Advanced Process Control for Modern Pulp and Paper Mills

Разширено управление на процесите за съвременни целулозно-хартиени предприятия

Усъвършенстваният контрол на процесите (APC), системите за контрол на качеството (QCS) и автоматизираното изпитване на хартията преобразяват производството н...

Превръщане на данните в производствени подобрения по цялата верига на стойността в целулозно-хартиената промишленост

Малко производствени сектори са изправени пред оперативна сложност, сравнима с тази в целулозно-хартиената промишленост. От операциите в дърводобивния двор и процесите на производство на целулоза до избелването, сушенето, нанасянето на покритие, навиването и експедицията, всеки производствен етап зависи от прецизно контролирани променливи, които пряко влияят върху качеството на продукта, производствените разходи и използването на активите.

В продължение на десетилетия предприятията разчитаха на конвенционални стратегии за управление, за да поддържат стабилността на процесите. Макар че тези системи осигуряваха стабилна оперативна основа, нарастващият пазарен натиск вече изисква много повече. Производителите трябва едновременно да увеличат производителността, да намалят потреблението на енергия, да ограничат употребата на химикали, да подобрят показателите за устойчивост и да поддържат постоянно качество на продукта.

В резултат на това цифровата трансформация се превърна в стратегически приоритет в целия отрасъл. Технологии като изкуствения интелект (AI), платформите на Индустриалния интернет на нещата (IIoT), усъвършенстваната аналитика, машинното обучение и усъвършенстваното управление на процесите (APC) помагат на предприятията да надхвърлят базовата автоматизация и да се насочат към оперативно съвършенство, основано на данни.

Много производители на целулоза и хартия внедряват интегрирани архитектури за автоматизация, които съчетават APC, системи за управление на качеството и технологии за разпределено управление. Платформи като ABB's System 800xA са широко възприети, тъй като предоставят унифицирана среда за наблюдение на процесите, оптимизация и вземане на оперативни решения. Организациите, които оценяват съвременна инфраструктура за автоматизация, могат да разгледат по-широк набор от индустриални решения за автоматизация на ABB, използвани в преработвателните отрасли.

Възможността е значителна. Проучвания в индустрията показват, че успешните програми за дигитализация могат да доведат до увеличаване на производителността с 5% до 10%, повишаване на добива с няколко процентни пункта и измеримо намаляване на потреблението на енергия, влакна, вода и химикали. При мащабни операции дори малко процентно подобрение може да се превърне в милиони долари годишни спестявания.

Въпреки тези възможности много предприятия продължават да се сблъскват с едно постоянно предизвикателство: използването на данните. Съвременните предприятия генерират огромни обеми оперативна информация всеки ден, но голяма част от тези данни остават недостатъчно използвани. Сензори, задвижвания, анализатори, системи за архивиране на данни, системи за управление на качеството, лабораторни уреди и бизнес приложения непрекъснато създават ценна информация, която често остава изолирана в отделни системи.

Следващият етап от индустриалната дигитализация е насочен към превръщането на тази неизползвана информация в практически приложими данни. APC се утвърди като една от най-ефективните технологии за постигане на тази цел.

Архитектура на разширеното управление на процесите в съвременна фабрика за целулоза и хартия

Фигура 1. Съвременните предприятия за производство на целулоза и хартия зависят от интегрирани технологии за измерване, управление и оптимизация, за да подобрят производствената ефективност и качеството на продуктите.

Защо традиционните стратегии за управление вече не са достатъчни

Традиционните системи за управление са проектирани да поддържат променливите на процеса в предварително определени работни диапазони. Макар този подход да остава съществен, той често изпитва затруднения при управлението на сложните взаимодействия, съществуващи в големите предприятия за производство на целулоза и хартия.

Промяна в една област на процеса често влияе върху множество последващи операции. Измененията в консистенцията на целулозата могат да повлияят на ефективността на избелването. Промените в нивата на влажност могат да повлияят на ефективността на сушенето. Колебанията в качеството на влакната могат да повлияят на характеристиките на крайния лист. Операторите трябва постоянно да балансират конкуриращи се цели, като реагират на променящите се производствени условия.

Конвенционалните PID контури са ефективни за управление на отделни променливи, но не са предназначени за едновременно оптимизиране на десетки взаимосвързани ограничения на процеса.

APC преодолява това ограничение, като анализира взаимовръзките между множество променливи в реално време. Вместо да реагират на отклоненията в процеса след възникването им, APC системите прогнозират бъдещите условия и проактивно коригират работните параметри.

Тази прогнозна способност позволява на фабриките да работят по-близо до границите на производителността, без да се жертва стабилността. Резултатът е по-висока производителност, по-стриктен контрол на качеството и по-малка оперативна изменчивост.

В много предприятия APC функционира като оптимизационен слой над разпределената система за управление (DCS). DCS продължава да изпълнява задачите по регулаторно управление, докато APC непрекъснато оценява условията на процеса и изчислява оптимални работни зададени стойности.

Докато фабриките реализират инициативи за цифрова трансформация, ролята на разпределената система за управление продължава да се разширява. Съвременните DCS платформи служат като основа за APC, анализи, интеграция с архиватор на данни и оптимизация на ниво предприятие. Читателите, които искат да разберат по-широкия набор от технологии, поддържащи тези приложения, могат да разгледат примери за разпределени системи за управление, широко внедрявани в среди за широкомащабно процесно производство.

Как разширеното управление на процесите подобрява производителността на фабриката

Разширеното управление на процесите съчетава моделиране на процеси, прогнозни алгоритми, техники за оптимизация и анализ на данни в реално време, за да подобрява непрекъснато производителността.

Основната цел е проста: максимизиране на рентабилността при спазване на оперативните ограничения.

На практика APC изпълнява едновременно няколко критични функции.

Първо, то стабилизира производствените процеси. Променливостта на процеса е един от най-големите скрити разходи в целулозно-хартиеното производство. Всяко колебание увеличава вероятността от отклонения в качеството, образуване на отпадъци, забавяне на производството и прекомерно потребление на енергия.

Второ, APC координира множество контури за управление, които иначе биха работили независимо един от друг. Вместо да позволява на всеки контур да оптимизира собствената си променлива, APC оценява целия процес и определя най-добрата цялостна експлоатационна стратегия.

Трето, APC позволява на производствените мощности да работят по-близо до производствените ограничения, без да увеличават оперативния риск. Това позволява на предприятията да постигнат по-висока производителност, като същевременно поддържат приемливи граници на качеството.

Четвърто, APC подобрява ефективността на ресурсите, като минимизира ненужното потребление на химикали, пара, електроенергия и вода.

Тези възможности обясняват защо внедряванията на APC често осигуряват бърза възвръщаемост на инвестициите.

Например при пулпните варилни котли APC може да поддържа по-постоянни условия на варене въпреки колебанията в дървесните видове, съдържанието на влага и характеристиките на суровината. Тази постоянност подобрява качеството на целулозата, като същевременно намалява разхода на химикали.

При избелването APC помага за поддържане на целевите нива на белота, като същевременно минимизира употребата на химикали. Чрез непрекъсната оценка на условията на процеса системата идентифицира най-ефективната работна точка за всеки производствен сценарий.

При експлоатацията на хартиени машини APC допринася за подобрено качество на хартията, по-малко скъсвания, по-добра работоспособност и по-постоянен производствен резултат.

Нарастващата роля на предиктивното управление по модел

Една от най-мощните технологии за усъвършенствано управление на процеси (APC), използвани в целулозно-хартиеното производство, е предиктивното управление по модел (MPC).

MPC използва математически модели, които представят поведението на процеса. Тези модели позволяват на системата да прогнозира бъдещите експлоатационни условия въз основа на текущите измервания и очакваните смущения.

Вместо да реагира на промените, след като настъпят, MPC прогнозира реакциите на процеса, преди отклоненията да станат значителни.

Регулаторът оценява множество възможни управляващи действия и избира стратегията, която най-добре отговаря на производствените цели, като същевременно спазва експлоатационните ограничения.

Тази възможност е особено ценна при приложенията в целулозно-хартиената промишленост, тъй като много критични променливи се характеризират със значителни закъснения, нелинейни зависимости и сложни взаимодействия.

Примерите включват:

  • Контрол на температурата в пулпния варилен котел
  • Оптимизиране на варовата пещ
  • Управление на ефективността на изпарителя
  • Балансиране на парната система
  • Експлоатация на регенерационния котел
  • Контрол на влажността в хартиената машина
  • Оптимизиране на грамажа
  • Управление на процеса на нанасяне на покритие

За разлика от традиционните стратегии за управление, MPC оценява целия хоризонт на процеса, вместо да реагира само на непосредствени промени в измерванията. Това позволява на операторите да предвиждат смущенията и да поддържат оптимални работни условия за по-дълги периоди.

Много водещи доставчици на системи за автоматизация вече включват технологията MPC в своите APC платформи, включително решения, внедрени върху архитектури за автоматизация на процеси на ABB, Honeywell, Emerson, Yokogawa и Schneider Electric.

Нарастващата достъпност на изчислителна мощност, данни от архиватори, облачни анализи и инструменти за машинно обучение допълнително разшири ефективността на приложенията на MPC в индустрията.

Къде APC създава най-голяма стойност в съвременните заводи

Въпреки че APC може да се прилага в цялото предприятие, някои производствени зони постоянно генерират най-висока възвръщаемост поради своята сложност, енергоемкост и въздействие върху операциите надолу по веригата.

Един от най-често цитираните примери е варовата пещ. Като критичен компонент на цикъла на химическа регенерация, варовите пещи консумират значителни количества енергия и пряко влияят върху цялостната икономика на завода.

Традиционната експлоатация на пещи често разчита в голяма степен на опита на операторите. Колебанията в качеството на горивото, промените в характеристиките на подавания материал и нестабилните условия на околната среда могат да предизвикат нестабилност, която влияе върху качеството на продукта и енергийната ефективност.

APC въвежда по-систематичен подход. Чрез непрекъснато наблюдение на температурните профили, нивата на кислород, разхода на гориво и ограниченията на процеса системата поддържа стабилни работни условия, като същевременно минимизира потреблението на енергия.

Няколко индустриални внедрявания демонстрират значително намаляване на температурните колебания, по-ниски нива на кислород и измерими икономии на гориво след внедряването на APC. Тези подобрения не само намаляват експлоатационните разходи, но и допринасят за по-ниски емисии на парникови газове.

Регенерационните котли представляват още едно високостойностно приложение на APC. Това оборудване играе централна роля в химическата регенерация и производството на пара, поради което надеждността и ефективността са критично важни цели.

Експлоатацията на регенерационен котел включва балансиране на множество взаимодействащи променливи, включително концентрацията на сухи вещества в черната луга, разпределението на въздуха за горене, целевото производство на пара, температурите в пещта и изискванията за емисиите.

APC системите непрекъснато оценяват тези взаимовръзки и извършват координирани корекции, които подобряват ефективността на горенето, като същевременно поддържат безопасни работни условия. Резултатът е по-високо производство на пара, по-добро оползотворяване на енергията и по-стабилна работа на процеса.

Системите за изпаряване също се възползват значително от усъвършенстваната оптимизация. Изпарителите консумират големи количества пара и оказват пряко влияние върху цикъла на регенерация.

Чрез прогнозно моделиране и координирано управление APC помага да се увеличи максимално ефективността на изпаряването, като същевременно се минимизира потреблението на пара. Дори малките подобрения в работата на изпарителя могат да генерират значителни годишни икономии на енергия за големите фабрики.

При експлоатацията на хартиени машини APC често се фокусира върху контрола на влажността, постоянството на грамажа, оптимизацията на сушенето, стабилността на листа и подобренията в производствения темп.

Тъй като хартиените машини работят непрекъснато при високи скорости, дори незначителни вариации в процеса могат да доведат до сериозни проблеми с качеството или производствени загуби. APC помага за намаляване на тези вариации, като позволява на операторите да поддържат по-строги спецификации и същевременно да увеличават производителността на машината.

Промишлени задвижвания и електродвигатели, поддържащи производствените линии за целулоза и хартия

Фигура 2. Високоефективните електродвигатели, задвижвания и системи за автоматизация играят критична роля за поддържането на производствената ефективност в съвременните предприятия за целулоза и хартия.

Връзката между APC и енергийната ефективност

Енергията остава един от най-големите оперативни разходи в производството на целулоза и хартия. Парните системи, котлите за регенерация, сушилните секции, помпите, вентилаторите, компресорите, рафинерите и електродвигателите заедно формират значителна част от общите производствени разходи.

В миналото много фабрики насочваха усилията си за намаляване на потреблението на енергия към модернизиране на оборудването. Макар че подобренията в хардуера остават важни, технологиите за цифрова оптимизация все по-често осигуряват съпоставими или по-големи ползи, без да изискват значителни капиталови инвестиции.

APC допринася пряко за енергийната ефективност, като намалява вариациите в процеса.

Когато процесите протичат по-последователно, оборудването прекарва по-малко време в компенсиране на смущенията. Потреблението на пара става по-предвидимо. Системите за сушене работят по-близо до оптималните условия. Химичните реакции протичат по-ефективно. Прекомерно големите запаси по безопасност могат да бъдат намалени, без да се увеличава оперативният риск.

Например сушенето често представлява най-големия консуматор на енергия в една хартиена машина. Малките намаления на вариациите във влажността могат значително да понижат потреблението на пара, като същевременно се запазят спецификациите на крайния продукт.

По същия начин APC може да оптимизира операциите по рафиниране, като балансира вложената енергия спрямо желаните характеристики на влакната. Вместо да прилага прекомерна енергия за рафиниране, системата непрекъснато регулира работните параметри, за да постигне целите за качество при минимално потребление на електроенергия.

С нарастващото значение на инициативите за устойчиво развитие тези подобрения на ефективността носят както финансови, така и екологични ползи. Намаленото потребление на енергия понижава оперативните разходи и същевременно подпомага целите на компаниите за декарбонизация.

Автоматизираното изпитване на хартия доближава контрола на качеството до реалното време

Качеството остава един от най-важните конкурентни отличителни фактори в целулозно-хартиената промишленост. Клиентите очакват постоянство независимо от производствения обем, скоростта на машината или променливостта на суровините.

Традиционните методи за лабораторно изпитване отдавна предоставят ценна информация за качеството, но имат и ограничения. Пробите трябва да бъдат събрани, транспортирани, подготвени, анализирани и докладвани, преди да могат да бъдат предприети коригиращи действия.

Това забавяне създава разминаване между условията на процеса и обратната връзка за качеството.

Автоматизираните системи за изпитване на хартия помагат да се преодолее тази разлика.

Съвременните платформи за изпитване могат да извършват широк спектър от измервания с минимална намеса на оператора. Свойства като якост на опън, устойчивост на разкъсване, якост на натиск, дебелина, съдържание на влага, белота, непрозрачност, гладкост и коравина могат да бъдат оценявани бързо и последователно.

Ползите се простират далеч отвъд спестяването на разходи за труд.

Автоматизацията подобрява повторяемостта, като елиминира много източници на човешки вариации. Тя също така увеличава честотата на изпитванията, позволявайки на фабриките да генерират значително по-големи набори от данни, отколкото би било практично с ръчни методи.

Вместо да разчитат на периодични лабораторни проби, операторите получават достъп до непрекъснати потоци от информация за качеството, които подпомагат по-бързото вземане на решения.

Тази възможност става особено мощна, когато е интегрирана с APC платформи.

Измерванията на качеството могат да бъдат включени директно в алгоритмите за оптимизация, което позволява на системата за управление непрекъснато да коригира работните условия в отговор на променящите се изисквания към продукта.

Вместо просто да открива проблемите с качеството след производството, системата активно работи за предотвратяването им.

Защо качеството на данните е също толкова важно, колкото и управлението на процесите

Успехът на всяка APC инициатива зависи до голяма степен от качеството на данните.

Много фабрики разполагат с хиляди сензори, разпределени в цялото предприятие. Самото количество сензори обаче не гарантира полезна информация.

Неточните измервания, дрейфът на калибрирането, комуникационните повреди, пропуските в архиватора на данни и непоследователните практики за събиране на данни могат да ограничат ефективността на програмите за оптимизация.

В резултат на това водещите проекти за цифрова трансформация често започват с оценки на измервателната апаратура.

Преди внедряването на усъвършенствани аналитични решения или приложения за усъвършенствано управление на процеси (APC) инженерите оценяват състоянието на сензорите, комуникационната инфраструктура, производителността на архиватора на данни и практиките за управление на данните.

Модернизациите на измервателната апаратура често носят значителни ползи сами по себе си. Съвременните трансмитери, анализатори, системи за мониторинг на вибрации, интелигентни системи за управление на електродвигатели и устройства с поддръжка на IIoT подобряват видимостта върху критичното производствено оборудване.

Например технологиите за мониторинг на състоянието могат да идентифицират развиващи се проблеми с оборудването, преди те да доведат до скъпи престои. Програмите за прогнозна поддръжка използват анализ на вибрациите, мониторинг на температурата и алгоритми за машинно обучение, за да откриват ранни признаци на влошаване на състоянието на активите.

Тази информация допълва APC, като гарантира, че производствените активи запазват способността си надеждно да изпълняват стратегиите за оптимизация.

Без изправно оборудване и надеждни измервания дори най-сложната платформа за оптимизация не може да осигури устойчиви резултати.

Свързване на информационните и оперативните технологии

Една от най-значимите промени в производството на целулоза и хартия е сближаването на информационните технологии (IT) и оперативните технологии (OT).

В миналото производствените и бизнес системите функционираха независимо една от друга. Мрежите за управление на процесите се фокусираха върху работата на оборудването, докато корпоративните приложения управляваха планирането, снабдяването, запасите и финансовите дейности.

Днес тези среди стават все по-свързани.

Производствените данни вече преминават от полевите измервателни уреди през PLC, PAC, DCS платформи, архиватори, системи за управление на производството (MES) и корпоративни софтуерни среди. Тази интеграция създава нови възможности за оперативна видимост и оптимизация на бизнеса.

Ръководителите на предприятия могат да оценяват производителността почти в реално време. Екипите по поддръжката получават достъп до прогнозна информация за състоянието на активите. Служителите по веригата на доставки получават подобрени производствени прогнози. Висшето ръководство придобива по-голяма видимост върху показателите за оперативната ефективност.

Резултатът е по-гъвкава организация, способна да реагира по-бързо на променящите се пазарни условия.

Тази свързаност обаче въвежда и съображения, свързани с киберсигурността. С разширяването на цифровизацията предприятията трябва да защитават критичните системи за управление от все по-сложни киберзаплахи.

Затова успешната цифрова трансформация изисква балансирана стратегия, която съчетава оперативна ефективност, надеждност на системите и устойчивост на киберсигурността.

Системите за контрол на качеството се превръщат в стратегически производствени активи

Докато APC се съсредоточава върху оптимизирането на производителността на процесите, системите за контрол на качеството (QCS) осигуряват необходимата видимост, за да се гарантира, че всяко решение за оптимизация е съобразено със спецификациите на продукта.

Съвременните клиенти на хартиени продукти изискват все по-строги допуски. Производителите на опаковки, производителите на санитарно-хигиенна хартия, доставчиците на специални видове хартия и производителите на печатарска хартия изискват постоянни характеристики на продуктите при всеки производствен цикъл.

Спазването на тези очаквания се превръща в предизвикателство, когато производствените скорости надхвърлят няколко хиляди метра в минута.

Именно тук QCS платформите носят изключителна стойност.

За разлика от традиционните лабораторни изпитвания, QCS решенията непрекъснато следят критичните параметри на качеството по време на производството. Сканиращите сензори преминават напречно по ширината на листа и събират измервания, които помагат на операторите да идентифицират отклоненията, преди те да се превърнат в значими проблеми с качеството.

Основните измервания обикновено включват:

  • Грамаж
  • Профил на влажността
  • Дебелина на листа
  • Маса на покритието
  • Ориентация на влакната
  • Съдържание на пепел
  • Непрозрачност
  • Яркост
  • Постоянство на цвета

Тези измервания осигуряват цялостен поглед върху работата на машината и качеството на продукта. Вместо да разчитат на периодични проби, операторите получават непрекъсната видимост върху всеки етап от производството.

Когато QCS се интегрира с APC, той става още по-мощен.

Измерванията на качеството могат автоматично да влияят върху настройките на процеса, създавайки среда за оптимизация със затворен контур, в която производствената ефективност и качеството на продукта се управляват едновременно.

Тази интеграция намалява производството извън спецификацията, минимизира клиентските оплаквания, ограничава образуването на отпадъци и подобрява общата рентабилност.

За високопроизводителни предприятия, произвеждащи хиляди тонове хартия дневно, дори малките подобрения в постоянството на качеството могат да донесат значителна финансова възвръщаемост.

Изкуственият интелект разширява обхвата на оптимизацията на процесите

Въпреки че APC и QCS технологиите се използват успешно от много години, последните постижения в областта на изкуствения интелект разширяват възможностите на предприятията за производство на хартия да използват оперативните данни.

Алгоритмите за машинно обучение могат да идентифицират модели, които традиционните системи за управление или човешките оператори трудно разпознават.

Чрез анализиране на данни от производството за дългогодишен период AI платформите могат да открият взаимовръзки между качеството на суровините, условията на процеса, работата на оборудването, променливите на околната среда и характеристиките на крайния продукт.

Тази възможност подпомага ново поколение приложения за оптимизация.

Например моделите за машинно обучение могат да прогнозират качеството на хартията, преди производството да е завършило. Операторите получават предварително предупреждение, когато условията на процеса показват по-висока вероятност от отклонения в качеството.

Екипите по поддръжката също могат да се възползват от анализи, базирани на AI.

Повредите на оборудването рядко възникват без предупреждение. Двигатели, помпи, редуктори, рафинери, вакуумни системи и въртящи се машини обикновено генерират измерими промени във вибрациите, температурата, потреблението на енергия или поведението на процеса, преди да се повредят.

AI системите непрекъснато анализират тези сигнали и идентифицират необичайни работни условия, които могат да са признак за възникващи проблеми с оборудването.

Този подход подпомага стратегиите за предиктивна поддръжка, които намаляват непланираните престои и подобряват използването на активите.

В много предприятия програмите за предиктивна поддръжка вече се изпълняват успоредно с инициативите за APC като част от по-широка стратегия за цифрова трансформация.

Комбинацията създава мощна оперативна рамка, в която процесите непрекъснато се оптимизират, а критичните активи се наблюдават постоянно.

Технологии за цифрова трансформация на производствените операции в целулозно-хартиената промишленост

Фигура 3. Цифрови технологии като AI, IIoT, анализи, APC и предиктивна поддръжка помагат на производителите на целулоза и хартия да подобрят устойчивостта и оперативната си ефективност.

Как водещите платформи за автоматизация подпомагат внедряването на APC

Ефективността на APC зависи до голяма степен от автоматизационната инфраструктура, която го поддържа. За щастие, съвременните предприятия за целулоза и хартия разполагат с високоефективни платформи за управление, проектирани специално за сложни производствени отрасли.

System 800xA на ABB остава едно от най-разпознаваемите решения в индустрията, като обединява управлението на процесите, електрическата интеграция, APC приложенията, функционалността на архиватор и управлението на активи в единна среда. Способността на платформата да интегрира информация от множество производствени зони я прави особено подходяща за мащабни операции в целулозно-хартиената промишленост.

Honeywell Experion PKS е друга широко внедрена архитектура за предприятия с интензивни процеси. Интегрираният ѝ подход към управлението на процесите, управлението на алармите, ефективността на операторите и цялостната видимост на производството подпомага инициативите за оптимизация както на производствените, така и на спомагателните системи.

Emerson DeltaV продължава да играе значима роля в предприятия, които търсят високи нива на стабилност на процесите и оперативна гъвкавост. Усъвършенстваните му възможности за управление, съчетани с богат набор от инструменти за анализи и поддръжка през целия жизнен цикъл, помагат на операторите да подобрят производителността, като същевременно запазват надеждността на системата.

Yokogawa CENTUM VP често се избира за предприятия, които поставят приоритет върху непрекъснатостта на операциите и дългосрочната достъпност на системата. Неговият процесно ориентиран дизайн поддържа сложни APC приложения, като същевременно запазва високата надеждност, очаквана в среди с непрекъснато производство.

Независимо от избора на доставчик, успешните внедрявания на APC обикновено споделят няколко общи характеристики: надеждна измервателна апаратура, стабилна инфраструктура за управление, точни модели на процесите, активно участие на операторите и непрекъснат мониторинг на производителността.

Само по себе технологията рядко гарантира успех. Устойчивите резултати изискват организационна ангажираност и постоянни усилия за оптимизация.

Изграждане на автономната фабрика

Концепцията за автономни операции бързо привлича внимание в целия сектор за целулоза и хартия.

Автономната фабрика не премахва човешкото участие. Напротив, тя използва усъвършенствани технологии за автоматизация, за да позволи на персонала да се съсредоточи върху вземането на решения с по-висока стойност, докато рутинните дейности по оптимизацията се извършват автоматично.

В тази визия APC непрекъснато управлява стабилността на процесите. QCS поддържа качеството на продукта. Изкуственият интелект прогнозира бъдещите работни условия. Системите за прогнозна поддръжка идентифицират рисковете за оборудването, преди да възникнат повреди. Дигиталните близнаци симулират оперативни сценарии. Операторите наблюдават производството чрез усъвършенствани платформи за визуализация, вместо ръчно да настройват отделни контури за управление.

Няколко водещи компании в индустрията вече започнаха да внедряват елементи от тази стратегия.

Моделите за машинно обучение подпомагат производственото планиране. Автоматизираните системи за контрол на качеството намаляват натоварването на лабораториите. Приложенията на APC непрекъснато оптимизират енергоемките активи. Базираните в облака аналитични платформи осигуряват оперативна видимост в цялото предприятие.

Макар че напълно автономните фабрики остават дългосрочна цел, базовите технологии вече носят измерима бизнес стойност.

Преходът се осъществява постепенно, а не чрез един-единствен трансформационен проект. Всяко успешно внедряване на APC, всяка инициатива за прогнозна поддръжка и всяко приложение на изкуствен интелект приближават предприятията към по-автономен оперативен модел.

От данни за процесите към конкурентно предимство

Индустрията за целулоза и хартия навлезе в нова ера, в която оперативните резултати все повече зависят от това колко ефективно организациите използват данните.

Усъвършенстваното управление на процесите, автоматизираните системи за изпитване, системите за управление на качеството, изкуственият интелект и IIoT технологиите вече не са експериментални концепции. Те се превръщат в основни инструменти за подобряване на рентабилността, устойчивостта и конкурентоспособността.

Предприятията, които успешно интегрират тези технологии, могат да намалят вариативността, да подобрят постоянството на продукта, да понижат потреблението на енергия, да оптимизират използването на ресурсите и да увеличат производителността без значително физическо разширяване.

Най-успешните внедрявания показват, че дигиталната трансформация не се изчерпва с това да се събира повече информация. Истинската стойност идва от превръщането на оперативните данни в приложима информация, която подобрява вземането на решения по цялата верига на стойността.

С развитието на производствените изисквания APC ще остане една от най-важните базови технологии, които помагат на производителите на целулоза и хартия да преодолеят разликата между оперативното съвършенство и дългосрочните бизнес резултати.

Разширено управление на процесите за съвременни целулозно-хартиени предприятия

Усъвършенстваният контрол на процесите (APC), системите за контрол на качеството (QCS) и автоматизираното изпитване на хартията преобразяват производството на целулоза и хартия. Чрез интегриране на...

Превръщане на данните в производствени подобрения по цялата верига на стойността в целулозно-хартиената промишленост

Малко производствени сектори са изправени пред оперативна сложност, сравнима с тази в целулозно-хартиената промишленост. От операциите в дърводобивния двор и процесите на производство на целулоза до избелването, сушенето, нанасянето на покритие, навиването и експедицията, всеки производствен етап зависи от прецизно контролирани променливи, които пряко влияят върху качеството на продукта, производствените разходи и използването на активите.

В продължение на десетилетия предприятията разчитаха на конвенционални стратегии за управление, за да поддържат стабилността на процесите. Макар че тези системи осигуряваха стабилна оперативна основа, нарастващият пазарен натиск вече изисква много повече. Производителите трябва едновременно да увеличат производителността, да намалят потреблението на енергия, да ограничат употребата на химикали, да подобрят показателите за устойчивост и да поддържат постоянно качество на продукта.

В резултат на това цифровата трансформация се превърна в стратегически приоритет в целия отрасъл. Технологии като изкуствения интелект (AI), платформите на Индустриалния интернет на нещата (IIoT), усъвършенстваната аналитика, машинното обучение и усъвършенстваното управление на процесите (APC) помагат на предприятията да надхвърлят базовата автоматизация и да се насочат към оперативно съвършенство, основано на данни.

Много производители на целулоза и хартия внедряват интегрирани архитектури за автоматизация, които съчетават APC, системи за управление на качеството и технологии за разпределено управление. Платформи като ABB's System 800xA са широко възприети, тъй като предоставят унифицирана среда за наблюдение на процесите, оптимизация и вземане на оперативни решения. Организациите, които оценяват съвременна инфраструктура за автоматизация, могат да разгледат по-широк набор от индустриални решения за автоматизация на ABB, използвани в преработвателните отрасли.

Възможността е значителна. Проучвания в индустрията показват, че успешните програми за дигитализация могат да доведат до увеличаване на производителността с 5% до 10%, повишаване на добива с няколко процентни пункта и измеримо намаляване на потреблението на енергия, влакна, вода и химикали. При мащабни операции дори малко процентно подобрение може да се превърне в милиони долари годишни спестявания.

Въпреки тези възможности много предприятия продължават да се сблъскват с едно постоянно предизвикателство: използването на данните. Съвременните предприятия генерират огромни обеми оперативна информация всеки ден, но голяма част от тези данни остават недостатъчно използвани. Сензори, задвижвания, анализатори, системи за архивиране на данни, системи за управление на качеството, лабораторни уреди и бизнес приложения непрекъснато създават ценна информация, която често остава изолирана в отделни системи.

Следващият етап от индустриалната дигитализация е насочен към превръщането на тази неизползвана информация в практически приложими данни. APC се утвърди като една от най-ефективните технологии за постигане на тази цел.

Архитектура на разширеното управление на процесите в съвременна фабрика за целулоза и хартия

Фигура 1. Съвременните предприятия за производство на целулоза и хартия зависят от интегрирани технологии за измерване, управление и оптимизация, за да подобрят производствената ефективност и качеството на продуктите.

Защо традиционните стратегии за управление вече не са достатъчни

Традиционните системи за управление са проектирани да поддържат променливите на процеса в предварително определени работни диапазони. Макар този подход да остава съществен, той често изпитва затруднения при управлението на сложните взаимодействия, съществуващи в големите предприятия за производство на целулоза и хартия.

Промяна в една област на процеса често влияе върху множество последващи операции. Измененията в консистенцията на целулозата могат да повлияят на ефективността на избелването. Промените в нивата на влажност могат да повлияят на ефективността на сушенето. Колебанията в качеството на влакната могат да повлияят на характеристиките на крайния лист. Операторите трябва постоянно да балансират конкуриращи се цели, като реагират на променящите се производствени условия.

Конвенционалните PID контури са ефективни за управление на отделни променливи, но не са предназначени за едновременно оптимизиране на десетки взаимосвързани ограничения на процеса.

APC преодолява това ограничение, като анализира взаимовръзките между множество променливи в реално време. Вместо да реагират на отклоненията в процеса след възникването им, APC системите прогнозират бъдещите условия и проактивно коригират работните параметри.

Тази прогнозна способност позволява на фабриките да работят по-близо до границите на производителността, без да се жертва стабилността. Резултатът е по-висока производителност, по-стриктен контрол на качеството и по-малка оперативна изменчивост.

В много предприятия APC функционира като оптимизационен слой над разпределената система за управление (DCS). DCS продължава да изпълнява задачите по регулаторно управление, докато APC непрекъснато оценява условията на процеса и изчислява оптимални работни зададени стойности.

Докато фабриките реализират инициативи за цифрова трансформация, ролята на разпределената система за управление продължава да се разширява. Съвременните DCS платформи служат като основа за APC, анализи, интеграция с архиватор на данни и оптимизация на ниво предприятие. Читателите, които искат да разберат по-широкия набор от технологии, поддържащи тези приложения, могат да разгледат примери за разпределени системи за управление, широко внедрявани в среди за широкомащабно процесно производство.

Как разширеното управление на процесите подобрява производителността на фабриката

Разширеното управление на процесите съчетава моделиране на процеси, прогнозни алгоритми, техники за оптимизация и анализ на данни в реално време, за да подобрява непрекъснато производителността.

Основната цел е проста: максимизиране на рентабилността при спазване на оперативните ограничения.

На практика APC изпълнява едновременно няколко критични функции.

Първо, то стабилизира производствените процеси. Променливостта на процеса е един от най-големите скрити разходи в целулозно-хартиеното производство. Всяко колебание увеличава вероятността от отклонения в качеството, образуване на отпадъци, забавяне на производството и прекомерно потребление на енергия.

Второ, APC координира множество контури за управление, които иначе биха работили независимо един от друг. Вместо да позволява на всеки контур да оптимизира собствената си променлива, APC оценява целия процес и определя най-добрата цялостна експлоатационна стратегия.

Трето, APC позволява на производствените мощности да работят по-близо до производствените ограничения, без да увеличават оперативния риск. Това позволява на предприятията да постигнат по-висока производителност, като същевременно поддържат приемливи граници на качеството.

Четвърто, APC подобрява ефективността на ресурсите, като минимизира ненужното потребление на химикали, пара, електроенергия и вода.

Тези възможности обясняват защо внедряванията на APC често осигуряват бърза възвръщаемост на инвестициите.

Например при пулпните варилни котли APC може да поддържа по-постоянни условия на варене въпреки колебанията в дървесните видове, съдържанието на влага и характеристиките на суровината. Тази постоянност подобрява качеството на целулозата, като същевременно намалява разхода на химикали.

При избелването APC помага за поддържане на целевите нива на белота, като същевременно минимизира употребата на химикали. Чрез непрекъсната оценка на условията на процеса системата идентифицира най-ефективната работна точка за всеки производствен сценарий.

При експлоатацията на хартиени машини APC допринася за подобрено качество на хартията, по-малко скъсвания, по-добра работоспособност и по-постоянен производствен резултат.

Нарастващата роля на предиктивното управление по модел

Една от най-мощните технологии за усъвършенствано управление на процеси (APC), използвани в целулозно-хартиеното производство, е предиктивното управление по модел (MPC).

MPC използва математически модели, които представят поведението на процеса. Тези модели позволяват на системата да прогнозира бъдещите експлоатационни условия въз основа на текущите измервания и очакваните смущения.

Вместо да реагира на промените, след като настъпят, MPC прогнозира реакциите на процеса, преди отклоненията да станат значителни.

Регулаторът оценява множество възможни управляващи действия и избира стратегията, която най-добре отговаря на производствените цели, като същевременно спазва експлоатационните ограничения.

Тази възможност е особено ценна при приложенията в целулозно-хартиената промишленост, тъй като много критични променливи се характеризират със значителни закъснения, нелинейни зависимости и сложни взаимодействия.

Примерите включват:

  • Контрол на температурата в пулпния варилен котел
  • Оптимизиране на варовата пещ
  • Управление на ефективността на изпарителя
  • Балансиране на парната система
  • Експлоатация на регенерационния котел
  • Контрол на влажността в хартиената машина
  • Оптимизиране на грамажа
  • Управление на процеса на нанасяне на покритие

За разлика от традиционните стратегии за управление, MPC оценява целия хоризонт на процеса, вместо да реагира само на непосредствени промени в измерванията. Това позволява на операторите да предвиждат смущенията и да поддържат оптимални работни условия за по-дълги периоди.

Много водещи доставчици на системи за автоматизация вече включват технологията MPC в своите APC платформи, включително решения, внедрени върху архитектури за автоматизация на процеси на ABB, Honeywell, Emerson, Yokogawa и Schneider Electric.

Нарастващата достъпност на изчислителна мощност, данни от архиватори, облачни анализи и инструменти за машинно обучение допълнително разшири ефективността на приложенията на MPC в индустрията.

Къде APC създава най-голяма стойност в съвременните заводи

Въпреки че APC може да се прилага в цялото предприятие, някои производствени зони постоянно генерират най-висока възвръщаемост поради своята сложност, енергоемкост и въздействие върху операциите надолу по веригата.

Един от най-често цитираните примери е варовата пещ. Като критичен компонент на цикъла на химическа регенерация, варовите пещи консумират значителни количества енергия и пряко влияят върху цялостната икономика на завода.

Традиционната експлоатация на пещи често разчита в голяма степен на опита на операторите. Колебанията в качеството на горивото, промените в характеристиките на подавания материал и нестабилните условия на околната среда могат да предизвикат нестабилност, която влияе върху качеството на продукта и енергийната ефективност.

APC въвежда по-систематичен подход. Чрез непрекъснато наблюдение на температурните профили, нивата на кислород, разхода на гориво и ограниченията на процеса системата поддържа стабилни работни условия, като същевременно минимизира потреблението на енергия.

Няколко индустриални внедрявания демонстрират значително намаляване на температурните колебания, по-ниски нива на кислород и измерими икономии на гориво след внедряването на APC. Тези подобрения не само намаляват експлоатационните разходи, но и допринасят за по-ниски емисии на парникови газове.

Регенерационните котли представляват още едно високостойностно приложение на APC. Това оборудване играе централна роля в химическата регенерация и производството на пара, поради което надеждността и ефективността са критично важни цели.

Експлоатацията на регенерационен котел включва балансиране на множество взаимодействащи променливи, включително концентрацията на сухи вещества в черната луга, разпределението на въздуха за горене, целевото производство на пара, температурите в пещта и изискванията за емисиите.

APC системите непрекъснато оценяват тези взаимовръзки и извършват координирани корекции, които подобряват ефективността на горенето, като същевременно поддържат безопасни работни условия. Резултатът е по-високо производство на пара, по-добро оползотворяване на енергията и по-стабилна работа на процеса.

Системите за изпаряване също се възползват значително от усъвършенстваната оптимизация. Изпарителите консумират големи количества пара и оказват пряко влияние върху цикъла на регенерация.

Чрез прогнозно моделиране и координирано управление APC помага да се увеличи максимално ефективността на изпаряването, като същевременно се минимизира потреблението на пара. Дори малките подобрения в работата на изпарителя могат да генерират значителни годишни икономии на енергия за големите фабрики.

При експлоатацията на хартиени машини APC често се фокусира върху контрола на влажността, постоянството на грамажа, оптимизацията на сушенето, стабилността на листа и подобренията в производствения темп.

Тъй като хартиените машини работят непрекъснато при високи скорости, дори незначителни вариации в процеса могат да доведат до сериозни проблеми с качеството или производствени загуби. APC помага за намаляване на тези вариации, като позволява на операторите да поддържат по-строги спецификации и същевременно да увеличават производителността на машината.

Промишлени задвижвания и електродвигатели, поддържащи производствените линии за целулоза и хартия

Фигура 2. Високоефективните електродвигатели, задвижвания и системи за автоматизация играят критична роля за поддържането на производствената ефективност в съвременните предприятия за целулоза и хартия.

Връзката между APC и енергийната ефективност

Енергията остава един от най-големите оперативни разходи в производството на целулоза и хартия. Парните системи, котлите за регенерация, сушилните секции, помпите, вентилаторите, компресорите, рафинерите и електродвигателите заедно формират значителна част от общите производствени разходи.

В миналото много фабрики насочваха усилията си за намаляване на потреблението на енергия към модернизиране на оборудването. Макар че подобренията в хардуера остават важни, технологиите за цифрова оптимизация все по-често осигуряват съпоставими или по-големи ползи, без да изискват значителни капиталови инвестиции.

APC допринася пряко за енергийната ефективност, като намалява вариациите в процеса.

Когато процесите протичат по-последователно, оборудването прекарва по-малко време в компенсиране на смущенията. Потреблението на пара става по-предвидимо. Системите за сушене работят по-близо до оптималните условия. Химичните реакции протичат по-ефективно. Прекомерно големите запаси по безопасност могат да бъдат намалени, без да се увеличава оперативният риск.

Например сушенето често представлява най-големия консуматор на енергия в една хартиена машина. Малките намаления на вариациите във влажността могат значително да понижат потреблението на пара, като същевременно се запазят спецификациите на крайния продукт.

По същия начин APC може да оптимизира операциите по рафиниране, като балансира вложената енергия спрямо желаните характеристики на влакната. Вместо да прилага прекомерна енергия за рафиниране, системата непрекъснато регулира работните параметри, за да постигне целите за качество при минимално потребление на електроенергия.

С нарастващото значение на инициативите за устойчиво развитие тези подобрения на ефективността носят както финансови, така и екологични ползи. Намаленото потребление на енергия понижава оперативните разходи и същевременно подпомага целите на компаниите за декарбонизация.

Автоматизираното изпитване на хартия доближава контрола на качеството до реалното време

Качеството остава един от най-важните конкурентни отличителни фактори в целулозно-хартиената промишленост. Клиентите очакват постоянство независимо от производствения обем, скоростта на машината или променливостта на суровините.

Традиционните методи за лабораторно изпитване отдавна предоставят ценна информация за качеството, но имат и ограничения. Пробите трябва да бъдат събрани, транспортирани, подготвени, анализирани и докладвани, преди да могат да бъдат предприети коригиращи действия.

Това забавяне създава разминаване между условията на процеса и обратната връзка за качеството.

Автоматизираните системи за изпитване на хартия помагат да се преодолее тази разлика.

Съвременните платформи за изпитване могат да извършват широк спектър от измервания с минимална намеса на оператора. Свойства като якост на опън, устойчивост на разкъсване, якост на натиск, дебелина, съдържание на влага, белота, непрозрачност, гладкост и коравина могат да бъдат оценявани бързо и последователно.

Ползите се простират далеч отвъд спестяването на разходи за труд.

Автоматизацията подобрява повторяемостта, като елиминира много източници на човешки вариации. Тя също така увеличава честотата на изпитванията, позволявайки на фабриките да генерират значително по-големи набори от данни, отколкото би било практично с ръчни методи.

Вместо да разчитат на периодични лабораторни проби, операторите получават достъп до непрекъснати потоци от информация за качеството, които подпомагат по-бързото вземане на решения.

Тази възможност става особено мощна, когато е интегрирана с APC платформи.

Измерванията на качеството могат да бъдат включени директно в алгоритмите за оптимизация, което позволява на системата за управление непрекъснато да коригира работните условия в отговор на променящите се изисквания към продукта.

Вместо просто да открива проблемите с качеството след производството, системата активно работи за предотвратяването им.

Защо качеството на данните е също толкова важно, колкото и управлението на процесите

Успехът на всяка APC инициатива зависи до голяма степен от качеството на данните.

Много фабрики разполагат с хиляди сензори, разпределени в цялото предприятие. Самото количество сензори обаче не гарантира полезна информация.

Неточните измервания, дрейфът на калибрирането, комуникационните повреди, пропуските в архиватора на данни и непоследователните практики за събиране на данни могат да ограничат ефективността на програмите за оптимизация.

В резултат на това водещите проекти за цифрова трансформация често започват с оценки на измервателната апаратура.

Преди внедряването на усъвършенствани аналитични решения или приложения за усъвършенствано управление на процеси (APC) инженерите оценяват състоянието на сензорите, комуникационната инфраструктура, производителността на архиватора на данни и практиките за управление на данните.

Модернизациите на измервателната апаратура често носят значителни ползи сами по себе си. Съвременните трансмитери, анализатори, системи за мониторинг на вибрации, интелигентни системи за управление на електродвигатели и устройства с поддръжка на IIoT подобряват видимостта върху критичното производствено оборудване.

Например технологиите за мониторинг на състоянието могат да идентифицират развиващи се проблеми с оборудването, преди те да доведат до скъпи престои. Програмите за прогнозна поддръжка използват анализ на вибрациите, мониторинг на температурата и алгоритми за машинно обучение, за да откриват ранни признаци на влошаване на състоянието на активите.

Тази информация допълва APC, като гарантира, че производствените активи запазват способността си надеждно да изпълняват стратегиите за оптимизация.

Без изправно оборудване и надеждни измервания дори най-сложната платформа за оптимизация не може да осигури устойчиви резултати.

Свързване на информационните и оперативните технологии

Една от най-значимите промени в производството на целулоза и хартия е сближаването на информационните технологии (IT) и оперативните технологии (OT).

В миналото производствените и бизнес системите функционираха независимо една от друга. Мрежите за управление на процесите се фокусираха върху работата на оборудването, докато корпоративните приложения управляваха планирането, снабдяването, запасите и финансовите дейности.

Днес тези среди стават все по-свързани.

Производствените данни вече преминават от полевите измервателни уреди през PLC, PAC, DCS платформи, архиватори, системи за управление на производството (MES) и корпоративни софтуерни среди. Тази интеграция създава нови възможности за оперативна видимост и оптимизация на бизнеса.

Ръководителите на предприятия могат да оценяват производителността почти в реално време. Екипите по поддръжката получават достъп до прогнозна информация за състоянието на активите. Служителите по веригата на доставки получават подобрени производствени прогнози. Висшето ръководство придобива по-голяма видимост върху показателите за оперативната ефективност.

Резултатът е по-гъвкава организация, способна да реагира по-бързо на променящите се пазарни условия.

Тази свързаност обаче въвежда и съображения, свързани с киберсигурността. С разширяването на цифровизацията предприятията трябва да защитават критичните системи за управление от все по-сложни киберзаплахи.

Затова успешната цифрова трансформация изисква балансирана стратегия, която съчетава оперативна ефективност, надеждност на системите и устойчивост на киберсигурността.

Системите за контрол на качеството се превръщат в стратегически производствени активи

Докато APC се съсредоточава върху оптимизирането на производителността на процесите, системите за контрол на качеството (QCS) осигуряват необходимата видимост, за да се гарантира, че всяко решение за оптимизация е съобразено със спецификациите на продукта.

Съвременните клиенти на хартиени продукти изискват все по-строги допуски. Производителите на опаковки, производителите на санитарно-хигиенна хартия, доставчиците на специални видове хартия и производителите на печатарска хартия изискват постоянни характеристики на продуктите при всеки производствен цикъл.

Спазването на тези очаквания се превръща в предизвикателство, когато производствените скорости надхвърлят няколко хиляди метра в минута.

Именно тук QCS платформите носят изключителна стойност.

За разлика от традиционните лабораторни изпитвания, QCS решенията непрекъснато следят критичните параметри на качеството по време на производството. Сканиращите сензори преминават напречно по ширината на листа и събират измервания, които помагат на операторите да идентифицират отклоненията, преди те да се превърнат в значими проблеми с качеството.

Основните измервания обикновено включват:

  • Грамаж
  • Профил на влажността
  • Дебелина на листа
  • Маса на покритието
  • Ориентация на влакната
  • Съдържание на пепел
  • Непрозрачност
  • Яркост
  • Постоянство на цвета

Тези измервания осигуряват цялостен поглед върху работата на машината и качеството на продукта. Вместо да разчитат на периодични проби, операторите получават непрекъсната видимост върху всеки етап от производството.

Когато QCS се интегрира с APC, той става още по-мощен.

Измерванията на качеството могат автоматично да влияят върху настройките на процеса, създавайки среда за оптимизация със затворен контур, в която производствената ефективност и качеството на продукта се управляват едновременно.

Тази интеграция намалява производството извън спецификацията, минимизира клиентските оплаквания, ограничава образуването на отпадъци и подобрява общата рентабилност.

За високопроизводителни предприятия, произвеждащи хиляди тонове хартия дневно, дори малките подобрения в постоянството на качеството могат да донесат значителна финансова възвръщаемост.

Изкуственият интелект разширява обхвата на оптимизацията на процесите

Въпреки че APC и QCS технологиите се използват успешно от много години, последните постижения в областта на изкуствения интелект разширяват възможностите на предприятията за производство на хартия да използват оперативните данни.

Алгоритмите за машинно обучение могат да идентифицират модели, които традиционните системи за управление или човешките оператори трудно разпознават.

Чрез анализиране на данни от производството за дългогодишен период AI платформите могат да открият взаимовръзки между качеството на суровините, условията на процеса, работата на оборудването, променливите на околната среда и характеристиките на крайния продукт.

Тази възможност подпомага ново поколение приложения за оптимизация.

Например моделите за машинно обучение могат да прогнозират качеството на хартията, преди производството да е завършило. Операторите получават предварително предупреждение, когато условията на процеса показват по-висока вероятност от отклонения в качеството.

Екипите по поддръжката също могат да се възползват от анализи, базирани на AI.

Повредите на оборудването рядко възникват без предупреждение. Двигатели, помпи, редуктори, рафинери, вакуумни системи и въртящи се машини обикновено генерират измерими промени във вибрациите, температурата, потреблението на енергия или поведението на процеса, преди да се повредят.

AI системите непрекъснато анализират тези сигнали и идентифицират необичайни работни условия, които могат да са признак за възникващи проблеми с оборудването.

Този подход подпомага стратегиите за предиктивна поддръжка, които намаляват непланираните престои и подобряват използването на активите.

В много предприятия програмите за предиктивна поддръжка вече се изпълняват успоредно с инициативите за APC като част от по-широка стратегия за цифрова трансформация.

Комбинацията създава мощна оперативна рамка, в която процесите непрекъснато се оптимизират, а критичните активи се наблюдават постоянно.

Технологии за цифрова трансформация на производствените операции в целулозно-хартиената промишленост

Фигура 3. Цифрови технологии като AI, IIoT, анализи, APC и предиктивна поддръжка помагат на производителите на целулоза и хартия да подобрят устойчивостта и оперативната си ефективност.

Как водещите платформи за автоматизация подпомагат внедряването на APC

Ефективността на APC зависи до голяма степен от автоматизационната инфраструктура, която го поддържа. За щастие, съвременните предприятия за целулоза и хартия разполагат с високоефективни платформи за управление, проектирани специално за сложни производствени отрасли.

System 800xA на ABB остава едно от най-разпознаваемите решения в индустрията, като обединява управлението на процесите, електрическата интеграция, APC приложенията, функционалността на архиватор и управлението на активи в единна среда. Способността на платформата да интегрира информация от множество производствени зони я прави особено подходяща за мащабни операции в целулозно-хартиената промишленост.

Honeywell Experion PKS е друга широко внедрена архитектура за предприятия с интензивни процеси. Интегрираният ѝ подход към управлението на процесите, управлението на алармите, ефективността на операторите и цялостната видимост на производството подпомага инициативите за оптимизация както на производствените, така и на спомагателните системи.

Emerson DeltaV продължава да играе значима роля в предприятия, които търсят високи нива на стабилност на процесите и оперативна гъвкавост. Усъвършенстваните му възможности за управление, съчетани с богат набор от инструменти за анализи и поддръжка през целия жизнен цикъл, помагат на операторите да подобрят производителността, като същевременно запазват надеждността на системата.

Yokogawa CENTUM VP често се избира за предприятия, които поставят приоритет върху непрекъснатостта на операциите и дългосрочната достъпност на системата. Неговият процесно ориентиран дизайн поддържа сложни APC приложения, като същевременно запазва високата надеждност, очаквана в среди с непрекъснато производство.

Независимо от избора на доставчик, успешните внедрявания на APC обикновено споделят няколко общи характеристики: надеждна измервателна апаратура, стабилна инфраструктура за управление, точни модели на процесите, активно участие на операторите и непрекъснат мониторинг на производителността.

Само по себе технологията рядко гарантира успех. Устойчивите резултати изискват организационна ангажираност и постоянни усилия за оптимизация.

Изграждане на автономната фабрика

Концепцията за автономни операции бързо привлича внимание в целия сектор за целулоза и хартия.

Автономната фабрика не премахва човешкото участие. Напротив, тя използва усъвършенствани технологии за автоматизация, за да позволи на персонала да се съсредоточи върху вземането на решения с по-висока стойност, докато рутинните дейности по оптимизацията се извършват автоматично.

В тази визия APC непрекъснато управлява стабилността на процесите. QCS поддържа качеството на продукта. Изкуственият интелект прогнозира бъдещите работни условия. Системите за прогнозна поддръжка идентифицират рисковете за оборудването, преди да възникнат повреди. Дигиталните близнаци симулират оперативни сценарии. Операторите наблюдават производството чрез усъвършенствани платформи за визуализация, вместо ръчно да настройват отделни контури за управление.

Няколко водещи компании в индустрията вече започнаха да внедряват елементи от тази стратегия.

Моделите за машинно обучение подпомагат производственото планиране. Автоматизираните системи за контрол на качеството намаляват натоварването на лабораториите. Приложенията на APC непрекъснато оптимизират енергоемките активи. Базираните в облака аналитични платформи осигуряват оперативна видимост в цялото предприятие.

Макар че напълно автономните фабрики остават дългосрочна цел, базовите технологии вече носят измерима бизнес стойност.

Преходът се осъществява постепенно, а не чрез един-единствен трансформационен проект. Всяко успешно внедряване на APC, всяка инициатива за прогнозна поддръжка и всяко приложение на изкуствен интелект приближават предприятията към по-автономен оперативен модел.

От данни за процесите към конкурентно предимство

Индустрията за целулоза и хартия навлезе в нова ера, в която оперативните резултати все повече зависят от това колко ефективно организациите използват данните.

Усъвършенстваното управление на процесите, автоматизираните системи за изпитване, системите за управление на качеството, изкуственият интелект и IIoT технологиите вече не са експериментални концепции. Те се превръщат в основни инструменти за подобряване на рентабилността, устойчивостта и конкурентоспособността.

Предприятията, които успешно интегрират тези технологии, могат да намалят вариативността, да подобрят постоянството на продукта, да понижат потреблението на енергия, да оптимизират използването на ресурсите и да увеличат производителността без значително физическо разширяване.

Най-успешните внедрявания показват, че дигиталната трансформация не се изчерпва с това да се събира повече информация. Истинската стойност идва от превръщането на оперативните данни в приложима информация, която подобрява вземането на решения по цялата верига на стойността.

С развитието на производствените изисквания APC ще остане една от най-важните базови технологии, които помагат на производителите на целулоза и хартия да преодолеят разликата между оперативното съвършенство и дългосрочните бизнес резултати.

Оставяне на коментар

Имайте предвид, че коментарите трябва да бъдат одобрени, преди да се публикуват.