海克斯康：全流程数字化方案驱动制造业碳中和与清洁能源发展

文/本刊编辑部

应对气候变化，促进可持续发展已成为全世界普遍的共识与迫切的任务。“碳中和”已被各界组织纳入未来很长一段时间的重要发展目标。工业部门是最大的能耗部门，全球四分之一以上的碳排放来自工业部门，这表明工业部门在实现碳中和方面大有可为。碳中和怎么实现？中国工程院邬贺铨院士曾表示，实现碳中和在大力发展非化石能源外，还需要靠数字化发力。2022年8月1日，工信部、国家发改委和生态环境部印发了《工业领域碳达峰实施方案》，指出要主动推进工业领域数字化转型。

凭借强大的传感器与工业软件核心技术基底，以全流程数字化方案赋能工业生产运营与清洁能源发展，是海克斯康集团践行ESG战略的重要技术路径。来自海克斯康的技术一方面从设计工程开始，在产品全生命周期与工厂运营中运用海克斯康传感、控制、预测建模、诊断及监控等智能制造技术，提高资源利用效率，实现碳减排；另一方面全力赋能风能、太阳能、氢能及储能等清洁可再生能源发展，从风能场地选择分析评估到能源机械设备的设计仿真、精密检测，助力蓬勃动力释放。

全流程数字化技术与平台助推实现可持续制造

实践证明，大规模地数字化与智能化后，企业不仅能维持自身业务的增长，也能以更少的自然资源、更高质量的产品减少浪费，通过零排放减少污染，促进可持续制造的实现。据不完全估计，工业数字化转型能将碳排放量减少20%，极大地促进企业实现净零目标。制造业数字化转型是一个复杂的工程，所涉及的大量数字技术对实现碳中和目标有促进作用。

例如，用于产品设计仿真中的CAE（计算机辅助工程）技术通过模拟仿真，可以在概念设计阶段减少浪费，减少物理原型试验，提供正确的首次定制解决方案，推动可再生能源革命。CAE既是模拟数据的来源，也是“数字线”的粘合剂，节约制造成本、提高生产率，最终提供高质量的产品。

图1 海克斯康CAE软件技术组合

海克斯康旗下拥有丰富的、多学科的CAE软件，众多国际知名的制造企业使用海克斯康的工程仿真技术进行线性及非线性有限元分析（FEA）、声学分析、流体分析、疲劳与耐久分析、材料分析、工艺流程分析，以及多体动力学分析等。海克斯康的CAE软件能够准确、可靠地仿真产品在实际工况下的性能，从而帮助工程师快速、经济且高效地设计出更多创新产品。同样在生产制造环节，凭借海克斯康强大的传感器技术可以轻松连通物理世界与虚拟世界，以数据驱动过程监控与预测性维护，优化资源分配，合理管控资产，达到“零报废”“零故障”的理想境界，让数据被智能地使用，让产品更快、更可持续地被智造，同时也不断重塑与增强了行业应对复杂环境风险的能力。

然而，在许多制造企业中，CAE设计和工程、生产和质量之间的沟通并没有达到应有的效果。这些使得不同功能产生的数据变得孤立，导致失去推动更大增长的机会。为此海克斯康推出完整的数字化转型方案与工业互联网平台，将数字化应用系统化、产品化，提供贯穿设计、工艺、生产、供应、质量及仓储等全过程数字化转型方案。通过统一的管理平台，为不同部门提供了所需的可见性和可访问性，以确保所有必要的利益相关者获得他们需要的数据，推动更大的协作和快速响应决策，从而提高可持续性绩效，优化企业的规划流程，更好地综合考虑企业可持续发展的需求和机会，为建立资源节约型制造业提供技术基础。

传感器和软件技术全面赋能清洁能源行业发展

除了对制造业低碳运营的数字化助力外，海克斯康数字化解决方案全面赋能清洁能源行业发展。通过传感器方案，可以对物理世界的数据进行实时数据采集，实现智慧物联。通过软件方案，可以模拟真实世界的场景，构建虚拟现实场景，从而实现物理与数字世界的融合。这些传感器和软件解决方案，广泛的应用于风、光、氢及储等可再生能源行业，通过持续赋能行业用户，助力可再生能源行业转型升级。

以风电行业为例，当前风电机组保持向大型化、轻量化、数字化和智能化方向发展。在市场投入中，风力发电具有单次投资费用大、可靠性及效率要求高、维修困难且检修停机时间长等特点，给风电行业的设计、制造、安装和运维带来了更多的挑战。海克斯康专长制造业的数据采集、分析和利用，提供全面数字化转型服务，贯穿在风电行业从设计工程、生产及检测，以及运维的全生命周期的解决方案，从而实现品质与生产力的提升。在风电机组开发阶段，使用模拟仿真软件完成叶片轻量化、传动链效率、风电场布局等方面的设计。在生产制造和计量测试阶段，风电大齿轮及箱体的超高精度测量解决方案是海克斯康的传统优势方案，在风机轮毂、叶片及轴承等大型零部件的品质保证上，Leica激光跟踪仪起到了非常重要的作用。在现场安装和运维阶段，在高海拔、强风且不稳定的底土上，从55~60m的高度进行精确测量，应对海上风电机组支撑基础的精确安装。

图2 海克斯康助力清洁能源发展技术方案图

图3 海克斯康风电行业全生命周期解决方案

此外，海克斯康的数字技术，同样应用于光伏、水能、氢能及核电等清洁能源行业。凭借专业的传感器和软件解决方案，持续的赋能行业客户，实现可持续发展。在光伏场设计建设过程中通过使用海克斯康的技术发挥数据的威力，从而提高太阳能电站的效率。在氢燃料电池的设计阶段，通过CAE软件对储氢罐、燃料电池进行仿真模拟，优化材料和结构设计。在质量检验阶段，可以使用各类传感器进行外形尺寸检测和外观瑕疵检测，保证过程质量和成品质量。在储能领域，海克斯康也一直在积极探索新型储能技术示范应用，助力国家清洁能源快速发展。

脚踏实地打造碳中和工厂与智能光伏电场标杆

在推动制造业智能化升级、创新化发展的同时，大力落实可持续发展战略，海克斯康脚踏实地，在可持续发展领域做出不少“标杆”式的案例。位于山东青岛的海克斯康智慧产业园，始于数字化，秉持绿色低碳运维理念，从智慧建设、智慧园区到智慧运维，每个环节以行业尖端的测量仪器为骨，实时捕获现实世界多维数据；以强大的软件系统为筋，进一步构筑多维一张图智慧园区管理平台，助力数智化产业园区。其中智慧能源系统可以实时监控全厂的能耗状况，及时发现异常问题，避免不必要的浪费。2022年，海克斯康在获得TÜV莱茵ISO 14001 & ISO 45001环境与职业健康安全管理体系认证证书的基础上，再次获得其碳中和认证证书，始终以绿色高效的数字化解决方案助力“双碳”目标实现。

图4 海克斯康智慧产业园智慧能源管理系统

打造智能光伏发电厂，海克斯康在西班牙Archidona使用旗下硬件和软件解决方案实现完整的创建、调试及运营。在建场之初，采用海克斯康的 Cradle CFD 和Adams MBD 仿真工具来模拟太阳能场的热、流体和结构效应，以实现整个太阳能电场的智能数字化，可以远程和智能监控以检测太阳能电池板异常、改善维护、协助检查和应对日常气象条件，能够预测风和过热的潜在破坏性影响。

整个光伏厂中使用基于 AI 的降阶建模来操作模拟，并将其与物联网数据相结合，生成可用于优化设备运营的可操作数字孪生，以数据驱动太阳能电场的设计运营，为减轻自然资源枯竭和浪费提供解决方案。

图5 海克斯康太阳能电场智能数字现实操作数字孪生示意图

数字化与绿色化交汇是全世界面对的挑战与机遇，它们将重构产业秩序，促进产业结构转型，塑造更有竞争力、更有风险抵御能力的一批行业新力量。海克斯康也将继续立足自身丰富的技术能力，助力企业将数字转型与绿色低碳融入整个产业链结构与产品全生命周期价值链中，为客户长久高质量发展投入不竭动能。