提高製造之永續性涉及最佳化，包含從材料採購和運輸，到設計、生產、分銷與報廢處置的整體產品生命週期。
國際能源署指出，將工業生產的碳足跡減少 1%，每年可以節省 9,000 萬噸的 CO₂ 排放。相當於每年淘汰超過 2,000 萬輛汽油動力車。
數位孿生、加速運算等技術，讓製造商可以減少排放、提高能源效率以及滿足不斷升高的環保生產需求。
Siemens 與 NVIDIA 率先開發出可以協助客戶達成永續發展目標與改善生產流程的技術。
永續製造的主要挑戰
製造商最關切的仍是平衡永續性與獲利能力等業務目標。Ernst & Young 在 2022 年進行的研究中發現，數位孿生可以降低營造成本達 35%，突顯出資源消耗與營造支出之間的密切關聯性。
但是，推動永續製造和降低支出的最大挑戰之一，是部門、同一組織中的不同工廠與生產團隊之間存有孤島。這些孤島是由各種問題造成，包括優先順序與誘因互相衝突、缺乏共同的能源效率指標和語言，以及需要新的技能和解決方案彌補這些缺口。
資料管理也出現障礙，導致許多製造商很難將大量資料變成可行動化的洞見，尤其是可能會影響永續發展目標的洞見。
根據 The Manufacturer 的案例研究，四分之一的受訪者承認，他們的資料缺陷已對能源效率和環境永續性造成負面影響，將近三分之一的人表示資料被孤立於局部使用案例。
應對此類挑戰需要創新之方法打破障礙，並利用資料推動永續發展。經證實，以數位孿生技術做為資訊的中央樞紐，為此項工作的必備工具。
數位孿生在永續製造中的角色
以 NVIDIA Omniverse 開發平台和通用場景描述 (OpenUSD) 為基礎的工業規模數位孿生，改變了製造商實現永續性和擴充性的方式。
這些技術可以驅動數位孿生，將來自各種來源的工程資料脈絡化，呈現在真實世界中的樣貌。將可打破資訊孤島，並提供從工程到銷售和行銷全面檢視讓團隊共用。
更高的可見性讓工程師和設計師可以在實際開始生產之前，模擬和最佳化產品設計、設施配置、能源使用與製程。實現更深入的洞見和協作，協助利害關係人做出更明智的決策，以提高效率以及減少代價高昂的錯誤，以及可能會導致嚴重浪費的最後一刻變更。
為了進一步改變設計和製造產品與體驗的方式，Siemens 將 NVIDIA Omniverse Cloud 應用程式設計介面整合至 Siemens Xcelerator 平台，Teamcenter X 為雲端產品生命週期管理軟體。
這些整合使 Siemens 可以將擬真視覺化之能力帶入複雜的工程資料和工作流程中，讓企業建立以物理為基礎的數位孿生，以協助排除工作流程的浪費和錯誤。
Siemens 和 NVIDIA 示範了如同永續造船領導者 HD Hyundai 之類的公司如何利用此類新能力，以新的規模和保真度將複雜的工程資料視覺化，並與之互動。
HD Hyundai 直接在 Teamcenter X 中，將複雜的工程專案進行統整和視覺化。
機器人與實體 AI 在部署至真實世界中製造設施之前，也是利用以物理為基礎的數位孿生進行測試和驗證。
全球最大的電子產品製造商鴻海科技集團導入了虛擬工廠，突破工業自動化的極限。鴻海科技集團的數位孿生平台以 Omniverse 和 NVIDIA Isaac 為基礎，複製了位於墨西哥電子業中心瓜達拉哈拉的新工廠，讓工程師可以最佳化流程及訓練機器人，以高效率生產 NVIDIA Blackwell 系統。
工程師可以透過模擬工廠環境，確定重型機械手臂的最佳位置、最佳化移動及確保安全作業，同時能以策略性方式放置數千個感測器和攝影機，監控整體生產流程。
在工業環境中使用數位孿生進行模擬和測試已經變得越來越普遍，例如鴻海科技集團的虛擬工廠。
鴻海科技集團董事長劉揚偉強調，數位孿生將可以提高自動化和效率，進而大幅節省時間、成本與能源。該公司預計將會提高製造效率，同時每年可以將能源消耗減少超過 30%。
虛擬工廠從 Siemens Xcelerator 軟體，將資料連線至以 NVIDIA Omniverse 和 OpenUSD 為基礎的平台，讓鴻海科技集團可以在逼真的模擬環境中設計和訓練機器人，徹底改變其自動化與永續製造方法。
充分利用每一瓦
全球各產業都需要考量一個問題：對 AI 的需求不斷升高，已超過再生能源的採用速度。表示企業領導者，尤其是製造工廠和資料中心營運商，必須最大化能源效率及確保有效利用每一瓦，在去碳化努力與 AI 成長之間取得平衡。
最佳化能源使用之最有效和最簡單的方法，是加快所有可能的工作負載。
製造商可以利用整合 GPU 與 CPU 的加速運算平台，大幅提高運算效率。
GPU 是專為處理複雜的計算而設計，執行 AI 任務的效能優於傳統的純 CPU 系統。在 AI 推論和訓練方面，這些系統的能源效率可以提高至 20 倍。
在過去十年內，此效率之躍進帶來了可觀的效益，讓 AI 可以應對更複雜的挑戰，同時維持節能運作。
企業將能以這些進步為基礎，採用關鍵能源管理策略進一步減輕對環境的衝擊。其中包括實施能源需求管理和效率措施、擴充電池儲存以預防短期停電、確保基本負載電力的再生能源、使用再生燃料進行備用發電，以及探索熱能再利用等創新構想。
永續製造的未來：工業數位化
製造業的下一個新領域是數位與實體世界聚合，即所謂的工業數位化或「工業元宇宙」。數位孿生變得更具臨場感和互動性，讓製造商可以比以往更快速地做出資料驅動的決策。
「我們將會徹底改變設計、製造和提供產品與體驗的方式。」Siemens AG 總裁兼 CEO Roland Busch 表示：「在通往工業元宇宙的路上，此次世代工業軟體可以讓客戶如同在真實世界中般體驗產品：脈絡、令人讚嘆的逼真度，並在未來透過自然語言輸入與其互動。」
以數位孿生和永續運算引領潮流
Siemens 與 NVIDIA 的合作展示了數位孿生與加速運算之能力，以降低製造業每年造成的環境衝擊。製造商可以利用先進的模擬、AI 洞見和即時資料，在邁向去碳化的過程中減少浪費及提高能源效率。
深入瞭解 Siemens 和 NVIDIA 如何加快永續製造。
瞭解 NVIDIA 的永續運算工作及參考能源效率計算器，探索潛在的節能和減排效果。