stringtranslate.com

Переходная инженерия

Transition engineering — это профессионально-инженерная дисциплина, которая занимается применением принципов науки к проектированию, инновациям и адаптации инженерных систем, которые отвечают потребностям сегодняшнего дня, не ставя под угрозу экологические , общественные и экономические системы , от которых будут зависеть будущие поколения, чтобы удовлетворять свои собственные потребности. Сегодня безопасность является ожидаемым соображением при проектировании, эксплуатации и конечном использовании. Transition Engineering стремится к аналогичному соображению устойчивости . Transition engineering — это трансдисциплинарная область, которая решает сложные проблемы , создавая возможности для повышения устойчивости и адаптации посредством проектов изменений. [1]

Обзор

Инженерные профессии возникают, когда возникают новые технологии, новые проблемы или новые возможности. Так было, когда в начале 1900-х годов развивалась техника безопасности для борьбы с высоким уровнем травматизма и смертности на рабочем месте. В 1960-х годах экологическая инженерия возникла как дисциплина для снижения промышленного загрязнения и смягчения воздействия на здоровье окружающей среды и качество воды . Качественная инженерия возникла с ростом технологий массового производства во время Второй мировой войны и необходимостью подтверждения качества продукции. Когда инженерные системы должны меняться из-за рисков отказа, устаревания или модернизации, управление изменениями является хорошо известным процессом. Переходная инженерия сосредоточена на выявлении неустойчивых аспектов в настоящее время эксплуатируемых инженерных системах, внедрении инноваций в проекты, которые снижают неустойчивые энергетические, материальные, экологические и социальные аспекты, а затем на осуществлении инклюзивного процесса управления изменениями.

Существуют две серьезные проблемы, обусловливающие появление Transition Engineering: экспоненциальный рост концентрации углекислого газа в атмосфере Земли и отсутствие роста и неизбежное снижение добычи обычной нефти, иногда характеризуемое как пик нефти . Концентрация углекислого газа в атмосфере превысила «климатически безопасный» диапазон в 350 ppm в 1990-х годах и теперь превысила 420 ppm, уровень, которого Земля не знала в течение 800 000 лет. [2] Transition Engineering направлена ​​на использование текущего доступа к оставшимся энергоресурсам с более низкой стоимостью и более высокой EROI для повторного развития всех аспектов городских и промышленных инженерных систем с целью адаптации к резкому сокращению использования ископаемого топлива. [3]

Формирующаяся общедисциплинарная область

Признание области переходной инженерии и энергетической инженерии началось в 2010 году, когда в Институте инженерии и технологий (IET) в Новой Зеландии была прочитана престижная лекция доцентом Сьюзан Крамдиек из Кентерберийского университета . [4]

В 2014 году в учебнике по инженерии «Принципы устойчивых энергетических систем» профессора Фрэнка Крейта была представлена ​​глава 13 о переходной инженерии. [5] В 2017 году Transition Engineering была приглашена для главы 32 книги «Энергетические решения для борьбы с глобальным потеплением». [6] В 2019 году был опубликован полный текст о методологиях и принципах переходной инженерии «Переходная инженерия, строительство устойчивого будущего». [7]

С 2015 года Transition Engineering преподается на университетском уровне в рамках целого ряда полных курсов, семинаров, гостевых лекций и семинаров. Курсы проводились в Гренобльском институте прикладных наук (Франция); Мюнхенском университете прикладных наук (Германия); Университете Дуйсбург-Эссен (Германия); Бристольском университете (Великобритания); в Кентерберийском университете (Новая Зеландия) и Университете Хериот-Уотт (Шотландия). В 2020 году были предложены первые онлайн-курсы непрерывного профессионального развития для инженеров и других специалистов.

Происхождение

Идея переходной инженерии возникла из многих различных корней, как технических, так и нетехнических. Концепция устойчивого развития существует с 1987 года, и проблема устойчивости была движущей силой в развитии переходной инженерии. Движение Transition Town дало дальнейшее вдохновение, поскольку оно показало, что во всем мире есть много групп людей, мотивированных на подготовку к пику добычи нефти и изменению климата . Переходные города и экопоселения демонстрируют необходимость инженеров для создания систем, которые управляют неустойчивыми рисками и предоставляют людям устойчивые варианты. Инженеры этически обязаны «ставить безопасность, здоровье и благосостояние населения на первое место» и отвечать потребностям общества в устойчивом развитии [8]

Истоки техники безопасности во многом вдохновили инженерию перехода. В начале 1900-х годов владельцы бизнеса считали безопасность на рабочем месте напрасной тратой инвестиций, а политики не спешили меняться. После того, как пожар на фабрике Triangle Shirtwaist в Нью-Йорке унес жизни 156 застрявших рабочих, 62 инженера собрались вместе, чтобы выяснить, как сделать рабочее место более безопасным. В конечном итоге это привело к созданию Американского общества инженеров по технике безопасности . [9]

Так как инженерия безопасности управляет рисками небезопасных условий, инженерия перехода управляет рисками неустойчивых условий. Чтобы дать инженерам лучшее понимание устойчивости, инженерия перехода определяет проблему как неустойчивость. Это похоже на проблему небезопасных условий, которая является целью инженерии безопасности. Мы не обязательно знаем, как выглядит совершенно безопасная система, но мы знаем, как выглядят небезопасные системы и как их улучшить; то же самое относится к неустойчивости систем. Уменьшая проблемы неустойчивости, мы делаем шаги в правильном направлении [10]

Метод Семи Шагов

Метод Transition Engineering включает семь шагов, помогающих инженерам разрабатывать проекты для работы с изменяющимися неустойчивыми видами деятельности. Как дисциплина, Transition Engineering признает, что прогнозы "Business as Usual" будущих сценариев из прошлых тенденций недействительны, поскольку базовые условия существенно изменились по сравнению с условиями прошлого. Например, прогноз будущих поставок нефти в 2050 году на основе данных до 2005 года дал бы ожидание 50%-ного увеличения спроса за этот период времени. Однако фактический уровень добычи обычной нефти не увеличивался с 2005 года и, по прогнозам, снизится более чем на 50% к 2050 году. [11]

  1. История: Сначала собираются исторические данные и изучаются исторические тенденции в культурном и политическом контексте. Рассматриваются все исторические аспекты системы. Transition Engineering исследует влияние технологий и социальных разработок на спрос на энергию и ресурсы. Как мы оказались там, где мы сейчас? Почему мы здесь? Какие факторы привели нас сюда?
  2. Настоящее: Этот шаг оценивает текущую ситуацию. Все текущие возможности, инвестиции, активы и состояние/возраст активов, а также обязательства рассматриваются. Энергопользование проверяется, и оценивается его конечное поведение [12]
  3. Будущее: сценарии из всех областей исследования рассматриваются для получения консенсусного взгляда как на инерционные траектории текущих тенденций, так и на ограничения пропускной способности и дефицита ресурсов. [13] Инженеры переходного периода применяют науку об изменении климата, нефтяной геологии, экологии, гидрологии и т. д. для описания «будущей рабочей среды». Определение вероятности каждого будущего результата создает оболочку будущей рабочей среды. Это дает инженерам и лицам, принимающим решения, ограничения с различными уровнями риска. [14] [15]
  4. Концепции прорыва пути: Инновация происходит на этом этапе, когда текущие предположения о поведении и экономике откладываются в сторону в пользу рассмотрения будущей операционной среды в конечной точке временных рамок исследования. Новатор TE помещает себя в будущее и использует будущие ограничения дизайна, чтобы придумать реалистичные и работоспособные концепции. Концепция прорыва пути не является будущей.
  5. Backcasting: Концепции прорыва пути анализируются, чтобы увидеть, как они отличаются от текущей ситуации. На этом этапе также анализируются барьеры и стратегии изменения существующих систем [16]
  6. События-триггеры: хотя существующие системы несут в себе большую долю инерции, если правильный триггер применяется в правильное время, возможно большое количество изменений. Триггерами могут быть как катастрофические события, такие как экономический крах, так и внешние изменения, такие как слияние корпораций, новый закон или новый персонал. Они также могут быть проектами по инженерным изменениям. Событием-триггером для инженерии безопасности был «пожар на фабрике по производству рубашек Triangle». (ссылка) Задача состоит в том, чтобы сообщить о преимуществах и выгодах адаптивных изменений и инициировать разрушительное событие, которое позволит организации выйти из колеи. См. Управление изменениями
  7. Проекты смены: Наконец, планируя будущий спрос и предложение, реализуются проекты изменений, чтобы наилучшим образом использовать имеющиеся ресурсы. Благодаря этим проектам общество станет более устойчивым к пику добычи нефти и изменению климата.

Глобальная ассоциация по переходному инжинирингу (GATE)

GATE открыл первую группу в Великобритании в феврале 2014 года. GATE — это профессиональное инженерное учреждение; членская ассоциация и научное общество, и включает в себя формирующуюся сеть инженеров и неинженеров, которые разделяют идею о том, что инженеры несут ответственность за изменение инженерных систем с целью адаптации к сокращению ископаемого топлива и других неустойчивых ресурсов. Transition Engineering — это дисциплина управления изменениями. Как и Safety Engineering, Transition Engineering использует аудит и инвентаризацию текущего проектирования и эксплуатации системы для количественной оценки рисков для основных видов деятельности и ресурсов в течение периода исследования. Период исследования должен быть соизмерим со сроком службы активов, вовлеченных в деятельность. Деятельность — это все, что поддерживает инженерная система, например, производство, очистка сточных вод, мобильность или сохранение продуктов питания . Transition Engineering признает, что аналитические методы стратегического анализа в течение жизненного цикла расходятся с большинством экономических анализов, которые дисконтируют ценности со временем. Стратегический анализ, проводимый Transition Engineers, направлен на то, чтобы избежать неэффективных инвестиций путем признания рисков, связанных с ресурсами. Классическим примером нерентабельных инвестиций является промысел трески в Северной Атлантике, где наибольшее количество судов для донных траулеров (например, судов, ответственных за уничтожение нерестилищ трески) было построено в год резкого сокращения рыбных запасов. [17] [18] Глобальная ассоциация по переходному инжинирингу зарегистрирована как благотворительная организация под номером 1166048 в Комиссии по благотворительности Великобритании 14 марта 2016 года. Это «благотворительная инкорпорированная организация» или CIO.

Учебник: Переходная инженерия, построение устойчивого будущего

Опубликовано в ноябре 2019 года издательством CRC Press, Taylor & Francis. В учебнике изложены предпосылки, процессы, методы и инструменты Transition Engineering. В книгу включены перспективные истории, которые профессор Сьюзан Крамдиек использовала для осмысления сложных проблем перехода на пониженную передачу ископаемого топлива. Профессор Крамдиек была награждена Королевским новогодним почетом в 2021 году новозеландским орденом «За заслуги» за ее исследования, преподавание и публикацию книги. Книга также популярна среди нетехнических читателей. [19]

Transition Engineering, Building a Sustainable Future , Сьюзан Крамдиек (2019) CRC Press, Тейлор и Фрэнсис, Бока-Ратон

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Майер, А.; Оемен, Дж.; Вермаас, П. (2022). Справочник по проектированию инженерных систем (первое издание). Швейцария: Springer. стр. 1011. ISBN 978-3-030-81158-7.
  2. ^ Монтень, Фен (14 мая 2013 г.). «Рекордный показатель CO2 в 400 ppm „чувствуется, что мы переходим в другую эру“». Лондон: Guardian Environment Network . Получено 19 мая 2013 г.
  3. ^ Крамдиек, Сьюзен (17 ноября 2011 г.). Переходное проектирование городского транспорта для устойчивости к пиковым нефтяным рискам . Международный конгресс машиностроения ASME 2011. стр. 387–400. doi :10.1115/IMECE2011-65836. hdl : 10092/6133 . ISBN 978-0-7918-5490-7.
  4. ^ Krumdieck, S. "Transition Engineering". Университет Отаго . Институт инженерии и технологий . Получено 2 января 2021 г.
  5. ^ Крейт, Ф.; Крамдиек, С. (2014). Принципы устойчивых энергетических систем (Второе издание). Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. стр. 689. ISBN 978-1-4665-5697-3.
  6. ^ Krumdieck, S. (2016). Энергетические решения для борьбы с глобальным потеплением. Cham: Springer. стр. 647. ISBN 978-3-319-26950-4.
  7. ^ Крамдиек, Сьюзен (2019). Transition Engineering: Building a Sustainable Future. Бока-Ратон, Флорида: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9780367341268.
  8. ^ Национальное общество профессиональных инженеров. «Кодекс этики инженеров NSPE».
  9. ^ Американское общество инженеров по технике безопасности. "О ASSE - История".
  10. ^ Крамдиек, Сьюзен (2010). «Спектр выживания, ключ к переходной инженерии сложных систем». Университет Кентербери, Машиностроение . hdl :10092/4741.
  11. ^ Крамдиек, Сьюзен; Пейдж, С.; Дантас, А. (2010). «Городская форма и долгосрочное снижение поставок топлива: метод исследования пиковых рисков нефти для основных видов деятельности». Исследования транспорта, часть A: Политика и практика . 5 (44): 306–322. doi :10.1016/j.tra.2010.02.002. hdl : 10092/4133 .
  12. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO 500001 Энергетический менеджмент».
  13. ^ Проект Shift. «Наука для энергетических сценариев».
  14. ^ Международное энергетическое агентство. «Сценарии и прогнозы МЭА».
  15. ^ Управление энергетической информации США. «Международный энергетический прогноз».
  16. ^ "Обратный отсчет". Естественный шаг .
  17. ^ "NOAA – FishWatch: Atlantic Cod". fishwatch.gov . Получено 19 апреля 2014 г. .
  18. ^ "ISTE". Международное общество инженеров переходного периода.
  19. ^ «Трансформационная инженерия: построение устойчивого будущего».

Внешние ссылки