1987年聯(lián)合國報告《我們共同的未來》中將可持續(xù)發(fā)展定義為“滿足當(dāng)前需求而不損害后代滿足自身需求的能力的發(fā)展”。

盡管后來全球?qū)@份報告做出了多邊回應(yīng)（如1997年的《京都議定書》和隨后2015年的《巴黎環(huán)境協(xié)定》），但令人擔(dān)憂的趨勢清楚地表明，為什么許多人認(rèn)為可持續(xù)發(fā)展是我們?nèi)祟悮v史上最大的挑戰(zhàn)。

· 2019年聯(lián)合國報告預(yù)測到2050年全球人口將達到97億

· 根據(jù)美國環(huán)保署發(fā)布的一份報告，1988年至2015年間，100家公司排放了全球71%的溫室氣體

· 1880年至1980年間，全球年氣溫每十年上升0.07攝氏度左右。此后，這一溫度每10年翻一番，達到0.18攝氏度。有記錄以來最熱的五年發(fā)生在2015年之后。（國家資源保護委員會，2021）

· 1990年至2016年間，世界失去了130萬平方公里的森林——比法國、德國和英國的陸地面積總和還多（世界銀行，2016年）

事實上，據(jù)估計，如果目前的人口統(tǒng)計和消費趨勢持續(xù)到2050年，我們將需要四個地球來維持我們在發(fā)達世界的生活方式！當(dāng)然，我們今天可以通過個人、地區(qū)、國家和公司的選擇來影響這些趨勢預(yù)測。

所有這些對于制造業(yè)，特別是設(shè)計和工程，到底意味著什么？

制造過程會產(chǎn)生二氧化碳排放和環(huán)境污染，以及我們世界寶貴的能源、原材料和水資源的密集使用。對所有行業(yè)的制造商來說，解決可持續(xù)性問題從未像現(xiàn)在這樣重要。可持續(xù)發(fā)展正在改變?nèi)蛏虡I(yè)的面貌，隨著我們進入工業(yè)4.0時代，“數(shù)字雙胞胎”和自主流程，這將是每個制造商數(shù)字轉(zhuǎn)型計劃的關(guān)鍵部分。

從好的方面來看，我認(rèn)為計算機輔助工程（CAE）在其50年的歷史中一直在悄悄地解決許多潛在的可持續(xù)性問題。如果我們將可持續(xù)性分解為其組成部分和解決方案領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，CAE影響概念設(shè)計階段，在這些領(lǐng)域中，最大的成本節(jié)約（和投資回報）會受到影響，對最終產(chǎn)品的碳足跡產(chǎn)生最大的影響，我看到這些結(jié)果:

· 交付新的可再生能源項目（風(fēng)能、波浪能、潮汐能、太陽能……）

· 提供智能、節(jié)能的建筑和建筑環(huán)境景觀

· 實現(xiàn)運輸車輛輕量化的最佳3D打印

· 設(shè)計和制造下一代電子商務(wù)解決方案

· 城市和交通環(huán)境中的噪聲污染治理

· 最大限度地減少概念構(gòu)思和制造過程中的產(chǎn)品浪費

· 了解產(chǎn)品內(nèi)部的材料及其對可持續(xù)發(fā)展的全面影響，包括減少再利用和再循環(huán)的影響

· 在概念設(shè)計階段確保立法環(huán)境合規(guī)性

憑借面向所有物理類型的預(yù)測設(shè)計和工程模擬工具，工程師們一直在構(gòu)思更好的產(chǎn)品，改進現(xiàn)有流程，從而通過更高效的產(chǎn)品設(shè)計延長產(chǎn)品壽命。

工程師們還通過在設(shè)計周期的早期設(shè)計更輕、更高效的產(chǎn)品，減少繪圖板上的噪音污染，改進現(xiàn)有產(chǎn)品和工藝（節(jié)省碳排放和材料），制造阻力更小、一氧化碳更低的運輸工具，最大限度地減少材料浪費2排放并產(chǎn)生更高的燃料效率。

工程師們現(xiàn)在可以在源頭減少污染氣體，為各種行業(yè)的各種產(chǎn)品和工藝提供更好的設(shè)計。CAE越來越多地消除了對物理原型的需求，以及這些原型所需的所有浪費和能源消耗，因為虛擬原型和“數(shù)字雙胞胎”在制造業(yè)中的出現(xiàn)現(xiàn)在正在更廣泛地發(fā)生。

圖1:使用六邊形設(shè)計和工程軟件套件的可持續(xù)性相關(guān)CAE模擬的例子

利用設(shè)計和工程工具推動可持續(xù)發(fā)展的未來

我們已經(jīng)達到了通常所說的工業(yè)4.0，導(dǎo)致了跨越工廠、設(shè)施、運輸、農(nóng)業(yè)、采礦、城市甚至民族國家的自治過程。CAE既是模擬數(shù)據(jù)的來源，也是“數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)線”的粘合劑，這是實現(xiàn)智能制造成本節(jié)約、生產(chǎn)率提高以及最終設(shè)計更高質(zhì)量產(chǎn)品以應(yīng)對從概念到退役的所有環(huán)境挑戰(zhàn)所必需的。我相信，未來所有的消費產(chǎn)品都需要通過設(shè)計來實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

幾乎總是如此，科學(xué)和工程將為我們的全球可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)找到許多答案。我相信設(shè)計和工程模擬將處于前沿，因為計算機輔助工程工具已被證明可以減少概念設(shè)計階段的浪費，有助于減少物理原型，提供正確的首次定制解決方案，推動可再生能源和可回收性的革命，并最終將可回收性設(shè)計放在首位，以在產(chǎn)品開發(fā)和整個產(chǎn)品生命周期中實現(xiàn)最高的業(yè)務(wù)投資回報率。