全球許多制造業(yè)企業(yè)都正努力通過數字化轉型（DX）來提高自身的商業(yè)價值和業(yè)務效率。而與此同時，為了實現碳中和目標，則需要抑制生產活動中所排放的溫室氣體（GHG），因此脫碳化措施相關需求也十分強勁。如何應對DX和脫碳這兩大趨勢，已成為各制造業(yè)企業(yè)實現商業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。

2021年以后，制造業(yè)的脫碳化目的已從單純的社會貢獻進化為與實際利益相關的內容，其中包括遵守與顧客的交易條件以及如何加強成本競爭力等。部分具有實力的電子設備制造商已明確表示，今后將不再從未致力于GHG減排的供應商處采購零件和材料。同時，越來越多的投資家也已將是否積極開展脫碳化舉措列入其出資條件之中。此外，在2021年11月召開的“聯合國氣候變化框架公約第26屆締約方會議（COP26）”上，已將所謂的“1.5℃目標*1”從以往的努力目標升級為更為嚴格的必達目標，并且今后很有可能還將引進實施更具強制力的有力政策，例如加強環(huán)境關聯規(guī)制、引進碳稅等碳定價*2等。由此，對制造業(yè)企業(yè)來說，脫碳化舉措將與其收益直接掛鉤，與提高生產效率具有同等的意義。

*1指將與工業(yè)革命前相比的世界平均上升氣溫控制在1.5℃以內的目標。

*2將企業(yè)的CO2排放量轉嫁為成本的相關舉措的總稱，其中包括對礦物燃料的使用所征收的“碳稅”、旨在清除環(huán)境限制而進行的CO2“排放權交易”等。據世界銀行公布，截至2021年4月10日，已有46個國家和35個地區(qū)引進了這一舉措。

制造業(yè)所面臨的兩大趨勢，即DX和脫碳看似互不相干的。但實際上，DX與生產活動的效率化、節(jié)能化乃至脫碳化之間的關系是相輔相成的。作為推進脫碳化的手段，應如何充分運用DX舉措，我們將在此進行相關介紹，特別是IoT、AI、數字映射等信息處理技術的前沿應用動向，并對智能工廠中的脫碳化進行解說。

在工廠推進脫碳化的兩種手法

工廠內使用的很多裝置和設備都是依靠電力運行的，包括機床及產業(yè)用機器人、壓縮機等馬達驅動的裝置與設備、電加熱器、控制機器等。在制造業(yè)中，此類使用電力運行的裝置和設備的脫碳化成為重要的課題。

依靠電力運行的裝置和設備的脫碳方法大致有兩種（圖1）。一種是將能源來源轉換為不排放溫室氣體的方法。具體來說，即太陽能和風力等可再生能源的應用。另一種則是徹底削減電力消費中的浪費部分，也就是所謂的省電化。為了促進這兩種方法的實施，DX的推進是一個重要前提。

圖1GHG減排的兩個手法出處：經濟產業(yè)省資源能源廳

一般來說，從可再生能源得到的電力依賴于自然的陽光和風力，發(fā)電量是不穩(wěn)定的，但是在電力系統中必須滿足“同時同量”的電力供給原則，即供電量和耗電量必須始終保持一致。其原因是，如果耗電量和供電量之間產生顯著的差異，便會對發(fā)電機、送配電設備、電氣設備等造成異常的負荷，從而引發(fā)故障，造成電力質量不穩(wěn)定，并有可能引發(fā)錯誤運作或停電。也就是說，需要同時使用實時發(fā)電的電力和蓄電池中積蓄的電力等，才能滿足工廠內需要的用電量。

以利用IoT應對RE100為目標

近年來，越來越多的制造業(yè)企業(yè)加入了國際環(huán)境倡議“RE100”。該倡議旨在實現企業(yè)活動中使用電力的100%可再生能源化。為了在工廠實現“RE100”的理念，需要引進能夠對電力的供求平衡進行妥善管理和控制、且不會降低生產效率和品質的電力系統，以及能夠彌補對策不足部分的結構，這兩個方面都非常重要（圖2）。

圖2旨在實現工廠RE100應對的電力系統和結構

為了應對RE100要求，工廠需首先引進太陽能等發(fā)電設備和蓄電設備，確立可再生能源的應用基礎。除此以外，因天氣情況的變化，發(fā)電量隨時發(fā)生變動。同時，工廠內的耗電量也隨著生產活動狀況上下浮動。因此，需要實現兩者變動情況的可視化，并把剩余部分的電力儲藏在蓄電池中，或反之從蓄電池中提取不足電力，也是十分重要的。

在先進的工廠中，引進名為“FEMS（Factory Energy Management System）”電力管理系統的案例越來越多，即利用IoT來監(jiān)測耗電量，進行峰值電力的調整并根據狀況對空調、照明設備、生產線的運行進行控制。使用這一系統，能夠實現工廠整體的耗電狀況可視化，抑制不必要不緊急的設備運轉，在保持生產效率的前提下盡可能控制耗電中的浪費現象。不僅如此，今天FEMS不斷進化，其管理對象已擴展到發(fā)電設備和蓄電設備，能夠維持RE100應對工廠的供求平衡要求。

用AI和數字映射，對電力供求平衡進行高精度預測和管理

也正通過活用AI和數字映射*3等新的信息處理技術，嘗試進一步提高FEMS的管理和控制精度。

*3所謂數字映射，是指將IoT所收集的反映當前狀況的數據輸入現實物品的設計數據中，以此來再現與現實世界相同的狀態(tài)和性質的數字模型。

例如，為了預測能夠從太陽能發(fā)電取得的電量，我們開發(fā)了一項技術，能夠運用AI分析天氣預報和至今為止的實際數據，從而正確預測公司內部擁有的設備能夠得到的發(fā)電量。如果能夠對發(fā)電量進行高精度的預測，便可通過調整生產計劃等方式，避開用電高峰，更有效地應用公司自身所生產的電力。

同時，我們還構建了能夠通過電腦再現工廠整體狀態(tài)和變化情況的數字映射，并開發(fā)了能夠提高節(jié)電對策效果的相關技術。對于裝置、設備的控制、運用條件、生產計劃的變化可帶來怎樣的省電效果，對生產效率和產品質量產生怎樣的影響？通過在數字映射上對這些問題進行驗證，盡可能制定有助于規(guī)避風險的有效措施。

制造業(yè)中的脫碳化舉措與工廠的DX相關舉措之間具有不可分割的緊密關系。在致力于DX的同時，不僅需要提高生產效率和品質，也需要思考脫碳化相關的需求?？梢哉f，這一點是非常重要的。

審核編輯 黃宇