海克斯康：全流程數(shù)字化方案驅(qū)動制造業(yè)碳中和與清潔能源發(fā)展

文/本刊編輯部

應(yīng)對氣候變化，促進可持續(xù)發(fā)展已成為全世界普遍的共識與迫切的任務(wù)。“碳中和”已被各界組織納入未來很長一段時間的重要發(fā)展目標(biāo)。工業(yè)部門是最大的能耗部門，全球四分之一以上的碳排放來自工業(yè)部門，這表明工業(yè)部門在實現(xiàn)碳中和方面大有可為。碳中和怎么實現(xiàn)？中國工程院鄔賀銓院士曾表示，實現(xiàn)碳中和在大力發(fā)展非化石能源外，還需要靠數(shù)字化發(fā)力。2022年8月1日，工信部、國家發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《工業(yè)領(lǐng)域碳達峰實施方案》，指出要主動推進工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

憑借強大的傳感器與工業(yè)軟件核心技術(shù)基底，以全流程數(shù)字化方案賦能工業(yè)生產(chǎn)運營與清潔能源發(fā)展，是海克斯康集團踐行ESG戰(zhàn)略的重要技術(shù)路徑。來自海克斯康的技術(shù)一方面從設(shè)計工程開始，在產(chǎn)品全生命周期與工廠運營中運用海克斯康傳感、控制、預(yù)測建模、診斷及監(jiān)控等智能制造技術(shù)，提高資源利用效率，實現(xiàn)碳減排；另一方面全力賦能風(fēng)能、太陽能、氫能及儲能等清潔可再生能源發(fā)展，從風(fēng)能場地選擇分析評估到能源機械設(shè)備的設(shè)計仿真、精密檢測，助力蓬勃動力釋放。

全流程數(shù)字化技術(shù)與平臺助推實現(xiàn)可持續(xù)制造

實踐證明，大規(guī)模地數(shù)字化與智能化后，企業(yè)不僅能維持自身業(yè)務(wù)的增長，也能以更少的自然資源、更高質(zhì)量的產(chǎn)品減少浪費，通過零排放減少污染，促進可持續(xù)制造的實現(xiàn)。據(jù)不完全估計，工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能將碳排放量減少20%，極大地促進企業(yè)實現(xiàn)凈零目標(biāo)。制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個復(fù)雜的工程，所涉及的大量數(shù)字技術(shù)對實現(xiàn)碳中和目標(biāo)有促進作用。

例如，用于產(chǎn)品設(shè)計仿真中的CAE（計算機輔助工程）技術(shù)通過模擬仿真，可以在概念設(shè)計階段減少浪費，減少物理原型試驗，提供正確的首次定制解決方案，推動可再生能源革命。CAE既是模擬數(shù)據(jù)的來源，也是“數(shù)字線”的粘合劑，節(jié)約制造成本、提高生產(chǎn)率，最終提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。

圖1 海克斯康CAE軟件技術(shù)組合

海克斯康旗下?lián)碛胸S富的、多學(xué)科的CAE軟件，眾多國際知名的制造企業(yè)使用海克斯康的工程仿真技術(shù)進行線性及非線性有限元分析（FEA）、聲學(xué)分析、流體分析、疲勞與耐久分析、材料分析、工藝流程分析，以及多體動力學(xué)分析等。海克斯康的CAE軟件能夠準(zhǔn)確、可靠地仿真產(chǎn)品在實際工況下的性能，從而幫助工程師快速、經(jīng)濟且高效地設(shè)計出更多創(chuàng)新產(chǎn)品。同樣在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，憑借海克斯康強大的傳感器技術(shù)可以輕松連通物理世界與虛擬世界，以數(shù)據(jù)驅(qū)動過程監(jiān)控與預(yù)測性維護，優(yōu)化資源分配，合理管控資產(chǎn)，達到“零報廢”“零故障”的理想境界，讓數(shù)據(jù)被智能地使用，讓產(chǎn)品更快、更可持續(xù)地被智造，同時也不斷重塑與增強了行業(yè)應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境風(fēng)險的能力。

然而，在許多制造企業(yè)中，CAE設(shè)計和工程、生產(chǎn)和質(zhì)量之間的溝通并沒有達到應(yīng)有的效果。這些使得不同功能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變得孤立，導(dǎo)致失去推動更大增長的機會。為此海克斯康推出完整的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，將數(shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)化、產(chǎn)品化，提供貫穿設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、供應(yīng)、質(zhì)量及倉儲等全過程數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案。通過統(tǒng)一的管理平臺，為不同部門提供了所需的可見性和可訪問性，以確保所有必要的利益相關(guān)者獲得他們需要的數(shù)據(jù)，推動更大的協(xié)作和快速響應(yīng)決策，從而提高可持續(xù)性績效，優(yōu)化企業(yè)的規(guī)劃流程，更好地綜合考慮企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求和機會，為建立資源節(jié)約型制造業(yè)提供技術(shù)基礎(chǔ)。

傳感器和軟件技術(shù)全面賦能清潔能源行業(yè)發(fā)展

除了對制造業(yè)低碳運營的數(shù)字化助力外，海克斯康數(shù)字化解決方案全面賦能清潔能源行業(yè)發(fā)展。通過傳感器方案，可以對物理世界的數(shù)據(jù)進行實時數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)智慧物聯(lián)。通過軟件方案，可以模擬真實世界的場景，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景，從而實現(xiàn)物理與數(shù)字世界的融合。這些傳感器和軟件解決方案，廣泛的應(yīng)用于風(fēng)、光、氫及儲等可再生能源行業(yè)，通過持續(xù)賦能行業(yè)用戶，助力可再生能源行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

以風(fēng)電行業(yè)為例，當(dāng)前風(fēng)電機組保持向大型化、輕量化、數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。在市場投入中，風(fēng)力發(fā)電具有單次投資費用大、可靠性及效率要求高、維修困難且檢修停機時間長等特點，給風(fēng)電行業(yè)的設(shè)計、制造、安裝和運維帶來了更多的挑戰(zhàn)。海克斯康專長制造業(yè)的數(shù)據(jù)采集、分析和利用，提供全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)，貫穿在風(fēng)電行業(yè)從設(shè)計工程、生產(chǎn)及檢測，以及運維的全生命周期的解決方案，從而實現(xiàn)品質(zhì)與生產(chǎn)力的提升。在風(fēng)電機組開發(fā)階段，使用模擬仿真軟件完成葉片輕量化、傳動鏈效率、風(fēng)電場布局等方面的設(shè)計。在生產(chǎn)制造和計量測試階段，風(fēng)電大齒輪及箱體的超高精度測量解決方案是海克斯康的傳統(tǒng)優(yōu)勢方案，在風(fēng)機輪轂、葉片及軸承等大型零部件的品質(zhì)保證上，Leica激光跟蹤儀起到了非常重要的作用。在現(xiàn)場安裝和運維階段，在高海拔、強風(fēng)且不穩(wěn)定的底土上，從55~60m的高度進行精確測量，應(yīng)對海上風(fēng)電機組支撐基礎(chǔ)的精確安裝。

圖2 海克斯康助力清潔能源發(fā)展技術(shù)方案圖

圖3 海克斯康風(fēng)電行業(yè)全生命周期解決方案

此外，海克斯康的數(shù)字技術(shù)，同樣應(yīng)用于光伏、水能、氫能及核電等清潔能源行業(yè)。憑借專業(yè)的傳感器和軟件解決方案，持續(xù)的賦能行業(yè)客戶，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在光伏場設(shè)計建設(shè)過程中通過使用海克斯康的技術(shù)發(fā)揮數(shù)據(jù)的威力，從而提高太陽能電站的效率。在氫燃料電池的設(shè)計階段，通過CAE軟件對儲氫罐、燃料電池進行仿真模擬，優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計。在質(zhì)量檢驗階段，可以使用各類傳感器進行外形尺寸檢測和外觀瑕疵檢測，保證過程質(zhì)量和成品質(zhì)量。在儲能領(lǐng)域，海克斯康也一直在積極探索新型儲能技術(shù)示范應(yīng)用，助力國家清潔能源快速發(fā)展。

腳踏實地打造碳中和工廠與智能光伏電場標(biāo)桿

在推動制造業(yè)智能化升級、創(chuàng)新化發(fā)展的同時，大力落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，海克斯康腳踏實地，在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域做出不少“標(biāo)桿”式的案例。位于山東青島的海克斯康智慧產(chǎn)業(yè)園，始于數(shù)字化，秉持綠色低碳運維理念，從智慧建設(shè)、智慧園區(qū)到智慧運維，每個環(huán)節(jié)以行業(yè)尖端的測量儀器為骨，實時捕獲現(xiàn)實世界多維數(shù)據(jù)；以強大的軟件系統(tǒng)為筋，進一步構(gòu)筑多維一張圖智慧園區(qū)管理平臺，助力數(shù)智化產(chǎn)業(yè)園區(qū)。其中智慧能源系統(tǒng)可以實時監(jiān)控全廠的能耗狀況，及時發(fā)現(xiàn)異常問題，避免不必要的浪費。2022年，海克斯康在獲得TüV萊茵ISO 14001 & ISO 45001環(huán)境與職業(yè)健康安全管理體系認證證書的基礎(chǔ)上，再次獲得其碳中和認證證書，始終以綠色高效的數(shù)字化解決方案助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。

圖4 海克斯康智慧產(chǎn)業(yè)園智慧能源管理系統(tǒng)

打造智能光伏發(fā)電廠，海克斯康在西班牙Archidona使用旗下硬件和軟件解決方案實現(xiàn)完整的創(chuàng)建、調(diào)試及運營。在建場之初，采用海克斯康的 Cradle CFD 和Adams MBD 仿真工具來模擬太陽能場的熱、流體和結(jié)構(gòu)效應(yīng)，以實現(xiàn)整個太陽能電場的智能數(shù)字化，可以遠程和智能監(jiān)控以檢測太陽能電池板異常、改善維護、協(xié)助檢查和應(yīng)對日常氣象條件，能夠預(yù)測風(fēng)和過熱的潛在破壞性影響。

整個光伏廠中使用基于 AI 的降階建模來操作模擬，并將其與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，生成可用于優(yōu)化設(shè)備運營的可操作數(shù)字孿生，以數(shù)據(jù)驅(qū)動太陽能電場的設(shè)計運營，為減輕自然資源枯竭和浪費提供解決方案。

圖5 海克斯康太陽能電場智能數(shù)字現(xiàn)實操作數(shù)字孿生示意圖

數(shù)字化與綠色化交匯是全世界面對的挑戰(zhàn)與機遇，它們將重構(gòu)產(chǎn)業(yè)秩序，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，塑造更有競爭力、更有風(fēng)險抵御能力的一批行業(yè)新力量。海克斯康也將繼續(xù)立足自身豐富的技術(shù)能力，助力企業(yè)將數(shù)字轉(zhuǎn)型與綠色低碳融入整個產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品全生命周期價值鏈中，為客戶長久高質(zhì)量發(fā)展投入不竭動能。