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

　　從1765年開始，第一次工業(yè)革命通過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。此后，1870年第二次工業(yè)革命以天然氣為動力，隨后于1969年由核能推動。

　　目前，隨著我們看到從化石燃料向太陽能和風(fēng)能等可再生能源的轉(zhuǎn)變，我們正在推動第四次工業(yè)革命。這些革命表明，制造業(yè)對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的溫室氣體排放。

　　工業(yè)4.0正在改變生產(chǎn)運作的方式，然而，可再生能源的使用是數(shù)字革命帶來的副產(chǎn)品。改變工業(yè)4.0的動力來自于數(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)過程網(wǎng)絡(luò)化的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)價值創(chuàng)造和實時優(yōu)化。推動這場革命的主要因素是人工智能和機器學(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)，從而實現(xiàn)“智能制造”。

　　工業(yè)4.0對制造業(yè)的影響將是天文數(shù)字，因為可以自動優(yōu)化運營以提高利潤率，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。智能制造可以通過自動收集電力、天然氣和用水等公用事業(yè)數(shù)據(jù)來簡化這一過程。

　　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。智能制造過程將在物聯(lián)網(wǎng)中體現(xiàn)數(shù)字孿生，因此整個供應(yīng)鏈可以在數(shù)字孿生中建模，從而簡化數(shù)據(jù)收集。

　　計算出基線之后，智能制造就可以使用數(shù)字孿生優(yōu)化和預(yù)測性維護(hù)等方法來減少排放。每一種方法都突出了智能制造的未來。首先，數(shù)字孿生優(yōu)化可以實現(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試和迭代，根據(jù)利潤和碳減排策略創(chuàng)建智能策略。而預(yù)測性維護(hù)可以通過避免不必要的維護(hù)任務(wù)來節(jié)省成本和碳排放。

　　預(yù)測性維護(hù)越來越受歡迎，因為它可以節(jié)省公司執(zhí)行定期維護(hù)或修理損壞設(shè)備的成本?；贏I的工具使用機器學(xué)習(xí)來了解，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)工廠的實時傳感器讀數(shù)成功地預(yù)測何時需要進(jìn)行維護(hù)。預(yù)測性維護(hù)可以準(zhǔn)確地模擬當(dāng)前使用的機械的磨損情況。

　　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)計劃，比如減少花費的時間和使用的備件，提高可維護(hù)性，減少停機時間，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)為是某個行業(yè)廢棄的材料，但它可以成為另一個行業(yè)的使用材料。這也適用于能源，其中過程材料可能會從制造設(shè)施中損失，而這些材料可能會被捕獲并用于加熱過程或鄰近設(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的材料是循環(huán)經(jīng)濟的一部分。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轉(zhuǎn)移。這些舉措還能創(chuàng)造就業(yè)機會，但他們需要一個多元化的參與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，需得到企業(yè)高層的同意。

　　國家工業(yè)共生計劃

　　世界上第一個國家工業(yè)共生計劃是國家工業(yè)共生計劃。它起源于蘇格蘭、西米德蘭茲和約克郡和亨伯賽德的3個試點計劃，迄今為止，全世界已有20個國家在國家或地區(qū)參照了這一模式。參與其中的企業(yè)從垃圾填埋場轉(zhuǎn)移了4700萬噸工業(yè)廢物，并創(chuàng)造了10億英鎊的新銷售額。碳排放量減少了4200萬噸，并通過降低處置、儲存、運輸和采購成本節(jié)省了資金。

　　西開普工業(yè)共生計劃是基于工業(yè)共生的便利方法。WISP由南非西開普省政府于2013年發(fā)起。它擁有一支受過國際協(xié)同培訓(xùn)的團(tuán)隊，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)帶來商機。

　　社區(qū)資源信息支持平臺CRISP是一個創(chuàng)新項目，旨在設(shè)計和試點創(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%，因此對氣候變化作出了重大貢獻(xiàn)。根據(jù)歐盟委員會的相關(guān)規(guī)定，可以通過升級城市交通網(wǎng)絡(luò)、升級供水系統(tǒng)、環(huán)保水處理設(shè)施和高能效建筑來監(jiān)測和減少城市內(nèi)的溫室氣體排放。

　　聯(lián)合國制定的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)認(rèn)識到，必須重塑和適應(yīng)城市及其對氣候變化的貢獻(xiàn)，以提供機遇而不是威脅。然而，城市的復(fù)雜性需要通過許多治理方法來進(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)增長和發(fā)展提供了環(huán)境和社會方面的機會。從經(jīng)濟角度來看，工業(yè)制造的影響對城市發(fā)展產(chǎn)生了巨大的歷史效益，從城市工人的就業(yè)機會到為社區(qū)和基礎(chǔ)設(shè)施帶來價值的商品和服務(wù)的創(chuàng)造。

　　在調(diào)整行業(yè)內(nèi)當(dāng)前的制造流程時，對城市的好處是巨大的，并提供環(huán)境、社會和政府機會，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使用電車、公共汽車和火車等低碳基礎(chǔ)設(shè)施的變化來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去。

　　然而，至關(guān)重要的是，為了實現(xiàn)城市的根本變化，我們必須認(rèn)識到社會中公共、私人和公民行為者之間的協(xié)作水平。承認(rèn)這一點是為未來城市模式開發(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。