스마트 제조와 인공 지능이 환경에 어떻게 도움이 되는지

제조업에서 발생하는 온실가스 배출을 줄이는 방법은 여러 가지가 있습니다.

제조 분야에서 디지털 데이터를 사용하여 탄소 배출 감소

1765년에 시작된 최초의 산업 혁명은 석탄을 사용하여 상품 생산 및 제조 방식을 변화시킴으로써 우리 경제를 변화시켰습니다. 이후 1870년 천연가스를 이용한 2차 산업혁명이 일어났고, 1969년에는 원자력 에너지가 뒤를 이었다.

현재 우리는 화석연료에서 태양광, 풍력 등 신재생에너지원으로 전환하면서 4차 산업혁명을 주도하고 있습니다. 이러한 혁명은 제조업의 에너지 의존도가 얼마나 빠르게 변화하고 있는지를 보여줍니다. 현재 인더스트리 4.0은 제조업이 재생에너지 사용으로 인한 온실가스 배출을 줄이는 데 도움을 주고 있습니다.

Industry 4.0은 생산 운영 방식을 변화시키고 있지만 재생 가능 에너지의 사용은 디지털 혁명의 부산물입니다. 인더스트리 4.0을 변화시키는 원동력은 디지털 기술의 가속화된 발전에서 비롯됩니다.

Industry 4.0은 생산 프로세스를 네트워크화하여 가치 창출과 실시간 최적화를 달성할 수 있는 사이버 물리 시스템을 만들고 있습니다. 이러한 혁명을 이끄는 주요 요인은 인공지능과 머신러닝의 발전입니다. 인공 지능에는 사이버 물리 시스템에서 수집된 데이터를 사용하여 "스마트 제조"를 가능하게 하는 복잡한 알고리즘이 포함됩니다.

Industry 4.0이 제조에 미치는 영향은 천문학적입니다. 운영을 자동으로 최적화하여 이윤을 개선할 수 있고, 인공 지능과 스마트 제조를 사용하면 배출량도 줄일 수 있기 때문입니다.

배출량을 줄이는 첫 번째 단계는 항상 이해하는 것입니다. 생산 과정에서 발생하는 배출량을 줄이기 위해서는 기업이 먼저 배출량을 이해해야 합니다. 따라서 온실가스 배출에 대한 기준선을 정량화하는 것이 중요합니다. 스마트 제조는 전기, 가스, 물과 같은 유틸리티 데이터 수집을 자동화하여 이 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

또한 AI 기반 도구는 기업 공급망에서 Scope3 배출량을 설정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 스마트 제조 프로세스는 사물 인터넷에서 디지털 트윈을 구현하므로 전체 공급망을 디지털 트윈에서 모델링하여 데이터 수집을 단순화할 수 있습니다.

기준선이 계산되면 스마트 제조에서는 디지털 트윈 최적화 및 예측 유지 관리와 같은 방법을 사용하여 배출량을 줄일 수 있습니다. 각 접근 방식은 스마트 제조의 미래를 강조합니다. 첫째, 디지털 트윈 최적화를 통해 가장 효율적인 성능을 위해 쉽게 최적화할 수 있는 산업 프로세스의 가상 복사본을 사용할 수 있습니다. 디지털 트윈을 사용하면 더 많은 테스트와 반복이 가능해 이익과 탄소 감소 전략을 기반으로 스마트한 전략을 세울 수 있습니다. 그리고 예측 유지 관리를 통해 불필요한 유지 관리 작업을 방지하여 비용과 탄소 배출을 줄일 수 있습니다.

예측 유지 관리는 회사에서 예정된 유지 관리를 수행하거나 고장난 장비를 수리하는 데 드는 비용을 절감하므로 점점 인기가 높아지고 있습니다. AI 기반 도구는 기계 학습을 사용하여 과거 센서 데이터가 과거 유지 관리 기록에 매핑되는 방식을 이해합니다. 기계 학습 알고리즘이 과거 데이터를 사용하여 훈련되면 공장의 실시간 센서 판독값을 기반으로 유지 관리가 필요한 시기를 성공적으로 예측할 수 있습니다. 예측 유지 관리는 현재 사용 중인 기계의 마모를 정확하게 시뮬레이션합니다.

에너지 수요 감소, 자재, 물 등 자원 사용 감소 등 수요 감소에 대해 생각해야 하며 이러한 모든 유형의 수요를 줄이면 탄소 배출이 줄어듭니다. 물론 우리는 소요 시간과 예비 부품 사용 감소, 유지 관리성 향상, 가동 중지 시간 감소, 인적 자원 사용 최적화 등과 같은 효과적인 유지 관리 계획을 보고 싶습니다.

Industrial Synergy

지속 가능성 측면에서 한 가지 옵션은 한 산업에서는 폐기물로 간주되지만 다른 산업에서는 사용되는 재료가 될 수 있는 재료를 사용하는 것입니다. 이는 제조 시설에서 공정 재료가 손실될 수 있고 이러한 재료가 수집되어 공정이나 시설에 인접한 영역을 가열하는 데 사용될 수 있는 에너지에도 적용됩니다. 이것이 산업 시너지다. 낭비되는 재료를 사용하거나 용도를 변경하는 것은 순환 경제의 일부입니다. 재료는 더 이상 폐기물이 아니라 자원으로 간주되며, 산업 시너지는 기업 내에서 재활용, 재사용 및 용도 변경에 관한 것이 아니라 더 넓은 커뮤니티와 더 넓은 측면을 고려하는 것입니다.

이러한 이유로 회사 외부, 심지어는 마을 외부의 사람들과의 협력이 필요합니다.

산업 협력을 촉진하기 위한 다양한 조치가 있습니다. 이러한 조치는 산업 폐기물 관리 시스템을 개선하고 폐기물 매립을 방지합니다. 이러한 계획은 일자리를 창출할 수도 있지만 다양한 참여 기업 네트워크와 고위 경영진의 승인이 필요합니다.

국가산업공생계획

세계 최초의 국가산업 공생계획이 바로 국가산업공생계획입니다. 이는 스코틀랜드, 웨스트 미들랜드, 요크셔 및 험버사이드의 세 가지 시범 계획에서 시작되었으며 현재까지 전 세계 20개국이 국가적으로 또는 지역적으로 이 모델을 채택했습니다. 참여 기업은 매립지에서 4,700만 톤의 산업 폐기물을 전환하고 10억 파운드의 신규 매출을 창출했습니다. 폐기, 보관, 운송, 조달 비용 절감을 통해 탄소 배출량이 4,200만 톤 감소했고 비용이 절약되었습니다.

웨스턴 케이프 산업 공생 프로그램은 산업 공생에 대한 촉진된 접근 방식을 기반으로 합니다. WISP는 2013년 남아프리카 서부 케이프 지방 정부에 의해 시작되었습니다. 이는 산업 공생 네트워크 구축에 전념하는 국제적으로 시너지 효과가 있는 훈련을 받은 팀을 보유하고 있습니다. 활용도가 낮은 리소스를 찾아내고 비즈니스 기회를 기업에 가져올 수 있습니다.

커뮤니티 자원 정보 지원 플랫폼 CRISP는 혁신적인 자원 활용 소프트웨어를 설계하고 시범 운영하는 것을 목표로 하는 혁신적인 프로젝트입니다. 따라서 디지털 데이터를 활용하여 탄소 배출을 줄이는 것은 산업적 시너지 효과와 일치합니다.

시너지는 재생 에너지를 사용하고 화석 연료를 사용하지 않는 스마트 제조와의 통합으로 이어질 수도 있습니다. 이는 청정 제조의 잠재력과 저탄소 도시 계획의 단계적 변화에 대한 보다 명확한 그림을 제공할 수 있습니다.

도시 산업화라는 맥락에서는 스마트 제조도 중요하지만, 산업이 위치한 도시도 중요합니다. 혁신적인 변화를 통해 도시와 산업 모두 심층적인 인프라와 체계적인 탄소 감소를 위한 솔루션을 제공하고 있습니다. 도시 맥락에서 산업 변화는 도시 개발의 길을 이끌 수 있으며, 스마트 기술의 채택은 도시 내 온실가스 감축을 위한 솔루션을 제공할 수 있습니다.

도시는 전 세계 온실가스 배출량의 약 70%를 차지하므로 기후 변화에 상당한 기여를 합니다. 유럽연합 집행위원회의 관련 규정에 따르면, 도시 교통망 업그레이드, 수자원 시스템 업그레이드, 친환경 수처리 시설 및 에너지 효율적인 건물을 통해 도시의 온실가스 배출을 모니터링하고 줄일 수 있습니다.

UN이 설정한 지속 가능한 개발 목표는 도시와 기후 변화에 대한 기여가 위협이 아닌 기회를 제공하도록 재구성되고 조정되어야 함을 인정합니다. 그러나 도시의 복잡성으로 인해 변화가 필요한 영역을 식별하기 위해서는 다양한 거버넌스 접근 방식을 통한 통찰력이 필요합니다.

제조업은 산업의 지속적인 성장과 발전을 위한 환경적, 사회적 기회를 제공합니다. 경제적 관점에서 볼 때, 산업 제조업의 영향은 도시 근로자를 위한 고용 기회부터 지역 사회와 인프라에 가치를 제공하는 상품 및 서비스 창출에 이르기까지 도시 개발에 막대한 역사적 이점을 가져왔습니다.

업계 내에서 현재 제조 프로세스를 적용하면 도시에 미치는 이점이 엄청나며 보다 성실하고 지속 가능한 라이프스타일을 보여줄 수 있는 환경, 사회 및 정부 기회를 제공합니다.

대중교통, 건물 건설, 도로 인프라 등 도시 측면은 제조에 맞춰 조정 및 개발될 수 있습니다. 자동차로 이동하는 근로자는 트램, 버스, 기차 등 저탄소 기반 시설의 변화를 활용하여 배출량과 생활비를 줄일 수 있습니다. 스마트 제조를 중심으로 도시를 개발하면 오염과 혼잡이 과거의 일이 될 것입니다.

그러나 도시의 근본적인 변화를 달성하기 위해서는 사회의 공공, 민간 및 시민 행위자 간의 협력 수준을 인식하는 것이 중요합니다. 이를 인정하는 것이 제조 시설, 공장 및 산업 단위와 조화를 이루는 미래 도시 모델을 위한 새로운 잠재적 경로를 개발하고 창출하는 첫 번째 단계입니다.

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