청정 제조 시스템 상위 5개

COVID-19와 잠금 대응이 모두 사라지는 것처럼 보이면서 비즈니스와 사회 전반의 리더들은 성장을 주도하기 위한 새로운 기술과 인프라에 대한 투자에 대해 이야기하고 있습니다. 물론 이러한 모든 투자에는 원자재가 필요하며, 이는 그 자체로 새로운 원자재 슈퍼사이클에 대한 논의를 촉발했습니다.

이 투자의 대부분은 경제를 "녹색"하고 ESG 규정 준수를 추진하려는 열망에 의해 주도되지만, 아이러니하게도 이러한 덜 에너지 및 원자재 집약적인 프로세스를 달성하려면 새로운 깨끗한 제조 시스템.

그러나 아이러니하게도 우리를 처음 시작했던 곳으로 되돌아가게 하는 이러한 청정 제조 시스템은 궁극적으로 주어진 제품을 생산하는 데 필요한 에너지와 상품을 줄입니다. 탄소 배출량을 줄이고 오염을 줄이며 자원을 덜 소비함으로써 청정 제조 시스템은 제조업체에 좋은 평판을 줄 수 없습니다. 그들이 제공하는 절약은 실제로 필요한 투자 이상으로 생산성과 경쟁력을 향상시켜 귀중한 수익을 조금 더 높일 수 있습니다.

이를 염두에 두고 미래 투자를 구성하고 환경, 사회 및 거버넌스 목표를 달성하는 데 고려할 수 있는 5가지 청정 제조 시스템이 있습니다.

"에너지 마일드" 처리

우리는 종종 상품 추출을 가장 에너지 집약적인 제조 공정과 연관지지만, 이러한 시스템을 어떤 면에서 감독하는 공정 엔지니어는 실제로 모든 것 중에서 "가장 깨끗한" 접근 방식을 사용합니다.

이것이 어떻게 가능한지? 대부분의 경우 공정 엔지니어는 가장 재생 가능한 자원인 중력을 사용하여 자원을 처리 지점과 최종 목적지로 이동하고 전달합니다. 항상 사용 가능하고 항상 활용도가 낮은 에너지에 대한 이러한 접근 방식은 본질적으로 제조 공정의 에너지 집약도를 줄이고 궁극적으로 지속 가능한 제조 생태계를 무기한(무한은 아니지만) 조성하는 열쇠입니다.

오늘날 이용 가능한 다양한 저에너지 공정이 있어 기본 상품 및 상품을 처리하기 위한 전반적인 온도 및 에너지 요구 사항을 줄입니다. 이러한 공정의 대부분은 고온 공정, 제련, 주조 또는 목표 달성을 가속화할 수 있지만 실제로 필요한 것보다 더 많은 총 비용을 부과하는 기타 수단보다는 용매, 고성능 멤브레인 및 촉매에 의해 구동됩니다.

동시에 철강, 철, 알루미늄과 같은 핵심 제조 상품을 정제하기 위한 새로운 용도와 새로운 접근 방식은 많은 시스템에서 발견되는 내재 에너지를 줄일 수 있습니다. 동시에 가장 에너지 집약적인 많은 공정(열과 관련하여)을 탈일반화하고 내재 에너지가 높은 금속 또는 제품(예:강철 및 알루미늄)의 보호 및 수명을 늘리는 것이 필수적입니다. 여기에서는 코팅을 적용한 후 전체 부품을 가열하는 대신 녹은 보호 코팅을 분사한 다음 장비의 일부를 건조시키는 열 분사와 같은 관행을 포함하여 새로운 공정도 중요합니다.

이러한 접근 방식은 또한 재료 제약을 줄이고 효율성을 높입니다. 동시에 에너지는 재활용됩니다. 에너지 집약적 프로세스의 에너지 집약도는 열병합 발전과 같은 솔루션을 포함하여 주어진 프로세스의 순 에너지 집약도를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

올바른 세금 인센티브가 실제로 더 많은 채굴 산업을 탄소 마이너스로 만들 수 있고 더 작은 규모로 더 효율적이고 더 가벼운 재생 가능 에너지가 원격 1차 상품 가공업자의 에너지 회수 능력과 지역 발전 요구를 증대시킬 수 있다는 추가 징후와 함께. 대체로 이러한 덜 에너지 집약적인 처리 메커니즘은 우리가 필요로 하는 원자재를 생성함으로써 발생하는 환경적 영향을 획기적으로 줄일 것을 약속하지만 나머지 공급망은 어떻습니까?

열병합가 있지만 기본 상품에서 그물 큰 에너지 회수 처리 한 접근법있다. 출처:FoodEngineeringMag.

P2P 용량

제조업체에서 사용하는 기계 및 장비는 종종 내구성이 있고 오래 지속되어 순 환경 영향을 줄입니다. 그러나 사용하지 않는 기계는 많은 양의 내재된 에너지, 즉 이를 생성하는 데 필요한 에너지와 자원과 동일할 수 있습니다. 이는 장비의 수명 동안 상당한 낭비에 영향을 미칠 수 있는 미사용 용량의 환경적 영향과 관련하여 문제를 제기합니다. 새롭고 더 효율적인 기계가 온라인에 등장하여 오래된 기계를 쓸모없게 만들 수 있다면 이러한 낭비는 더욱 악화될 수 있습니다.

환경 및 경제적 비용을 모두 초래하는 미사용 용량 문제를 제거하기 위해 유연한 시스템과 적절한 수준의 가시성을 갖춘 공장 조직의 새로운 모드를 통해 제조업체는 리소스를 최적화하고 있는지 확인할 수 있습니다. 이러한 접근 방식을 사용하면 사용하지 않은 용량을 실제로 "임대"하고 비용을 회수할 뿐만 아니라 약간의 기회 비용을 "예비"할 수 있습니다.

이러한 시스템이 어떤 규모로 영향을 미칠 수 있습니까? 2011년의 한 추정에 따르면 미사용 용량은 순매출의 4.8%, 즉 연간 1,420억 달러로 제조 회사에 직접적인 비용이 발생하며 이는 총 R&D 지출이 배치된 곳의 60% 이상에 해당합니다. . 연방 준비 제도 이사회 데이터에 따르면 총 산업 용량은 평균 75%를 약간 넘는 수치로 떨어졌지만 이 법안이 처음 시행된 1960년대 후반에는 활용률이 거의 90%에 달했기 때문에 실제로는 더 높을 수 있습니다.

<안에> 전체 산업 가동률 폐기물과 환경에 대한 관심이 증가에도로, 아래로 추세했다. P2P 교환 시스템은 효율성을 장려하고 환경 영향을 줄이는 가장 좋은 방법 중 하나일 수 있습니다. 출처:FRED 데이터베이스.

공급망에 약간의 여유가 있는 것이 나쁜 것은 아니지만 전체 용량의 4분의 1에 해당하는 미사용 상태는 불필요한 환경 비용뿐 아니라 상당한 낭비의 원인이 됩니다.

이에 대한 대응으로 다양한 유형의 기업이 이미 P2P 교환 시스템에 참여하여 기업이 사용하지 않는 기계를 임대하여 돈을 벌 수 있게 하는 동시에 기계가 필요한 기업이 자본 투자를 중복하지 않고 사용할 수 있도록 하고 있습니다. 이는 경제적으로 논리적인 동시에 환경적으로도 상당히 유리합니다.

어찌보면 '낡은 것이 다시 새롭다'는 이야기가 나올 수 있다. 매시넨링 농장 및 임업 장비 공유에 전념하는 독일 조직인 이 단체는 1958년 이래 수십만 명의 농부들이 자본 비용을 줄이고 활용도를 높일 수 있도록 했습니다. CNC나 페인트 부스와 같은 움직이지 않는 기계는 임대하기가 쉽지 않을 수 있지만 컨테이너화 및 버퍼 보관과 같은 유연한 제조 시스템을 통해 공장 운영의 민감도를 관리하면 고객에게 가치를 부여하는 동시에 기밀성을 유지할 수 있습니다. 현장에 있는 최대 용량.

오염물질 포획 및 격리

클린 제조의 정점은 아마도 "클린룸"일 것입니다. 클린룸은 직경 0.5미크론 이상인 공기 입자의 폐기물, 오염 및 환경 노출을 제거하도록 설계된 고도로 통제된 제조 구역입니다.

클린룸은 주로 고효율 HEPA 및 HVAC 시스템에 의존하여 공기 품질을 관리하고 공기 중 입자를 필터링합니다. 여기에는 도장, 코팅 및 반도체 또는 태양 전지 패널 제조와 같은 화학적으로 민감한 공정이 포함될 수 있습니다. 인간이 청정실에 들어가면 오염 물질이 발생하고 장비 및 공기 품질 관리 측면에서 비용이 추가되기 때문에 이러한 시설에는 로봇 및 유지 관리가 적은 시스템이 선호됩니다.

우리는 조금 후에 로봇에 대해 이야기할 것이지만, 폐쇄 루프 제조 환경에 대한 아이디어(예:여분의 코팅을 재활용하고 재사용할 수 있는 깨끗한 분말 코팅 부스)는 두 가지 모두를 개선하기 위해 확장 및 적용할 수 있는 개념입니다. 기후와 지역 환경 모두에서 에너지 생성 및 더 위험한 오염 물질의 배출 감소.

클린 룸이 공기 흐름을 관리하는 포괄적 인 접근 방식을 필요로하지만, 궁극적으로 이러한 원칙이 모두 배출에 적용 할 수 있습니다 및 환경에 유해한 화학 물질. 출처:StaticTek.

오염이 포착되고 관리되더라도 연소, 전환 또는 수집(일반적으로 필터 사용)이라는 세 가지 선택 프로세스를 통해 궁극적으로 격리됩니다. 1차 공정에서 용매의 분리 또는 증류를 구동하는 열 펌프 시스템을 사용하여 기계적 또는 열적 증기 재압축을 통해 에너지를 회수할 수도 있습니다.

제조 공정이 완전히 통제되지 않는 한 항상 어떤 종류의 환경적 영향이 있을 것입니다. 이것들이 항상 해로운 것은 아니지만, 물론 그렇지 않으면 낭비될 에너지나 재료를 회수할 수 있는 기회가 있습니다. 이를 그냥 지나쳐서는 안 됩니다!

통합 데이터 시스템

인더스트리 4.0은 단순히 효율성 이점 때문만이 아니라 스마트 산업 시스템이 환경 요구와 보다 적절하게 공존할 수 있다는 잠재력 때문에 청정 제조 공간에서 수년 동안 지켜봐야 하는 용어였습니다.

올바른 데이터 관리 및 가시성은 주로 그들이 제공하는 최적화 정도를 통해 제조 프로세스의 환경적 영향을 개선하는 첫 번째이자 가장 중요한 수단 중 하나입니다. 최적화된 생산 방법은 주로 출력 품질을 개선하고 더 적은 수의 생산 단계를 통합하는 데 중점을 둡니다. IOT 또는 기타 감지 메커니즘을 사용하는 개체 관리 및 Digital Twin 기술과 함께 해당되는 경우 향상된 자동화 및 3D 프린팅을 통해 "조작"해야 할 총 필요성을 줄일 수 있습니다. 완제품으로 가는 도중에 부품.

<엠> 최종적으로 깨끗한 제조 데이터, 프로세스 및 물질을 제거하는 폐 루프 생성 관한 환경 영향의 가능성, 훨씬 더 적은 "실제". 출처:SustainabilityGuide.eu.

시스템과 프로세스 셀을 멀리서 관리하는 것은 아마도 Industry 4.0 관행이 환경 비용을 줄일 수 있는 가장 적절한 사례 중 하나일 것입니다. 왜 이런 일이 발생합니까? 한 연구에 따르면 제조 에너지 소비의 13%만이 생산 프로세스와 기계에 사용됩니다. 제조와 관련된 많은 비용은 단순히 재료 흐름 관리, 가열, 냉각, 윤활 등과 같은 보조 프로세스는 물론 가열 및 냉각 환경을 관리하고 인간이 작업하기에 합리적으로 안전한 상태로 유지하는 데 소요됩니다.

생산 라인에서 직접 사람이 차지하는 공간을 줄임으로써 편안함과 편의에 대한 필요성이 훨씬 줄어들고 대신 간헐적(또는 원격) 사람의 참여로 기계 요구 사항을 중심으로 설계할 수 있습니다. 이를 통해 환경 영향을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 건강 및 안전과 같은 문제에 대한 보조 인건비를 줄여 궁극적으로 직원들에게 더 많은 가치를 공유하는 동시에 자동화와 관련하여 현명한 선택을 통해 막대한 생산성 향상을 실현할 수 있습니다.

자율 숙련 로봇

자율 로봇은 단순히 물건을 옮기거나 기계를 돌보는 것이 아닙니다. 실제로 노하우, 로봇 안정성 및 일관된 AI 기반 작업 계획을 사용하여 숙련된 작업을 실행하여 그 어느 때보다 높은 품질의 결과물을 얻을 수 있습니다.

기본 전제는 로봇이 환경 내에서 인지하고 계획을 수립할 수 있는 능력을 부여받을 수 있다면 제조업체가 정의한 목표를 달성하고 팔로든, 직교 평면에서든 또는 목적의 모든 조합이든 간에 로봇의 능력을 사용할 수 있다는 것입니다. 이펙터와 로봇 시스템이 필요합니다. 그런 다음 필요한 부품이나 프로세스 동작에 관계없이 로봇의 일관성과 신뢰성을 활용하여 프로세스 효율성을 극대화합니다.

다음은 자치 기술을 기반으로 로봇이 마침내를 여는 정밀도와 유연성을 달성, 항공 우주 부분을 페인트 자신의 운동 프로그램과 공구 경로를 생성 로봇의 세계를 혼합 제조업체로.

이러한 종류의 스마트 시스템은 3D 비전, 센서 융합 및 AI 기반 작업 계획의 다양한 발전으로 인해 마침내 가능합니다. 이 기술 환경에서 코로나19로 인한 베이비 붐 세대 은퇴의 가속화와 기존의 동일한 워크플로에 대한 불만을 통해 가장 숙련된 근로자들 사이에서 보이는 부족을 완화하는 것이 마침내 가능합니다.

로봇 효율성, 적응성 및 환경적 이점은 빠르게 추가될 수 있습니다. 자율 로봇에서 볼 수 있는 전체 품질 개선은 때때로 재작업을 효과적으로 0으로 줄일 수 있는 반면, 부품이 필요로 하는 만큼 초과할 경우 기존 시스템의 속도와 처리량을 맞출 수 있습니다. 동시에 총 생산량이 동일하게 유지되는 경우 자재, 에너지 및 소모품을 30-40% 절약할 수 있습니다. 이는 제조업체와 환경에 대한 진정한 판도를 바꾸는 변화입니다.

Omnirobotic은 스프레이 공정을 위한 자율 로봇 기술을 제공하여 산업용 로봇이 부품을 보고 자체 모션 프로그램을 계획하고 중요한 산업용 코팅 및 마감 공정을 실행할 수 있도록 합니다. 여기에서 어떤 종류의 수익을 얻을 수 있는지 확인하세요. , 또는 의 이점에 대해 자세히 알아보십시오. 자율 제조 시스템 .

자율 로봇으로 건강 및 안전 제조 유연한 제조 시스템 상위 5개