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將改變世界的 15 個未來道路設計
智慧工廠\工業 4.0與公共工程 |
2022年12月28日 星期三
· 遇險中的橋樑使用物聯網感測器發出警告
數位孿生橋拯救現實世界的兄弟姐妹
沒有多少能震撼 Kjetil Sletten，他是一位高階工程師，負責管理橋樑維護挪威公共道路管理局（NPRA）。 但當 Sletten 在 2021 年 4 月收到自動通知，說挪威中部一座橋上的運動感測器已經脫離了天平時，他的直覺告訴他，他需要親眼看看。
挪威的橋樑有著出色的安全記錄，但沿著挪威主要南北高速公路的近 80 年曆史的斯塔沃橋一直是 NPRA 工程師一直關注的問題。 與全球許多老橋樑一樣，混凝土拱橋的建造的交通量和負荷不到今天一半的時間。甚至在 4 月事件之前，卡車就被要求一次以較低的速度向一個方向穿過橋樑。
當斯萊滕到達橋樑時，他感覺到鋼筋混凝土結構在他下面移動。
Sletten 回憶說：「我看到橋的盡頭上下移動，每輛卡車經過，心想，‘這看起來一點都不好’。」 意識到其中一個橋臺沒有支撐，Sletten 用他的車輛冷靜地堵塞了北行車道的交通，並叫了道路工作人員來管理交通。
Kjetil Sletten，NPRASAP
與此同時，一座臨時橋樑已經投入營運，而一座新橋正在建設中。
在危急情況下檢測、理解和反應
多虧了 SAP 的解決方案，Sletten 能夠快速做出反應，該解決方案結合了物聯網感測器、數位孿生技術和資產智慧，實時洞察橋樑行為。SAP 企業產品開發是一類新的工具，當局可以使用它遠端監控其道路資產，計劃維護，並在極端情況下預測結構故障。
挪威 5800 座橋樑的平均年齡為 36 歲，每五年進行例行檢查。這些橋樑被認為是安全的，但斯塔沃橋被用來使用數位孿生技術，測試一個新的即時監控和預測系統，這是 NPRA 的智慧遠見和好運的結合。
NPRA 營運和維護部門技術總監 Trond Michael Andersen 說：「我不想考慮如果橋上沒有這種儀器，可能會發生什麼。」「它讓我們對橋樑的完整性有了很大的洞察力，使我們能夠在危急情況下檢測、理解和做出反應。」
Michael Trond，NPRASAP
人眼看不到橋樑上的大部分磨損。但最新的數位孿生技術可以在應力對結構造成損害之前辨識它們。
SAP 企業產品開發高階專案經理 Marit Reiso 說：「藉助 SAP 的雲解決方案，NPRA 可以立即對異常行為做出反應，並在開發的早期階段將問題定位在工程師無法目視檢查的地點。」「這增加了好處，因為在例行檢查期間，必須停止交通以檢視整個橋樑，在非操作條件下可能無法辨識結構問題。」
值得注意的是，後來發現斯塔沃橋的缺陷不會導致坍塌，但它可能會導致更大的破壞，並需要關閉該國最重要的南北過境路線之一的結構和堵塞。
正如 NPRA 的 Andersen 所說，「橋樑之所以重要，不僅是因為它們縮短了旅行時間。它們對拯救生命的醫療保健服務和救災工作相當重要。」 美國密西西比河大橋強行關閉，這就證明瞭對運輸的潛在影響的一個例子。
世界各地的數百萬老化橋樑上的時鐘在滴答作響。僅在美國，在 60 多萬座橋樑中，就有 54,000 多座被評為「結構缺陷」。歐洲國家也敲響了警報，如果沒有適當的監測和維護，預計會出現更多像義大利熱那亞莫蘭迪大橋這樣的橋樑故障。
隨著金磚四國國家和其他成長市場不斷擴大的發展增加道路的使用，這個問題預計會惡化。
更多數位、智慧和自動化的道路
安徒生認識到技術，在保持挪威道路開放和安全方面的優勢。作為一個由島嶼、半島和山脈組成的崎嶇國家，它擁有 94,000 公里的複雜道路網路，由橋樑和隧道連線 —— 其中許多位於偏遠地形上。NPRA 將很快引入用於檢查、監控和維修的資產管理系統。
Andersen 說：「道路正變得更加數位化、智慧和自動化，對資產管理系統管理所有資料的要求只會增加。」「我們期望這個系統能幫助我們變得更具預測性。」
為國家道路系統引入資產管理系統不是一件簡單的任務，但安德森持長期觀點，因為他知道整個 NPRA 的技術變革，必須伴隨著文化變革。
他說：「我們必須調整最佳實踐，並吸取其他資產密集型行業的經驗教訓，以發展我們的組織、工具、方法，我們正在整合所有這些方面。」
正如他所說，技術和資料是實現所需結果的「大公式的一部分」：「我們正處於這個過程中，這需要付出巨大的努力，但我們會實現的。」
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· 2022 年全球電動汽車市場概述：統計和預測
誰將贏得全球電動汽車競賽？
在本指南中，我們為你提供你需要瞭解的關於電動汽車市場，及其 2022 年及以後預測成長的最新事實、數字和預測
在過去的十年裡，全球電動汽車市場佔有率向前邁進了巨大的躍，我們預計這一趨勢將呈指數級加速。儘管我們已經看到全球電動汽車數量，出現了一些令人難以置信的成長，但電動汽車行業的預測顯示，我們只是觸及了表面。
讓我們從看看關於全球電動汽車市場發展的一些歷史資料開始。
1. 全球電動汽車市場的歷史資料
為了瞭解電動汽車行業的現狀，讓我們看看過去幾年發生了什麼。
2020 年，新車總註冊人數沒有大幅成長。所有型別汽車的全球市場，都受到了新冠肺炎疫情和隨後的經濟衰退的負面影響。在疫情期間，今年年初全球電動汽車銷售的前景非常不可預測。
然而，正如時間所顯示的那樣，2020 年是令人驚訝的積極一年，全球電動汽車銷售額比 2019 年成長了 43%，2020 年全球電動汽車行業市場佔有率上升到創紀錄的 4.6%。
2021 年緊隨其後，打破了記錄。電動汽車的銷售額從 2021 年翻了一番，達到 675 萬輛。2021 年一週內銷售的電動汽車數量高於 2012 年全年銷售的電動汽車數量。
電動汽車將在為 2050 年設定的零排放目標的雄心勃勃的目標中，發揮核心作用，該行業顯然正在為此做好準備。
來源：電動汽車卷
當然，當我們朝著正確的方向前進時，通往完全電氣化的道路仍然很漫長 —— 但它正在成為現實。
2. 全球電動汽車市場佔有率和規模
2021 年已經是電動汽車銷售的重大飛躍。
2022 年是一個全新的故事。市場正在成長。它正在快速成長。它到處都在成長。
在大多數領先國家現在認真對待的去碳挑戰的帶動下，全球電動汽車銷售在 2022 年不斷加速。從今年的前五個月來看，全球註冊了 320 多萬輛新的外掛汽車。
自 2019 年以來，歐洲電動汽車註冊人數的成長速度，遠快於 2019 年以來的其他地方，這可以歸功於許多歐洲政府引入的刺激措施。 主要市場還引入了稅收優惠和補貼，這有助於銷售成長。
來源：電動汽車卷
在歐洲的總體汽車銷售中，電動汽車在 2021 年佔 17%。 根據 IEA 的 2022 年全球電動汽車展望，歐洲最大的市場仍然是德國、挪威、冰島和瑞典。
3. 其他電動汽車的狀況
雖然乘用車通常會因電動汽車革命而獲得所有功勞，但考慮其他形式運輸也越來越環保是件好事。
從公共交通到電動滑板車：整個運輸行業正在轉向電力
一個有趣的電動汽車趨勢已經出現在 2020 年，並繼續變得越來越重要，這與公共交通和共享經濟有關。
公共汽車
自 2020 年以來，電動巴士越來越受歡迎。2021 年，全球電動巴士庫存為 67 萬輛。印度是電動巴士車隊的新興全球主管者之一，根據本次招標，印度目的在引進 5500 輛電動巴士。
在歐盟國家，《清潔車輛指令》還提供電動巴士的公共採購。法國、德國、西班牙或英國只是電動巴士銷售成長的少數國家。
重型卡車
談到重型卡車（HDT），製造商正在展示他們對機動性電氣化的承諾。許多卡車製造商為全電動未來而奮鬥。在過去的五年裡，美國和歐洲的 HDT 銷售額一直在迅速上升。
然而，在 2021 年，近 90% 的電動卡車在中國註冊。扭轉現有的 HDT 電力車隊很重要，因為儘管它們只佔 ICE 車輛的 10%，但它們佔 ICE 二氧化碳排放量的70%。
二輪和三輪車
私有電動兩輪車的最大集中地是在亞洲，特別是在中國，在 2021 年的 1000 萬輛中，註冊人數為 950 萬輛。越南和印度緊隨其後，成為電動兩輪/三輪車的強勁市場。歐洲的市場也在成長，2021 年市場佔有率達到 5%。
4. 歐洲電動汽車充電狀態
充電最多仍然發生在家裡或工作場所，但在路上漫遊的電動汽車越多，未來需要的公共充電點就越多。
2021 年，我們在歐洲統計了近 376,000 個公開可用的電動汽車充電器。到 2025 年，估計有 130 萬個充電站可以公開使用，到 2030 年，這個數字應該會增加到 290 萬個。
快速（較快）充電器使長途旅行變得更好，這可能是那些沒有私人充電的人購買電動汽車的原因之一。它們是對抗範圍焦慮的最有效方法（或者在不得不停止充電之前，電動汽車可以走多遠）。
在歐洲，慢速充電器正在被快速、快速和超快充電器所取代。2021 年，快速充電器的數量增加了 30% 以上，達到近 5 萬台。
在歐洲，只有荷蘭、德國、法國和英國，仍然是慢充電器的重要組成部分。其他歐洲國家正在透過安裝快速（較快）充電器進入電動汽車世界。
電動汽車空間穩步成長的另一個趨勢，是電動汽車的智慧充電，即使用雲連線的充電裝置。對於企業主和消費者來說，智慧電動汽車充電除其他外，可以提供更大的便利和控制電力消耗。
最後，如果不承認車輛到電網（V2G），我們就不能提到電動汽車充電趨勢。 V2G 技術使將電動汽車電池中儲存的電力轉移到電網成為可能，就像固定儲存連線到電網一樣。V2G 服務已經在商業上可用，幾家充電器製造商能夠提供 V2G 充電器。
預計到 2024 年，V2G 市場將成長到 50 多億美元。 歐洲 V2G 充電標準 ISO 15118-20 早在 2020 年就制訂了雙向充電的要求。Virta 已被公認為 V2G 技術的全球主管者之一。
如果你還想瞭解更多關於智慧充電的資訊（包括定義、益處、實用操作方法等），請檢視我們的綜合智慧充電指南。
5. 電動汽車和充電技術的發展
另一個有趣的觀點與開發新的電動汽車零組件和充電技術有關。
電動汽車註冊的增加導致汽車鋰離子電池的產量增加。2021年，電動汽車電池需求比前一年翻了一番，這主要是由於中國電動汽車銷售量增加。
中國仍然是電池生產的領先國家，佔全球產能的 75% 以上。然而，歐洲並沒有落後。據彭博社 NEF 稱，到 2030 年，歐洲在全球電池產量中的佔有率可能會上升到 31%。相比之下，2021 年，非洲大陸在全球電池產量中的佔有率僅為 7%。
很明顯，為了支援對電動汽車日益成長的需求，電動汽車電池供應鏈的各種元素必須增加，從鋰或鎳等原材料的提取到電動汽車生產本身。然而，金屬供應估計應足以滿足，2025 年既定政策情景設定的估計需求。
在高需求驅動下，電池特性的各種發展將為電動汽車業務帶來多重好處。對於電動汽車市場來說，進一步的技術進步包括：
- 電池化學的變化
- 能量密度的變化
- 電池組尺寸的變化
歸根結底，這些變化將導致成本降低和提高生產效率。
由於政策支援的增加，幾家電動汽車製造廠正計劃擴大其電動汽車生產能力。當然，這對整個市場來說都是好訊息，因為它意味著電動汽車的供應將能夠趕上需求。
如果這還不夠，我們還在 Virta 做一些非常令人興奮的事情。例如，我們專有的即插即用功能，允許我們的客戶透過將車輛連線到充電器來直接辨識自己。 無需密碼、RFID 標籤或信用卡。
6. EVS 的環境影響
2021 年，電動汽車總共消耗了約 55 太瓦時的電力，其中 10% 可以歸因於中國的兩輪車。2021 年，電動汽車僅佔全球電力消耗總量的 0.5% 左右。
2021 年，全球透過使用電動汽車節省了 4000 多萬噸二氧化碳當量的 GHC 排放。在實踐中，電動汽車的所有排放都是製造過程的結果，而類似的邏輯不能應用於內燃機（ICE）汽車。在大計劃中，似乎可以肯定地得出結論，關於電動汽車與 ICE 汽車的環境影響正在轉向電動汽車。
基於所述政策情景的未來預測顯示，到 2030 年，使用電動汽車可能有助於避免 4.6 億噸二氧化碳當量的溫室氣體排放。
電動汽車（真的）是綠色的嗎？我們揭穿了目前流傳的許多關於電動汽車的錯誤資訊，以及生產電動汽車所需的資訊。 在這裡閱讀 —— 神話破壞者：電動汽車不是綠色的。 |
雖然電動汽車確實增加了用電量，但這可能會成為未來能源公用事業的節約恩典。到 2040 年代，電動汽車的電池容量將超過 30 TWh。對於公用事業來說，這意味著電動汽車提供廉價的能源儲存，沒有資本成本，營運成本相對較低。
7. 當前與 EV 相關的政策
眾所皆知，政府和地方政策在採用電動汽車方面發揮著巨大作用。現在，讓我們看看來自世界各地的一些最有效的電動汽車相關政策。
最新的歐洲協議將歐洲置於電動汽車革命的先驅，從上表來看，世界其他地區趕上應該只是時間問題。
8. 私人領域對 EVS 的反應
私人領域，特別是汽車製造商，主要對市場正在進行的變化做出積極反應。 許多汽車製造商已經宣佈部分或全部電氣化車隊。
例如，豐田將在 2030 年之前推出 30 款新的 BEV 車型，而大眾宣佈，到 2040 年，其銷售額的近 100% 將來自零排放汽車。 其他主要汽車製造商計劃效仿。
與此同時，公用事業公司和電力公司，目前正在增加對電動汽車充電基礎設施的投資。
在車隊方面，DHL 做出了雄心勃勃的承諾，即到 2025 年達到 70% 的最後一英里取貨和交貨的清潔營運。DB Schenker 希望在 2030 年之前，使其在歐洲城市的運輸活動無排放。
雖然像這樣的行動本身值得關注，但它們的邊緣好處當然是它們充當其他市場的訊號裝置。換句話說，正是像這樣的公開承諾，向競爭對手和利益相關者施加壓力，要求他們比其他方式更快地採取行動。
9. 預測：到 2030 年及以後的電動汽車市場前景
談到未來，根據 2022 年全球電動汽車展望，有三種可能的情況：
- 所述政策情景顯示，到 2030 年，全球電動汽車庫存（不包括兩輪/三輪車）將達到近 2 億輛汽車，並將佔全球車隊的約 10%。
- 根據更雄心勃勃的情景，即宣佈的承諾情景，到 2030 年，2.7 億輛電動汽車將在全球道路上漫遊，電動汽車在全球車輛庫存中的比率將達到 14%。
- 到 2050 年淨零排放情景預測，全球電動汽車庫存將達到 3.5 億電動汽車，其比率將在 2030 年攀升至 20%。
歐洲呢？
未來幾年對歐洲確保其領先地位非常重要。我們預計到 2025 年將達到 1400 萬輛電動汽車的第一個里程碑。此後，低估計提到到 2030 年有 3300 萬輛電動汽車，當時高估計數談到 4000 萬輛電動汽車同時在歐洲漫遊。
從 2035 年起，我們預計歐洲銷售的新車 100% 是電動的。
當然，只有時間（和新資料）才能告訴我們這些預測是否要成為現實。然而，最新趨勢似乎正朝著正確的方向發展。
換句話說，這意味著現在是企業登上電動汽車列車的時候了。
如果你有興趣瞭解更多關於電動汽車充電，以及如何建立自己的電動汽車充電活動的更多資訊，請閱讀我們的企業綜合指南。
· 電腦視覺對製造工廠的影響
餅乾工廠場景
除了機器人，電腦視覺還有很多事情可以提供製造。首先想到的是過程控制和品質控制。例如，CV 系統可以在生產線上工作，以進行缺陷監測。
電腦視覺對製造業和製造業產生了什麼影響？
很容易忘記，電腦視覺（CV）雖然是當今熱門的流行詞，但長期以來一直是製造業界的參與者。電腦視覺提供的許多東西，可以用其古老的綽號機器視覺來描述，機器視覺幾十年來一直是該行業的一部分。機器視覺學科的核心是一套 CV 演算法，當根據你的環境調整時，可以執行非常優雅的視覺感知/檢測任務。但現代電腦視覺不止於此。 事實上，它是製造業的改變遊戲規則的改變者。
傳統的 MV 系統可以非常準確；然而，由於這些演算法依賴於人類調整的引數，它們也可能對微小的環境變化（照明、距離等）造成脆性。通常，機器視覺系統是設計製造任務流程/系統的限制因素。在現代電腦視覺中，所有這些都發生了變化。隨著機器學習、高品質攝影機和計算的最新進展，過去不可能的事情現在已經成為可能了。
除了機器人技術，電腦視覺技術如何應用於製造？
除了機器人，電腦視覺還有很多事情可以提供製造。首先想到的是過程控制和品質控制。例如，CV 系統可以用於在生產線上工作，以進行瑕疵監測，或幫助跟蹤系統問題的根本原因。由於現代攝影機可以檢測到可見光譜之外的光 —— 能夠看到紫外線和紅外線，CV 系統可以利用新技術進行品質/瑕疵追蹤。
簡歷的應用也不必停留在工廠地板上。即使是製造業新員工的入職，也可以透過自動化文件處理來改善。 簡歷在製造業中的可能性比比皆是。
開始使用 CV 驅動的平台進入是否有很大的障礙？
是的，現代簡歷有一個很大的進入障礙。 如果沒有太多的簡歷背景，可能很難知道從哪裡開始。第一個問題通常是：建造還是購買？ 在製造業，沒有多少成熟的餐飲解決方案使用現代簡歷，因此除了最簡單的用例外，購買都很困難。也就是說，現代簡歷與傳統的 MV 不同，需要非常不同的技能組合，甚至是教育背景（機器學習、軟體開發、電腦科學）來構建自己的解決方案。此外，製造業仍然以舊帽子為主，新時代簡歷第一人才很難獲得，因此建構選項也很難實現。
工廠地板工人可以日常使用簡歷嗎？
工廠車間工人使用簡歷的最佳用例是視覺輔助決策。 考慮一個品質控制/檢查過程，即視覺系統提出工人應該仔細檢查的物體。 這是簡歷可以讓線工更好地工作的方式。
製造業CV的另一個例子是作為工廠地板工人的輔助系統，其形式與分步手冊整合。 在這樣的設定中，簡歷系統可以監控將元件放在一起的人工裝配器。 這使簡歷系統提供了下一步，並捕捉了裝配器犯的任何錯誤，從而縮短了組裝時間，提高了品質。
電腦視覺如何提高製造工廠的安全性？
簡歷在製造安全方面發揮著作用，但它可能不會很快擾亂現狀。區域感測器、光幕和其他傳統安全零件，仍應是精心設計的安全系統的核心，但 CV 可以在邊緣周圍新增更多內容。例如，它可以以補充角色部署，執行異常檢測，並協助對安全漏洞和系統故障進行根本原因分析。這可能只會觸及 CV 可以提供安全空間的表面，但不要指望它能取代已經強大的平台。
電腦視覺在製造合規性中的作用是什麼？
為了幫助製造合規性，CV 可用於應用健康和安全協議。簡歷系統可用於提醒主管注意不安全的工作條件。例如，隱私保護演算法可以監控車間的正確使用個人防護裝置，並在檢測到超出規格的個人防護裝置時建立警報。CV 也可以用作控制和標記，進入高風險地區的冗餘安全措施，並監測重型機械的安全使用。
· 推動關鍵行業工業 IT - OT 融合的邊緣
什麼是 IT/OT 融合及其重要性？
隨著數位化提高了營運效率、生產力和對市場的響應能力，工業企業繼續經歷快速的數位化轉型。數位企業可以創造新的、更具競爭力的解決方案和服務以及卓越的客戶體驗。
收集、分析和利用來自裝置、流程、客戶和供應商的大量資料，也推動了這種轉變。廣泛的組織資訊科技（IT）和營運技術（OT）融合，即以資料為中心的 IT 系統與營運裝置和技術整合，在成功執行時可以提供巨大的競爭優勢。
IT-OT 融合被認為是組織實現其策略目標的最重要因素之一 —— 68% 的受訪者 —— 大多數人實施或每年審查某種形式的這一過程。
整合挑戰從使用舊裝置與新系統和平台合作，到彌合 IT 和 OT 團隊的不同目標和優先事項。 其他包括：
- 技術和文化一體化問題。
- 不相容的遺留應用程式。
- 整合 IT 和 OT 系統的安全漏洞和擔憂。
- 缺乏 IT/OT 整合方面的專業知識。
- 組織複雜性。
儘管存在這些障礙，但許多工業組織正在努力在 IT/OT 融合策略方面表現出色。
Frost & Sullivan 合夥人兼副總裁 Roberta Gamble 說：「應對這些挑戰需要投資於數位技術和風險管理等互補解決方案，並透過建立強大的資料貨幣化策略，並響應不斷變化的客戶需求，確保 IT/OT 融合具有明確、可量化的業務優勢。」
她補充說，透過最佳化營運績效（透過減少 OPEX 和加快上市時間）來減少生產停機時間和提高競爭力是各行業最常見的 OT 投資驅動力。
「倡議在 C 級主管，執行長是最常見的冠軍。有趣的是，他們對實現所有三種型別的收斂持平衡觀點；以 IT 為中心的角色往往具有物理收斂目標。」
羅伯塔·甘布林
建議
Frost 建議，石油和天然氣行業必須建構適合行業的應用程式和系統，從資料中建構價值，優先建立營運和生產績效檢視，並彌合日益擴大的技能和勞動力差距，限制 IT/OT 的潛力。
公用事業行業必須從筒倉，過渡到專注於端到端業務目標的多學科團隊矩陣，建立強大的網路威脅防禦措施，並協調資料收集協議。
在汽車行業中，Gamble 建議優先考慮自動化，以提高品質，降低 OT 成本，並建立勞動力靈活性；使用先進的連線進行可靠的即時連線；並與解決方案提供商建構或合作，以建立以行業為重點的工具。
她總結道：「製造業必須在不同的組織中創造連續性和可見性，與價值鏈合作夥伴合作制訂資料/數位轉型策略，跨平台和網路採用有凝聚力和完整的網路安全解決方案，並選擇易於跨不同裝置世代和遺留資料系統的開放系統。」
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