トップ5クリーン製造システム

COVID-19と封鎖対応の両方の把握が道を譲ったように見えるので、ビジネスと社会全体のリーダーは、成長を前進させるための新しいテクノロジーとインフラストラクチャへの投資について話し合っています。もちろん、これらの投資はすべて原材料を必要とし、それ自体が新しい商品スーパーサイクルの話を引き起こしました。

この投資の多くは、経済を「グリーン化」し、ESGコンプライアンスを推進したいという願望によって推進されていますが、皮肉なことに、エネルギーや商品をあまり消費しないプロセスを実現するには、新しいものを設計および実装するために、より多くのリソースを導入する必要があります。クリーンな製造システム。

しかし、皮肉なことに、おそらく私たちを最初の場所に戻すことで、これらのクリーンな製造システムは、最終的に、特定の商品を生産するために必要なエネルギーと商品を削減します。クリーンな製造システムは、炭素排出量を減らし、汚染を減らし、消費する資源を減らすことで、製造業者に良い名前を付けるだけではありません。彼らが提供する節約は、実際には、必要な投資を超えて生産性と競争力を強化し、その貴重な収益にもう少しパディングを提供することができます。

そのことを念頭に置いて、将来の投資を構成し、環境、社会、ガバナンスの目標を達成するために検討できる5つのクリーンな製造システムを紹介します。

「エネルギー-マイルド」処理

商品の抽出を最もエネルギーを消費する製造プロセスと関連付けることがよくありますが、これらのシステムを何らかの方法で監督するプロセスエンジニアは、実際にはすべての中で「最もクリーンな」アプローチを採用しています。

これはどのように可能ですか？ほとんどの場合、プロセスエンジニアは、すべての中で最も再生可能なリソース（重力のリソース）を使用して、リソースを処理ポイントから最終目的地まで駆動および伝達します。常に利用可能で常に十分に活用されていないこの種のエネルギーへのアプローチは、本質的に、製造プロセスのエネルギー集約度を低減し、最終的には無期限に（無限ではないにしても）持続可能な製造エコシステムを作成するための鍵です。

基本的な商品や商品を処理するための全体的な温度とエネルギーの要件を削減する、今日利用可能なさまざまな低エネルギープロセスがあります。これらのプロセスのほとんどは、高温処理、製錬、鋳造、または目標の達成を加速できるが実際には必要以上の総コストを課すことができるその他の手段ではなく、溶媒、高性能膜、および触媒によって推進されます。

同時に、鉄鋼、鉄、アルミニウムなどのコア製造商品を精製するための新しい用途と新しいアプローチにより、多くのシステムで見られる具体化されたエネルギーを削減できます。同時に、（熱に関連するため）最もエネルギー集約的なプロセスの多くを非一般化し、金属または高い内包エネルギーを持つ商品（鋼やアルミニウムなど）の保護と寿命を延ばすことが不可欠です。ここでは、溶射などの新しいプロセスも重要です。溶射は、コーティングを適用してから部品全体を加熱するのではなく、溶融した保護コーティングを溶射して機器で乾燥させます。

この種のアプローチはまた、材料の制約を減らし、効率を生み出します。同時に、エネルギーはリサイクル エネルギー集約型プロセスからは、さまざまなプロセスによって生成された熱と排気を取り、コンパクトなボイラータービンアプローチによってそれらを使用可能な電力に変えることができるコージェネレーションなどのソリューションを含む、特定のプロセスの正味のエネルギー集約度を減らすのに役立ちます。

適切な税制上の優遇措置が実際により多くの採掘産業をカーボンネガティブにする可能性があるというさらなる兆候とともに、小規模でより効率的で軽量の再生可能エネルギーは、遠隔一次財加工業者のエネルギー回収能力と地元の発電ニーズを増強することも約束します。全体として、これらのネットエネルギー集約度の低い処理メカニズムは、必要な原材料の作成による環境への影響を大幅に削減することを約束しますが、残りのサプライチェーンについてはどうでしょうか？

ピアツーピア容量

メーカーが使用する機械や設備は、耐久性があり長持ちすることが多く、環境への正味の影響を軽減します。ただし、未使用の機械は、大量の具体化されたエネルギー、つまりそれを作成するために必要なエネルギーとリソースに相当する可能性があります。これは、未使用容量の環境への影響に関して問題を引き起こし、機器の寿命全体にわたってかなりの廃棄物に影響を与える可能性があります。新しい、より効率的なマシンがオンラインになり、古いマシンが陳腐化する可能性がある場合、この無駄はさらに悪化する可能性があります。

環境コストと経済コストの両方をもたらす未使用の容量の課題を排除するために、柔軟なシステムと適切なレベルの可視性を備えた新しいモードの工場組織により、メーカーはリソースを最適化することができます。これらのアプローチにより、未使用の容量を実際に「貸し出す」ことが容易になり、そのためにお金を取り戻すだけでなく、わずかな機会費用で「地球を節約」することもできます。

これらのシステムはどの程度の規模で影響を与えることができますか？ 2011年のある見積もりによると、未使用の容量は製造会社に直接コストをかけ、純売上高の4.8％、つまり年間1,420億ドルであり、総研究開発費の60％以上に相当します 。連邦準備制度のデータが示すように、これは実際にはもっと高いかもしれません。これは、総産業能力が平均75％のすぐ北にあることを示していますが、その使用率は、措置が最初に行われた1960年代後半には90％近くでした。

サプライチェーンにある程度の余裕があることは決して悪いことではありませんが、総容量の4分の1が未使用になることに相当することは、多大な浪費と不要な環境コストの原因になります。

それに応じて、さまざまなタイプの企業がすでにピアツーピア交換システムに取り組んでいます。これにより、企業は未使用の機械を貸し出すことでお金を稼ぐことができ、明らかに、機械を必要とする企業は設備投資を重複させることなくそれを使用できます。これは経済的に論理的ですが、環境的にも非常に有利です。

たまたま、これは「古いものが再び新しい」場合かもしれません。 マシネンリング は、農林業設備の共有を専門とするドイツの組織であり、1958年以来、数十万人の農民が資本コストを削減し、利用率を向上させることを可能にしてきました。 CNCや塗装ブースなどの不動の機械はレンタルが簡単ではないかもしれませんが、コンテナ化やバッファー保管などの柔軟な製造システムを通じて自社の工場運営の感度に注意を払うことで、顧客に価値を提供しながら機密性を確保できる可能性があります。あなたがオンサイトで持っている容量のほとんど。

汚染物質の捕獲と隔離

クリーン製造の頂点は、おそらく「クリーンルーム」でしょう。クリーンルームは、直径0.5ミクロン以上の空気粒子の廃棄物、汚染、および環境への暴露を排除するように設計された、高度に管理された製造エリアです。

クリーンルームは、主に高効率のHEPAおよびHVACシステムに依存して、空気の質を管理し、浮遊粒子をろ過します。これには、塗装、コーティング、および半導体やソーラーパネルの製造などの化学物質に敏感なプロセスが含まれます。クリーンルームへの人間の侵入も汚染物質を生成し、設備と空気品質の管理の面でコストを追加するため、これらの施設にはロボットシステムと低メンテナンスシステムが推奨されます。

ロボットについては少し後で説明しますが、閉ループの製造環境のアイデア（たとえば、余分なコーティングのリサイクルと再利用を可能にするクリーンな粉体塗装ブース）は、スケールアップして両方を改善するために適応できるコンセプトです。気候の観点と地域の環境の観点の両方から、エネルギーを生成し、より危険な汚染物質の排出を減らします。

ただし、汚染は捕捉および管理されますが、最終的には、燃焼、変換、または収集（通常はフィルターによる）の3つの選択プロセスによって隔離されます。一次プロセスでは、溶媒の分離または蒸留に電力を供給するヒートポンプシステムを使用して、機械的または熱的蒸気再圧縮によってエネルギーを回収することもできます。

製造工程を完全に封じ込められない限り、常に何らかの環境影響があります。これらは必ずしも有害であるとは限りませんが、もちろん、そうでなければ無駄になるエネルギーや材料を回収する機会があります。それを見逃してはなりません！

統合データシステム

インダストリー4.0は、効率のメリットだけでなく、スマート産業システムが環境ニーズとより適切に共存できる可能性があるため、クリーンな製造スペースで長年注目されてきました。

正しいデータ管理と可視性は、主にそれらが提供する最適化の程度を通じて、製造プロセスの環境への影響を改善するための最初のそして最も重要な手段の1つです。最適化された制作方法は、主に出力の品質の向上と制作ステップの削減に重点を置いています。オブジェクト管理とIOTまたはその他のセンシングメカニズムを使用したデジタルツインテクノロジー、および該当する場合は強化された自動化と3D印刷により、「操作」の必要性を減らすことができます。完成品に至るまでの部品。

システムとプロセスセルを離れた場所で管理することは、おそらくインダストリー4.0の実践が環境コストを削減できる最も適切な例の1つです。なぜそうなのですか？ある調査によると、製造におけるエネルギー消費の13％のみが生産的なプロセスと機械に使用されています。製造に関連するコストの多くは、材料の流れの管理、加熱、冷却、潤滑などの補助プロセス、および加熱と冷却の環境を管理し、人間が作業できるようにそれらを合理的に安全に保つことによって発生します。

生産ラインでの直接的な人間のフットプリントを減らすことにより、快適さと収容の必要性が大幅に減少し、代わりに断続的な（またはリモートの）人間の参加による機械のニーズに合わせて設計することができます。これにより、環境への影響を大幅に削減できますが、健康や安全などの補助的な人件費を削減し、最終的には従業員により多くの価値を提供すると同時に、自動化に関して賢明な選択を通じて大幅な生産性の向上を実現できる可能性があります。

自律型熟練ロボット

自律型ロボットは、物を動かしたり、機械の世話をしたりするだけではありません。実際には、ノウハウ、ロボットの信頼性、一貫性のあるAIベースのタスク計画を使用して熟練したタスクを実行し、これまでにない高品質の出力を実現できます。

基本的な前提は、ロボットが環境内で認識して計画を立てる能力を与えられれば、ロボットはメーカーによって定義された目標を達成し、腕として、デカルト平面上で、またはエンドの任意の組み合わせとして、その能力を使用できるということです。エフェクターとロボットシステムが必要です。次に、必要な部品やプロセスの動作に関係なく、プロセスの効率を最大化するためにロボットが知られている一貫性と信頼性を利用します。

これらの種類のスマートシステムは、3Dビジョン、センサーフュージョン、AIベースのタスクプランニングのさまざまな進歩により、ようやく可能になりました。このテクノロジー環境では、同じ古いワークフローへの不満とCOVID-19の結果として見られたベビーブーマーの退職の加速の両方を通じて、最も熟練した労働者に見られる不足を最終的に緩和することが可能です。

ロボットの効率、適応性、および環境上の利点は、すぐに加算されます。自律型ロボットで見られる全体的な品質の向上により、やり直しが事実上ゼロになることがありますが、既存のシステムの速度とスループットは、部品の必要に応じて必要以上に満たすことができます。同時に、材料、エネルギー、および消耗品の節約は、総生産量が同等に保たれている場合、30〜40％に達する可能性があります。これは、製造業者にとって真のゲームの変化であり、環境にとっても確かに変化です。

Omniroboticは、スプレープロセス用の自律型ロボット技術を提供し、産業用ロボットが部品を確認し、独自のモーションプログラムを計画し、重要な産業用コーティングおよび仕上げプロセスを実行できるようにします。 ここで、どのような見返りが得られるかを確認してください 、またはどのように利益を得ることができるかについて詳しく知る 自律型製造システム 。