維美德工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能生活用紙全產(chǎn)線自主化運(yùn)營的轉(zhuǎn)型

Valmet’s Industrial Internet

面對當(dāng)前國內(nèi)生活用紙行業(yè)階段性產(chǎn)能過剩及消費(fèi)場景日益多元化的挑戰(zhàn)，生活用紙生產(chǎn)企業(yè)正著力于降低運(yùn)營成本和提升效率，包括能耗節(jié)降、品種切換過程的損耗控制、提高快速切換的能力、實現(xiàn)低定量化生產(chǎn)、新品快速研發(fā)投產(chǎn)、持續(xù)提升造紙和后加工工序的設(shè)備穩(wěn)定性、減少產(chǎn)線人為干預(yù)以及產(chǎn)線的全線協(xié)同等。因而，通過產(chǎn)線大數(shù)據(jù)應(yīng)用即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能生活用紙企業(yè)，實現(xiàn)高效低耗的運(yùn)行，甚至向自主化運(yùn)營轉(zhuǎn)型，這些不僅是當(dāng)前的迫切需求，更可以構(gòu)建企業(yè)未來的競爭力。

針對生活用紙生產(chǎn)企業(yè)的這些需求，維美德開發(fā)了一系列融合了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工藝優(yōu)化、最佳生產(chǎn)操作窗口和設(shè)備穩(wěn)定性的解決方案，這些方案通過快速、高效、實時的數(shù)據(jù)分析，為實時場景分析和基于規(guī)則進(jìn)行決策提供最優(yōu)的解決方案。這些方案具體包括先進(jìn)的漿紙分析儀表和控制回路監(jiān)測系統(tǒng)，減少人工干預(yù)的優(yōu)化器以及最佳的操作窗口指導(dǎo)工具、設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測等。通過這些方案，監(jiān)測系統(tǒng)能夠綜合利用歷史和實時數(shù)據(jù)為決策提供支持，持續(xù)優(yōu)化并創(chuàng)造新的洞察；優(yōu)化器能夠自我學(xué)習(xí)，不斷提升適應(yīng)性和戰(zhàn)略性等，最終為企業(yè)提供遠(yuǎn)程維修支持與故障診斷、復(fù)雜工程任務(wù)輔助決策、智能化解決方案制定與報告生成等。

一""維美德工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案和客戶收益

1.1" 通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)節(jié)能

維美德的數(shù)據(jù)專家和工藝專家協(xié)同運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析模型，通過采集和分析生產(chǎn)線的能耗與運(yùn)行數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)線提供遠(yuǎn)程和現(xiàn)場優(yōu)化指導(dǎo)，從而有效降低電力、蒸汽和燃?xì)庀摹Ｍㄟ^工藝優(yōu)化，客戶可在幾個月內(nèi)實現(xiàn)投資回報。實際案例顯示，企業(yè)采用維美德智慧節(jié)能優(yōu)化方案后，可實現(xiàn)能耗降低10%，年節(jié)約成本超過200萬元。具體到紙機(jī)上，維美德的解決方案就是利用烘干部氣罩的先進(jìn)測量技術(shù)進(jìn)行燃?xì)夂驼羝麣庹值目諝馄胶鈨?yōu)化，結(jié)合工藝和數(shù)據(jù)分析幫助客戶的供排風(fēng)風(fēng)機(jī)達(dá)到效率最優(yōu)，電耗最低。以下為某客戶通過維美德工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)節(jié)能的案例：紙機(jī)幅寬為5600mm，設(shè)計產(chǎn)能200t/d，通過節(jié)能優(yōu)化方案后，實現(xiàn)10%的蒸汽節(jié)降和50kWh的噸紙電耗節(jié)降，4個月內(nèi)直接成本節(jié)降約90萬元。

1.2" 實現(xiàn)工藝和流程最佳操作

關(guān)于操作優(yōu)化部分，維美德工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案是通過大數(shù)據(jù)分析和大量的工藝經(jīng)驗提供生產(chǎn)線最佳的運(yùn)行狀態(tài)。通過維美德和客戶有經(jīng)驗的工藝工程師共同設(shè)定KPIs（關(guān)鍵績效指標(biāo)），然后維美德工藝工程師和數(shù)據(jù)專家建立與這些KPIs相關(guān)聯(lián)的模型，智能篩選與產(chǎn)能、質(zhì)量、能耗等相關(guān)的最佳實踐值范圍，來指導(dǎo)操作人員實現(xiàn)穩(wěn)定的生產(chǎn)和工藝流程。從已有的客戶案例來看，采用這些最佳實踐值優(yōu)化后的生產(chǎn)線穩(wěn)定性提升了30%以上。圖2是維美德利用最佳操作窗口指導(dǎo)工具對一個客戶紙機(jī)的能耗情況進(jìn)行跟蹤，然后進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)分析，再由工藝專家現(xiàn)場和遠(yuǎn)程進(jìn)行優(yōu)化，提升其生產(chǎn)線的中心線指標(biāo)，從而使產(chǎn)線達(dá)到工藝穩(wěn)定和節(jié)能效果。

1.3" 通過質(zhì)量預(yù)測實現(xiàn)最佳質(zhì)量操作

生活用紙企業(yè)非常關(guān)注紙品強(qiáng)度這一重要指標(biāo)，但是這些指標(biāo)的傳統(tǒng)檢測方法——從下紙卷到實驗室檢測——存在較長的滯后時間。維美德通過在線質(zhì)量預(yù)測模型能夠?qū)崟r計算當(dāng)前在卷紙張的強(qiáng)度指標(biāo)，指導(dǎo)操作人員可以控制成紙質(zhì)量，減少質(zhì)量降級或過剩，從而通過節(jié)降原物料和減少質(zhì)量投訴實現(xiàn)客戶收益。維美德的已有案例已經(jīng)驗證，質(zhì)量預(yù)測的準(zhǔn)確率可達(dá)97%以上，維美德通過實時預(yù)測在卷紙張的干、濕強(qiáng)度指標(biāo)，為操作工提供了很好的指導(dǎo)，幫助產(chǎn)線保持合理的漿料配比和較低的打漿能耗，從而將紙品質(zhì)量過剩降低15%。目前，通過質(zhì)量預(yù)測實現(xiàn)最佳質(zhì)量操作的投資回報期約半年。具體的客戶案例見圖3。

維美德利用對整個制漿造紙流程的深度認(rèn)識，以及從纖維到成紙的全范圍工藝優(yōu)勢，另外結(jié)合維美德在自動化和流體控制方面的獨(dú)一無二的供貨能力，維美德發(fā)展了從漿到紙的優(yōu)化器，通過漿紙優(yōu)化器可以實現(xiàn)產(chǎn)線在品種更換、工況變化時候?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)控，從而減少人為干預(yù)，進(jìn)而快速地穩(wěn)定成紙質(zhì)量，減少生產(chǎn)線的浪費(fèi)和實現(xiàn)客戶的最大化收益。

此外，維美德在數(shù)據(jù)安全、設(shè)備和控制系統(tǒng)的安全可靠性等方面都有相應(yīng)的應(yīng)用和實踐。同時，維美德?lián)碛幸涣鞯脑破脚_和邊緣服務(wù)解決方案，能夠很好地與生活用紙客戶的數(shù)字化平臺相結(jié)合。

二"工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

2.1" "數(shù)字化的發(fā)展是一個旅程

當(dāng)然，新的事物在最開始時總會面臨一些挑戰(zhàn)。人們對數(shù)字化或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能帶來多大的經(jīng)濟(jì)效益還沒有具體的概念，特別是，數(shù)字化的發(fā)展是一個旅程，是通向未來的探索，是企業(yè)對未來的前瞻性規(guī)劃，是推動傳統(tǒng)工業(yè)升級的必由之路。當(dāng)下，有些企業(yè)還停留在將生產(chǎn)線的數(shù)字化理解為可視化或信息化，忽略了產(chǎn)線數(shù)字化發(fā)展的實質(zhì)。維美德工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)在于維美德與工廠人員共同找出工廠運(yùn)營的痛點和發(fā)展目標(biāo)，讓紙廠運(yùn)營人員參與到產(chǎn)線數(shù)字化的發(fā)展中，與維美德設(shè)備、工藝、數(shù)據(jù)和自動化專家們一起建立相應(yīng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，最終帶來相應(yīng)的企業(yè)收益。

2.2" 可靠和被應(yīng)用的數(shù)據(jù)才是資產(chǎn)

另外，小型和中型紙廠還可能存在一個誤解，認(rèn)為利用發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要大量資源，包括企業(yè)的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限等。眾所周知，產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中必然會生成大量數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)卻因為缺少數(shù)字專家的介入而未被開發(fā)利用，從而處于閑置狀態(tài)。維美德可以通過已有的生活用紙實例，結(jié)合本地的工藝專家在這些紙廠進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)研和評估，推薦適合工廠的數(shù)字化解決方案。在開發(fā)數(shù)字化應(yīng)用時，維美德大量邀請設(shè)備和工藝專家來評估或決定數(shù)據(jù)采用策略，并持續(xù)支持優(yōu)化算法。

當(dāng)然，企業(yè)的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題經(jīng)常是一大挑戰(zhàn)。由于數(shù)據(jù)采集方法和儀表分析儀的影響，數(shù)據(jù)的可靠性受到質(zhì)疑。目前，很多產(chǎn)線上的儀表讀數(shù)在準(zhǔn)確度和實時性方面存在問題。維美德自動化一直致力于開發(fā)并有效應(yīng)用各種傳感器和分析儀。通過推進(jìn)生產(chǎn)線的數(shù)字化，維美德可以不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集技術(shù)的升級，并提供長期的維護(hù)保養(yǎng)服務(wù)。此外，維美德工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案也為不同客戶的復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集提供了相應(yīng)的解決方案。

2.3" 數(shù)據(jù)安全和自主化運(yùn)營密不可分

維美德結(jié)合自身各業(yè)務(wù)線和業(yè)務(wù)單元特性，維美德鼓勵在各個技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展有針對性目標(biāo)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。維美德在客戶生產(chǎn)線的關(guān)鍵數(shù)據(jù)獲取、保護(hù)和應(yīng)用等方面加大發(fā)展力度，包括維美德定制化網(wǎng)關(guān)、安全的連接系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)等。

在制漿造紙這類流程工業(yè)中，產(chǎn)業(yè)自主化運(yùn)營的發(fā)展初期僅靠軟件、數(shù)據(jù)和平臺專家是很難開發(fā)出具有特定目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益的應(yīng)用。維美德在云平臺采用了AWS一整套的技術(shù)和服務(wù)方案，為客戶的數(shù)據(jù)安全保駕護(hù)航。作為流程和工廠控制解決方案的領(lǐng)先提供商，維美德了解在開始階段使用分布式控制系統(tǒng)（DCS）和數(shù)據(jù)管理支持建立堅實基礎(chǔ)的重要性。通過人工智能提高操作性能和運(yùn)營效率，提高設(shè)備正常運(yùn)行時間，顯著減少計劃外停機(jī)，從而節(jié)降成本。

另外，在后加工和包裝環(huán)境中，自主化運(yùn)營的應(yīng)用場景更多。維美德后加工運(yùn)用一系列數(shù)字解決方案，將人工智能和大數(shù)據(jù)的力量與經(jīng)過現(xiàn)場驗證的技術(shù)專長相結(jié)合，通過增加收入和降低成本來幫助客戶實現(xiàn)盈利最大化。自動調(diào)整系統(tǒng)（SAM）使后加工的生產(chǎn)過程處于控制之下，減少人工干預(yù)，并在不影響生產(chǎn)線性能的情況下為產(chǎn)品提供可選的質(zhì)量，及時防止質(zhì)量不合格，避免產(chǎn)品報廢。該系統(tǒng)確保操作簡單、快速、可靠和可重復(fù)，無論操作員的技能如何，都可以直接從操作面板進(jìn)行管理。維美德后加工擁有先進(jìn)的技術(shù)中心，提供實時在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集和分析、預(yù)警提示、遠(yuǎn)程工廠連接等，幫助客戶提高生產(chǎn)線的性能。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成功發(fā)展依賴于精心規(guī)劃和優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施，以實現(xiàn)技術(shù)的無縫集成。將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為一種有價值的工具，造紙廠可以實現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)，同時保持對其系統(tǒng)的信心。隨著工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步轉(zhuǎn)型，有意識、有計劃地使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將繼續(xù)成為推動行業(yè)進(jìn)步和成功的基石。維美德的愿景是借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)幫助維美德的客戶打造自主化運(yùn)營工廠，維美德將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為業(yè)務(wù)加速器，正在全面發(fā)展。