Udržitelné výrobní procesy
Udržitelné výrobní procesy: Jak může technik přispět ke snížení uhlíkové stopy a výrazně šetřit zdroje
V médiích dnes běžně rezonují pojmy jako Green Deal, udržitelnost nebo oběhové hospodářství. Ceny energií navíc vzhledem ke světovým konfliktům dosahují rekordních a velmi nestabilních hodnot. V tomto kontextu už udržitelnost není jen čistě názorovým cvičením, ale reálnou nutností pro udržení průmyslu. Účelem každého výrobního procesu je vytvářet produkty z materiálů, což vyžaduje zapojení strojů, energií a nevyhnutelně generuje odpad. V tomto okruhu pochopíte, co se v průmyslu aktuálně děje a jak můžete svými technickými znalostmi přispět k řešení těchto výzev, aby se jednalo o reálná technická opatření podložená daty. Účelem výrobních procesů (strojírenských ale i jiných) je vytvářet výrobky. K tomu musí do procesu vstoupit materiály, které se průchodem procesem postupně transformují na výsledné produkty. Transformace probíhá postupně v tzv. jednotkových operacích. Protože tato transformace není stoprocentně účinná, je doprovázena vznikem odpadů. Aby transformační procesy mohly probíhat, potřebují energii. Stroje potřebují elektřinu, v některých případech je potřeba ohřívat, chladit, spotřebovává se tlakový vzduch.
Výzvy do budoucna
Průmyslové podniky jsou pod silným tlakem na snižování své uhlíkové stopy, omezování spotřeby energií (od elektřiny přes teplo a chlazení až po stlačený vzduch) a minimalizaci produkce odpadů. Schopnost inovovat technologie a bilancovat energetickou náročnost tak bude v následujících letech pro firmy zcela klíčová.
Průmyslové podniky čelí rostoucímu tlaku legislativy, trhu i rostoucích cen vstupů na snižování uhlíkové stopy, minimalizaci odpadů a efektivní využití energií od elektřiny, přes teplo a chlazení až po stlačený vzduch. Klíčem k udržitelnosti je přechod k cirkulární ekonomice, integrace obnovitelných zdrojů a využití digitalizace s prvkem strojového učení pro precizní procesní bilancování. Schopnost inovovat technologie a navrhovat ekologicky šetrné výrobní procesy bude v následujících letech rozhodovat o konkurenceschopnosti firem. Pro odborníky se tak otevírá široké uplatnění v rolích návrhářů procesů, procesních analytiků či manažerů udržitelnosti napříč celým průmyslovým sektorem.
Jak probíhá řešení v praxi
Podstatu problému nejlépe ilustruje srovnání moderní aditivní výroby (3D tisku) a konvenčního obrábění. Zatímco běžné obrábění odebírá materiál z velkého polotovaru a tvoří množství odpadu, 3D tisk přidává materiál vrstvu po vrstvě jen tam, kde je potřeba. Na druhou stranu může 3D tisk vyžadovat více energie pro jednotlivé systémy, a proto je nutné celkovou energetickou bilanci odborně a přesně vyhodnotit.
V rámci práce se budete věnovat reálným úkolům, jako jsou:
- Sběr a zpracování dat pro vyhodnocení uhlíkové stopy konkrétního podniku.
- Posouzení dílčích opatření pro zefektivnění průmyslových systémů (např. bilanci dodávek stlačeného vzduchu, energetické či hmotnostní bilanci).
- Aplikace metody hodnocení životního cyklu (LCA) na konkrétní výrobní procesy či produkty.
S čím budete pracovat
- Metodika LCA (Life Cycle Assessment) pro hodnocení životního cyklu.
- Data a struktury potřebné pro sestavování ESG reportů (zprávy o udržitelnosti).
- Reálné datové sady z podniků týkající se spotřeb energií a materiálových toků.
- Microsoft Excel pro základní výpočty, Python pro složitější nebo automatizované výpočty
Co získáte pro svou budoucí kariéru
Výrobní firmy musí reagovat na legislativu a výrazné ceny energií, proto nutně potřebují inženýry, kteří dokážou zoptimalizovat jejich provozy. Zkušenosti s procesním bilancováním, ESG daty a metodikou LCA z vás udělají vysoce žádaného odborníka, který dokáže podnikům šetřit reálné náklady.
Pro koho je okruh vhodný
Téma je ideální pro studenty se zájmem o strojírenství a výrobní procesy v širších souvislostech. Zaujme vás, pokud chcete propojovat techniku s udržitelnými inovacemi a baví vás bilancování a hodnocení dat.
Kontakt
Garant: Ing. David Poul, Ph.D., sekce Udržitelné procesy v průmyslu