可持續制造的定義是：無污染、節約能源和其他自然資源，并滿足員工、社區和消費者的經濟和安全需求的工藝。

圖1 數字化工廠概念圖

可持續制造并不是一個新的概念，但它在塑造工業運營方面正發揮著更大的作用。這種壓力在很大程度上來自于用戶，他們將可持續發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境實踐的負責任的公司。因此，對可持續制造的合法承諾已成為保持競爭力的關鍵。現在，工業公司被迫在現有的盈利業務與 “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)

為什么可持續制造很重要？

企業的成功和經濟利潤越來越依賴于采用以下可持續制造的做法：

向市場推出更具吸引力、可持續和更高價值的產品；

提高運營績效——特別注重減少能源消耗和質量缺陷；

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境影響所驅動的：

通過減少溫室氣體和顆粒物的直接排放，實現生產的去碳化；

減少能源消耗；

減少與員工差旅、原材料、投入、供應商、經銷商等直接相關的間接溫室氣體排放。

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

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

數字化轉型是實現可持續制造的途徑

在不知不覺中，已經實現數字化轉型的工業企業已經擁有了成功塑造生態變革的必要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，如減少產品的最終質量。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，增材制造能夠節省材料，因為在這些過程中，材料被移除并不會產生廢物。

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線，可以制造或組裝不同系列的產品。從專門的場地過渡到靈活的工廠和分散的生產是實現經濟和環境可持續性的關鍵一步。

圖2 可持續制造概念圖

產品生命周期管理（PLM）

PLM軟件也有助于實現可持續性。有了PLM，所有與零件相關的數據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品數據，制造商對產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品的質量一樣，可以把它的總碳足跡加起來，以幫助工程師創建更可持續的解決方案。PLM軟件還包括一些功能，確保符合關于使用對健康和環境有潛在危害的化學物質的REACH法規。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，它也完成了可持續產品的設計和再利用的良性循環。

增強現實（AR）和數字孿生

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品的全尺寸模型，也就是所謂的數字雙胞胎。遠程訪問這類模型消除了旅行的需要，從而節省了能源、資源和時間。

工業物聯網（IIoT）

實現可持續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力和預測故障，比較和優化區域性能，并盡量減少質量缺陷。聯網的機器還可以向工程師和設計師發送關于制造過程性能的真實數據（能源消耗、質量缺陷等），使他們可以做出必要的修正。

質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。 這就延長了產品的使用壽命，從而避免了更換產品所需的材料和能源的過度消耗。

此外，開發與AR輔助維修技術兼容的產品（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驗的人員。

可持續生產的基本原則：正確的衡量

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

數字技術正在為更清潔的制造工藝和更安全、更環保的產品開啟新的可能性。

有人曾經說過：“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略轉型中發揮著關鍵作用——防止市場將他們拋在后面。一個多世紀以來，制造業塑造了技術進步和經濟發展，但它也是環境污染的主要貢獻者。

得益于數字化轉型解決方案，企業終于可以解決這一悖論。在創新技術的幫助下，可以實現環境友好和可持續的工業生產。制造業的領導者已經證明，擁抱可持續的制造業可以直接推動增長和經濟表現。