2019 2000年，受经济增长加速的影响，全球二氧化碳排放创下新纪录，达到367 亿吨，较1990 年增加60%。目前，全球碳减排压力越来越大。在全球总排放中，制造过程中产生的二氧化碳比例很高，这意味着工业在碳减排中的重要性不容低估。例如，在巨大需求的刺激下，仅混凝土生产的碳排放量就占年排放量的8%。许多工业生产代表企业已经做出最迟到本世纪中叶实现净零运营。工业企业按照净零原则，承诺在不使用碳补偿的情况下实现净零温室气体排放。这就要求企业改用不产生温室气体的生产工艺，或补偿某些生产工艺产生的碳排放。这样，他们就需要采取一种新的方式来收集二氧化碳和其他温室气体，或者直接使用它们，或者通过购买碳信用额度来抵消碳排放。
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1 从生产到供应的能源利用
任何行业都不容易实现净零排放目标，必须密切关注供应链的各个环节。企业需要对供应链各环节产生的温室气体排放承担碳责任，并找到减少甚至完全消除碳排放的方法。找到减排潜力大的环节并不难，尤其是能源消费活动，通常是制造业供应链中温室气体的主要排放源。对于不可避免的能源消费，如果采用可再生能源替代方法，净零目标将更容易实现。
近年来，尽管工业生产领域的核心话题集中在JIT(准时)供应链管理，但净零核算也用于优化供应链碳排放计算，从而达到最大的碳管理效率。如果一个制造园区部署了大型风能或太阳能自发电设备，园区可以选择自己使用所有发电，或者将部分发电出售给国家电网。然而，可再生能源发电往往存在能源供需不匹配的问题，这将使能源制造商难以向电网运营商出售过剩的电力，从而选择储存电力或暂时关闭发电机。换句话说，如果能源制造商在发电过剩的情况下进一步提高能耗较大的制造技术水平，他们可以提高整体碳减排能力，但也需要储存其他额外的发电量，直到投入生产和使用。
2 云计算和边缘计算的作用
通过集成到大规模反馈电路中，关键过程控制系统的运行可以最大限度地利用云计算和边缘计算提供的强计算能力。同时，云服务器还可以运行人工智能模型，学习如何制定应对能源、气候等环境变化的最佳策略。
部分工艺碳含量高，高温需求增加，可能影响系统响应速度，增加整体排放，使能源供应变化困难。通过对各节点能源组合的密切监控，至少可以为制造商提供有效的信息，更好地规划碳信用额度，开发碳捕获解决方案。工业控制集成商和运营商可以部署各种策略，实现从现有架构到新架构的无缝过渡，充分发挥边缘计算在目标应用环境中的作用。
图2 构建工业环境模块
4 短距离和远程通信
企业最大限度地提高能源和材料的效率，企业必须准确掌握机器操作的时间和方法。这也是工业4.0 技术优势。工业4.0 该架构的主要功能之一是利用短距离和远程通信来支持本地控制系统的信息共享。这些控制系统可以确保传送带只在运输产品时运行，在不需要加工部件时关闭机床，并在新部件即将到达生产单元时进入准备状态。此外，系统中广泛分布的传感器和计算平台可以收集整个生产环境中的数据，并支持决策分析，有时远程服务器提供实时感知数据支持。
目前，蓝牙、Wi-Fi 和LoRaWAN 无线协议的应用越来越普遍，大大降低了按需部署传感器的难度，可以进一步增强现有机床和管理系统中仪器设备的功能。将这些传感器和云辅助集成到控制系统中，无需对系统进行全面维护。尽管在许多情况下，管理单台机床的可编程逻辑控制器（PLC）它可以应用多年，但制造商可以使用它DIN 工业计算机的导轨部署进一步增强了其功能，从而更容易、更顺畅地整合到工厂车间环境中。如果需要更复杂的控制算法，可以选择IndustrialShields 和Kunbus 提供的高级PLC 解决方案可以获得性能升级。
此外，边缘服务器其他高带宽连接的帮助下，边缘服务器可以从多个方面连接PLC 控制系统获取输入数据并集成到高级模型中，以确保工厂车间紧密协调，实现动态激活和停止系统，避免过度能源浪费。
5 智能传感器：关键组件
传感器与智能监控系统的广泛结合，可以保证机械效率最高，减少浪费。如果系统在测试和检查过程中检测到偏离正常运行参数，则可以快速停止相关设备并进行检查。这样可以避免报废和返工，放报告产生负面影响，为企业节约直接成本。此外，制造商还可以进行预测性维护，一方面确保机床和其他机械系统达到最高工作效率，另一方面根据碳排放等目标合理安排维护时间。传统的工作模式一直是机器脱机的决定性指导因素。但现在，分析程序确定，低成本的路径是在低碳能源供应相对较少的时间内安排维护工作。同时，基于经验的人工智能模型将利用工厂车间系统的各种输入数据进一步确定最佳行动计划。
6 总结
单一的变化或升级对减少工业温室的气体排放影响不大。然而，通过实施工业4.0.制造商可以利用各种技术消除过量的碳排放和能源利用来源，从而实现零净运行目标。借助完善的电子元件经销商，制造商将能够更顺利地实现工业4.0 转型。特别是提供技术支持的经销商，将能够评估现有的基础设施部署，并为制造商提供先进的硬件建议PLC、传感器模块、工业计算机等多个子系统，然后实施整合部署，创建有效的净零方案。
(本文来源《IC2022年10月代理杂志
