從目前的資源使用速度來看，可以預(yù)見到一些重要的自然資源，在可預(yù)見的時間內(nèi)將為數(shù)不多。所以人們必須從現(xiàn)在開始就轉(zhuǎn)變觀念，思考如何通過節(jié)約能源和資源，來獲得高附加值的生產(chǎn)。也就是說，未來的制造是不應(yīng)該以最少成本獲得最大贏利的，而應(yīng)該以最少資源創(chuàng)造最大價值。

注重生產(chǎn)中的能源效益，會給制造者帶來30%甚至更多的能源損耗節(jié)約。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要對現(xiàn)有的生產(chǎn)進(jìn)行很多改變，不只是生產(chǎn)流程需要改變，產(chǎn)品也需要改變。需要技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，以開發(fā)出能夠涵蓋生產(chǎn)和回收全過程的工藝、方法和產(chǎn)品。

效率——生產(chǎn)技術(shù)的意義

人口不斷增長，現(xiàn)在全球共有70億人口，到2050年也許會增長到90億，這是否意味著我們要成比例地增加生產(chǎn)、成比例地開發(fā)資源？但資源是有限的，所以我們必須要減少消耗，并確定生產(chǎn)對于環(huán)境的影響，將其進(jìn)一步減少。德國的工程師近期正致力于研究，如何用最少的資源來更大程度地增加附加值，而不是通過最少的成本獲得，這一過程中就需要創(chuàng)新。

另外，資源的有限性也值得引起廣泛關(guān)注。全球每天需要1100萬t的礦物油，900萬t的煤，80億m³的天然氣，這樣的資源如果不合理利用，還按這種使用量繼續(xù)的話，那么再過幾十年，礦物油和天然氣即將枯竭，2180年煤也將耗盡。所以人們在探討可再生能源的利用，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)嵋约吧锬茉矗欠窨梢岳眠@些能源來滿足我們未來對于能源的需求。德國現(xiàn)在有17%的能源來自可再生能源，但在未來需要有更多的可再生能源，才能滿足其對于能源的需求。

第三點(diǎn)就是氣候的變化，在歐洲有兩個主題是我們一直討論的，就是引起全球變暖的兩個主要因素，一是人為造成的，一是自然本身運(yùn)轉(zhuǎn)使全球變暖的一個階段，是非人為的。所以我們要考慮能源的有效利用和節(jié)能減排的問題。

能源自給、零排放的未來工廠

減少能源消耗，意味著生產(chǎn)的有效性，這里通過三步貫穿在生產(chǎn)技術(shù)中，從而實現(xiàn)能源需求的降低。一是效率的優(yōu)化，即在生產(chǎn)的流程和工序方面要減少能源的消耗；二是進(jìn)行全面的能源管理，使生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)可持續(xù)性；三是可選擇性能源的使用，以及與工廠工序相關(guān)的能源的有效利用。

德國工程師認(rèn)為，我們可以通過對工作流程的優(yōu)化減少30%的能源消耗，我們做過一種分析，隨著能源增加的時間，測量每個工件的能源利用量。結(jié)果是，在不同的使用方式之下，每一個零部件所使用的能源以及如何去減少能源的浪費(fèi)，可以獲得更高的使用效率，我們完全可以減少30%的能源消耗。

對于全面的能源管理，我們也有過分析，研究如何減少整個工廠的能源消耗，最大的減少量可以達(dá)到20%。我們也可以通過工藝的改進(jìn)減少能源的消耗，同時也可以在一個周期中進(jìn)行閉環(huán)的能源利用。比如說成型加工和緊壓加工，因為就目前加工來看，65%的能源都消耗在緩沖方面，這是完全可以進(jìn)一步改進(jìn)的（圖2）。

生產(chǎn)中的能源效率

1. 對于能源效率的要求

IWU曾對30位負(fù)責(zé)人進(jìn)行過問卷調(diào)查，詢問能源效率對于其品牌的影響，得出一個結(jié)論，大部分人都認(rèn)為能源效率對他們的品牌影響非常大，并且影響到未來的發(fā)展。現(xiàn)在越來越多的經(jīng)理人都非常注重可持續(xù)發(fā)展，以及成本和降低能源消耗。這是一個非常重要的趨勢，能源效率是可以幫助大家獲益的。

另外還有政治方面的需求，比如ISO現(xiàn)在就希望制定一些標(biāo)準(zhǔn)來降低能源消耗，提升能源效率。在我們操作和運(yùn)行方面的能源消耗，歐盟也有一些指令，希望能源消耗能降低30%。還有CECIMO制造商自己的項目。所有標(biāo)準(zhǔn)共同的目標(biāo)都是降低能源消耗。

還有需求是來自于使用者本身的，他們想要獲得經(jīng)濟(jì)性的效果。我們拿三種不同的機(jī)器進(jìn)行比較實驗——小型、中型和大型。不同的設(shè)備對于能源消耗產(chǎn)生的影響也不同，在此，大型設(shè)備基礎(chǔ)耗能最多，主要來自于冷卻系統(tǒng)。此外，機(jī)器零件也要考慮是否節(jié)能，還有就是生產(chǎn)時間，因為非生產(chǎn)時間也會消耗能量，所以閉環(huán)的能量循環(huán)。

2. 流程和系統(tǒng)設(shè)計

舉個例子，關(guān)于流程和系統(tǒng)設(shè)計。當(dāng)我們談到工藝流程，現(xiàn)在工程師已經(jīng)開始使用仿真技術(shù)來模擬工作流程，有的時候是經(jīng)驗的描述，有的時候是用物理模型，或者其他模擬技術(shù)，對生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行仿真模擬。談到能源效率，如果我們能在能源使用方面進(jìn)行模擬的話，我們可以把它整個流程進(jìn)行詳細(xì)分析，并把它放在整個工藝鏈中進(jìn)行分析，這屬于技術(shù)分析，也是關(guān)于流程的分析，是網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)化。對于德國的工程師來說，首先要找到模型的限制，把不同單獨(dú)的流程連接在一起。當(dāng)進(jìn)一步深入研究效益的時候，就要選擇正確的、相關(guān)的變量和參數(shù)，還有模型的使用要正確。這一過程的挑戰(zhàn)在于，對模塊限制和耦合性的定義、參數(shù)的可用性以及過程鏈模型的發(fā)展。