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公司新闻

利用CAE工程模拟推动更加可持续性的未来

发布时间:2021-11-21人气:96

1987年联合国报告《我们共同的未来》中将可持续发展定义为“满足当前需求而不损害后代满足自身需求的能力的发展”。

尽管后来全球对这份报告做出了多边回应(如1997年的《京都议定书》和随后2015年的《巴黎环境协定》),但令人担忧的趋势清楚地表明,为什么许多人认为可持续发展是我们人类历史上最大的挑战。

· 2019年联合国报告预测到2050年全球人口将达到97亿

· 根据美国环保署发布的一份报告,1988年至2015年间,100家公司排放了全球71%的温室气体

· 1880年至1980年间,全球年气温每十年上升0.07摄氏度左右。此后,这一温度每10年翻一番,达到0.18摄氏度。有记录以来最热的五年发生在2015年之后。(国家资源保护委员会,2021)

· 1990年至2016年间,世界失去了130万平方公里的森林——比法国、德国和英国的陆地面积总和还多(世界银行,2016年)

事实上,据估计,如果目前的人口统计和消费趋势持续到2050年,我们将需要四个地球来维持我们在发达世界的生活方式!当然,我们今天可以通过个人、地区、国家和公司的选择来影响这些趋势预测。

所有这些对于制造业,特别是设计和工程,到底意味着什么?

制造过程会产生二氧化碳排放和环境污染,以及我们世界宝贵的能源、原材料和水资源的密集使用。对所有行业的制造商来说,解决可持续性问题从未像现在这样重要。可持续发展正在改变全球商业的面貌,随着我们进入工业4.0时代,“数字双胞胎”和自主流程,这将是每个制造商数字转型计划的关键部分。

从好的方面来看,我认为计算机辅助工程(CAE)在其50年的历史中一直在悄悄地解决许多潜在的可持续性问题。如果我们将可持续性分解为其组成部分和解决方案领域,在这些领域中,CAE影响概念设计阶段,在这些领域中,最大的成本节约(和投资回报)会受到影响,对最终产品的碳足迹产生最大的影响,我看到这些结果:

· 交付新的可再生能源项目(风能、波浪能、潮汐能、太阳能……)

· 提供智能、节能的建筑和建筑环境景观

· 实现运输车辆轻量化的最佳3D打印

· 设计和制造下一代电子商务解决方案

· 城市和交通环境中的噪声污染治理

· 最大限度地减少概念构思和制造过程中的产品浪费

· 了解产品内部的材料及其对可持续发展的全面影响,包括减少再利用和再循环的影响

· 在概念设计阶段确保立法环境合规性

凭借面向所有物理类型的预测设计和工程模拟工具,工程师们一直在构思更好的产品,改进现有流程,从而通过更高效的产品设计延长产品寿命。

工程师们还通过在设计周期的早期设计更轻、更高效的产品,减少绘图板上的噪音污染,改进现有产品和工艺(节省碳排放和材料),制造阻力更小、一氧化碳更低的运输工具,最大限度地减少材料浪费2排放并产生更高的燃料效率。

工程师们现在可以在源头减少污染气体,为各种行业的各种产品和工艺提供更好的设计。CAE越来越多地消除了对物理原型的需求,以及这些原型所需的所有浪费和能源消耗,因为虚拟原型和“数字双胞胎”在制造业中的出现现在正在更广泛地发生。

图1:使用六边形设计和工程软件套件的可持续性相关CAE模拟的例子

利用设计和工程工具推动可持续发展的未来

我们已经达到了通常所说的工业4.0,导致了跨越工厂、设施、运输、农业、采矿、城市甚至民族国家的自治过程。CAE既是模拟数据的来源,也是“数字数据线”的粘合剂,这是实现智能制造成本节约、生产率提高以及最终设计更高质量产品以应对从概念到退役的所有环境挑战所必需的。我相信,未来所有的消费产品都需要通过设计来实现可持续发展。

几乎总是如此,科学和工程将为我们的全球可持续发展挑战找到许多答案。我相信设计和工程模拟将处于前沿,因为计算机辅助工程工具已被证明可以减少概念设计阶段的浪费,有助于减少物理原型,提供正确的首次定制解决方案,推动可再生能源和可回收性的革命,并最终将可回收性设计放在首位,以在产品开发和整个产品生命周期中实现最高的业务投资回报率。



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