Methodik könnte zu nachhaltigeren Fertigungssystemen führen | 2020

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Anonim

Die Arbeit wurde kürzlich im. Veröffentlicht Zeitschrift für sauberere Produktion . Es beschreibt eine Möglichkeit, Konstrukteuren und Fertigungsingenieuren dabei zu helfen, alle Auswirkungen ihrer Konstruktionsentscheidungen sorgfältig zu berücksichtigen und die möglichen unterschiedlichen Arten der Herstellung eines Produkts zu bewerten, bevor es überhaupt ans Band kommt.

"Es gibt eine große Nachfrage von Verbrauchern, Arbeitnehmern und Unternehmen, die Fortschritte bei der Nachhaltigkeit von Produkten und Herstellungsprozessen erzielen möchten", sagte Karl Haapala, außerordentlicher Professor am OSU College of Engineering.

"Es gibt normalerweise mehr als einen Weg, ein Teil oder Produkt zu bauen", sagte er. "Durch sorgfältige Analyse können wir Wege finden, um zu bestimmen, welcher Ansatz die geringsten Umweltauswirkungen, die niedrigsten Kosten, den geringsten Abfall oder andere Vorteile hat, die ihn einem anderen Ansatz vorziehen."

Diese Bewegung ist vor mehr als 20 Jahren aus einer internationalen Diskussion auf der Konferenz der Vereinten Nationen über Umwelt und Entwicklung hervorgegangen, in der Bedenken hinsichtlich der zunehmenden Wasserknappheit, der Erschöpfung nicht erneuerbarer Energiequellen und der Probleme der menschlichen Gesundheit in der EU laut wurden Arbeitsplatz und andere Probleme, die mit nicht nachhaltigen Produktionsmustern in der Industrie in Verbindung gebracht werden können.

Experten sagen, die Herausforderung bestehe darin, das Wohlergehen von Mitarbeitern, Kunden und der Gesellschaft zu berücksichtigen und dabei gleichzeitig ein Qualitätsprodukt zu produzieren und wirtschaftlich wettbewerbsfähig zu bleiben. Es ist nicht einfach, und umfassende Modelle, die alle Aspekte der Nachhaltigkeit bewerten, existieren kaum.

"Mit aktuellen Tools können Sie verschiedene Aspekte eines Vorgangs nacheinander analysieren, z. B. die Vorteile verschiedener Materialien, Transportmodi, eingesetzter Energie oder anderer Faktoren", sagte Haapala. "Es ist viel schwieriger, alle gleichzeitig zu betrachten und eine vernünftige Schlussfolgerung darüber zu ziehen, welcher Ansatz der beste ist."

Um diese Bemühungen zu unterstützen, entwickelten die OSU-Forscher eine neue Methodik, die die Modellierung von Einheitsprozessen und eine vorhandene Technik namens Lebenszyklusinventar umfasst. Dies ermöglichte es ihnen, ausgewählte Nachhaltigkeitsmetriken zu quantifizieren und reale Fragen zu stellen. Sollte das Produkt ein anderes Material verwenden? Wäre ein schnellerer Betrieb der Produktionslinie den zusätzlichen Energieverbrauch oder die Auswirkung auf die Gesundheit und Sicherheit der Mitarbeiter wert? Welcher Ansatz könnte zu Verletzungen und mehr Arbeitsausfällen führen? Wie können Ausschuss und Abfall minimiert werden? Welche Auslegungsalternative verursacht die geringsten Treibhausgasemissionen?

Um diesen Ansatz in der Studie zu veranschaulichen, verwendeten die Forscher drei hypothetische "Kegelrad" -Alternativen, ein gemeinsames Teil, das in der Flugzeug- und Automobilindustrie hergestellt wird. Ihr Sechs-Stufen-System berücksichtigte den Energieverbrauch, den Wasserverbrauch, die Abwasserentsorgung, den Arbeitsschutz, die Betriebskosten und andere Faktoren, um die Verwendung verschiedener Materialien und Herstellungsverfahren zu bewerten - und gelangte schließlich durch mathematische Modellierung zu dem Schluss, welches der drei möglichen Konstruktionen war das nachhaltigste.

"Wenn Sie Entscheidungen darüber treffen, was das Beste ist, können Sie Werturteile darüber treffen, welcher Aspekt der Nachhaltigkeit für Sie am wichtigsten ist", sagte Haapala. "Die Modellierungsergebnisse haben jedoch das Potenzial, Konstrukteure bei der Durchführung dieser Bewertungen und beim Verständnis der Kompromisse neben anderen Aspekten des Herstellungsprozesses zu unterstützen."

Dieser Bewertungsansatz sollte, wenn er weiter erforscht und getestet wird, auf eine breite Palette von Produkten während des Entwurfsentscheidungsprozesses anwendbar sein, sagten Forscher in der Studie.