未来制造业：碳中和、AI和数字化

原标题：未来制造业：碳中和、AI和数字化

以“产业转型，作出改变”为主题的2023年汉诺威工业博览会于4月17日至21日举行。作为汉诺威工博会的一部分，碳足迹相关的技术创新也得到了更多的关注。工业领域的参与者聚焦二氧化碳中和生产、人工智能、数字化工厂等方面，竞相展示未来生产和能源供应的解决方案。多家企业展示了实时确定产品碳足迹的案例。

4月17日至21日，全球约4000家来自机械工程、电气和数字行业以及能源行业的企业参加了2023年汉诺威工业博览会。在这个历史悠久的工业贸易展览会上，从复杂生产过程的自动化和数字化，到人工智能（AI）渗透和优化生产与设计，以及能源管理、碳足迹分析和减少二氧化碳排放等，工业领域的参与者聚焦二氧化碳中和生产、AI、数字化工厂等方面，竞相展示未来生产和能源供应的解决方案。

二氧化碳中和生产

在汉诺威工业博览会（以下简称工博会）上，人们聚焦气候友好型生产转变的方式，例如，过程用能的电气化、氢气和生物质的使用、二氧化碳的回收、循环经济的扩展等。

尽管欧洲的氢能产业处于世界前列，但现在仍然迫切地需要将氢经济从小众转向规模化。在工博会上，围绕氢气的工业化生产、远距离运输和安全存储，以及氢能应用的各种场景，很多企业提出了自己的解决方案。

作为化石燃料的环保替代品，电力合成燃料（E-Fuel）是由水、二氧化碳和来自可再生能源的电力制成的。它具有与传统燃料相似的特性和化学性质，可用于传统内燃机，但不会释放额外的破坏气候的气体。欧盟特许2035年后继续销售使用E-Fuel的内燃机汽车。经典内燃机的拥护者将电力合成燃料视为未来出行的气候中和选择方案之一。工博会上，关于电力合成燃料规模化生产及其经济性的讨论仍在继续。德国西门子能源等展示了其在智利南部以工业规模利用绿色电力和水生产二氧化碳中性燃料的项目“Haru Oni”。这是世界上第一家投入运营的电力合成燃料的全集成工厂，2023年计划生产13万升合成燃料。

工博会上，人们还能看到不同的提取和储存二氧化碳的方法。例如卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）热过程工程研究所开发的技术就可从大气中直接提取二氧化碳并将其转化为炭黑。通过这种方式，有害的温室气体可转化为高科技应用的原料。经过不断改进，KIT已建成并投入使用了一个集装箱大小的测试设施，每天可从环境空气中提取近两公斤的二氧化碳，并在连续运行中转化大约0.5公斤的固体碳。

在二氧化碳回收方面，工业自动化领军者费斯托公司独辟蹊径。费斯托的生物反应器拥有最佳的生长条件，其中的藻类吸收的二氧化碳比陆地植物多一百倍。在2023年的汉诺威工业博览会上，费斯托展示了该系统的规模化以及工业化的初步阶段。

人工智能渗透工业领域

伴随新一波AI的热潮，汉诺威工博会也聚焦“生产中的AI”这一主题。从机器人技术到生产单元，AI和流程自动化相互作用，在增强企业竞争力方面表现不凡。除了优化流程外，制造业在仿真、测试和产品开发方面越来越依赖AI。

在智能优化生产流程方面，西门子公司以一个巧克力工厂模型为例，展示了如何将机器学习模型有效集成到生产流程中。在模型案例中，经过大约72小时的数字孪生训练，AI制定了一个最佳的解决方案，使得所有巧克力棒都尽可能快地在前面的传送带上运输，并且仅在最后一个传送带上精确控制速度。弗劳恩霍夫所属4个研究所联合展示了用AI优化生产计划的例子。面对制造时间精确到分钟，订单网络和数据结构异常复杂的情况，人工管理已很难胜任，而AI可确保将不同订单分配给最合适的生产机器，以实现最佳的利用率。