Заманауи целлюлоза-қағаз зауыттарына арналған озық технологиялық процестерді басқару

Целлюлоза-қағаз құн тізбегіндегі деректерді өндірістік нәтижелерге айналдыру

Целлюлоза-қағаз өнеркәсібіндей операциялық күрделілікке тап болатын өндіріс салалары аз. Ағаш шикізатын өңдеу және целлюлоза өндіру процестерінен бастап ағарту, кептіру, қаптау, орау және жөнелтуге дейінгі өндірістің әрбір кезеңі өнім сапасына, өндіріс шығындарына және активтерді пайдалану тиімділігіне тікелей әсер ететін, қатаң бақыланатын айнымалыларға тәуелді.

Онжылдықтар бойы кәсіпорындар процестің тұрақтылығын сақтау үшін дәстүрлі басқару стратегияларына сүйенді. Бұл жүйелер сенімді өндірістік негіз қалыптастырғанымен, нарықтағы қысымның күшеюі қазір әлдеқайда көп нәрсені талап етеді. Өндірушілер өнімділікті арттырып, энергия тұтынуын азайтып, химикаттарды пайдалануды қысқартып, тұрақтылық көрсеткіштерін жақсартып және өнім сапасының тұрақтылығын бір мезгілде қамтамасыз етуі керек.

Нәтижесінде цифрлық трансформация бүкіл сала бойынша стратегиялық басымдыққа айналды. Жасанды интеллект (AI), өнеркәсіптік заттар интернеті (IIoT) платформалары, озық аналитика, машиналық оқыту және Advanced Process Control (APC) сияқты технологиялар кәсіпорындарға қарапайым автоматтандыру шеңберінен шығып, деректерге негізделген өндірістік тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Көптеген целлюлоза-қағаз өндірушілері APC, сапаны басқару жүйелері және бөлінген басқару технологияларын біріктіретін кешенді автоматтандыру архитектураларын енгізіп жатыр. ABB компаниясының System 800xA сияқты платформалары процесті бақылауға, оңтайландыруға және өндірістік шешімдер қабылдауға арналған бірыңғай орта ұсынатындықтан, кеңінен қолданыла бастады. Заманауи автоматтандыру инфрақұрылымын бағалап жатқан ұйымдар процесс өнеркәсібінде қолданылатын ABB өнеркәсіптік автоматтандыру шешімдерінің кең ауқымын зерттей алады.

Мүмкіндік ауқымды. Салалық зерттеулер табысты цифрландыру бағдарламалары өнімділікті 5%-дан 10%-ға дейін арттырып, шығымдылықты бірнеше пайыздық тармаққа көтеріп, энергия, талшық, су және химикаттар тұтынуын айтарлықтай азайта алатынын көрсетті. Ауқымды өндірістерде көрсеткіштің бірнеше пайызға ғана жақсаруының өзі жыл сайын миллиондаған доллар үнемдеуге әкелуі мүмкін.

Осы мүмкіндіктерге қарамастан, көптеген целлюлоза-қағаз кәсіпорындары бір тұрақты мәселені — деректерді пайдалануды — әлі де шеше алмай келеді. Заманауи өндіріс орындары күн сайын орасан зор көлемде өндірістік ақпарат жасайды, алайда оның көп бөлігі жеткілікті деңгейде пайдаланылмайды. Датчиктер, жетектер, анализаторлар, деректерді сақтау жүйелері, сапа жүйелері, зертханалық аспаптар және бизнес-қосымшалар құнды ақпаратты үздіксіз өндіреді, бірақ ол көбіне бөлек жүйелердің ішінде оқшауланып қалады.

Өнеркәсіптік цифрландырудың келесі кезеңі пайдаланылмай жатқан осы ақпаратты нақты әрекетке жарамды деректерге айналдыруға бағытталған. APC бұл мақсатқа жетудегі ең тиімді технологиялардың бірі ретінде танылды.

1-сурет. Заманауи целлюлоза-қағаз өндірісі өндіріс тиімділігі мен өнім сапасын арттыру үшін өзара ықпалдастырылған өлшеу, басқару және оңтайландыру технологияларына сүйенеді.

Неліктен дәстүрлі басқару стратегиялары енді жеткіліксіз

Дәстүрлі басқару жүйелері процесс айнымалыларын алдын ала белгіленген жұмыс ауқымдарында ұстауға арналған. Бұл тәсіл әлі де маңызды болғанымен, ол ірі ауқымды целлюлоза-қағаз кәсіпорындарында кездесетін күрделі өзара әрекеттесулерді басқаруда жиі қиналады.

Бір процесс аймағындағы өзгеріс көбіне кейінгі бірнеше операцияға әсер етеді. Целлюлоза консистенциясының өзгеруі ағарту тиімділігіне ықпал етуі мүмкін. Ылғал деңгейінің өзгеруі кептіру тиімділігіне әсер етеді. Талшық сапасының ауытқуы соңғы парақ сипаттамаларына ықпал етуі мүмкін. Операторлар өндіріс жағдайлары өзгеріп отырған кезде өзара бәсекелес мақсаттарды үнемі теңестіруге тиіс.

Дәстүрлі PID контурлары жекелеген айнымалыларды басқаруда тиімді, бірақ өзара байланысты ондаған процесс шектеулерін бір уақытта оңтайландыруға арналмаған.

APC нақты уақыт режимінде бірнеше айнымалы арасындағы байланыстарды талдау арқылы осы шектеуді жояды. Процестегі ауытқулар орын алғаннан кейін әрекет етудің орнына, APC жүйелері болашақ жағдайларды болжап, жұмыс параметрлерін алдын ала реттейді.

Бұл болжамды мүмкіндік фабрикаларға тұрақтылықты жоғалтпай, жұмыс өнімділігінің шектеріне жақынырақ жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Нәтижесінде өнімділік артып, сапаны бақылау қатаңдайды және операциялық өзгергіштік азаяды.

Көптеген кәсіпорындарда APC үлестірілген басқару жүйесінің (DCS) үстінде жұмыс істейтін оңтайландыру қабаты ретінде қызмет етеді. DCS реттеуші басқару міндеттерін орындауды жалғастырады, ал APC процесс жағдайларын үздіксіз бағалап, оңтайлы жұмыс нысаналарын есептейді.

Фабрикалар цифрлық трансформация бастамаларын жүзеге асыруға ұмтылған сайын, үлестірілген басқару жүйесінің рөлі кеңейе түсуде. Заманауи DCS платформалары APC, аналитика, деректер тарихын жүргізу жүйелерімен интеграциялау және бүкіл кәсіпорынды оңтайландыру үшін негіз болады. Осы қолданбаларды қолдайтын кеңірек технологияларды түсінгісі келетін оқырмандар ірі ауқымды процестік өндіріс орталарында жиі қолданылатын үлестірілген басқару жүйелерінің мысалдарын қарай алады.

Процесті жетілдірілген басқару фабрика тиімділігін қалай арттырады

Процесті жетілдірілген басқару өндіріс тиімділігін үздіксіз жақсарту үшін процесті модельдеуді, болжамды алгоритмдерді, оңтайландыру әдістерін және нақты уақыттағы деректерді талдауды біріктіреді.

Негізгі мақсат қарапайым: операциялық шектеулерді сақтай отырып, табыстылықты барынша арттыру.

Іс жүзінде APC бірнеше маңызды функцияны бір уақытта орындайды.

Біріншіден, ол өндірістік процестерді тұрақтандырады. Процестің өзгермелілігі целлюлоза-қағаз өндірісіндегі ең ірі жасырын шығындардың бірі болып табылады. Әрбір ауытқу сапаның нашарлау, қалдықтардың түзілу, өндірістің баяулау және энергияның шамадан тыс тұтынылу ықтималдығын арттырады.

Екіншіден, APC басқа жағдайда тәуелсіз жұмыс істейтін бірнеше басқару контурын үйлестіреді. Әр контурға өз айнымалысын оңтайландыруға мүмкіндік берудің орнына, APC бүкіл процесті бағалап, жалпы жұмыс істеудің ең тиімді стратегиясын анықтайды.

Үшіншіден, APC кәсіпорындарға пайдалану тәуекелін арттырмай, өндірістік шектерге жақынырақ жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұл диірмендерге сапаның қолайлы шектерін сақтай отырып, өндіріс көлемін қосымша арттыруға мүмкіндік береді.

Төртіншіден, APC химикаттарды, буды, электр энергиясын және суды қажетсіз тұтынуды азайту арқылы ресурстарды тиімді пайдалануды жақсартады.

Осы мүмкіндіктер APC енгізу жобаларының инвестицияларға жылдам қайтарым әкелуінің себебін түсіндіреді.

Мысалы, целлюлоза пісіргіштерінде APC ағаш түрлерінің, ылғалдылық мөлшерінің және шикізат сипаттамаларының ауытқуларына қарамастан, пісіру жағдайларының тұрақтылығын қамтамасыз ете алады. Бұл тұрақтылық химикат шығынын азайта отырып, целлюлоза сапасын жақсартады.

Ағарту операцияларында APC химикаттарды барынша аз пайдалана отырып, қажетті ақтық деңгейін ұстап тұруға көмектеседі. Процесс жағдайларын үздіксіз бағалау арқылы жүйе әрбір өндірістік сценарий үшін ең тиімді жұмыс нүктесін анықтайды.

Қағаз машинасының жұмысында APC парақ сапасын жақсартып, үзілістерді азайтады, жұмыс тұрақтылығын арттырады және өндіріс көлемінің бірізділігін қамтамасыз етеді.

Модельге негізделген болжамды басқарудың рөлінің артуы

Целлюлоза-қағаз өндірісінде қолданылатын ең қуатты APC технологияларының бірі — модельге негізделген болжамды басқару (MPC).

MPC процесс әрекетін сипаттайтын математикалық модельдерді пайдаланады. Бұл модельдер жүйеге ағымдағы өлшемдер мен күтілетін бұзушы әсерлер негізінде болашақ жұмыс жағдайларын болжауға мүмкіндік береді.

Өзгерістер орын алғаннан кейін әрекет етудің орнына, MPC ауытқулар елеулі болмас бұрын процестің жауап реакцияларын болжайды.

Контроллер басқарудың бірнеше ықтимал әрекетін бағалап, өндірістік мақсаттарға барынша сай келетін, сонымен қатар пайдалану шектеулерін сақтайтын стратегияны таңдайды.

Бұл мүмкіндік целлюлоза-қағаз өндірісінде айрықша құнды, өйткені көптеген маңызды айнымалылар едәуір кідірістерді, сызықтық емес байланыстарды және күрделі өзара әрекеттесулерді қамтиды.

Мысалдар:

• Целлюлоза пісіргішіндегі температураны бақылау
• Әк күйдіру пешін оңтайландыру
• Буландырғыштың жұмыс тиімділігін басқару
• Бу жүйесін теңгеру
• Қалпына келтіру қазандығының жұмысын басқару
• Қағаз машинасындағы ылғалдылықты бақылау
• Негізгі салмақты оңтайландыру
• Қаптау процесін басқару

Дәстүрлі басқару стратегияларынан айырмашылығы, MPC тек жедел өлшем өзгерістеріне жауап бермей, бүкіл процесс көкжиегін бағалайды. Бұл операторларға ауытқуларды алдын ала болжап, оңтайлы жұмыс жағдайларын ұзақ уақыт бойы сақтауға мүмкіндік береді.

Қазір көптеген жетекші автоматтандыру жеткізушілері APC платформаларына MPC технологиясын енгізеді. Олардың қатарында ABB, Honeywell, Emerson, Yokogawa және Schneider Electric процестерді автоматтандыру архитектураларында іске қосылған шешімдер бар.

Есептеу қуатының, архивтік деректердің, бұлттық аналитиканың және машиналық оқыту құралдарының қолжетімділігінің артуы MPC қолданбаларының өнеркәсіптегі тиімділігін одан әрі кеңейтті.

Заманауи фабрикаларда APC ең жоғары құндылықты қай жерде береді

APC-ті бүкіл кәсіпорын бойынша қолдануға болғанымен, кейбір өндіріс учаскелері күрделілігіне, энергия сыйымдылығына және кейінгі операцияларға әсеріне байланысты үнемі ең жоғары қайтарым береді.

Ең жиі келтірілетін мысалдардың бірі — әк пеші. Химикаттарды қалпына келтіру циклінің маңызды құрамдасы ретінде әк пештері едәуір энергия тұтынады және фабриканың жалпы экономикалық көрсеткіштеріне тікелей ықпал етеді.

Дәстүрлі әк пешін пайдалану көбіне оператор тәжірибесіне сүйенеді. Отын сапасының өзгеруі, берілетін материал сипаттамаларының ауысуы және қоршаған орта жағдайларының құбылуы өнім сапасы мен энергия тиімділігіне әсер ететін тұрақсыздық тудыруы мүмкін.

APC неғұрлым жүйелі тәсілді ұсынады. Температура профильдерін, оттегі деңгейін, отын шығынын және процесс шектеулерін үздіксіз бақылай отырып, жүйе энергия тұтынуды барынша азайтып, жұмыс жағдайларын тұрақты сақтайды.

Өнеркәсіптік енгізудің бірнеше мысалында APC енгізілгеннен кейін температура ауытқуының айтарлықтай азайғаны, оттегі деңгейінің төмендегені және отын шығынының өлшенетіндей қысқарғаны көрсетілді. Бұл жақсартулар пайдалану шығындарын азайтып қана қоймай, парниктік газдар шығарындыларын төмендетуге де ықпал етеді.

Регенерациялық қазандықтар — APC қолданбаларының тағы бір жоғары құнды бағыты. Бұл нысандар химикаттарды қалпына келтіруде және бу өндіруде орталық рөл атқарады, сондықтан сенімділік пен тиімділік аса маңызды мақсаттар болып табылады.

Регенерациялық қазандықты пайдалану сұйықтықтағы құрғақ заттар концентрациясын, жану ауасының бөлінуін, бу өндіру мақсаттарын, пеш температурасын және шығарындыларға қойылатын талаптарды қоса алғанда, өзара әрекеттесетін көптеген айнымалыны теңгеруді қажет етеді.

APC жүйелері осы өзара байланыстарды үздіксіз бағалап, қауіпсіз жұмыс жағдайларын сақтай отырып, жану тиімділігін арттыратын үйлестірілген түзетулер енгізеді. Нәтижесінде бу өндіру көлемі артып, энергияны қалпына келтіру жақсарады және процестің тұрақтылығы жоғарылайды.

Буландырғыш жүйелер де озық оңтайландырудан айтарлықтай пайда көреді. Буландырғыштар көп мөлшерде бу тұтынады және регенерация цикліне тікелей әсер етеді.

Болжамды модельдеу және үйлестірілген басқару арқылы APC булану тиімділігін барынша арттырып, бу шығынын азайтуға көмектеседі. Буландырғыш жұмысының аздап жақсаруының өзі ірі комбинаттарға жыл сайын айтарлықтай энергия үнемін бере алады.

Қағаз машинасының жұмысында APC көбіне ылғалдылықты бақылауға, негіздік салмақтың тұрақтылығына, кептіруді оңтайландыруға, төсем тұрақтылығына және өндіріс қарқынын арттыруға бағытталады.

Қағаз машиналары жоғары жылдамдықпен үздіксіз жұмыс істейтіндіктен, үдерістегі болмашы ауытқулардың өзі сапада елеулі мәселелерге немесе өндіріс шығындарына әкелуі мүмкін. APC бұл ауытқуларды азайтып, операторларға қатаңырақ техникалық сипаттамаларды сақтай отырып, машина өнімділігін арттыруға мүмкіндік береді.

2-сурет. Өнімділігі жоғары қозғалтқыштар, жетектер және автоматтандыру жүйелері заманауи целлюлоза-қағаз кәсіпорындарында өндіріс тиімділігін сақтауда шешуші рөл атқарады.

APC мен энергия тиімділігі арасындағы байланыс

Энергия целлюлоза мен қағаз өндірісіндегі ең ірі операциялық шығындардың бірі болып қала береді. Бу жүйелері, кәдеге жарату қазандықтары, кептіру бөлімдері, сорғылар, желдеткіштер, компрессорлар, рафинерлер және қозғалтқыштар өндірістің жалпы шығындарының едәуір бөлігін құрайды.

Бұрын көптеген целлюлоза-қағаз комбинаттары энергияны азайту шараларын жабдықтарды жаңартуға бағыттайтын. Аппараттық жақсартулар әлі де маңызды болғанымен, цифрлық оңтайландыру технологиялары ірі капиталдық инвестицияларды қажет етпей-ақ, салыстырмалы немесе одан да жоғары нәтижелер беріп келеді.

APC үдеріс өзгергіштігін азайту арқылы энергия тиімділігіне тікелей ықпал етеді.

Үдерістер неғұрлым тұрақты жұмыс істегенде, жабдық ауытқулардың орнын толтыруға аз уақыт жұмсайды. Бу шығыны болжамды бола түседі. Кептіру жүйелері оңтайлы жағдайларға жақынырақ жұмыс істейді. Химиялық реакциялар тиімдірек жүреді. Операциялық тәуекелді арттырмай, шамадан тыс қауіпсіздік қорларын азайтуға болады.

Мысалы, кептіру операциялары қағаз машинасындағы энергияны ең көп тұтынатын үдеріс болуы мүмкін. Ылғалдылықтың ауытқуын аздап төмендетудің өзі соңғы өнім сипаттамаларын сақтай отырып, буға деген қажеттілікті едәуір азайтады.

Сол сияқты, APC қажетті талшық сипаттамалары мен энергия шығынын теңгеру арқылы өңдеу операцияларын оңтайландыра алады. Артық өңдеу энергиясын жұмсаудың орнына, жүйе қуатты ең аз тұтыну арқылы сапа мақсаттарына жету үшін жұмыс параметрлерін үздіксіз реттейді.

Тұрақты даму бастамаларының маңызы артып келе жатқандықтан, бұл тиімділікті жақсартулар қаржылық әрі экологиялық пайда әкеледі. Энергияны аз тұтыну операциялық шығындарды төмендетіп, компаниялардың көміртексіздену мақсаттарына қолдау көрсетеді.

Автоматтандырылған қағаз сынауы сапаны бақылауды нақты уақытқа жақындатады

Сапа целлюлоза-қағаз өнеркәсібіндегі бәсекелестіктің ең маңызды артықшылықтарының бірі болып қала береді. Тұтынушылар өндіріс көлеміне, машина жылдамдығына немесе шикізаттың құбылмалылығына қарамастан, тұрақты сапаны күтеді.

Дәстүрлі зертханалық сынау әдістері ұзақ уақыт бойы сапа туралы құнды ақпарат беріп келді, алайда олардың шектеулері де бар. Түзету шараларын жүзеге асыруға дейін сынамаларды жинау, тасымалдау, дайындау, талдау және нәтижелерін хабарлау қажет.

Бұл кідіріс процесс жағдайлары мен сапа туралы кері байланыс арасында алшақтық туғызады.

Автоматтандырылған қағаз сынау жүйелері бұл алшақтықты жоюға көмектеседі.

Заманауи сынақ платформалары оператордың аз ғана араласуымен кең ауқымды өлшемдер жүргізе алады. Созылу беріктігі, жарылуға төзімділік, қысуға беріктік, қалыңдық, ылғалдылық, ақтық, мөлдір еместік, тегістік және қаттылық сияқты қасиеттерді жылдам әрі тұрақты түрде бағалауға болады.

Пайдасы еңбек шығындарын үнемдеуден әлдеқайда асып түседі.

Автоматтандыру адам факторынан болатын көптеген ауытқуларды жою арқылы қайталанымдылықты жақсартады. Сондай-ақ ол сынақ жүргізу жиілігін арттырып, комбинаттарға қолмен орындау әдістерімен іс жүзінде мүмкін болатыннан әлдеқайда ауқымды деректер жиындарын қалыптастыруға мүмкіндік береді.

Операторлар зертханада анда-санда алынатын сынамаларға сүйенудің орнына, шешімдерді жылдамырақ қабылдауға көмектесетін сапа туралы ақпараттың үздіксіз ағындарына қол жеткізеді.

Бұл мүмкіндік APC платформаларымен біріктірілгенде ерекше қуатты болады.

Сапа өлшемдерін оңтайландыру алгоритмдеріне тікелей енгізуге болады, бұл басқару жүйесіне өнім талаптарының өзгеруіне жауап ретінде жұмыс жағдайларын үздіксіз реттеуге мүмкіндік береді.

Жүйе сапа мәселелерін өндірістен кейін ғана анықтаудың орнына, олардың пайда болуына жол бермеу үшін белсенді жұмыс істейді.

Деректер сапасы процесс басқаруы сияқты неге маңызды

Кез келген APC бастамасының табысы көбіне деректер сапасына байланысты.

Көптеген целлюлоза-қағаз комбинаттарында өндіріс орындарына таралған мыңдаған датчик бар. Алайда датчиктер санының көп болуының өзі пайдалы ақпаратқа кепілдік бермейді.

Дәл емес өлшемдер, калибрлеудің ауытқуы, байланыс ақаулары, деректер тарихындағы олқылықтар және деректерді жинаудың бірізді емес тәжірибелері оңтайландыру бағдарламаларының тиімділігін шектеуі мүмкін.

Сондықтан жетекші цифрлық трансформация жобалары көбіне аспаптық құралдарды бағалаудан басталады.

Инженерлер озық аналитиканы немесе APC қолданбаларын енгізбес бұрын датчиктердің күйін, байланыс инфрақұрылымын, деректер тарихы жүйесінің өнімділігін және деректерді басқару тәжірибесін бағалайды.

Аспаптық құралдарды жаңғырту көбіне өздігінен айтарлықтай пайда әкеледі. Заманауи таратқыштар, анализаторлар, дірілді бақылау жүйелері, қозғалтқыштарды интеллектуалды басқару құралдары және IIoT қолдайтын құрылғылар өндірістің маңызды активтерінің жай-күйін жақсырақ бақылауға мүмкіндік береді.

Мысалы, техникалық жай-күйді бақылау технологиялары жабдықтағы ақаулар қымбат тұратын тоқтап қалуға әкелмей тұрып, олардың пайда болып келе жатқанын анықтай алады. Болжамды техникалық қызмет көрсету бағдарламалары активтердің тозуының алғашқы белгілерін анықтау үшін дірілді талдауды, температураны бақылауды және машиналық оқыту алгоритмдерін пайдаланады.

Бұл ақпарат өндірістік активтердің оңтайландыру стратегияларын сенімді түрде орындауға қабілетті болып қалуын қамтамасыз ету арқылы APC жүйесін толықтырады.

Жабдықтың техникалық жай-күйі жақсы әрі өлшемдер сенімді болмаса, ең озық оңтайландыру платформасының өзі тұрақты нәтижелер бере алмайды.

Ақпараттық технологиялар мен операциялық технологияларды біріктіру

Целлюлоза-қағаз өндірісінде болып жатқан ең елеулі өзгерістердің бірі — ақпараттық технологиялар (IT) мен операциялық технологиялардың (OT) тоғысуы.

Тарихи тұрғыдан өндірістік жүйелер мен бизнес жүйелері тәуелсіз жұмыс істеді. Үдерісті басқару желілері жабдықтың жұмыс істеуіне бағытталса, кәсіпорын қолданбалары жоспарлау, сатып алу, қорларды басқару және қаржылық қызметтерді жүргізді.

Бүгінде бұл орталар барған сайын өзара байланысып келеді.

Енді өндірістік деректер далалық аспаптардан PLC, PAC, DCS платформалары, деректер мұрағаттары, өндірісті басқару жүйелері (MES) және кәсіпорынның бағдарламалық ортасы арқылы өтеді. Бұл интеграция операциялық көрінуді және бизнесті оңтайландыруды жақсартуға жаңа мүмкіндіктер туғызады.

Кәсіпорын басшылары өндіріс тиімділігін нақты уақытқа жуық режимде бағалай алады. Техникалық қызмет көрсету топтары активтердің болжамды техникалық жай-күйі туралы ақпаратқа қол жеткізеді. Жеткізу тізбегі қызметкерлері өндіріс болжамдарын жақсартады. Атқарушы басшылық операциялық тиімділік көрсеткіштерінің анағұрлым айқын көрінісіне ие болады.

Нәтижесінде өзгермелі нарық жағдайларына жылдамырақ жауап бере алатын икемдірек ұйым қалыптасады.

Алайда бұл өзара байланыс киберқауіпсіздікке қатысты мәселелерді де туындатады. Цифрландыру кеңейген сайын, кәсіпорындар аса күрделі киберқауіптерден маңызды басқару жүйелерін қорғауы керек.

Сондықтан цифрлық трансформация операциялық тиімділікті, жүйе сенімділігін және киберқауіпсіздік төзімділігін үйлестіретін теңгерімді стратегияны талап етеді.

Сапаны бақылау жүйелері стратегиялық өндірістік активтерге айналады

APC үдеріс тиімділігін оңтайландыруға бағытталса, сапаны бақылау жүйелері (QCS) әрбір оңтайландыру шешімінің өнім сипаттамаларына сәйкестігін қамтамасыз ету үшін қажетті көрнекілікті ұсынады.

Қазіргі қағаз тұтынушылары барған сайын қатаң төзімділік шектерін талап етеді. Қаптама өндірушілері, санитарлық қағаз өндірушілері, арнайы қағаз жеткізушілері және баспа қағазын өндірушілер әрбір өндірістік циклде өнім сипаттамаларының тұрақты болуын талап етеді.

Өндіріс жылдамдығы минутына бірнеше мың метрден асқанда, бұл талаптарды орындау қиындай түседі.

QCS платформалары аса жоғары құндылықты дәл осы жерде ұсынады.

Дәстүрлі зертханалық сынақтардан айырмашылығы, QCS шешімдері өндіріс барысында маңызды сапа параметрлерін үздіксіз бақылайды. Сканерлеу датчиктері полотноның ені бойымен қозғалып, операторларға елеулі сапа мәселелеріне айналмай тұрып ауытқуларды анықтауға көмектесетін өлшемдерді жинайды.

Әдетте қамтылатын негізгі өлшемдер:

• Базистік масса
• Ылғалдылық профилі
• Полотно қалыңдығы
• Қаптама массасы
• Талшықтардың бағдарлануы
• Күл мөлшері
• Мөлдір еместік
• Ақтық
• Түс тұрақтылығы

Бұл өлшемдер машинаның өнімділігі мен өнім сапасына қатысты жан-жақты көрініс береді. Мерзімді сынамаларға сүйенудің орнына, операторлар өндірістің әр кезеңін үздіксіз көре алады.

APC жүйесімен біріктірілгенде, QCS одан да қуатты болады.

Сапа өлшемдері процесті реттеуге автоматты түрде әсер етіп, өндіріс тиімділігі мен өнім сапасы қатар басқарылатын тұйық контурлы оңтайландыру ортасын құра алады.

Бұл біріктіру стандартқа сай емес өнім өндірісін азайтады, тұтынушылар шағымдарын барынша төмендетеді, қалдық түзілуін қысқартады және жалпы табыстылықты арттырады.

Күн сайын мыңдаған тонна қағаз өндіретін ірі кәсіпорындарда сапа тұрақтылығындағы болмашы жақсартулардың өзі айтарлықтай қаржылық нәтиже әкелуі мүмкін.

Жасанды интеллект процестерді оңтайландыру ауқымын кеңейтуде

APC және QCS технологиялары көптеген жылдар бойы сәтті қолданылып келе жатқанымен, жасанды интеллект саласындағы соңғы жетістіктер фабрикалардың өндірістік деректерді пайдалану мүмкіндіктерін кеңейтуде.

Машиналық оқыту алгоритмдері дәстүрлі басқару жүйелері немесе адам операторлар тануы қиын үлгілерді анықтай алады.

Өндіріс тарихының бірнеше жылын талдау арқылы AI платформалары шикізат сапасы, процесс жағдайлары, жабдық өнімділігі, қоршаған орта айнымалылары және дайын өнім сипаттамалары арасындағы байланыстарды анықтай алады.

Бұл мүмкіндік оңтайландыру қолданбаларының жаңа буынын қолдайды.

Мысалы, машиналық оқыту модельдері өндіріс аяқталмай тұрып қағаз сапасының нәтижелерін болжай алады. Процесс жағдайлары сапа ауытқуларының ықтималдығы жоғары екенін көрсеткенде, операторлар алдын ала ескерту алады.

Техникалық қызмет көрсету топтары да AI негізіндегі аналитиканың пайдасын көре алады.

Жабдық ақаулары сирек жағдайда ескертусіз пайда болады. Қозғалтқыштар, сорғылар, редукторлар, рафинерлер, вакуумдық жүйелер және айналмалы машиналар, әдетте, істен шыққанға дейін дірілде, температурада, қуат тұтынуда немесе процестің жүруінде өлшенетін өзгерістер туғызады.

AI жүйелері бұл сигналдарды үздіксіз талдап, жабдықта туындап келе жатқан ақауларды көрсетуі мүмкін қалыптан тыс жұмыс жағдайларын анықтайды.

Бұл тәсіл жоспардан тыс тоқтап қалуларды азайтып, активтерді пайдалануды жақсартатын болжамды техникалық қызмет көрсету стратегияларын қолдайды.

Көптеген өндірістерде болжамды техникалық қызмет көрсету бағдарламалары қазір кеңірек цифрлық трансформация стратегиясының бір бөлігі ретінде APC бастамаларымен қатар жұмыс істейді.

Бұл үйлесім процестер үздіксіз оңтайландырылып, ал маңызды активтер үздіксіз бақыланатын қуатты операциялық негіз қалыптастырады.

3-сурет. AI, IIoT, аналитика, APC және болжамды техникалық қызмет көрсету сияқты цифрлық технологиялар целлюлоза-қағаз өндірушілеріне орнықтылық пен операциялық өнімділікті арттыруға көмектеседі.

Жетекші автоматтандыру платформалары APC енгізуді қалай қолдайды

APC тиімділігі оны қолдайтын автоматтандыру инфрақұрылымына тікелей байланысты. Бақытымызға орай, қазіргі целлюлоза-қағаз өндірістерінде күрделі процесс салаларына арнайы әзірленген, мүмкіндігі жоғары басқару платформалары қолжетімді.

ABB System 800xA саланың ең танымал шешімдерінің бірі болып қала береді: ол процесс басқаруын, электр жүйелерімен интеграцияны, APC қолданбаларын, тарихи деректер функцияларын және активтерді басқаруды бірыңғай ортада біріктіреді. Платформаның бірнеше өндірістік аймақтан ақпаратты интеграциялау мүмкіндігі оны ауқымды целлюлоза-қағаз өндірістеріне ерекше қолайлы етеді.

Honeywell Experion PKS процесс қарқынды жүретін нысандарда кеңінен енгізілген тағы бір архитектураны ұсынады. Оның процесс басқаруын, дабылдарды басқаруды, оператор тиімділігін және зауыт бойынша көрінуді біріктіретін тәсілі өндірістік әрі қосалқы жүйелердегі оңтайландыру бастамаларын қолдайды.

Emerson DeltaV процесс тұрақтылығы мен операциялық икемділіктің жоғары деңгейін көздейтін целлюлоза-қағаз өндірістерінде маңызды рөл атқарып келеді. Оның кеңейтілген басқару мүмкіндіктері ауқымды талдау және жүйенің өмірлік цикліне қолдау көрсету құралдарымен үйлесіп, операторларға жүйе сенімділігін сақтай отырып, өнімділікті арттыруға көмектеседі.

Yokogawa CENTUM VP көбіне өндірістің үздіксіздігін және жүйенің ұзақ мерзімді қолжетімділігін басымдық санайтын нысандар үшін таңдалады. Оның процеске бағдарланған дизайны үздіксіз өндіріс орталарында күтілетін жоғары сенімділікті сақтай отырып, күрделі APC қолданбаларын қолдайды.

Жабдықтаушыны таңдауға қарамастан, сәтті APC енгізілімдеріне әдетте бірнеше ортақ сипат тән: сенімді өлшеу құралдары, берік басқару инфрақұрылымы, дәл процесс модельдері, операторлардың белсенді қатысуы және өнімділікті үздіксіз бақылау.

Технологияның өзі сирек жағдайда табысқа кепілдік береді. Тұрақты нәтижелер ұйымның міндеттемесін және үздіксіз оңтайландыру жұмыстарын талап етеді.

Автономды фабрикаға қарай қадам басу

Автономды операциялар тұжырымдамасы целлюлоза-қағаз секторында қарқынды түрде назар аудартып келеді.

Автономды фабрика адам қатысуын жоймайды. Керісінше, ол озық автоматтандыру технологияларын пайдаланып, күнделікті оңтайландыру әрекеттері автоматты түрде орындалатын кезде қызметкерлерге құндылығы жоғары шешім қабылдауға назар аударуға мүмкіндік береді.

Бұл тұжырымдамада APC процестің тұрақтылығын үздіксіз басқарады. QCS өнім сапасын сақтайды. AI болашақтағы жұмыс жағдайларын болжайды. Болжамды техникалық қызмет көрсету жүйелері ақаулар орын алғанға дейін жабдық тәуекелдерін анықтайды. Цифрлық егіздер операциялық сценарийлерді модельдейді. Операторлар жеке басқару контурларын қолмен реттеудің орнына, өндірісті озық визуализация платформалары арқылы бақылайды.

Бірқатар сала көшбасшылары бұл стратегияның жекелеген элементтерін іске асыра бастады.

Машиналық оқыту модельдері өндірісті жоспарлауға көмектеседі. Автоматтандырылған сапа жүйелері зертханалардың жұмыс жүктемесін азайтады. APC қолданбалары энергияны көп қажет ететін активтерді үздіксіз оңтайландырады. Бұлтқа негізделген талдау платформалары бүкіл кәсіпорын бойынша операциялық үдерістердің көрінуін қамтамасыз етеді.

Толық автономды фабрикалар ұзақ мерзімді мақсат болып қала бергенімен, осы технологиялар қазірдің өзінде өлшенетін бизнес құндылығын беріп жатыр.

Бұл ауысу бір ғана трансформация жобасы арқылы емес, біртіндеп жүзеге асуда. Әрбір сәтті APC енгізу, болжамды техникалық қызмет көрсету бастамасы және AI қолданбасы кәсіпорындарды анағұрлым автономды жұмыс үлгісіне жақындатады.

Процестік деректерден бәсекелік артықшылыққа

Целлюлоза-қағаз өнеркәсібі операциялық тиімділік ұйымдардың деректерді қаншалықты тиімді пайдаланатынына барған сайын тәуелді болатын жаңа дәуірге қадам басты.

Процесті басқарудың озық жүйелері, автоматтандырылған сынақ жүйелері, сапаны бақылау жүйелері, жасанды интеллект және IIoT технологиялары енді эксперименттік тұжырымдамалар емес. Олар рентабельділікті, тұрақтылықты және бәсекеге қабілеттілікті арттырудың маңызды құралдарына айналып келеді.

Бұл технологияларды сәтті біріктірген кәсіпорындар ірі физикалық кеңейтулерсіз-ақ өзгермелілікті азайтып, өнім сапасының тұрақтылығын жақсартып, энергия тұтынуды төмендетіп, ресурстарды пайдалануды оңтайландырып және өндіріс көлемін арттыра алады.

Ең сәтті енгізу тәжірибелері цифрлық трансформацияның жай ғана көбірек ақпарат жинау емес екенін көрсетеді. Нақты құндылық операциялық деректерді бүкіл құн тізбегі бойынша шешім қабылдауды жақсартатын нақты әрекеттерге бағытталған талдауға айналдырудан туындайды.

Өндіріс талаптары үнемі өзгеріп отырғандықтан, APC целлюлоза-қағаз өндірушілеріне операциялық үздіксіздік пен ұзақ мерзімді бизнес нәтижелері арасындағы алшақтықты жоюға көмектесетін ең маңызды негізгі технологиялардың бірі болып қала береді.