稿源：美通社

作者： Maurice O’Brien，战略营销经理

工业碳减排已刻不容缓！

如今，消费者热衷于使用低碳产品和服务，各国政府也纷纷出台相关法规，以减少碳排放并实现净零排放。在追求这一目标的过程中，工业制造企业有望借助新技术加速制造业低碳转型。本文将深入探讨减少工业碳排放的两大主题：

• 扩大电机驱动器部署以提高能效

• 数字化转型战略对提高制造效率的影响

2015年的《巴黎协定》要求将全球变暖限制在1.5℃以内，这意味着，2050年前须将当前的碳排放量减少80%以上。依照目前的趋势，全球将升温1.9℃至2.9℃，这将导致各国GDP大幅下降，多达33%的人口流离失所，相关灾害每年将造成数万亿美元的损失。

全球已经升温1.1℃，专家称本世纪30年代增幅可能会突破1.5℃，实现控温目标面临艰巨挑战。投资须从化石燃料转向能效提升、可再生能源与核能发电，以及碳捕集、利用与封存(CCUS)和其他低碳领域。图1显示了将碳排放量减少至60亿吨以实现1.5℃控温目标的途径，详见《2019年世界能源展望》。¹该研究包括既定政策

图1.相比既定政策情景，可持续发展情景中各措施的碳排放减少量。¹

既定政策情景和可持续发展情景两大部分。既定政策情景仅考虑已经宣布的具体政策举措。可持续发展情景则阐释了世界能够实现气候、能源获取和空气质量目标以及《巴黎协定》愿景的路径。与此同时，它始终高度关注能源的可靠性和经济性，以满足全球不断增长人口的需求。作为《巴黎协定》的一部分，效率对于碳排放减少量的贡献占比最大，达37%。¹2022年，全球与能源相关的碳排放量增长了0.9%，超368亿吨，创下历史新高，而工业排放量为92亿吨，下降了1.7%。2022年，工业碳排放量占总排放量的25%¹，加速工业能效投资将是实现2050年净零排放目标的关键举措之一。

更高效率的工业电机可显著减少工业碳排放

图2.工业电机关键统计数据。

扩大电机驱动器部署以提高能效

最基本、最低效的运动解决方案是基于并网或交流3相电机，它们使用开关设备来提供开关控制和保护电路。这些基本的运动控制解决方案以相对固定的速度运行，不受负载变化影响。节流阀、阻尼器、阀门等机械控制装置可调整输出变量（例如泵和风扇中的流体流量），而齿轮可实现显著的速度变化。据估计，目前所有已部署的电机中有70%至80%已并网，连接到逆变器或变速驱动器(VSD)将有助于降低能耗。

增加整流器、直流母线和3相逆变器级会得到可变频率和可变电压输出的逆变器，应用于电机可实现变速控制。这种逆变器驱动的电机可以使其在负载和应用中以优化的速度运行，从而大幅降低能耗，例如高效率的泵和风扇。当添加到泵、风扇或压缩机的现有电机时，逆变器通常可以降低约25%的功耗。⁴

对于更高性能的运动控制应用，VSD可以助力实现精准的扭矩、速度和位置控制。为了实现上述控制，我们在基本的开环逆变器驱动中增加了电流和位置测量，输送机、绕组、打印和冲压机器就是这些应用的典型示例。据估计，工业领域部署的所有电机中，有20%到30%是由逆变器驱动或连接到VSD。通过将更多已部署的运动资产从电网连接转移到逆变器驱动或VSD，我们可以显著降低工业领域中4.5亿台电机的能耗和碳排放量。

电机能效法规的重要作用

智能运动控制解决方案通过让越来越多的应用从定速电机转向高效率电机和VSD，正在并将继续大幅降低能耗，能效法规功不可没。能耗降低可以助力可持续制造，同时减少碳排放。为加速部署更高效的电机驱动系统，国际电工委员会(IEC)推动制定了节能电机标准，包括IEC 60034-2-1电机测试标准和涵盖四级电机效率（IE1到IE4）的IEC 60034-30-1分类方案，便于比较不同电机制造商的效率水平。这些标准为政府确定其最低能耗性能标准(MEPS)的效率水平提供了参考，有助于各国实现其能源效率和碳排放目标。

IEC 60034-1效率等级：

• IE1 标准效率

• IE2 高效率

• IE3 超高效率

• IE4 超优级效率

各国政府在制定电机MEPS方面已取得重大进展。自2020年以来，占全球电机系统电力消耗76%的国家/地区已引入IE2或IE3级别的电机MEPS，减少了工业用电量。⁵在欧盟，自2021年7月1日起，0.75 kW至1000 kW电机的最低能效等级为IE3（超高效率），0.12 kW至0.75 kW的小型电机须达到IE2（高效率）。从2023年7月1日开始，欧盟将75 kW至200 kW电机的MEPS提高到IE4（超优级效率）。

我们可以看一下电机驱动系统在其部署期内的总拥有成本，电力占总成本的70%，购置费用仅占5%，维护占20%（见图3）。⁶因此，通过部署更高效的运动驱动系统，我们可以显著降低工业电机的运行成本，同时减少碳排放。

图3.电机系统的总拥有成本。

提高制造效率的数字化转型战略

VSD使用来自电压、电流、位置、温度、功率、能耗的数据，结合使用外部传感器来监测振动和其他过程变量。利用融合了信息技术/操作技术(IT/OT)的以太网网络，运动应用彼此互联，并将数据和运动洞察传输到云端数据存储或本地存储设施。运动数据和洞察现已更易获得，并且可通过强大的云计算和人工智能(AI)进行分析，以优化制造流程，减少能耗和制造过程中产生的碳排放。利用运动洞察可延长设备使用寿命，改善制造质量，减少计划外停机时间和材料浪费，同时提高制造工厂的安全性。

电机驱动系统现正集成先进的传感、信号处理、边缘AI和连接解决方案，以在智能边缘产生运动数据和洞察，新的洞察将传至制造执行系统(MES)（见图4）。然后，MES可以识别工作输出明显低于标称额定输出、导致利用率不足和耗电量增加的已部署电机。另一个关键功能是识别工作输出过于接近或略高于额定输出的已部署电机，这种情况也会导致耗电量增加，影响使用寿命。在部署了数百至数千台电机的大型制造设施中，数字化转型战略对于减少电力消耗和碳排放尤为重要。

世界经济论坛——可持续灯塔网络

世界经济论坛的塑造先进制造和价值链的未来平台已建立全球灯塔网络，制造业佼佼者将入选灯塔。⁷该网络展示了数字化转型战略加速工业碳减排的真实案例，⁸其社区内的制造商利用先进技术推动智能制造的创新，以提高生产力和可持续性。截至2023年1月，全球灯塔网络包括132个制造基地，其中13个为可持续发展灯塔。⁸施耐德电气的Le Vaudreuil工厂是处于数字化转型前沿的可持续发展灯塔之一，⁹展示了数据驱动的洞察对可持续制造的推动作用，具体表现如下：

• 用电量减少25%

• 材料浪费减少17%

• 碳排放量减少25%

图4.提供运动洞察的关键技术。

结论

在追求净零排放目标的过程中，工业制造企业有望借助新技术加速制造业低碳转型。到2040年，工业活动的增加（其中近一半位于中国和印度）将会使所部署的电机数量翻一倍。¹⁰因此，新的更高效率电机驱动系统将为碳减排作出更大贡献，同时创造大量商机。ADI公司全力推动自动化走向更加可持续、更高效的未来。我们先进的技术和解决方案旨在支持新一代制造系统，从精确运动控制和无缝连接到增强的边缘洞察和分析，ADI专注于提高各层面的效率。欲了解有关ADI运动解决方案的更多信息，请访问analog.com/intelligentmotion。

参考资料

1 《2019年世界能源展望》，国际能源署，2019年。

2 《2023年电力市场报告》，国际能源署，2023年2月。

3 Paul Waide、Conrad U. Brunner，Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems（节能政策赋予电机驱动系统的良机），国际能源署，2011年。

4 Program Insights: Variable Frequency Drives（计划洞察：变频驱动器），Consortium for Energy Efficiency, Inc.，2019年。

5 Conrad U. Brunner、Rita Werle、Maarten van Werkhoven，How International Standards for Electric Motor Systems Support Policies of Countries Using These in Their Regulations（电机系统国际标准如何支持在其法规中应用此类标准的国家的政策），国际电工委员会。

6 The Future Is Energy-Efficient, the Future Is Data-Driven（节能和数据驱动的未来），ABB，2022年。

7 Global Lighthouse Network: Shaping the Next Chapter of the Fourth Industrial Revolution（全球灯塔网络：塑造第四次工业革命的新篇章），世界经济论坛，2023年1月。

8 Global Lighthouse Network（全球灯塔网络），世界经济论坛。

9 New Recognition for Schneider Electric from World Economic Forum（世界经济论坛对施耐德电气的最新褒奖），施耐德电气，2022年。

10 《2017年世界能源展望》，国际能源署，2017年。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2022财年收入超过120亿美元，全球员工2.4万余人。携手全球12.5万家客户，ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

关于作者

Maurice O’Brien是ADI公司工业自动化部的战略营销经理。他负责交付以工业自动化为重点的系统级解决方案。在此之前，Maurice在ADI公司的工业以太网领域工作了3年，在电源管理应用和营销领域工作了15年。他拥有爱尔兰利默里克大学的电子工程学士学位。

• 解决方案助力终端设备制造商和芯片设计人员快速测试其产品的 FiRa 超宽带物理层一致性

• 执行一系列超宽带测量，包括频域、时域和幅度域分析，以及天线表征和系统级测试

是德科技公司（NYSE：KEYS）近日宣布，自动化超宽带 (UWB) 物理层（PHY）一致性测试工具已获得 FiRa™ 联盟的验证，助力终端设备制造商和芯片设计人员能够快速测试其基于 FiRa 的UWB 产品物理层的一致性。

UWB 是一种短距离、低能耗的无线技术，正迅速被用于智能手机和工业物联网 (IIoT) 设备中以提供安全感应和基于位置的服务。为了抓住这些新的市场机会，半导体芯片和终端设备制造商通过 FiRa 要求以验证其产品符合 UWB 标准。

是德科技自动化超宽带物理层一致性测试工具获得 FiRa 认证

是德科技自动化测试解决方案基于 M9415A VXT PXI 矢量收发信机、强大的 PathWave 矢量信号分析（VSA）、X 系列测量应用软件（X-apps）和信号生成方案。整套方案助力设计工程师执行一系列 UWB 测量，包括频域、时域和幅度域分析，以及天线表征和系统级测试。该测试解决方案基于是德科技在射频 (RF) 和微波技术方面的专业知识而构建，用户还可以通过先进的空口测试方法，使用是德科技的通用 VXT 收发信机来支持相关产品功能测试，如到达角 (AoA)。

是德科技副总裁兼无线测试事业部总经理曹鹏表示：“是德科技很自豪能够支持 FiRa 联盟开发 UWB 技术，该技术对于包括资产跟踪、基于位置的服务、和安全访问控制等各种应用越来越重要。基于是德科技的矢量收发信机打造的验证测试工具成功通过 FiRa 联盟认证，可以使我们的客户能够快速、轻松地测试他们的 UWB 设备是否符合 FiRa PHY 技术要求。”

关于是德科技

是德科技（NYSE：KEYS）启迪并赋能创新者，助力他们将改变世界的技术带入生活。作为一家标准普尔 500 指数公司，我们提供先进的设计、仿真和测试解决方案，旨在帮助工程师在整个产品生命周期中更快地完成开发和部署，同时控制好风险。我们的客户遍及全球通信、工业自动化、航空航天与国防、汽车、半导体和通用电子等市场。我们与客户携手，加速创新，创造一个安全互联的世界。了解更多信息，请访问是德科技官网 www.keysight.com。

由英特尔人工智能超级计算机提供支持的开拓性解决方案通过自定义数据集解锁业务价值，同时保持高水平的安全和数据隐私

波士顿咨询集团（Boston Consulting Group，简称BCG）和英特尔 (Intel) 今天宣布了一项战略合作，利用英特尔端到端的人工智能硬件和软件实现生成式人工智能 (GenAI)，为企业客户带来完全定制和专有的解决方案，同时将隐私数据隔离在其可信环境中。

BCG 董事总经理兼合伙人 Suchi Srinivasan 表示："生成式人工智能是一个新兴的动态领域，这意味着机构必须选择正确的技术来推动其生成式人工智能之旅。 这项技术必须从一开始就是企业级的，并且考虑了隐私、安全性、易用性和可扩展性。 我们与英特尔的合作将使企业通过的定制生成式人工智能解决方案发展竞争优势，同时周到地驾驭从这些变革性解决方案中获得最大价值所需的人员、流程和政策变化。"

在整个企业中扩展人工智能应用的能力继续对各行业的企业构成挑战。 虽然生成式人工智能功能的新浪潮有可能改变整个行业并创造长期竞争优势，但阻止企业采用的一个障碍是与数据隐私和安全相关的固有风险。 这种合作的根本是嵌入式安全性，以更好地保护当前和未来的数据。 根据 BCG 和《麻省理工学院斯隆管理评论》的一项联合研究，84%的全球高管认为，负责任的人工智能 (RAI) 应该放在管理议程的首位，但只有25%的高管制定了全面的 RA 计划。

英特尔执行副总裁兼数据中心与人工智能事业部总经理 Sandra Rivera 表示："生成式人工智能需要一种真正大众化的方法，能够提供更安全、可扩展的选择，以便企业可以安全地从技术中受益。 我们与 BCG 的合作使我们能够帮助客户构建生成式人工智能应用程序，这些应用程序需要在他们选择的安全范围内对整个堆栈进行优化的技术。"

企业也在努力寻找新兴的工具，以大规模监测和管理这些生成式人工智能解决方案，并将其轻松整合到现有的企业工作流程中。 这种合作可以提供开箱即用的交钥匙企业级产品，使企业能够以更高的成本效益轻松满足扩展和生命周期管理要求。

BCG 利用由英特尔至强可扩展处理器和人工智能优化硬件加速器 (Habana Gaudi) 的互补优势，以及生产就绪混合云规模软件提供支持的英特尔人工智能超级计算机，为在 BCG 专有数据上训练的领域特定基础模型提供支持，该模型基于50多年的高度机密和专有数据提供见解。 此外，所有人工智能培训和推理都在 BCG 的安全范围内完成。

凭借由英特尔人工智能硬件和软件支持的定制自然语言聊天机器人界面，BCG 员工能够通过语义搜索来检索和总结信息，这些信息以前隐藏在多页文件的长列表中。 与 BCG 员工使用的现有关键字搜索解决方案相比，用户报告说，使用生产级生成式人工智能应用程序的满意度提高了41%，结果相关性提高了25%，工作完成率提高了39%。

这项合作所提供的联合产品旨在解决不同的实际业务问题，如为资产管理行业采用自动投资组合管理代理，使用专有航空数据的航空公司维护运营，以及具有定制保密代码库的更安全的软件开发代理。

点击此处详细了解 BCG 对生成式人工智能的看法。

关于波士顿咨询集团
波士顿咨询集团（Boston Consulting Group，简称BCG）与商界和社会领袖合作，帮助他们解决最重要的挑战，抓住最重大的机遇。 BCG成立于1963年，是商业战略的先驱。 今天，我们与客户密切合作，采用一种变革的方法，旨在使所有利益相关者受益，增强组织的发展能力，建立可持续的竞争优势，并推动积极的社会影响。

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