴變化有多快。目前，工業(yè)4.0正在幫助制造業(yè)減少使用可再生能源帶來(lái)的溫室氣體排放。

　　工業(yè)4.0正在改變生產(chǎn)運(yùn)作的方式，然而，可再生能源的使用是數(shù)字革命帶來(lái)的副產(chǎn)品。改變工業(yè)4.0的動(dòng)力來(lái)自于數(shù)字技術(shù)的加速發(fā)展。

　　工業(yè)4.0正在創(chuàng)建能夠?qū)⑸a(chǎn)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造和實(shí)時(shí)優(yōu)化。推動(dòng)這場(chǎng)革命的主要因素是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步。人工智能涉及的復(fù)雜算法使用從網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)“智能制造”。

　　工業(yè)4.0對(duì)制造業(yè)的影響將是天文數(shù)字，因?yàn)榭梢宰詣?dòng)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)以提高利潤(rùn)率，且人工智能和智能制造的使用也可以減少排放。

　　減少排放的第一步始終是理解。為了減少生產(chǎn)過(guò)程的排放，企業(yè)必須首先需要了解企業(yè)的排放量。因此，量化溫室氣體排放的基線至關(guān)重要。智能制造可以通過(guò)自動(dòng)收集電力、天然氣和用水等公用事業(yè)數(shù)據(jù)來(lái)簡(jiǎn)化這一過(guò)程。

　　此外，基于人工智能的工具可以幫助建立企業(yè)供應(yīng)鏈中的Scope3排放。智能制造過(guò)程將在物聯(lián)網(wǎng)中體現(xiàn)數(shù)字孿生，因此整個(gè)供應(yīng)鏈可以在數(shù)字孿生中建模，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)收集。

　　計(jì)算出基線之后，智能制造就可以使用數(shù)字孿生優(yōu)化和預(yù)測(cè)性維護(hù)等方法來(lái)減少排放。每一種方法都突出了智能制造的未來(lái)。首先，數(shù)字孿生優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)流程的虛擬副本，這些副本可以輕松優(yōu)化到最高效的性能。數(shù)字孿生允許更多的測(cè)試和迭代，根據(jù)利潤(rùn)和碳減排策略創(chuàng)建智能策略。而預(yù)測(cè)性維護(hù)可以通過(guò)避免不必要的維護(hù)任務(wù)來(lái)節(jié)省成本和碳排放。

　　預(yù)測(cè)性維護(hù)越來(lái)越受歡迎，因?yàn)樗梢怨?jié)省公司執(zhí)行定期維護(hù)或修理?yè)p壞設(shè)備的成本?；贏I的工具使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)了解，歷史傳感器數(shù)據(jù)如何映射到歷史維護(hù)記錄。一旦機(jī)器學(xué)習(xí)算法使用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，它就可以根據(jù)工廠的實(shí)時(shí)傳感器讀數(shù)成功地預(yù)測(cè)何時(shí)需要進(jìn)行維護(hù)。預(yù)測(cè)性維護(hù)可以準(zhǔn)確地模擬當(dāng)前使用的機(jī)械的磨損情況。

　　我們需要考慮減少需求，比如減少能源需求，減少對(duì)材料和水等資源的使用，減少所有這些類型的需求將減少我們的碳排放。當(dāng)然，我們希望看到有效的維護(hù)計(jì)劃，比如減少花費(fèi)的時(shí)間和使用的備件，提高可維護(hù)性，減少停機(jī)時(shí)間，優(yōu)化人力資源的使用等。

　　工業(yè)協(xié)同

　　就可持續(xù)性而言，一種選擇是使用被認(rèn)為是某個(gè)行業(yè)廢棄的材料，但它可以成為另一個(gè)行業(yè)的使用材料。這也適用于能源，其中過(guò)程材料可能會(huì)從制造設(shè)施中損失，而這些材料可能會(huì)被捕獲并用于加熱過(guò)程或鄰近設(shè)施的區(qū)域。這就是工業(yè)協(xié)同效應(yīng)。使用或重新利用被浪費(fèi)的材料是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一部分。材料不再被認(rèn)為是廢料，而是被視為資源，工業(yè)協(xié)同作用不僅僅是在自己的業(yè)務(wù)中回收、再利用和重新利用，而應(yīng)該考慮到更廣泛的社區(qū)，甚至更廣泛的方面。

　　出于這個(gè)原因，與企業(yè)甚至所在城鎮(zhèn)以外的人進(jìn)行協(xié)作是必要的。

　　有許多促進(jìn)工業(yè)協(xié)同的措施。這些措施改善了工業(yè)廢物管理系統(tǒng)，并將廢物從垃圾填埋場(chǎng)轉(zhuǎn)移。這些舉措還能創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，但他們需要一個(gè)多元化的參與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，需得到企業(yè)高層的同意。

　　國(guó)家工業(yè)共生計(jì)劃

　　世界上第一個(gè)國(guó)家工業(yè)共生計(jì)劃是國(guó)家工業(yè)共生計(jì)劃。它起源于蘇格蘭、西米德蘭茲和約克郡和亨伯賽德的3個(gè)試點(diǎn)計(jì)劃，迄今為止，全世界已有20個(gè)國(guó)家在國(guó)家或地區(qū)參照了這一模式。參與其中的企業(yè)從垃圾填埋場(chǎng)轉(zhuǎn)移了4700萬(wàn)噸工業(yè)廢物，并創(chuàng)造了10億英鎊的新銷售額。碳排放量減少了4200萬(wàn)噸，并通過(guò)降低處置、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和采購(gòu)成本節(jié)省了資金。

　　西開普工業(yè)共生計(jì)劃是基于工業(yè)共生的便利方法。WISP由南非西開普省政府于2013年發(fā)起。它擁有一支受過(guò)國(guó)際協(xié)同培訓(xùn)的團(tuán)隊(duì)，他們?nèi)氈铝τ诮⒐I(yè)共生網(wǎng)絡(luò)。他們可以發(fā)現(xiàn)未充分利用的資源，為企業(yè)帶來(lái)商機(jī)。

　　社區(qū)資源信息支持平臺(tái)CRISP是一個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目，旨在設(shè)計(jì)和試點(diǎn)創(chuàng)新資源利用軟件。因此，使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)減少碳排放符合工業(yè)協(xié)同效應(yīng)。

　　協(xié)同效應(yīng)還可以促使與使用可再生能源且不使用化石燃料的智能制造相結(jié)合。這可以讓我們更清楚地了解清潔制造的潛力和低碳城市規(guī)劃的逐步變化。

　　在城市工業(yè)化的背景下，不僅智能制造至關(guān)重要，工業(yè)所在的城市也至關(guān)重要。通過(guò)創(chuàng)新變革，城市和行業(yè)都為深層次的基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)性的碳減排提供了解決方案。在城市背景下，工業(yè)變革可以引領(lǐng)城市發(fā)展的道路，智能技術(shù)的采用可以為減少城市內(nèi)的溫室氣體提供解決方案。

　　城市約占全球溫室氣體排放的70%，因此對(duì)氣候變化作出了重大貢獻(xiàn)。根據(jù)歐盟委員會(huì)的相關(guān)規(guī)定，可以通過(guò)升級(jí)城市交通網(wǎng)絡(luò)、升級(jí)供水系統(tǒng)、環(huán)保水處理設(shè)施和高能效建筑來(lái)監(jiān)測(cè)和減少城市內(nèi)的溫室氣體排放。

　　聯(lián)合國(guó)制定的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)認(rèn)識(shí)到，必須重塑和適應(yīng)城市及其對(duì)氣候變化的貢獻(xiàn)，以提供機(jī)遇而不是威脅。然而，城市的復(fù)雜性需要通過(guò)許多治理方法來(lái)進(jìn)行洞察，以確定需要改變的領(lǐng)域。

　　制造業(yè)為工業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng)和發(fā)展提供了環(huán)境和社會(huì)方面的機(jī)會(huì)。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，工業(yè)制造的影響對(duì)城市發(fā)展產(chǎn)生了巨大的歷史效益，從城市工人的就業(yè)機(jī)會(huì)到為社區(qū)和基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)價(jià)值的商品和服務(wù)的創(chuàng)造。

　　在調(diào)整行業(yè)內(nèi)當(dāng)前的制造流程時(shí)，對(duì)城市的好處是巨大的，并提供環(huán)境、社會(huì)和政府機(jī)會(huì)，展示一種更加認(rèn)真和可持續(xù)的生活方式。

　　公共交通、建筑施工和道路基礎(chǔ)設(shè)施等城市方面可以根據(jù)制造業(yè)進(jìn)行調(diào)整和發(fā)展。開車出行的工人可以通過(guò)使用電車、公共汽車和火車等低碳基礎(chǔ)設(shè)施的變化來(lái)減少排放和他們自己的生活成本。圍繞智能制造發(fā)展城市，污染和擁堵將成為過(guò)去。

　　然而，至關(guān)重要的是，為了實(shí)現(xiàn)城市的根本變化，我們必須認(rèn)識(shí)到社會(huì)中公共、私人和公民行為者之間的協(xié)作水平。承認(rèn)這一點(diǎn)是為未來(lái)城市模式開發(fā)和創(chuàng)造新的潛在途徑的第一步，與制造設(shè)施、工廠和工業(yè)單位相吻合。