海克斯康：全流程數字化方案驅動制造業碳中和與清潔能源發展

文/本刊編輯部

應對氣候變化，促進可持續發展已成為全世界普遍的共識與迫切的任務。“碳中和”已被各界組織納入未來很長一段時間的重要發展目標。工業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部門，這表明工業部門在實現碳中和方面大有可為。碳中和怎么實現？中國工程院鄔賀銓院士曾表示，實現碳中和在大力發展非化石能源外，還需要靠數字化發力。2022年8月1日，工信部、國家發改委和生態環境部印發了《工業領域碳達峰實施方案》，指出要主動推進工業領域數字化轉型。

憑借強大的傳感器與工業軟件核心技術基底，以全流程數字化方案賦能工業生產運營與清潔能源發展，是海克斯康集團踐行ESG戰略的重要技術路徑。來自海克斯康的技術一方面從設計工程開始，在產品全生命周期與工廠運營中運用海克斯康傳感、控制、預測建模、診斷及監控等智能制造技術，提高資源利用效率，實現碳減排；另一方面全力賦能風能、太陽能、氫能及儲能等清潔可再生能源發展，從風能場地選擇分析評估到能源機械設備的設計仿真、精密檢測，助力蓬勃動力釋放。

全流程數字化技術與平臺助推實現可持續制造

實踐證明，大規模地數字化與智能化后，企業不僅能維持自身業務的增長，也能以更少的自然資源、更高質量的產品減少浪費，通過零排放減少污染，促進可持續制造的實現。據不完全估計，工業數字化轉型能將碳排放量減少20%，極大地促進企業實現凈零目標。制造業數字化轉型是一個復雜的工程，所涉及的大量數字技術對實現碳中和目標有促進作用。

例如，用于產品設計仿真中的CAE（計算機輔助工程）技術通過模擬仿真，可以在概念設計階段減少浪費，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既是模擬數據的來源，也是“數字線”的粘合劑，節約制造成本、提高生產率，最終提供高質量的產品。

圖1 海克斯康CAE軟件技術組合

海克斯康旗下擁有豐富的、多學科的CAE軟件，眾多國際知名的制造企業使用海克斯康的工程仿真技術進行線性及非線性有限元分析（FEA）、聲學分析、流體分析、疲勞與耐久分析、材料分析、工藝流程分析，以及多體動力學分析等。海克斯康的CAE軟件能夠準確、可靠地仿真產品在實際工況下的性能，從而幫助工程師快速、經濟且高效地設計出更多創新產品。同樣在生產制造環節，憑借海克斯康強大的傳感器技術可以輕松連通物理世界與虛擬世界，以數據驅動過程監控與預測性維護，優化資源分配，合理管控資產，達到“零報廢”“零故障”的理想境界，讓數據被智能地使用，讓產品更快、更可持續地被智造，同時也不斷重塑與增強了行業應對復雜環境風險的能力。

然而，在許多制造企業中，CAE設計和工程、生產和質量之間的溝通并沒有達到應有的效果。這些使得不同功能產生的數據變得孤立，導致失去推動更大增長的機會。為此海克斯康推出完整的數字化轉型方案與工業互聯網平臺，將數字化應用系統化、產品化，提供貫穿設計、工藝、生產、供應、質量及倉儲等全過程數字化轉型方案。通過統一的管理平臺，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者獲得他們需要的數據，推動更大的協作和快速響應決策，從而提高可持續性績效，優化企業的規劃流程，更好地綜合考慮企業可持續發展的需求和機會，為建立資源節約型制造業提供技術基礎。

傳感器和軟件技術全面賦能清潔能源行業發展

除了對制造業低碳運營的數字化助力外，海克斯康數字化解決方案全面賦能清潔能源行業發展。通過傳感器方案，可以對物理世界的數據進行實時數據采集，實現智慧物聯。通過軟件方案，可以模擬真實世界的場景，構建虛擬現實場景，從而實現物理與數字世界的融合。這些傳感器和軟件解決方案，廣泛的應用于風、光、氫及儲等可再生能源行業，通過持續賦能行業用戶，助力可再生能源行業轉型升級。

以風電行業為例，當前風電機組保持向大型化、輕量化、數字化和智能化方向發展。在市場投入中，風力發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，給風電行業的設計、制造、安裝和運維帶來了更多的挑戰。海克斯康專長制造業的數據采集、分析和利用，提供全面數字化轉型服務，貫穿在風電行業從設計工程、生產及檢測，以及運維的全生命周期的解決方案，從而實現品質與生產力的提升。在風電機組開發階段，使用模擬仿真軟件完成葉片輕量化、傳動鏈效率、風電場布局等方面的設計。在生產制造和計量測試階段，風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優勢方案，在風機輪轂、葉片及軸承等大型零部件的品質保證上，Leica激光跟蹤儀起到了非常重要的作用。在現場安裝和運維階段，在高海拔、強風且不穩定的底土上，從55~60m的高度進行精確測量，應對海上風電機組支撐基礎的精確安裝。

圖2 海克斯康助力清潔能源發展技術方案圖

圖3 海克斯康風電行業全生命周期解決方案

此外，海克斯康的數字技術，同樣應用于光伏、水能、氫能及核電等清潔能源行業。憑借專業的傳感器和軟件解決方案，持續的賦能行業客戶，實現可持續發展。在光伏場設計建設過程中通過使用海克斯康的技術發揮數據的威力，從而提高太陽能電站的效率。在氫燃料電池的設計階段，通過CAE軟件對儲氫罐、燃料電池進行仿真模擬，優化材料和結構設計。在質量檢驗階段，可以使用各類傳感器進行外形尺寸檢測和外觀瑕疵檢測，保證過程質量和成品質量。在儲能領域，海克斯康也一直在積極探索新型儲能技術示范應用，助力國家清潔能源快速發展。

腳踏實地打造碳中和工廠與智能光伏電場標桿

在推動制造業智能化升級、創新化發展的同時，大力落實可持續發展戰略，海克斯康腳踏實地，在可持續發展領域做出不少“標桿”式的案例。位于山東青島的海克斯康智慧產業園，始于數字化，秉持綠色低碳運維理念，從智慧建設、智慧園區到智慧運維，每個環節以行業尖端的測量儀器為骨，實時捕獲現實世界多維數據；以強大的軟件系統為筋，進一步構筑多維一張圖智慧園區管理平臺，助力數智化產業園區。其中智慧能源系統可以實時監控全廠的能耗狀況，及時發現異常問題，避免不必要的浪費。2022年，海克斯康在獲得TüV萊茵ISO 14001 & ISO 45001環境與職業健康安全管理體系認證證書的基礎上，再次獲得其碳中和認證證書，始終以綠色高效的數字化解決方案助力“雙碳”目標實現。

圖4 海克斯康智慧產業園智慧能源管理系統

打造智能光伏發電廠，海克斯康在西班牙Archidona使用旗下硬件和軟件解決方案實現完整的創建、調試及運營。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、流體和結構效應，以實現整個太陽能電場的智能數字化，可以遠程和智能監控以檢測太陽能電池板異常、改善維護、協助檢查和應對日常氣象條件，能夠預測風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，并將其與物聯網數據相結合，生成可用于優化設備運營的可操作數字孿生，以數據驅動太陽能電場的設計運營，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字現實操作數字孿生示意圖

數字化與綠色化交匯是全世界面對的挑戰與機遇，它們將重構產業秩序，促進產業結構轉型，塑造更有競爭力、更有風險抵御能力的一批行業新力量。海克斯康也將繼續立足自身豐富的技術能力，助力企業將數字轉型與綠色低碳融入整個產業鏈結構與產品全生命周期價值鏈中，為客戶長久高質量發展投入不竭動能。