智能制造和人工智能如何有利于环境

减少制造业温室气体排放的方法不止一种。

在制造业中使用数字数据来减少碳排放从1765年开始，第一次工业革命通过使用煤炭改变了商品的生产和制造方式，从而改变了我们的经济。此后，1870年第二次工业革命以天然气为动力，随后于1969年由核能推动。目前，随着我们看到从化石燃料向太阳能和风能等可再生能源的转变，我们正在推动第四次工业革命。这些革命表明，制造业对能源的依赖变化有多快。目前，工业4.0正在帮助制造业减少使用可再生能源带来的温室气体排放。工业4.0正在改变生产运作的方式，然而，可再生能源的使用是数字革命带来的副产品。改变工业4.0的动力来自于数字技术的加速发展。工业4.0正在创建能够将生产过程网络化的网络物理系统，从而实现价值创造和实时优化。推动这场革命的主要因素是人工智能和机器学习的进步。人工智能涉及的复杂算法使用从网络物理系统收集的数据，从而实现“智能制造”。工业4.0对制造业的影响将是天文数字，因为可以自动优化运营以提高利润率，且人工智能和智能制造的使用也可以减少排放。减少排放的第一步始终是理解。为了减少生产过程的排放，企业必须首先需要了解企业的排放量。因此，量化温室气体排放的基线至关重要。智能制造可以通过自动收集电力、天然气和用水等公用事业数据来简化这一过程。此外，基于人工智能的工具可以帮助建立企业供应链中的Scope3排放。智能制造过程将在物联网中体现数字孪生，因此整个供应链可以在数字孪生中建模，从而简化数据收集。计算出基线之后，智能制造就可以使用数字孪生优化和预测性维护等方法来减少排放。每一种方法都突出了智能制造的未来。首先，数字孪生优化可以实现工业流程的虚拟副本，这些副本可以轻松优化到最高效的性能。数字孪生允许更多的测试和迭代，根据利润和碳减排策略创建智能策略。而预测性维护可以通过避免不必要的维护任务来节省成本和碳排放。预测性维护越来越受欢迎，因为它可以节省公司执行定期维护或修理损坏设备的成本。基于AI的工具使用机器学习来了解，历史传感器数据如何映射到历史维护记录。一旦机器学习算法使用历史数据进行训练，它就可以根据工厂的实时传感器读数成功地预测何时需要进行维护。预测性维护可以准确地模拟当前使用的机械的磨损情况。我们需要考虑减少需求，比如减少能源需求，减少对材料和水等资源的使用，减少所有这些类型的需求将减少我们的碳排放。当然，我们希望看到有效的维护计划，比如减少花费的时间和使用的备件，提高可维护性，减少停机时间，优化人力资源的使用等。工业协同就可持续性而言，一种选择是使用被认为是某个行业废弃的材料，但它可以成为另一个行业的使用材料。这也适用于能源，其中过程材料可能会从制造设施中损失，而这些材料可能会被捕获并用于加热过程或邻近设施的区域。这就是工业协同效应。使用或重新利用被浪费的材料是循环经济的一部分。材料不再被认为是废料，而是被视为资源，工业协同作用不仅仅是在自己的业务中回收、再利用和重新利用，而应该考虑到更广泛的社区，甚至更广泛的方面。出于这个原因，与企业甚至所在城镇以外的人进行协作是必要的。有许多促进工业协同的措施。这些措施改善了工业废物管理系统，并将废物从垃圾填埋场转移。这些举措还能创造就业机会，但他们需要一个多元化的参与企业网络，需得到企业高层的同意。国家工业共生计划世界上第一个国家工业共生计划是国家工业共生计划。它起源于苏格兰、西米德兰兹和约克郡和亨伯赛德的3个试点计划，迄今为止，全世界已有20个国家在国家或地区参照了这一模式。参与其中的企业从垃圾填埋场转移了4700万吨工业废物，并创造了10亿英镑的新销售额。碳排放量减少了4200万吨，并通过降低处置、储存、运输和采购成本节省了资金。西开普工业共生计划是基于工业共生的便利方法。WISP由南非西开普省政府于2013年发起。它拥有一支受过国际协同培训的团队，他们全职致力于建立工业共生网络。他们可以发现未充分利用的资源，为企业带来商机。社区资源信息支持平台CRISP是一个创新项目，旨在设计和试点创新资源利用软件。因此，使用数字数据减少碳排放符合工业协同效应。协同效应还可以促使与使用可再生能源且不使用化石燃料的智能制造相结合。这可以让我们更清楚地了解清洁制造的潜力和低碳城市规划的逐步变化。在城市工业化的背景下，不仅智能制造至关重要，工业所在的城市也至关重要。通过创新变革，城市和行业都为深层次的基础设施和系统性的碳减排提供了解决方案。在城市背景下，工业变革可以引领城市发展的道路，智能技术的采用可以为减少城市内的温室气体提供解决方案。城市约占全球温室气体排放的70%，因此对气候变化作出了重大贡献。根据欧盟委员会的相关规定，可以通过升级城市交通网络、升级供水系统、环保水处理设施和高能效建筑来监测和减少城市内的温室气体排放。联合国制定的可持续发展目标认识到，必须重塑和适应城市及其对气候变化的贡献，以提供机遇而不是威胁。然而，城市的复杂性需要通过许多治理方法来进行洞察，以确定需要改变的领域。制造业为工业的持续增长和发展提供了环境和社会方面的机会。从经济角度来看，工业制造的影响对城市发展产生了巨大的历史效益，从城市工人的就业机会到为社区和基础设施带来价值的商品和服务的创造。在调整行业内当前的制造流程时，对城市的好处是巨大的，并提供环境、社会和政府机会，展示一种更加认真和可持续的生活方式。

公共交通、建筑施工和道路基础设施等城市方面可以根据制造业进行调整和发展。开车出行的工人可以通过使用电车、公共汽车和火车等低碳基础设施的变化来减少排放和他们自己的生活成本。围绕智能制造发展城市，污染和拥堵将成为过去。然而，至关重要的是，为了实现城市的根本变化，我们必须认识到社会中公共、私人和公民行为者之间的协作水平。承认这一点是为未来城市模式开发和创造新的潜在途径的第一步，与制造设施、工厂和工业单位相吻合。

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