Ролята на автоматизацията в зеления преход в индустрията

Начало > Автоматизация > Статии > Специален брой: Продукти и решения за енeргоспестяващо и устойчиво производство > 16.05.2024

  • Зелената трансформация на глобалната промишленост има ключова роля в постигането на целите по Парижкото споразумение

  • Предприятията се стремят да запазят висока гъвкавост и производителност, като същевременно прогресивно намаляват въглеродния си отпечатък

  • Основен инструмент в концепцията за Industry 4.0, автоматизацията се превръща в ключов стълб и на следващата технологична парадигма с пореден номер 5.0, която надгражда интелигентното производство с принципи за устойчивост

 

Зелената трансформация на глобалната промишленост има ключова роля в постигането на целите по Парижкото споразумение. Този процес е от съществено значение за бизнеса не само в контекста на колективните усилия за по-добро бъдеще на планетата, но и по отношение на собствените корпоративни, социални и икономически приоритети на всяко отделно предприятие. Ето защо индустриалните компании по цял свят непрекъснато усъвършенстват своите стратегии за осъществяване на прехода към устойчивост чрез балансирани мерки в различни направления – енергийна ефективност, електрификация, интегриране на ВЕИ в микса, оползотворяване на отработената топлина, улавяне на парниковите емисии и т. н.

Основен фокус на всички ESG програми и технологични решения в това направление е фирмите да запазят високите си гъвкавост и производителност, критични за съхраняването на пазарните им позиции в динамиката на четвъртата индустриална революция, като същевременно прогресивно намаляват въглеродния си отпечатък. Постижима ли е обаче на практика тази комплексна цел и има ли директен и единен подход към изпълнението й, позволяващ паралелно високи резултати както при производствената ефективност, така и при декарбонизацията?

Експертите са категорични – такива подходи категорично има, а един от тях е автоматизацията. Основен инструмент в концепцията за Industry 4.0, тя се превръща в ключов стълб и на новата промишлено-технологична парадигма с пореден номер 5.0, която надгражда интелигентното производство с принципи за устойчивост, подобрена издръжливост на продуктите и системите и разширена колаборация между хора и машини. Автоматизацията и едно от най-усъвършенстваните й и впечатляващи проявления – роботиката, са истински “gamechanger” – фактор, коренно променящ “играта” за съвременните предприятия в контекста на устойчивостта и декарбонизацията.

 

Приоритетите в прехода към Industry 5.0

Зеленият преход се очертава като грандиозна и изключително обещаваща възможност за енергетиката, индустрията и транспорта по пътя към петата промишлена революция, а около оста му се формират изцяло нови икономически сектори и пазарни сегменти, изграждат се нови инфраструктури и се въвеждат алтернативни източници на енергия, иновативни горива, нови типове технологии за съхранение. Средствата за автоматизация, които служат като основен двигател на устойчивата трансформация, могат да бъдат разглеждани най-общо в две категории – а) традиционни (съществуващи или иновативни) системи с широка функционалност, които се интегрират в индустрията като логична стъпка напред в техническия прогрес и б) тясно специализирани решения, разработени за целите на зеления преход.

Днес умните дигитализирани фабрики и свързаните и интелигентни производствени екосистеми отдавна са реалност. Предприятията все по-надеждно овладяват инструментариума на четвъртата индустриална революция, включително роботите, изкуствения интелект, усъвършенстваните сензори и IoT/IIoT платформите, облачните и периферни изчисления, големите обеми данни, виртуалната и добавена реалност и т. н. Време е глобалната промишленост да се възползва и от огромните възможности на тези технологии по посока постигане на устойчивост, ресурсна ефективност и дълбока декарбонизация.
Именно индустриалните процеси са едни от най-големите източници на въглеродни емисии в наши дни, като са отговорни и за потреблението на около две трети от цялото количество енергия, консумирано от държавите в ЕС. Високите цени на електроенергията биха могли да изхвърлят от бранша множество предприятия, които не обмислят оптимизиране и/или алтернативи на традиционните си технологични операции, както и на конвенционалните си енергоизточници.

Автоматизацията позволява дадено приложение да бъде едновременно значително опростено, по-ефективно и по-щадящо за околната среда. Ползите от внедряването на съвременни средства за автоматизиране на разнообразни индустриални дейности включват икономии на време, средства, ресурси и труд, подобрена прецизност, по-висока производителност и по-малко загуби, по-кратки срокове за изпълнение и не на последно място – понижаване на енергийното потребление.
Повишаването на степента на автоматизация в една компания посредством интегрирането на интелигентни сензори и IoT базирани платформи за мониторинг, отдалечена диагностика, управление и прогнозна поддръжка е ключово и за генерирането на ценни масиви от данни. На база анализа им технологичните процеси могат да бъдат значително оптимизирани, а резултатите от мерките за намаляване на въглеродния отпечатък – лесно измервани и документирани.

 

Автоматизацията и целите за устойчиво развитие

В съвременните дигитализирани фабрики и производства се използват масово няколко основни типа решения за автоматизация, които в по-малка или по-голяма степен допринасят за устойчивата им трансформация. Сред тях са сензорите и IoT устройствата, програмируемите логически контролери, децентрализираните системи за управление, SCADA платформите, комутационната апаратура, контролно-измервателното оборудване, управляемите мотори, честотните задвижвания, системите за енергиен мениджмънт и т. н.

Все по-отчетлива в процеса на прехода към цифровизация и устойчивост става ролята и на изкуствения интелект и свързаните с него технологии за машинно и дълбоко самообучение, както и на дигиталните двойници, които тотално изменят подходите за взаимодействие с физическото оборудване. Всички тези инструменти имат критично участие в трансформацията на традиционно енергоемки сектори, като минната, циментовата и стоманодобивната индустрия, добива и преработката на цветни метали, целулозно-хартиената и химическата промишленост, както и на други ключови за съвременната икономика отрасли и подсегменти, като ХВП, производството на батерии, центровете за данни и т. н.

Интелигентните сензори и IIoT платформите осигуряват на предприятита в тежката индустрия изобилие от данни в реално време, чрез които да се подобри ефективността на технологичните процеси, да се следи и минимизира енергийното потребление и да се осъществи по-лесно преходът към чисти енергийни източници. Вертикалните приложения на тези технологии биха могли да бъдат категоризирани в четири по-широки групи – енергиен мениджмънт, мониторинг на въглеродните емисии, интеграция на ВЕИ и видимост по веригата на доставките.

Сред типовете решения за автоматизация, които притежават най-сериозен и лесно забележим потенциал за принос към глобалните цели за устойчиво развитие (ЦУР) според дефиницията и програмата на ООН, безспорно са индустриалните роботи и в частност платформите с изкуствен интелект от последно поколение. “Интеграцията на роботи и роботизирани технологии се доказва като мощно средство за постигане на амбициозните цели за устойчиво развитие, залегнали в дневния ред на ООН”, коментират от Международната федерация по роботика (IFR) в скорошен свой доклад. Според данните на световната браншова организация, сред целите, които могат да бъдат подкрепени от роботиката, са ЦУР 8 (Насърчаване на постоянен, приобщаващ и устойчив икономически растеж) и ЦУР 9 (Изграждане на гъвкава инфраструктура, насърчаване на приобщаваща и устойчива индустриализация и стимулиране на иновациите).

Намаляването на отпадъците и устойчивото производство на енергия също са сред задачите, които индустрията все по-често делегира на роботите. Автоматизираното сортиране и обработка на отпадъчните материали спомага за възстановяването на много по-големи обеми суровини, които да бъдат използвани повторно. В процеса роботите с прецизност изпълняват най-разнообразни дейности – от откриването и сортирането на различни видове пластмаси до 3D печата с използване на рециклирани материали. По този начин те подпомагат и изпълнението на ЦУР 13 (Предприемане на спешни действия за борба с климатичните промени и въздействието им). Повишената ефективност в производството минимизира потреблението на енергия и ресурси, привеждайки дейностите на съвременните предприятия в сектора в съответствие с ЦУР 12 (Осигуряване на устойчиви модели на потребление и производство).

Роботизираните системи имат значителен принос за постигането на ЦУР 7 (Гарантиране на достъп до финансово достъпна, надеждна и устойчива енергия за всички), като повишават икономическата жизнеспособност на производството на системи и компоненти за генериране на енергия от възобновяеми източници. Роботите не само произвеждат, но и почистват соларните панели, като се грижат за тях и след края на жизнения им цикъл. Инспектират и поддържат вятърни турбини, включително на офшорни платформи, отговарят за отдалечена и подводна енергийна инфраструктура, патрулират или наблюдават от въздуха ВЕИ комплекси, ядрени съоръжения и други съществени за зеления енергиен преход обекти.

Ключова е ролята на роботите и в батерийното производство, което експоненциално се разширява през последните години, за да отговори на потребностите на иновативни сегменти, като електромобилността и съхранението на енергия от слънчеви и вятърни централи.

 

Роботизацията като двигател на зелената трансформация

Като широко интердисциплинарно поле, роботиката крие потенциал за принос практически във всяка сфера на индустрията, технологиите и бизнеса. Хардуерни, а все по-често и софтуерни решения за роботизация (и роботизирана автоматизация на процеси, т. нар. RPA) намират широко приложение не само в производството и опаковъчния сектор, но и в логистиката, спедицията и транспорта, дистрибуцията и фулфилмънт услугите, строителството, медицината и здравеопазването, а дори и в банковото дело, финансите и търговията (включително с електроенергия). Автоматизирайки всички подходящи за целта операции, роботите допринасят за по-икономично използване на ресурсите и намаляване на загубите.

Сред секторите, в които автоматизацията посредством роботи, дронове, сензори и изкуствен интелект могат да изиграят още по-мащабна роля на двигател на зеления преход в бъдеще, са земеделието, селското стопанство и производството на храни. Събирането и анализът на данни позволяват по-висока предвидимост, а роботизираните решения за обработка на почвата, сеитба, борба с плевелите и събиране на реколтата значително редуцират използването на химикали за растителна защита и синтетични торове и правят земеделската дейност по-лека, прецизна и екологосъобразна. Роботите, сензорите и цифровите решения широко навлизат и във все по-популярните вертикални ферми, където миниатюрни дронове се използват като алтернатива на пчелите за изкуствено опрашване.

Ролята на дигитализацията непрекъснато нараства и в сектора на биотехнологиите и по-специално в една авангардна област на развитие с потенциал да революционизира хранителните вериги на бъдещето – насекомната индустрия. С помощта на роботи, изкуствен интелект и съвременни технологии за автоматизация могат да бъдат изграждани и управлявани частично или изцяло автономни фабрики за насекомен протеин и други продукти от инсекти за производство на торове, фуражи, храни за домашни любимци и др.

Част от традиционните приложения на роботиката в конвенционалната хранително-вкусова промишленост със сериозен принос за устойчивостта е например автоматизираното сортиране на плодове, зеленчуци и други хранителни продукти, което значително намалява обема на бракуваната продукция и загубите. Камерите за машинно зрение и усъвършенстваните платформи за визуална инспекция се грижат не само за безкомпромисното качество на продуктите в този и в редица други сектори, но и за максимално ефективното откъм време, средства и ресурси производство.

Нататък по веригата на стойността роботите и автоматизацията от години са неизменни участници в динамичните съвременни опаковъчни процеси, където допринасят за максимум резултати с минимум енергия, усилия и материали. Интелигентните конвейери, автоматизираните станции за обработка на складови единици или колетни пратки (измерване, претегляне и т. н.), автономните мобилни роботи, самонасочващите се превозни средства, робокарите, дроновете и други модерни средства за автоматизация са запазена марка и за секторите на логистиката, е-търговията и куриерския бизнес, които набират все по-голяма скорост след пандемията.

В заключение ще споменем и един от по-индиректните подходи, чрез които роботиката и автоматизацията подпомагат устойчивата трансформация в индустрията. Те се явяват “проводник” на електрификацията, като позволяват лесен преход от енергоемките пневматични системи (със сгъстен въздух) например към електрически. Електрозадвижванията спомагат за реализиране на отчетливи икономии на енергия, а възможността да се интегрират възобновяеми източници за захранването им прави предприятията още “по-зелени” и устойчиви, като значително редуцира въглеродния им отпечатък.


Вижте още от Автоматизация


Ключови думи: автоматизация, зелен преход, устойчива трансформация, роботика, роботи, роботизация, сензори, IoT, изкуствен интелект, Industry 5.0



Редактор на статията:

Пепа Петрунова

Пепа Петрунова

Редактор

  • Завършва специалност "Журналистикa" в СУ "Св. Климент Охридски";

 

  • Заема длъжността редактор "Списания" от 2013 г.;

 

  • Разполага с над 15 години опит в разработването на оперативни материали и технически статии в широк кръг от тематични области.

 

Пепа Петрунова в LinkedIn

Top