工业机器人从根本上改变了鞋类制造的能源格局，将生产与人类生理需求脱钩。通过在高强度任务中取代人工劳动，这些系统使工厂能够过渡到“黑暗工厂”环境，在没有照明、供暖或为人类劳动力严格通风的情况下继续运行。
核心见解 转向自动化的黑暗工厂不仅通过优化机械来减少能源消耗，还消除了维持工厂适宜人类居住所需的大量能源开销。这种结构性转变，加上机器人精度最大限度地减少材料浪费，显著降低了每双鞋的平均能源消耗。
消除非生产性能源开销
消除照明需求
在传统工厂中，照明会消耗相当大一部分电力预算，以确保工人的安全和质量控制。
机器人在完全黑暗的环境中也能有效运行。通过利用传感器和预编程路径，工业机器人消除了运行期间对顶灯的需求，从而使工厂能够“变暗”，完全消除此能源负载。
减少暖通空调需求
人类工人需要严格的温度和空气质量控制（通风）才能保持安全和高效。
机器人对环境的耐受性要宽得多。过渡到黑暗工厂使设施经理能够大幅减少供暖和空调的使用。能源仅用于冷却特定设备，而不是对整个工厂空间进行气候控制。
降低通风负荷
鞋类制造通常涉及粘合剂和化学品，需要强力通风以保护人类肺部。
当机器人处理这些危险任务（例如化学粘合剂应用）时，通风要求会发生变化。系统可以限制在机器本身，而不是为了人类安全而对整个车间进行通风，从而大大降低风扇和排气的能耗。
通过精度降低能源浪费
最大限度地减少材料浪费
每一块废弃的材料都代表着“内含能源”——即创造和运输该材料所消耗的能源。
机器人利用高精度来减少切割错误。通过将工业机器人与视觉系统相结合，制造商确保皮革、橡胶和合成材料的切割和组装浪费最少。这直接减少了与原材料供应链相关的能源足迹。
消除返工和错误
组装中的人为错误——例如鞋眼或鞋底的错位——通常需要耗能的返工，或者导致产品报废。
视觉引导机器人可实时纠正偏差。通过识别组件方向并补偿微小的定位误差，机器人确保一次性正确完成工作。这消除了因修复错误而产生的重复能源成本。
通过吞吐量和连续性进行优化
持续 24/7 运行
人类班次需要休息、换班和停机时间，这会导致能源效率低下，机器在仍然消耗电力（幻象负载）的情况下处于空闲状态。
机器人实现了持续、完全自动化的运行。这使得工厂能够最大限度地提高基础架构每单位消耗能源的产出，从而有效地降低了每单位产出的能源成本。
灵活的任务切换
传统的自动化通常需要停线来重新配置以适应不同的鞋码或款式，在停机期间浪费能源。
物料搬运机器人可实现快速适应。与柔性制造系统 (FMS) 集成后，机器人可以根据实时调度即时切换任务路径。这种灵活性可以防止在混合品种生产运行之间切换时出现浪费能源的瓶颈和停机。
了解权衡
尽管净能源节省是巨大的，但必须承认机器人会转移能源消耗，而不是简单地消除它。
- 增加插头负载：您用照明和暖通空调的能源换取电机、执行器和控制器的电力消耗。
- 热管理：密集排列的机器人会产生自身的热量。虽然您节省了供暖建筑的能源，但您可能需要针对服务器机架和控制单元进行有针对性的冷却解决方案，以防止过热。
- 待机电源：即使在“黑暗”状态下，计算机控制系统和传感器也需要持续（尽管较低）的电力流来保持就绪状态和内存。
针对能源目标的战略实施
为了最大限度地发挥工业机器人在鞋类生产中的节能潜力，请将您的实施与您的特定运营目标相结合：
- 如果您的主要重点是绝对能源减少：优先考虑“黑暗工厂”模式，移除照明基础设施并将暖通空调设定点放宽到机械的最大容忍度。
- 如果您的主要重点是内含能源效率：大力投资视觉引导机器人系统，最大限度地减少材料浪费和废品率，确保每一焦耳的能源都能转化为可销售的产品。
- 如果您的主要重点是生产效率：利用柔性制造系统 (FMS) 确保机器人在产品换型期间持续运行，没有空闲时间。
能源效率最高的工厂是能够持续、准确运行且无需维持人类环境的工厂。
摘要表：
| 节能机制 | 对鞋类生产的影响 | 关键效率优势 |
|---|---|---|
| 消除照明 | 机器人在完全黑暗的环境中通过传感器运行 | 电力开销大幅减少 |
| 减少暖通空调需求 | 无需为人类进行气候控制 | 能源仅限于机器冷却 |
| 精度和准确性 | 视觉引导机器人最大限度地减少材料浪费 | 减少内含能源和返工浪费 |
| 局部通风 | 烟雾抽排仅限于特定机器 | 降低风扇和排气功耗 |
| 持续吞吐量 | 24/7 运行，无空闲时间 | 每单位产出的能源消耗降低 |
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参考文献
- Paula Morella, Jaime Latapia. Technologies Associated with Industry 4.0 in Green Supply Chains: A Systematic Literature Review. DOI: 10.3390/su15129784
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
