Review dari penelitian Teknik manufaktur yang berkelanjutan
Manufaktur berkelanjutan memerlukan pertimbangan simultan mengenai ekonomi,
lingkungan, dan implikasi sosial yang terkait dengan produksi dan pengiriman barang. Pada
dasarnya, manufaktur berkelanjutan bergantung pada metrik deskriptif, pengambilan
keputusan yang maju,dan kebijakan publik untuk implementasi, evaluasi, dan umpan balik.
Dalam makalah ini, Penelitian terbaru tentang konsep, metode, dan alat untuk manufaktur
berkelanjutan adalah dieksplorasi Pada tingkat proses manufaktur, penelitian teknik telah
membahas masalah terkait dengan perencanaan, pengembangan, analisis, dan peningkatan
proses. Pada manufaktur tingkat sistem, penelitian teknik telah membahas tantangan yang
berkaitan dengan fasilitas operasi, perencanaan produksi dan penjadwalan, dan desain rantai
pasokan. Padahal secara ekonomi vital, proses manufaktur dan sistem telah mempertahankan
citra negatif keberadaannya tidak efisien, mencemari, dan berbahaya. Peneliti industri dan
akademis sedang melakukan reimagining manufaktur sebagai sumber inovasi untuk
memenuhi kebutuhan masyarakat masa depan dengan melakukan kegiatan strategis
difokuskan pada proses dan sistem yang berkelanjutan. Meski baru-baru ini Perkembangan
dalam pengambilan keputusan dan proses - dan tingkat sistem penelitian, banyak tantangan
dan peluang tetap ada. Beberapa tantangan ini relevan dengan manufaktur. Proses dan sistem
penelitian, pengembangan, implementasi, dan edukasi disorot.
I. Manufaktur dan Keberlanjutan
Konsep keberlanjutan muncul dari serangkaian pertemuan dan laporan pada tahun
1970an dan 1980an, dan sebagian besar dimotivasi oleh insiden lingkungan dan bencana serta
ketakutan Kontaminasi kimia dan penipisan sumber daya. Seperti yang ditunjukkan di
Laporan Brundtland tahun 1987, Masa Depan Kita yang Biasa [1]: Mayor, perubahan yang
Alam itu melimpah tapi juga begitu rapuh dan seimbang. Ada ambang batas yang tidak bisa
menyeberang tanpa membahayakan integritas dasar sistem. Hari ini kita dekat dengan banyak
dari ambang batas tersebut. Dengan demikian, keberlanjutan memerlukan kebutuhan akan
sebuah pertunjukan tingkat yang mungkin bertentangan dengan keinginan rasional manusia
untuk terus-menerus pengembangan dan pertumbuhan. Perbedaan ini dibahas di istilah
pembangunan berkelanjutan, yang didefinisikan oleh Brundtland Laporan [1] sebagai
"pembangunan yang memenuhi kebutuhan masa kini tanpa mengorbankan kemampuan
generasi masa depan untuk bertemu kebutuhan mereka sendiri. "Konferensi Tingkat Tinggi
Perserikatan Bangsa-Bangsa 2005 [2] selanjutnya mengemukakan bahwa tiga saling
bergantung dan saling menguatkan ada pilar untuk mendukung pembangunan berkelanjutan:
pembangunan ekonomi, pembangunan sosial, dan perlindungan lingkungan. Ini tiga pilar
yang saling bergantung telah disebut sebagai triple bottom garis (yaitu, orang, keuntungan,
dan planet) dan istilah terkait lainnya yang membangkitkan pandangan dunia holistik. Topik
yang terkait dengan keberlanjutan di bidang manufaktur dibahas di sini dalam kerangka ini
pembangunan berkelanjutan.
Manufaktur memiliki pengaruh signifikan terhadap perkembangan global dan
pertumbuhan, tren yang cenderung berlanjut karena meningkatnya permintaan barang
konsumsi dari populasi yang berkembang dengan meningkatkan kualitas hidup. Dengan
demikian, pembuatan drama peran penting dalam sistem sosio-ekonomi modem, dan akan
menjadi penyumbang berharga bagi penciptaan kekayaan dan penciptaan lapangan kerja,
khususnya di negara berkembang, untuk tahun-tahun mendatang. Namun, manufaktur
kegiatan juga merupakan beban yang signifikan terhadap lingkungan Hidup. Misalnya, di
tahun 2006, sektor manufaktur A.S. menyumbang $ 1,65 x lO '^ (12,3%) industri bruto
domestik produk [3], namun bertanggung jawab atas 36% emisi karbon dioksida dalam
sembarangan untuk menggambarkan tindakan yang terkait dengan karakterisasi dan
pengurangan dampak lingkungan dari manufaktur. Keberlanjutan, Namun, menyiratkan lebih
banyak daripada tindakan analisis sederhana dan memodifikasi kinerja lingkungan
manufaktur proses dan sistem. Terlepas dari peringatan ini, ini interpretasi cenderung
dipertahankan. Sebuah sistem mungkin dianggap tidak berkelanjutan saat masyarakat
mengkonsumsi sumber daya dan menghasilkan limbah pada tingkat yang melebihi
kemampuan alam untuk berubah limbah industri dan masyarakat menjadi nutrisi lingkungan
dan sumber daya Sebenarnya, keberlanjutan hanya bisa didiskusikan dalam konteks sistem
tertutup, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Subsistem manufaktur hidup
berdampingan bersama manusia, ekologis, dan subsistem alam. Oleh karena itu, manufaktur
berkelanjutan adalah Filosofi yang tidak bisa dianggap mandiri lebih luas lingkungan dan
sosioekonomi.
Dihadapkan pada keprihatinan lingkungan yang semakin meningkat, publik yang
meningkat tekanan, dan peraturan yang lebih ketat, produsen telah berusaha keras untuk
menetapkan dan mencapai tujuan yang berorientasi pada keberlanjutan. Hasil dari,kemajuan
signifikan dalam manufaktur berkelanjutan telah dilakukan selama dekade terakhir Makalah
ini mengulas perkembangan ini bersama dengan penelitian dan rekomendasi yang sedang
berlangsung untuk masa depan penelitian. Di bagian 2, gambaran umum tentang konsep yang
terkait dengan keberlanjutan manufaktur disajikan. Di bagian 3, pembahasannya adalah
sementara Sec. 4 menyelidiki manufaktur berkelanjutanpenelitian di tingkat sistem (misalnya,
desain fasilitas, dan rantai pasokan). Akhirnya, Sec. 5 merangkum diskusi dan menyediakan
beberapa rekomendasi untuk penelitian masa depan di bidang ini.
2. Dasar-dasar Manufaktur yang Berkelanjutan
Manufaktur adalah fungsi bisnis, dan, dengan demikian, insinyur berpengalaman
mengembangkan nilai ekonomis teknik solusi untuk manufaktur Mengukur lingkungan dan
sosial Kinerja menghadirkan teknik dan bisnis yang lebih menantang tugas. Dampak terkait
keberlanjutan dihasilkan dari operasi dan aktivitas yang digunakan oleh proses manufaktur
dan sistem mengubah bahan masukan dan energi menjadi produk yang dapat dipasarkan.
Bahan dan energi merupakan masukan penting dari proses manufaktur dan sistem; limbah
dan emisi, yang umumnya diklasifikasikan Sebagai keluaran, pada gilirannya, masukan ke
sistem industri dan alam lainnya, dimana dampaknya dirasakan secara sosial, lingkungan, dan
secara ekonomi (Gambar 1).
2.1 Mendefinisikan Manufaktur Berkelanjutan.
Meski luas diterima, definisi Pembangunan Berkelanjutan Brundtland tentang
pembangunan berkelanjutan, yang disajikan di atas, bukanlah bisnis operasional untuk bisnis
dan pengambil keputusan teknik di bidang manufaktur. Mihelcic dkk. [5] mengajukan
definisi yang relevan dengan konteks teknik sebagai "Perancangan sistem manusia dan
industri untuk memastikan bahwa manusia Penggunaan sumber daya alam dan siklus tidak
mengakibatkan berkurangnya kualitas hidup baik akibat kerugian ekonomi masa depan
kesempatan atau dampak buruk pada kondisi sosial, manusia kesehatan, dan lingkungan. "
Definisi telah diusulkan untuk manufaktur berkelanjutan, namun definisi yang diterima
secara luas tidak tersedia sampai saat ini. Amerika Serikat. Departemen Perdagangan (DOC)
menggunakan proses yang meminimalkan dampak lingkungan negatif, melestarikan energi
dan sumber daya alam, aman bagi karyawan, masyarakat, dan konsumen dan secara ekonomi
sehat. "Mungkin begitu mencatat bahwa definisi ini bertentangan dengan komentar
sebelumnya oleh penulis dalam hal ini mengabaikan konsep penutupan sumber daya loop.
Faktanya adalah bahwa manufaktur berkelanjutan telah memasuki leksikon, dan DOC telah
berusaha memberi arti pada frase ini. Ini tidak mengubah fakta bahwa sebagai peneliti kita
harus berusaha mengurangi jejak lingkungan dan meningkatkan manfaat sosial dari
manufaktur. Apalagi kita harus bekerja untuk memajukan pemahaman tentang komunitas
manufaktur yang lebih luas keberlanjutan apa dan tidak.
2.2 Metrik.
Metrik kualitatif dan kuantitatif diperlukan untuk mengevaluasi dan meningkatkan
kinerja keberlanjutan proses manufaktur dan sistem. Tujuan akhir dari mengembangkan
metrik untuk manufaktur berkelanjutan adalah memperbaiki kriteria pengambilan keputusan
saat mengoptimalkan proses dan sistem desain [7]. Mengejar keputusan berbasis
keberlanjutan mensyaratkan bahwa koneksi dan interaksi diantara ketiga pilar tersebut
keberlanjutan ditandai dan diukur. Tinjauan metodologi penilaian keberlanjutan yang luas
adalah disampaikan oleh Singh et al. [8]. Pekerjaan mereka mencantumkan 41 indeks
keberlanjutan yang telah diajukan secara global. Singh dkk. mengulangi itu hanya sedikit dari
indeks yang disurvei yang benar-benar mempertimbangkan setiap pilar keberlanjutan, dan
paling fokus pada satu pilar. Sala et al. [9] juga memberikan ulasan mengenai kemajuan
penilaian keberlanjutan, berfokus pada ontologi, epistemologi, dan metodologi aspek. Kajian
tersebut mengidentifikasi tantangan ontologi utama ciri kelengkapan penilaian keberlanjutan
dalam menangani ibu kota, nilai, tujuan, dan pengorbanan. Untuk epistemologi, Tantangan
utama diidentifikasi sebagai pengetahuan inovasi melalui kerja kolaboratif dan leaming
metodologisnya adalah Metodologi tunggal itu tidak mampu menangani, sebagaimana adanya
istilah, pertanyaan sains keberlanjutan. Panduan telah diperkenalkan yang membantu
pengambil keputusan dalam mengidentifikasi dan mengukur metrik kesinambungan yang
sesuai [10,11].
Sifat metrik yang ideal diidentifikasi Dengan pekerjaan sebelumnya ini meliputi
kelengkapan, pengendalian, efektivitas biaya, pengelolaan, keberanian, robusmess, dan
ketepatan waktu. Divisi PBB untuk Pembangunan Berkelanjutan (UNDSD) telah
menciptakan kerangka kerja untuk keberlanjutan yang mengkategorikan metrik pertama oleh
aspek keberlanjutan (lingkungan, masyarakat, dan ekonomi), maka berdasarkan tema, mis.,
pendidikan, dan kemudian oleh sub tema, mis., melek huruf [12]. Selama beberapa dekade
terakhir, lingkungan isu mendapat perhatian lebih, dan beragam tindakan lingkungan telah
ditetapkan, misalnya, bahan kimia beracun rilis, konsumsi energi, dan jejak ekologis. Ukur
kinerja sosial dari solusi rekayasa menghadirkan tantangan yang lebih besar daripada
pengukuran kinerja lingkungan, dan pengembangan metrik sosial pada tahap awal [13].
Program Lingkungan Perserikatan Bangsa-Bangsa (UNEP) telah disusun indikator
keberlanjutan sosial tingkat nasional bagi banyak orang negara [14]. Data ini berguna dalam
mengevaluasi relatif kinerja berbagai bangsa dalam hal keberlanjutan sosial, namun
penerapannya terbatas pada produsen yang tertarik untuk mencirikan dan mengurangi
dampak sosialnya. Parris dan Kates [15] melaporkan hasil dari 12 inisiatif untuk
mengembangkan sosial metrik keberlanjutan, yang mengembangkan ratusan indikator mulai
dari skala global hingga lokal. Brent dan Labuschagne [16] memeriksa sejumlah besar
standar sosial / bisnis dan struktur yang terkait dengan Corporate Social Responsibility (CSR)
dan penilaian dampak, dan mereka membangun kerangka kerja mereka sendiri. Baru-baru ini,
Kerangka untuk produsen berdasarkan hirarki sosial kebutuhan dan pengelompokan
sosial; metode pengumpulan data Delphi kemudian dipekerjakan untuk menemukan metrik
untuk masing-masing 30 kebutuhan / kelompok kategori. Upaya untuk mengembangkan
metode yang sekaligus mempertimbangkan Ketiga pilar keberlanjutan untuk proses
manufaktur dan sistem telah dilakukan. Berdasarkan hasil karya awal Wanigarathne dkk.
[18], Jawahir dan Dillon [19] mengusulkan enam elemen utama yang mempengaruhi
sustainabihty proses manufaktur. Tiga di antaranya, yaitu biaya produksi, konsumsi energi,
dan pengelolaan sampah mudah diukur, sementara tiga lainnya, yaitu dampak lingkungan,
kesehatan personil, dan keamanan operator.
Tidak mudah dihitung Menurut General Motors, keberlanjutan metrik harus
memenuhi kebutuhan semua pemangku kepentingan, memfasilitasi inovasi dan pertumbuhan,
menyelaraskan unit bisnis dengan geografis yang berbeda lokasi, kompatibel dengan sistem
bisnis dengan nilai tambah, dan kompatibel dengan kebutuhan pengukuran terkait [20].
Eastlick dkk. [21] menggambarkan karya terbaru yang dikembangkan secara berkelanjutan
alat penilaian manufaktur untuk mengukur serangkaian metrik yang luas menggunakan
modehng berbasis proses unit. Lu dkk. [22] menyajikan kerangka kerja untuk pengembangan
yang berkelanjutan membuat metrik dan membahas hubungan timbal balik dan interaksi
potensial antar metrik Berdasarkan karya ini, beberapa metrik potensial tercantum dalam
Tabel 1 untuk pembuatan berkelanjutan proses (metrik dikembangkan dengan berfokus pada
berkelanjutan mesin). Metrik meliputi ekonomi, lingkungan, dan aspek sosial dan mengukur
input dan output manufaktur proses di tingkat workstation atau line [11,23]. Workstation
Tingkat pengukuran fokus pada satu mesin yang melakukan satu atau lebih banyak operasi,
atau peralatan tambahan yang disediakan a fungsi spesifik Garis atau tingkat operasional
berfokus pada single proses operasi, seperti mesin tunggal melakukan yang spesifik pekerjaan
mencakup lebih dari individu, proses pembuatan unit, atau bahkan memproses saringan di
telepon tingkat. Metrik yang digunakan di tingkat bawah (proses) agregat hingga tingkat yang
lebih tinggi (sistem), di mana metrik baru ditambahkan berdasarkan spe- • sistem produksi
spesifik [24]. Graedel dan AUenby [25] hadir sebuah contoh yang menggambarkan interaksi
manufaktur berkelanjutan metrik dalam sistem produksi menjembatani proses / workstation
tingkat dengan tingkat rantai pasokan. Dalam contoh mereka, Chapparal Steel memutuskan
untuk menyediakan limbah terak dan gypsum untuk produsen semen, yang akan mengurangi
penggunaan energi dalam produksi semen. Metrik tingkat proses mempertimbangkan
penggunaan ulang residu dan pengurangan energi dan metrik tingkat manajemen
mempertimbangkan biaya mentah bahan dan energi. Pada saat yang sama, mitra rantai
pasokan prihatin dengan jumlah dan jenis bahan yang diperdagangkan [25]. Dalam hal ini,
dapat dilihat bahwa entitas sistem berbeda menekankan aspek manufaktur berkelanjutan yang
berbeda. Setiap metrik yang diterapkan berkontribusi dalam mengevaluasi keberlanjutan,
namun pentingnya setiap metrik bervariasi di seluruh manufaktur proses dan pembuatan
2.3 Evaluasi Kinerja Lingkungan Manufaktur.
Pendekatan yang paling sering digunakan oleh pabrikan memperbaiki kinerja
lingkungan mereka adalah Lingkungan Sistem Manajemen (EMS). EMS adalah kerangka
kerja yang memungkinkan sebuah organisasi untuk secara konsisten mengendalikan dampak
signifikannya terhadap lingkungan, mengurangi risiko insiden polusi, pastikan kepatuhan
terhadap peraturan lingkungan yang relevan, dan terus menerus memperbaiki proses dan
operasinya. ISO 14001/14004 adalah standar yang diterima secara internasional yang
mendefinisikan persyaratan untuk membangun, menerapkan, dan mengoperasikan
Lingkungan Sistem Manajemen [26,27]. ISO 14001 hanyalah sebuah sistem pelaporan yang
tidak menyiratkan kepatuhan terhadap lingkungan hukum kebijakan atau lingkungan; itu
tidak menetapkan atau mendukung standar kinerja lingkungan apapun. Memang,
bagaimanapun, memungkinkan fokus pada kinerja lingkungan dan menawarkan kerangka
kerja untuk perbaikan terus-menerus. Penilaian siklus hidup (LCA) telah muncul sebagai
yang paling umum. metode untuk evaluasi dampak lingkungan produksi barang.
Sebagaimana didefinisikan dalam ISO 14040, LCA menangani lingkungan aspek dan potensi
dampak lingkungan, mis., penggunaan sumber daya dan konsekuensi lingkungan dari rilis, di
atas kehidupan produk siklus dari perolehan bahan baku melalui produksi (cradle to gerbang),
penggunaan, end-of-life recovery, dan pembuangan (cradle to grave) [28,29].
Perdagangan-off di antara berbagai dampak lingkungan lebih jauh mempersulit analisis proses dan sistem
manufaktur. Idealnya, ada keputusan untuk memperbaiki kinerja lingkungan dari proses
pembuatan atau sistem harus didukung oleh LCA, seperti yang ditunjukkan oleh karya
terbaru untuk sejumlah proses, termasuk pembuatan baja, die casting, pengecoran pasir,
permesinan, penggilingan, sintering laser selektif, dan injection molding [30-38]. Menurut
standar ISO 14040, LCA formal terdiri dari empat komponen: definisi tujuan dan
persediaan analisis bahwa input (mis., energi, air, dan material) dan keluaran (misalnya, emisi
udara, limbah padat, dan air limbah) diidentifikasi dan dihitung. Pengumpulan data tersebut
adalah waktu dan sumber daya intensif, yang telah menyebabkan perkembangan persediaan
siklus hidup database untuk bahan dan proses yang umum. Yang paling komprehensif
Database persediaan yang tersedia adalah ecoinven 2.2, yang mana terutama terdiri dari
skenario dan data Eropa [39]. Serikat Database negara sedang dalam pengembangan, namun
cakupannya terbatas, dengan kurang dari 30 unit proses yang berhubungan dengan
manufaktur, dan Sebagian besar untuk produksi logam primer [40]. Lebih penting, Proses
unit diperlakukan sebagai kotak hitam, tanpa korelasi antara input, output, dan kondisi proses.
Data gabungan digunakan, sedangkan ukuran dan kondisi pengoperasian mesin dan peralatan
tidak dipertimbangkan. Selain itu, unitnya Model proses dalam banyak proses manufaktur
didasarkan pada berat bagian yang sedang diproduksi, yang tidak wellcorrelated dengan
proses yang sebenarnya. Akibatnya, manufaktur Proses biasanya merupakan aspek terlemah
dari database siklus hidup dan eksplorasi skenario "bagaimana-jika, misalnya, perubahan
proses atau update teknologi, tetap sulit. Keterbatasan ini sedang terjadi ditangani oleh upaya
terbaru UPLCI A.S. (Unit Process Life Siklus Persediaan) dan CO2PE Eropa! (Usaha
Koperasi pada Proses Emisi di Manufaktur) [41,42]. SEBUAH tinjauan komprehensif
terhadap pekerjaan yang dilakukan (lebih dari 200 publikasi) di komunitas riset internasional
di bidang manufaktur hemat energi telah dilaporkan oleh Dufiou et al. [43]. Mereka
menawarkan jumlah kesimpulan mengenai potensi signifikan Keuntungan efisiensi energi
dari mesin melalui pasokan tingkat rantai. Ada banyak proses berbasis LCA dan penilaian
lingkungan perangkat lunak yang tersedia Beberapa untuk aplikasi tertentu, misalnya, bahan
bakar dan kendaraan alternatif (GREET) dan bahan bangunan (BEES). Alat yang umum
digunakan untuk aplikasi umum meliputi SIMAPRO, GABI, QUANTIS, ECOBILAN,
alternatif untuk proses berbasis LCA yang menghindari sulitnya data persediaan koleksi
dengan menggunakan kombinasi ekonomi yang tersedia secara publik dan data lingkungan
[44]. Setiap lima tahun sekali, Biro A.S. Analisis Ekonomi (BEA) merilis transaksi informasi
untuk semua sektor ekonomi (428 pada tahun 2002). Pada saat bersamaan, Badan
Perlindungan Lingkungan A.S. (EPA) mengumpulkan dan menerbitkan informasi emisi untuk
semua industri utama fasilitas dan berbagai sektor industri. EIO-LCA menggabungkan dua
sumber data untuk mengetahui efek perubahan output dari satu sektor [45]. Seperti halnya
LCA berbasis proses, kekurangan EIO-LCA terutama terkait dengan penggunaan
mengumpulkan data untuk membuat keputusan pada tingkat yang lebih baik, karena mungkin
tidak demikian praktis untuk melacak pembelian setiap jenis bahan dari semua pemasok
untuk produk tertentu. Eurthermore, ada yang terbatas jumlah klasifikasi dasar dalam tabel
EIO, yang membuat metode yang lebih cocok untuk studi ikhtisar tingkat tinggi. Sebagai
tambahan, EIO-LCA tidak bekerja dengan baik untuk teknologi baru karena data tabel
biasanya berumur beberapa tahun. Baru-baru ini, sebuah pendekatan yang bertujuan
mengembangkan generasi penerus database persediaan siklus hidup untuk dampak
lingkungan penilaian proses manufaktur telah diusulkan oleh peneliti di E.U. dan A.S
[41,42,46]. Dikatakan itu Data persediaan siklus hidup harus diperoleh secara relatif cepat
fashion dan memiliki beberapa karakteristik penting, seperti transparansi, kualitas teknik, dan
kemampuan untuk mencerminkan perubahan kapan informasi baru dijamin Database baru
diharapkan izinkan pengguna, hanya dengan informasi dasar tentang bagaimana sebuah
produk mungkin menggunakan proses unit tertentu, untuk menghasilkan persediaan siklus
hidup dari komponen itu. Misalnya saat mengembangkan sebuah unit proses pengeboran,
masukan seperti sifat benda kerja, kecepatan umpan, kecepatan potong, diameter bor, waktu
pengeboran, sifat pendingin, dan waktu setup harus dipertimbangkan. Korelasi diturunkan
standar DIN 8580: Manufaktur Proses-Istilah dan definisi, pembagian telah diadopsi.
Perkembangan awal sebagian besar difokuskan pada permesinan proses.
2.4 Daerah Dampak Manufaktur Utama.
Manufaktur proses dan sistem mempengaruhi pilar ekonomi dan lingkungan
melalui efisiensi sumber daya dan emisi ke udara, air, dan lahan. Dimensi sosial dipengaruhi
oleh beberapa cara, termasuk efek fisiologis dan psikologis pada karyawan, persepsi
masyarakat, keterlibatan masyarakat, dan loyalitas pelanggan. Beberapa Aspek keberlanjutan
yang terkait dengan manufaktur bersifat singkat ditinjau di bawah ini 2.4.1 Konsumsi Energi.
Pada tahun 2006, Informasi Energi A.S. Survei penggunaan energi oleh dinas (EIA) di bidang
manufaktur konsumsi energi rinci dalam hal listrik, pemanasan bahan bakar, dan input energi
proses lainnya, seperti batubara dan kokas, berakhir periode lima tahun [47]. Pada akhirnya,
sektor industri A.S. mengkonsumsi sekitar sepertiga energi yang dikirim rata-rata (21,8 BTW
kuadrat tahun 2009) [48]. Selain itu, "... lima besar industri manufaktur padat energi - bahan
kimia massal, penyulingan, kertas, baja, dan makanan menyumbang 61% energi industri
konsumsi dan 25% dari total nilai pengiriman pada tahun 2009 "[48] penting untuk tetap
berpandangan, bagaimanapun, bahwa sebagian besar Konsumsi energi seringkali bukan
karena pengolahan logam menjadi selesai produk, atau dalam pembuatan plastik atau
semikonduktor digunakan dalam produk, namun lebih pada saat menggunakan produk. Ini
menunjukkan bahwa peluang untuk mengurangi konsumsi energi seharusnya diimbangi
dengan dampak lingkungan dan sosial lainnya manufaktur. Misalnya, mengganti cat berbasis
pelarut dengan Lapisan serbuk sering kali meningkatkan konsumsi listrik total, namun
mengurangi polusi udara dan air dan memperbaiki lingkungan kerja. Seringkali, pengorbanan
semacam itu dihindari saat konservasi energi Pilihannya sinergis dengan dimensi
HVAC efisiensi, efisiensi pemanasan dan pendinginan proses, serta dengan praktik daur ulang
dan remanufaktur [49,50].
4. Sistem Manufaktur
Sistem manufaktur yang ramah lingkungan secara tradisional fokus pada dua bidang
utama: (1) disain lingkungan sistem produksi sadar, dan (2) disain tertutup rantai pasokan
loop yang mempertimbangkan siklus hidup suatu produk dari buaian sampai gerbang. Tiga
elemen kunci untuk pengembangan berkelanjutan. Sistem manufaktur yang dibahas di bagian
ini adalah energi audit, perencanaan dan penjadwalan yang berkelanjutan, dan berkelanjutan
rantai pasokan. Gambar 2 menggambarkan interaksi antara berkelanjutan sistem manufaktur
dan proses manufaktur. Manufaktur proses, operasi pengolahan ulang, dan inspeksi /
pembongkaran dianggap proses tingkat tanaman yang berinteraksi dengannya aspek tingkat
sistem, seperti perencanaan proses, penjadwalan produksi, rantai pasokan ke depan, dan
rantai pasokan terbalik. Energi audit tidak secara eksplisit termasuk dalam Gambar 2;
Namun, ini adalah sistem elemen tingkat yang saling berinteraksi satu sama lain dalam sistem
dan proses elemen tingkat
4.1 Audit Energi.
Insinyur menghadapi banyak tuntutan dalam hidup desain fasilitas siklus
(mencakup konstruksi, operasi, dan dekomisioning), dan menghadapi kesulitan tambahan
dalam akuntansi untuk tujuan keberlanjutan dengan anggaran terbatas [164]. Kepemimpinan
dalam sertifikasi Energy and Environmental Design (LEED) telah berkontribusi untuk
mengevaluasi keseluruhan fasilitas secara berkelanjutan tingkat manufaktur, dimana dampak
umumnya diukur dengan Audit LCA dan energi [165]. Audit energi adalah tingkat fasilitas.
Praktik lama digunakan oleh perusahaan manufaktur untuk mengurangi energi konsumsi dan
dampak lingkungan dari manufaktur [167]. Audit energi terdiri dari karakterisasi penggunaan
energi di fasilitas, melakukan ekonomi dan lingkungan analisis potensi perubahan operasi,
dan rekomendasi langkah penghematan energi [167,168]. Pabrikan punya menemukan
pengurangan energi menjadi cara yang paling menarik untuk mengurangi dampak lingkungan
mereka akibat keuntungan finansial yang dihasilkan [169]. Rentang potensi penghematan
untuk fasilitas industri biasanya 5-10% untuk biaya rendah, dan sampai 50% untuk biaya
tinggi, tindakan rekayasa intensif [167]. Baru-baru ini, ISO memiliki memperkenalkan
standar baru dalam pengelolaan energi organisasi [170], yang merinci bagaimana cara
mengikuti pendekatan sistematis di Indonesia mencapai perbaikan kinerja energi secara terus
menerus dan menentukan persyaratan pengukuran, dokumentasi, desain peralatan / proses /
sistem, dan personil yang terlibat dalam praktik.
Kecenderungan baru-baru ini dalam penelitian adalah menuju energi maju sistem
pemantauan, kontrol, dan simulasi komputer untuk mencapainya penghematan energi abadi
[171.172]. Audit energi juga lazim untuk banyak proses manufaktur. Umumnya, kebutuhan
energi total untuk deformasi aktif dan pemindahan material bisa sangat kecil dibandingkan
operasi [30.173]. Drake et al. [174] menunjukkan bahwa ketika a Mesin menganggur,
sejumlah besar energi dikonsumsi. Sebagai ditunjukkan pada Gambar 3, 85% energi yang
digunakan dalam lingkungan produksi dapat dikaitkan dengan fungsi yang tidak berhubungan
langsung untuk produksi aktual bagian [175.176]. Dalam contoh yang disajikan di Ref. [158],
persentase ini tetap konstan dari jumlah produksi; Namun, energi yang dibutuhkan untuk
permesinan meningkat dengan produksi Ini menunjukkan bahwa hemat energi upaya yang
hanya berfokus pada pembaharuan mesin atau proses individual tidak cukup, dan pendekatan
tingkat sistem bisa menyebabkan manfaat yang lebih signifikan.
4.2 Perencanaan dan Penjadwalan.
Perencanaan dan penjadwalan operasi dalam sistem kontrol manufaktur yang,
seberapa sering, kapan, dan dalam urutan apa proses pembuatan berlangsung. Sistem
manufaktur dapat meningkatkan tingkat keberlanjutannya ketika rencana proses dan jadwal
produksi diperhitungkan metrik keberlanjutan Penelitian tentang keberlanjutan dalam proses
perencanaan dan penjadwalan produksi pada sistem manufaktur adalah dibahas di bawah ini,
dan diskusi tentang perencanaan, penjadwalan, dan inventarisasi manajemen untuk operasi
remanufakturing dapat ditemukan di Ref. [75].
4.2.1 Perencanaan Proses
Suatu pendekatan pemodelan proses yang terkait dengan LCA dipekerjakan untuk
membantu perencanaan produksi berdasarkan modifikasi proses produk dan proses pada
[177.178]. Bekerja dengan Srinivasan dan Sheng [179.180] menggambarkan bagaimana
proses yang kuat Perencanaan yang mengintegrasikan faktor lingkungan dapat tercapai
melalui analisis multiobjektif dalam perencanaan mikro dan makro perencanaan. Perencanaan
menghasilkan fitur individu, sementara perencanaan makro menyelidiki interaksi antar fitur
untuk menentukan rencana proses global yang optimal, dengan mempertimbangkannya
penjadwalan pekerjaan, penyeimbangan lini, perencanaan fasilitas, dan keterkaitannya
masalah. Pendekatan mereka ditunjukkan untuk desain inkremental perubahan pada bagian
mesin.
4.2.2 Penjadwalan Produksi
Secara tradisional, penjadwalan Tugas di dalam job shop terfokus secara eksklusif
pada throughput waktu, produktivitas, keterlambatan, dan metrik terkait [181-187]. Di
Sebaliknya, penelitian penjadwalan mempertimbangkan berwawasan lingkungan Tujuannya
relatif langka. Pada tingkat peralatan, Mouzon dkk. [188.189] menyelidiki masalah
penjadwalan untuk mesin tunggal untuk meminimalkan konsumsi energi total. Secara khusus,
mereka melihat penjadwalan mesin CNC di sebuah toko mesin untuk pemasok suku cadang
pesawat kecil. Pada tingkat lantai toko, Subai dkk. [190] menggabungkan energi dan
pertimbangan limbah menjadi masalah penjadwalan penjadwalan yang terkait dengan proses
perawatan permukaan. Dari aspek sosial, Liu dkk. [191] menyelidiki benda kerja mesin yang
dipasangkan untuk kebisingan pengurangan. Penelitian penjadwalan penyadaran energi
tumbuh [192,193]. Di khususnya, Wang et al. [194.195] mengajukan penjadwalan yang
optimal prosedur untuk sekuensing kendaraan guna mengurangi konsumsi energi di toko cat
otomotif. Dengan memilih yang sesuai batch dan urutan kebijakan, mereka menemukan
bahwa kualitas cat bisa diperbaiki dan repaints bisa dikurangi. Mani et al. [196] mengusulkan
sebuah pendekatan untuk perencanaan manufaktur dan penjadwalan berdasarkan pemantauan
energi seperangkat peralatan dalam fasilitas untuk melengkapi metrik biaya, kualitas, dan
waktu. Herrmann dan Thiede [197] melaporkan bahwa efisiensi energi hingga 30% Perbaikan
dibuatnya membawa balapan dalam. Fang et al. [198] mengajukan yang baru penjadwalan
filosofi yang mempertimbangkan waktu produksi dan lingkungan
ukuran kinerja, mis., konsumsi energi, karbon tapak, dan beban daya puncak. Penulis
mempresentasikan sebuah model multiobjektif umum untuk masalah, dan dianalisis secara
sederhana studi kasus yang mempertimbangkan penjadwalan 36 pekerjaan pada dua mesin.
Sebuah perbatasan Pareto didirikan yang menunjukkan tradeoff antara waktu throughput dan
daya puncak.
4.3 Rantai Pasokan.
Keberlanjutan rantai pasokan berfokus pada dua aspek: disain perusahaan yang
berkelanjutan dan penutupan loop produksi (reverse supply chain). Badurdeen et al. [199]
disediakan sebuah definisi untuk manajemen rantai pasokan yang berkelanjutan itu termasuk
"perencanaan dan pengelolaan sumber, pengadaan, kegiatan konversi dan logistik yang
terlibat selama premanufaktur, manufaktur, penggunaan, dan tahap pasca-penggunaan dalam
siklus hidup, "sebagai serta menutup lingkaran produksi "melalui beberapa siklus hidup
dengan berbagi informasi tanpa batas tentang siklus hidup produk. tahapan antara perusahaan
dengan secara eksplisit mempertimbangkan sosial dan implikasi lingkungan untuk mencapai
visi bersama. "Berkelanjutan manajemen rantai pasokan telah berevolusi dari tradisional
manajemen rantai pasokan hijau yang, secara umum, berfokus pada lingkungan aspek.
Gambar 4 memberikan penggambaran rinci yang berkelanjutan rantai pasokan. Bahan baku
dan komponennya dipasok oleh pemasok awal dan dikirim ke manufaktur fokal atau periferal
perusahaan. Produk jadi menjangkau konsumen melalui banyak saluran (digambarkan
sebagai pemasok pelanggan Tier 1 dan Tier 2). Pandangan konvensional tentang manajemen
rantai pasokan adalah üñiited to tiga tahap siklus Ufe (premanufaktur, manufaktur, dan
penggunaan). Rantai pasokan yang berkelanjutan, menurut definisi, menjelaskan penggunaan
