Controllo avanzato dei processi per i moderni impianti di produzione di cellulosa e carta

Trasformare i dati in incrementi produttivi lungo tutta la catena del valore della pasta di cellulosa e della carta

Pochi settori manifatturieri affrontano una complessità operativa paragonabile a quella dell’industria della pasta di cellulosa e della carta. Dalle operazioni di preparazione del legno e dai processi di produzione della pasta ai processi di sbiancamento, essiccazione, patinatura, avvolgimento e spedizione, ogni fase produttiva dipende da variabili strettamente controllate che influenzano direttamente la qualità del prodotto, i costi di produzione e l’utilizzo degli asset.

Per decenni, gli impianti si sono affidati a strategie di controllo convenzionali per mantenere stabile il processo. Sebbene questi sistemi abbiano fornito una solida base operativa, le crescenti pressioni del mercato richiedono ora molto di più. I produttori devono aumentare contemporaneamente la produttività, ridurre il consumo energetico, diminuire l’uso di prodotti chimici, migliorare gli indicatori di sostenibilità e mantenere costante la qualità del prodotto.

Di conseguenza, la trasformazione digitale è diventata una priorità strategica in tutto il settore. Tecnologie come l’intelligenza artificiale (IA), le piattaforme dell’Internet industriale delle cose (IIoT), l’analisi avanzata, l’apprendimento automatico e il controllo avanzato dei processi (APC) consentono agli impianti di andare oltre l’automazione di base e puntare all’eccellenza operativa basata sui dati.

Molti produttori di pasta di cellulosa e carta stanno implementando architetture di automazione integrate che combinano APC, sistemi di gestione della qualità e tecnologie di controllo distribuito. Piattaforme come System 800xA di ABB sono state ampiamente adottate perché offrono un ambiente unificato per la visibilità dei processi, l’ottimizzazione e il processo decisionale operativo. Le organizzazioni che valutano infrastrutture di automazione moderne possono esplorare una gamma più ampia di soluzioni di automazione industriale ABB utilizzate nei settori di processo.

L’opportunità è significativa. Gli studi di settore hanno dimostrato che i programmi di digitalizzazione di successo possono aumentare la produttività dal 5% al 10%, incrementare la resa di diversi punti percentuali e ridurre in modo misurabile il consumo di energia, fibre, acqua e prodotti chimici. Nelle attività su larga scala, anche un miglioramento di pochi punti percentuali può tradursi in milioni di dollari di risparmi annuali.

Nonostante queste opportunità, molti impianti continuano ad affrontare una sfida persistente: l’utilizzo dei dati. Gli impianti moderni generano ogni giorno enormi volumi di informazioni operative, eppure gran parte di questi dati rimane sottoutilizzata. Sensori, azionamenti, analizzatori, archivi storici, sistemi di gestione della qualità, strumenti di laboratorio e applicazioni aziendali producono continuamente informazioni preziose che spesso restano isolate in sistemi separati.

La fase successiva della digitalizzazione industriale si concentra sulla trasformazione di queste informazioni inutilizzate in dati intelligenti e utilizzabili. L’APC è emerso come una delle tecnologie più efficaci per raggiungere questo obiettivo.

Figura 1. Le moderne attività di produzione di pasta e carta dipendono da tecnologie integrate di rilevamento, controllo e ottimizzazione per migliorare l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto.

Perché le strategie di controllo tradizionali non sono più sufficienti

I sistemi di controllo tradizionali sono progettati per mantenere le variabili di processo entro intervalli operativi prestabiliti. Sebbene questo approccio rimanga essenziale, spesso fatica a gestire le complesse interazioni presenti negli impianti di produzione di pasta e carta su larga scala.

Un cambiamento in un'area del processo influenza spesso molteplici operazioni a valle. Le variazioni della consistenza della pasta possono influire sulle prestazioni dello sbiancamento. I cambiamenti nei livelli di umidità possono influenzare l'efficienza dell'essiccazione. Le fluttuazioni della qualità delle fibre possono ripercuotersi sulle caratteristiche finali del foglio. Gli operatori devono trovare costantemente un equilibrio tra obiettivi in conflitto, rispondendo al contempo alle mutevoli condizioni di produzione.

I circuiti PID convenzionali sono efficaci nel controllare singole variabili, ma non sono progettati per ottimizzare simultaneamente decine di vincoli di processo interconnessi.

L'APC supera questa limitazione analizzando in tempo reale le relazioni tra più variabili. Invece di reagire alle deviazioni del processo dopo che si sono verificate, i sistemi APC prevedono le condizioni future e regolano proattivamente i parametri operativi.

Questa capacità predittiva consente alle cartiere di operare più vicino ai limiti prestazionali senza compromettere la stabilità. Il risultato è una maggiore produttività, un controllo della qualità più preciso e una riduzione della variabilità operativa.

In molti impianti, l'APC funge da livello di ottimizzazione al di sopra del sistema di controllo distribuito (DCS). Il DCS continua a eseguire le attività di controllo regolatorio, mentre l'APC valuta continuamente le condizioni di processo e calcola i setpoint operativi ottimali.

Mentre le cartiere portano avanti iniziative di trasformazione digitale, il ruolo del sistema di controllo distribuito continua ad ampliarsi. Le moderne piattaforme DCS costituiscono la base per APC, analisi, integrazione con gli storici e ottimizzazione dell'intero impianto. I lettori interessati a comprendere meglio le tecnologie alla base di queste applicazioni possono consultare esempi di sistemi di controllo distribuito comunemente utilizzati negli ambienti di produzione di processo su larga scala.

Come il controllo avanzato dei processi migliora le prestazioni della cartiera

Il controllo avanzato dei processi combina la modellazione dei processi, algoritmi predittivi, tecniche di ottimizzazione e analisi dei dati in tempo reale per migliorare continuamente le prestazioni produttive.

L'obiettivo principale è semplice: massimizzare la redditività mantenendo i vincoli operativi.

In pratica, l'APC svolge simultaneamente diverse funzioni critiche.

Primo, stabilizza i processi produttivi. La variabilità di processo è uno dei maggiori costi nascosti nella produzione di pasta e carta. Ogni fluttuazione aumenta la probabilità di deviazioni qualitative, generazione di scarti, rallentamenti della produzione e consumo eccessivo di energia.

Secondo, l'APC coordina più anelli di controllo che altrimenti opererebbero in modo indipendente. Invece di consentire a ciascun anello di ottimizzare la propria variabile, l'APC valuta l'intero processo e determina la migliore strategia operativa complessiva.

Terzo, l'APC consente agli impianti di operare più vicino ai limiti di produzione senza aumentare il rischio operativo. Ciò permette alle cartiere di ottenere una maggiore produttività mantenendo margini di qualità accettabili.

Quarto, l'APC migliora l'efficienza delle risorse riducendo al minimo il consumo superfluo di prodotti chimici, vapore, elettricità e acqua.

Queste capacità spiegano perché le implementazioni APC generano spesso ritorni sull'investimento rapidi.

Ad esempio, nei digestori della pasta, l'APC può mantenere condizioni di cottura più costanti nonostante le variazioni della specie legnosa, del contenuto di umidità e delle caratteristiche della materia prima. Questa costanza migliora la qualità della pasta riducendo al contempo il consumo di prodotti chimici.

Nelle operazioni di sbianca, l'APC aiuta a mantenere i livelli di bianco target riducendo al minimo l'uso di prodotti chimici. Valutando continuamente le condizioni del processo, il sistema identifica il punto operativo più efficiente per ogni scenario produttivo.

Nelle operazioni della macchina continua, l'APC contribuisce a migliorare la qualità del foglio, ridurre le rotture, aumentare la marcia e ottenere una produzione più costante.

Il ruolo crescente del Model Predictive Control

Una delle tecnologie APC più potenti utilizzate nella produzione di pasta e carta è il Model Predictive Control (MPC).

L'MPC utilizza modelli matematici che rappresentano il comportamento del processo. Questi modelli consentono al sistema di prevedere le condizioni operative future sulla base delle misurazioni correnti e dei disturbi previsti.

Invece di reagire ai cambiamenti dopo che si sono verificati, l'MPC prevede le risposte del processo prima che le deviazioni diventino significative.

Il controllore valuta diverse possibili azioni di controllo e seleziona la strategia che soddisfa al meglio gli obiettivi di produzione, rispettando al contempo i vincoli operativi.

Questa funzionalità è particolarmente preziosa nelle applicazioni per l'industria della pasta e della carta, perché molte variabili critiche comportano ritardi significativi, relazioni non lineari e interazioni complesse.

Gli esempi includono:

• Controllo della temperatura del digestore della pasta
• Ottimizzazione del forno da calce
• Gestione delle prestazioni dell'evaporatore
• Bilanciamento del sistema del vapore
• Gestione della caldaia di recupero
• Controllo dell'umidità della macchina continua
• Ottimizzazione della grammatura
• Gestione del processo di patinatura

A differenza delle strategie di controllo tradizionali, l’MPC valuta l’intero orizzonte di processo anziché reagire solo alle variazioni immediate delle misure. Ciò consente agli operatori di anticipare i disturbi e mantenere condizioni operative ottimali per periodi più lunghi.

Molti dei principali fornitori di sistemi di automazione integrano oggi la tecnologia MPC nelle proprie piattaforme APC, comprese soluzioni implementate su architetture di automazione dei processi ABB, Honeywell, Emerson, Yokogawa e Schneider Electric.

La crescente disponibilità di potenza di calcolo, dati storici, analisi cloud e strumenti di apprendimento automatico ha ulteriormente ampliato l’efficacia delle applicazioni MPC in tutto il settore.

Dove l’APC offre il massimo valore negli stabilimenti moderni

Sebbene l’APC possa essere applicato in un intero stabilimento, alcune aree produttive generano costantemente i maggiori ritorni grazie alla loro complessità, all’elevata intensità energetica e all’impatto sulle operazioni a valle.

Uno degli esempi citati più frequentemente è il forno da calce. Essendo un componente fondamentale del ciclo di recupero chimico, i forni da calce consumano notevoli quantità di energia e influenzano direttamente l’economia complessiva dello stabilimento.

Il funzionamento tradizionale dei forni da calce si basa spesso ampiamente sull’esperienza degli operatori. Le variazioni nella qualità del combustibile, le caratteristiche mutevoli dell’alimentazione e le condizioni ambientali fluttuanti possono creare instabilità che influisce sulla qualità del prodotto e sull’efficienza energetica.

L’APC introduce un approccio più sistematico. Monitorando continuamente i profili di temperatura, i livelli di ossigeno, le portate di combustibile e i vincoli di processo, il sistema mantiene condizioni operative stabili riducendo al minimo il consumo energetico.

Diverse applicazioni industriali hanno dimostrato riduzioni significative delle variazioni di temperatura, livelli di ossigeno più bassi e risparmi misurabili di combustibile dopo l’implementazione dell’APC. Questi miglioramenti non solo riducono i costi operativi, ma contribuiscono anche a diminuire le emissioni di gas serra.

Le caldaie di recupero rappresentano un’altra applicazione APC ad alto valore. Questi impianti svolgono un ruolo centrale nel recupero chimico e nella generazione di vapore, rendendo affidabilità ed efficienza obiettivi fondamentali.

Il funzionamento di una caldaia di recupero richiede il bilanciamento di numerose variabili interagenti, tra cui la concentrazione dei solidi nel liquore, la distribuzione dell’aria di combustione, gli obiettivi di produzione del vapore, le temperature del forno e i requisiti in materia di emissioni.

I sistemi APC valutano continuamente queste relazioni ed effettuano regolazioni coordinate che migliorano l’efficienza della combustione mantenendo condizioni operative sicure. Il risultato è una maggiore produzione di vapore, un recupero energetico più efficiente e prestazioni di processo più stabili.

Anche i sistemi di evaporazione traggono notevoli vantaggi dall’ottimizzazione avanzata. Gli evaporatori consumano grandi quantità di vapore e hanno un impatto diretto sul ciclo di recupero.

Attraverso la modellazione predittiva e il controllo coordinato, l'APC contribuisce a massimizzare l'efficienza dell'evaporazione riducendo al minimo il consumo di vapore. Anche piccoli miglioramenti nelle prestazioni degli evaporatori possono generare sostanziali risparmi energetici annuali per le grandi cartiere.

Nelle operazioni delle macchine continue per carta, l'APC si concentra spesso sul controllo dell'umidità, sulla costanza della grammatura, sull'ottimizzazione dell'essiccazione, sulla stabilità del foglio e sui miglioramenti della velocità di produzione.

Poiché le macchine continue per carta operano ininterrottamente ad alta velocità, anche piccole variazioni del processo possono causare significativi problemi di qualità o perdite di produzione. L'APC contribuisce a ridurre queste variazioni, consentendo agli operatori di mantenere specifiche più rigorose e al contempo aumentare la produttività della macchina.

Figura 2. Motori ad alte prestazioni, azionamenti e sistemi di automazione svolgono un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'efficienza produttiva nei moderni impianti per la produzione di pasta di cellulosa e carta.

Il rapporto tra APC ed efficienza energetica

L'energia continua a rappresentare una delle maggiori voci di costo operativo nella produzione di pasta di cellulosa e carta. I sistemi a vapore, le caldaie di recupero, le sezioni di essiccazione, le pompe, i ventilatori, i compressori, i raffinatori e i motori rappresentano complessivamente una quota sostanziale dei costi totali di produzione.

Storicamente, molte cartiere hanno concentrato gli interventi di riduzione dei consumi energetici sull'ammodernamento delle apparecchiature. Sebbene i miglioramenti hardware restino importanti, le tecnologie di ottimizzazione digitale offrono sempre più vantaggi comparabili o superiori senza richiedere ingenti investimenti di capitale.

L'APC contribuisce direttamente all'efficienza energetica riducendo la variabilità del processo.

Quando i processi operano in modo più uniforme, le apparecchiature dedicano meno tempo a compensare le perturbazioni. Il consumo di vapore diventa più prevedibile. I sistemi di essiccazione operano più vicino alle condizioni ottimali. Le reazioni chimiche procedono in modo più efficiente. I margini di sicurezza eccessivi possono essere ridotti senza aumentare il rischio operativo.

Ad esempio, le operazioni di essiccazione rappresentano spesso il maggiore consumo energetico all'interno di una macchina continua per carta. Piccole riduzioni nella variabilità dell'umidità possono diminuire significativamente il fabbisogno di vapore mantenendo al contempo le specifiche del prodotto finale.

Analogamente, l'APC può ottimizzare le operazioni di raffinazione bilanciando l'apporto energetico con le caratteristiche desiderate delle fibre. Anziché applicare un'energia di raffinazione eccessiva, il sistema regola continuamente i parametri operativi per raggiungere gli obiettivi di qualità con il minimo consumo energetico.

Con l'aumentare dell'importanza delle iniziative di sostenibilità, questi miglioramenti dell'efficienza offrono vantaggi sia finanziari sia ambientali. La riduzione dei consumi energetici abbassa i costi operativi e sostiene al contempo gli obiettivi aziendali di decarbonizzazione.

I test automatizzati della carta portano il controllo qualità più vicino al tempo reale

La qualità rimane uno dei più importanti fattori di differenziazione competitiva nell’industria della pasta e della carta. I clienti si aspettano uniformità, indipendentemente dal volume di produzione, dalla velocità della macchina o dalla variabilità delle materie prime.

I metodi tradizionali di analisi di laboratorio hanno fornito a lungo informazioni preziose sulla qualità, ma presentano anche dei limiti. I campioni devono essere raccolti, trasportati, preparati, analizzati e refertati prima di poter attuare azioni correttive.

Questo ritardo crea una distanza tra le condizioni del processo e il feedback sulla qualità.

I sistemi automatizzati per il test della carta contribuiscono a colmare questa lacuna.

Le moderne piattaforme di test possono eseguire un’ampia gamma di misurazioni con un intervento minimo dell’operatore. Proprietà quali resistenza alla trazione, resistenza allo scoppio, resistenza alla compressione, spessore, contenuto di umidità, grado di bianco, opacità, lisciatura e rigidità possono essere valutate rapidamente e in modo coerente.

I vantaggi vanno ben oltre il risparmio di manodopera.

L’automazione migliora la ripetibilità eliminando molte fonti di variabilità umana. Aumenta inoltre la frequenza dei test, consentendo agli stabilimenti di generare set di dati significativamente più ampi di quanto sarebbe pratico con metodi manuali.

Invece di affidarsi a campioni di laboratorio occasionali, gli operatori hanno accesso a flussi continui di informazioni sulla qualità che supportano decisioni più rapide.

Questa capacità diventa particolarmente potente quando è integrata con piattaforme APC.

Le misurazioni della qualità possono essere integrate direttamente negli algoritmi di ottimizzazione, consentendo al sistema di controllo di regolare continuamente le condizioni operative in risposta ai requisiti variabili del prodotto.

Invece di limitarsi a rilevare i problemi di qualità dopo la produzione, il sistema lavora attivamente per prevenirne il verificarsi.

Perché la qualità dei dati è importante quanto il controllo del processo

Il successo di qualsiasi iniziativa APC dipende in larga misura dalla qualità dei dati.

Molti stabilimenti possiedono migliaia di sensori distribuiti in tutti i reparti. Tuttavia, la sola quantità di sensori non garantisce informazioni utili.

Misurazioni inaccurate, deriva della calibrazione, guasti di comunicazione, lacune nello storico e pratiche incoerenti di raccolta dei dati possono limitare l’efficacia dei programmi di ottimizzazione.

Di conseguenza, i principali progetti di trasformazione digitale iniziano spesso con valutazioni della strumentazione.

Prima di implementare analisi avanzate o applicazioni APC, gli ingegneri valutano lo stato dei sensori, l’infrastruttura di comunicazione, le prestazioni dello storico e le pratiche di gestione dei dati.

Gli aggiornamenti della strumentazione offrono spesso vantaggi sostanziali di per sé. I moderni trasmettitori, analizzatori, sistemi di monitoraggio delle vibrazioni, controlli intelligenti dei motori e dispositivi abilitati all’IIoT migliorano la visibilità sulle risorse produttive critiche.

Ad esempio, le tecnologie di monitoraggio delle condizioni possono identificare i problemi emergenti delle apparecchiature prima che causino costosi fermi macchina. I programmi di manutenzione predittiva utilizzano l’analisi delle vibrazioni, il monitoraggio della temperatura e algoritmi di apprendimento automatico per rilevare i primi segnali di degrado degli asset.

Queste informazioni integrano l’APC garantendo che gli asset produttivi rimangano in grado di eseguire in modo affidabile le strategie di ottimizzazione.

Senza apparecchiature in buone condizioni e misurazioni affidabili, anche la piattaforma di ottimizzazione più sofisticata non può fornire risultati sostenibili.

Collegare Information Technology e Operational Technology

Uno dei cambiamenti più significativi in atto nella produzione di pasta di legno e carta è la convergenza tra Information Technology (IT) e Operational Technology (OT).

Storicamente, i sistemi di produzione e i sistemi aziendali operavano indipendentemente. Le reti di controllo dei processi si concentravano sul funzionamento delle apparecchiature, mentre le applicazioni aziendali gestivano pianificazione, approvvigionamento, inventario e attività finanziarie.

Oggi, questi ambienti sono sempre più connessi.

I dati di produzione fluiscono ora dagli strumenti di campo attraverso PLC, PAC, piattaforme DCS, sistemi historian, sistemi di esecuzione della produzione (MES) e ambienti software aziendali. Questa integrazione crea nuove opportunità per la visibilità operativa e l’ottimizzazione aziendale.

I responsabili degli stabilimenti possono valutare le prestazioni della produzione quasi in tempo reale. I team di manutenzione ottengono accesso a informazioni predittive sullo stato degli asset. Il personale della catena di approvvigionamento riceve previsioni di produzione migliorate. La dirigenza dispone di una maggiore visibilità sugli indicatori delle prestazioni operative.

Il risultato è un’organizzazione più agile, capace di rispondere più rapidamente alle mutevoli condizioni del mercato.

Tuttavia, questa connettività introduce anche considerazioni relative alla cybersicurezza. Con l’espansione della digitalizzazione, gli stabilimenti devono proteggere i sistemi di controllo critici da minacce informatiche sempre più sofisticate.

Una trasformazione digitale efficace richiede quindi una strategia equilibrata che combini efficienza operativa, affidabilità dei sistemi e resilienza alla cybersicurezza.

I sistemi di controllo qualità diventano risorse strategiche per la produzione

Mentre l’APC si concentra sull’ottimizzazione delle prestazioni del processo, i sistemi di controllo qualità (QCS) forniscono la visibilità necessaria per garantire che ogni decisione di ottimizzazione sia conforme alle specifiche del prodotto.

I clienti moderni della carta richiedono tolleranze sempre più ristrette. I produttori di imballaggi, i produttori di carta tissue, i fornitori di carte speciali e i produttori di carta da stampa richiedono tutti caratteristiche del prodotto uniformi in ogni ciclo di produzione.

Soddisfare queste aspettative diventa difficile quando le velocità di produzione superano diverse migliaia di metri al minuto.

È qui che le piattaforme QCS offrono un valore eccezionale.

A differenza dei tradizionali test di laboratorio, le soluzioni QCS monitorano continuamente i parametri critici della qualità durante tutta la produzione. I sensori di scansione attraversano l’intera larghezza del foglio, raccogliendo misurazioni che aiutano gli operatori a identificare le variazioni prima che diventino problemi qualitativi significativi.

Le misurazioni principali includono comunemente:

• Grammatura
• Profilo di umidità
• Spessore del foglio
• Grammatura del rivestimento
• Orientamento delle fibre
• Contenuto di ceneri
• Opacità
• Grado di bianco
• Costanza del colore

Queste misurazioni forniscono una visione completa delle prestazioni della macchina e della qualità del prodotto. Invece di affidarsi a campioni periodici, gli operatori ottengono una visibilità continua su ogni fase della produzione.

Quando QCS è integrato con APC, diventa ancora più potente.

Le misurazioni della qualità possono influenzare automaticamente le regolazioni del processo, creando un ambiente di ottimizzazione a circuito chiuso in cui l’efficienza produttiva e la qualità del prodotto vengono gestite simultaneamente.

Questa integrazione riduce la produzione fuori specifica, minimizza i reclami dei clienti, diminuisce la produzione di scarti e migliora la redditività complessiva.

Per gli stabilimenti ad alta capacità che producono migliaia di tonnellate di carta al giorno, anche piccoli miglioramenti nella costanza della qualità possono generare notevoli ritorni economici.

L’intelligenza artificiale amplia il campo di applicazione dell’ottimizzazione dei processi

Sebbene le tecnologie APC e QCS siano utilizzate con successo da molti anni, i recenti progressi nell’intelligenza artificiale stanno ampliando ciò che le cartiere possono ottenere dai dati operativi.

Gli algoritmi di apprendimento automatico possono identificare schemi difficili da riconoscere per i sistemi di controllo tradizionali o per gli operatori umani.

Analizzando anni di dati storici di produzione, le piattaforme di IA possono individuare relazioni tra la qualità delle materie prime, le condizioni del processo, le prestazioni delle apparecchiature, le variabili ambientali e le caratteristiche del prodotto finale.

Questa capacità supporta una nuova generazione di applicazioni per l’ottimizzazione.

Ad esempio, i modelli di apprendimento automatico possono prevedere i risultati relativi alla qualità della carta prima del completamento della produzione. Gli operatori ricevono un avviso tempestivo quando le condizioni del processo indicano una maggiore probabilità di deviazioni qualitative.

Anche i team di manutenzione possono trarre vantaggio dall’analisi basata sull’IA.

I guasti delle apparecchiature si verificano raramente senza preavviso. Motori, pompe, riduttori, raffinatori, sistemi per il vuoto e macchinari rotanti generano in genere variazioni misurabili nelle vibrazioni, nella temperatura, nel consumo energetico o nel comportamento del processo prima che si verifichi un guasto.

I sistemi di IA analizzano continuamente questi segnali e identificano condizioni operative anomale che possono indicare problemi in fase di sviluppo alle apparecchiature.

Questo approccio supporta strategie di manutenzione predittiva che riducono i tempi di fermo non pianificati e migliorano l’utilizzo degli asset.

In molti stabilimenti, i programmi di manutenzione predittiva operano ormai insieme alle iniziative APC nell’ambito di una più ampia strategia di trasformazione digitale.

Questa combinazione crea un potente quadro operativo in cui i processi vengono ottimizzati continuamente, mentre gli asset critici vengono monitorati senza interruzioni.

Figura 3. Tecnologie digitali come IA, IIoT, analisi dei dati, APC e manutenzione predittiva aiutano i produttori di pasta di legno e carta a migliorare la resilienza e le prestazioni operative.

Come le principali piattaforme di automazione supportano l’implementazione dell’APC

L’efficacia dell’APC dipende in larga misura dall’infrastruttura di automazione che lo supporta. Fortunatamente, i moderni impianti per la produzione di pasta di legno e carta hanno accesso a piattaforme di controllo altamente capaci, progettate specificamente per processi industriali complessi.

System 800xA di ABB rimane una delle soluzioni più riconosciute del settore e combina controllo di processo, integrazione elettrica, applicazioni APC, funzionalità di storico e gestione degli asset in un ambiente unificato. La capacità della piattaforma di integrare informazioni provenienti da più aree produttive la rende particolarmente adatta alle operazioni su larga scala nel settore della pasta di legno e della carta.

Honeywell Experion PKS offre un’altra architettura ampiamente utilizzata negli impianti ad alta intensità di processo. Il suo approccio integrato al controllo di processo, alla gestione degli allarmi, all’efficacia degli operatori e alla visibilità dell’intero impianto supporta iniziative di ottimizzazione sia nei sistemi produttivi sia in quelli ausiliari.

Emerson DeltaV continua a svolgere un ruolo significativo negli stabilimenti che ricercano elevati livelli di stabilità del processo e flessibilità operativa. Le sue avanzate funzionalità di controllo, unite a strumenti completi di analisi e di supporto durante l’intero ciclo di vita, aiutano gli operatori a migliorare le prestazioni mantenendo l’affidabilità del sistema.

Yokogawa CENTUM VP viene spesso scelto per gli impianti che danno priorità alla continuità operativa e alla disponibilità del sistema nel lungo periodo. La sua progettazione incentrata sul processo supporta applicazioni APC complesse, mantenendo al contempo l’elevata affidabilità richiesta negli ambienti di produzione continua.

Indipendentemente dalla scelta del fornitore, le implementazioni APC di successo condividono generalmente diverse caratteristiche: strumentazione affidabile, un’infrastruttura di controllo robusta, modelli di processo accurati, un forte coinvolgimento degli operatori e un monitoraggio continuo delle prestazioni.

La tecnologia da sola raramente garantisce il successo. Risultati sostenibili richiedono impegno organizzativo e continui sforzi di ottimizzazione.

Verso la cartiera autonoma

Il concetto di operazioni autonome sta ricevendo rapidamente crescente attenzione in tutto il settore della pasta di cellulosa e della carta.

Una cartiera autonoma non elimina il coinvolgimento umano. Al contrario, utilizza tecnologie di automazione avanzate per consentire al personale di concentrarsi su decisioni a maggior valore aggiunto, mentre le attività di ottimizzazione di routine si svolgono automaticamente.

In questa visione, l’APC gestisce continuamente la stabilità del processo. Il QCS mantiene la qualità del prodotto. L’IA prevede le future condizioni operative. I sistemi di manutenzione predittiva identificano i rischi per le apparecchiature prima che si verifichino guasti. I gemelli digitali simulano scenari operativi. Gli operatori supervisionano la produzione attraverso piattaforme avanzate di visualizzazione, invece di regolare manualmente i singoli anelli di controllo.

Diversi leader del settore hanno già iniziato a implementare elementi di questa strategia.

I modelli di apprendimento automatico supportano la pianificazione della produzione. I sistemi automatizzati per la qualità riducono il carico di lavoro dei laboratori. Le applicazioni APC ottimizzano continuamente gli asset ad alto consumo energetico. Le piattaforme di analisi basate sul cloud offrono visibilità operativa a livello aziendale.

Sebbene le cartiere completamente autonome rimangano un obiettivo a lungo termine, le tecnologie alla base stanno già generando oggi un valore aziendale misurabile.

La transizione sta avvenendo gradualmente, anziché attraverso un unico progetto di trasformazione. Ogni implementazione APC completata con successo, ogni iniziativa di manutenzione predittiva e ogni applicazione dell’IA avvicinano gli impianti a un modello operativo più autonomo.

Dai dati di processo al vantaggio competitivo

L’industria della pasta di cellulosa e della carta è entrata in una nuova era, in cui le prestazioni operative dipendono sempre più dall’efficacia con cui le organizzazioni utilizzano i dati.

Il Controllo Avanzato dei Processi, i sistemi di test automatizzati, i Sistemi di Controllo della Qualità, l’intelligenza artificiale e le tecnologie IIoT non sono più concetti sperimentali. Stanno diventando strumenti essenziali per migliorare redditività, sostenibilità e competitività.

Gli impianti che integrano con successo queste tecnologie possono ridurre la variabilità, migliorare la costanza dei prodotti, diminuire il consumo energetico, ottimizzare l’utilizzo delle risorse e aumentare la produttività senza importanti ampliamenti fisici.

Le implementazioni di maggior successo dimostrano che la trasformazione digitale non consiste semplicemente nel raccogliere più informazioni. Il vero valore deriva dalla trasformazione dei dati operativi in informazioni fruibili, che migliorano il processo decisionale lungo l’intera catena del valore.

Con l’evolversi continuo delle esigenze produttive, l’APC rimarrà una delle tecnologie abilitanti più importanti, aiutando i produttori di pasta di cellulosa e carta a colmare il divario tra eccellenza operativa e prestazioni aziendali a lungo termine.