Análise de dados para a indústria de celulose e papel

Reduza os custos de produção com software de análise de dados

Atingir uma alta taxa de produção de celulose e papel e, ao mesmo tempo, manter a consistência e a qualidade pode ser um desafio. A busca por maior produtividade coloca muito estresse no equipamento. As interrupções podem ser muito caras e uma alta variabilidade é ruim para a qualidade. Portanto, quaisquer medidas para manter a produção consistente - ou mesmo melhorá-la - sem esgotar ou danificar o hardware podem significar uma grande economia.

O software de análise de dados oferece uma maneira alternativa para as fábricas de papel e celulose reduzirem custos e melhorarem a qualidade sem comprar novos equipamentos caros. O uso de software para otimizar e controlar o processo pode trazer grandes retornos - incluindo redução do desperdício, maior eficiência e vida útil prolongada do equipamento.

Melhore o conhecimento e o desempenho do processo apenas com...

O software SIMCA® Multivariate Data Analysis (MVDA) oferece uma maneira de ajustar os processos de produção para usar as matérias-primas com mais eficiência, aumentar a produção e reduzir o desgaste do equipamento. SIMCA® usa dados históricos do processo, como rendimento, produção e parâmetros de qualidade para criar um modelo do processo de produção com desempenho ideal. Também pode ajudar a otimizar a geração de vapor e energia, incluindo caldeiras de recuperação, resultando em economia adicional de combustível, além de manter as emissões sob controle.

O sucesso da produção nas fábricas de celulose e papel é governado por muitos fatores, pois os processos são complexos e muitas peças de equipamento, incluindo máquinas de papel e dispositivos auxiliares, são usadas. O software de análise de dados multivariados da Sartorius SIMCA® fornece um conjunto de ferramentas abrangente, mas fácil de usar, para analisar dados históricos de produção para determinar os fatores mais influentes que impulsionam a qualidade final, rendimento, sustentabilidade e muitos outros objetivos de otimização importantes que você possa ter. O objetivo final de tal processo de otimização pode ser visibilidade total e previsão de qualidade desde a matéria-prima até o produto final.

Gráfico de coeficiente para uma variável multivariada, um ponto em um gráfico de pontuação, que descreve o estado operacional de uma energia de caldeira / turbina a vapor e unidade de geração de vapor em relação à produção de NOx. Este gráfico mostra as influências das variáveis originais no ponto classificado do positivo mais forte (vermelho) ao negativo mais forte (azul). Isso mostra rapidamente quais fatores devem ser reforçados e quais precisam ser reduzidos para otimizar a produção de NOx



Uma das vantagens mais importantes da análise multivariada de dados de processo é a redução da profundidade da informação. Anos de dados históricos do processo com centenas de variáveis ​​podem ser exibidos em um único gráfico. No entanto, todo o processo é sem perdas e ferramentas como o gráfico de coeficiente acima permitem uma análise detalhada em qualquer ponto. Isso mostra quais variáveis ​​têm a influência mais forte em cada ponto e conduzem o processo. Ele também revela correlações ocultas, bem como relações de causa e efeito que fornecem informações adicionais nos processos.

Isso torna a análise multivariada de dados uma ferramenta inestimável para treinamento. Novos operadores serão capazes de entender a função do moinho muito melhor ao ver como as diferentes partes interagem e quais variáveis ​​conduzem a interação. Além disso, também verifica o conhecimento dos empregados experientes proporcionando o benefício agregado que não se perde com a aposentadoria desses operadores.

Perguntas típicas sobre a otimização da produção respondidas usando a análise de dados:

  • Quais são os fatores / variáveis ​​que têm a maior influência nas operações da planta no que diz respeito à otimização da produção?
  • Como essas influências dependem do modo de operação ou nível de carga em que a planta está operando?
  • Como posso fazer uso deles para funcionar sempre da forma mais ecológica possível?
  • Existem relações causais entre fatores que não estou vendo e que afetam as operações?

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Introduzir controle de processo baseado em modelo em papel e...

Uma das maneiras mais eficazes de garantir que seus processos permaneçam dentro dos parâmetros ideais é com monitoramento e controle de processos em tempo real. Ser capaz de tomar ações corretivas imediatamente ajuda a reduzir o desperdício e melhorar a eficiência. Com o SIMCA® online, você ganhará confiança em seus processos de produção e obterá uma qualidade de produto mais consistente.Introduza o controle de processo baseado em modelo em papel e celulose

A capacidade de monitorar e controlar operações em papel e celulose - como em qualquer outro processo - exige que o programa de controle esteja conectado ao sistema de controle distribuído (DCS) ou ao sistema de execução de manufatura (MES), dependendo do layout da planta. O software de controle da Sartorius - SIMCA®-online - comunica-se com o DCS ou MES e não os substitui, portanto, controle supervisório.

A modelagem com análise de dados pode ser usada para combinar muitos gráficos de controle para variáveis únicas em um gráfico de controle multivariado. Como essa redução da profundidade da informação não tem perdas, os recursos de detalhamento podem ser usados em qualquer ponto do gráfico de controle para detectar a causa raiz de um desvio e tomar medidas corretivas.

Configurar o controle de processo multivariado é bastante descomplicado. O seguinte é um cenário típico, em detalhes, haverá adaptações dependendo das condições e prioridades do cliente:

  1. Defina escopo, recursos e requisitos
  2. Configure o software multivariável
  3. Use serviços de consultoria de cientistas de dados e / ou tenha uma equipe treinada para realizar as tarefas subsequentes
  4. Determine um conjunto de dados adequado para o propósito obtido - muito provavelmente - de um historiador de dados
  5. Encontre as variáveis mais influentes que conduzem o processo investigado e construa modelos multivariados a partir destes
  6. Carregue o modelo no software de monitoramento online - pronto para usar.

Desde que o acesso às instalações de TI seja possível, todas essas etapas, incluindo consultoria e treinamento, podem ser feitas remotamente, sem a presença de pessoas externas nas instalações da fábrica.

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Alcance o controle preditivo ou mesmo prescritivo

Outra vantagem do monitoramento em tempo real é o controle preditivo. SIMCA®-online é capaz de prever como um processo está se desenvolvendo e determinar se ele está se desviando de um modelo ideal. Isso oferece uma oportunidade para ação prescritiva, alterando as variáveis no início, o que pode ser feito automaticamente na forma de um ciclo fechado ou manualmente por um operador.

A capacidade de monitorar e controlar operações em papel e celulose - como em qualquer outro processo - exige que o programa de controle esteja conectado ao sistema de controle distribuído (DCS) ou ao sistema de execução de manufatura (MES), dependendo do layout da planta. O software de controle da Sartorius - SIMCA®-online - comunica-se com o DCS ou MES e não os substitui, portanto, controle supervisório.

Esquema de controle de processo usando SIMCA®-online. O programa conecta o DCS ou MES por meio de vários bancos de dados diferentes que, por sua vez, se conectam a uma rede de dados. Uma máquina de papel e um ou mais dispositivos auxiliares de todos os tipos se conectam à mesma rede. O servidor SIMCA® online lê dados desses bancos de dados e também pode escrever de volta para o historiador ou banco de dados de lote (se disponível) e, se desejado, para o DCS / MES.

Uma configuração, conforme mostrado no esquema, pode ser usada para controle de processo, variando de monitoramento simples a controle de malha fechada. No caso de monitoramento, o SIMCA®-online compara os dados do processo de entrada com o modelo do processo ideal e os plota em um único gráfico de controle multivariado, de acordo com 2 & sigma; e 3 & sigma; limites de desvio. Os operadores podem ver facilmente quando um processo está se afastando muito do ideal.

O controle preditivo é o próximo passo na escala de sofisticação. Nesse caso, o software prevê o desenvolvimento do processo atual com base no conhecimento obtido na análise de dados históricos. Após um determinado tempo de execução do processo, ele será capaz de prever o resultado do processo (rendimento, parâmetros de qualidade) ou se é provável que saia do controle no futuro. No último caso, isso pode ser usado para alertar o operador muito antes de que o olho humano vê o desvio acontecer.

O mais avançado é o controle prescritivo. Ele adiciona a opção de aconselhar sobre alterações em configurações importantes do controle prescritivo. Isso significa que os operadores conhecem os parâmetros para redefinir para novos valores para impedir o desvio dos processos. Referimo-nos a isso como futuro aconselhado. Se desejado, isso também pode ser levado ao controle de malha fechada, gravando as alterações de volta no DCS / MES automaticamente.

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O software de análise de dados custa muito menos do que os investimentos em equipamento de capital, normalmente não requer licenças e é rápido de implementar em comparação com a instalação de novos equipamentos

Investimentos de capital (em comparação com software)

  • Incluir revisões de orçamento formais extensas e custos elevados
  • Envolva muito tempo para implementar com vários fornecedores
  • Necessidade de autorização e requisitos regulatórios podem ser aplicáveis
  • Exigir novo pessoal e / ou treinamento extensivo
  • Operações lentas ou interrompidas durante a implementação

Reduza as emissões: otimize suas unidades de calor e energia usando análise de dados Experimente nossa pesquisa de benchmark de caldeira>

Resultados de ROI e economia

O retorno sobre o investimento (ROI) para fábricas de celulose e papel que implementaram SIMCA® e SIMCA®-online para otimização e controle de processos é de seis a nove vezes ou mais, por ano. Resumindo, as empresas podem economizar milhões de dólares em apenas alguns meses com o software.

Três exemplos de empresas de celulose e papel

Melhor eficiência da caldeira de recuperação

A meta para uma empresa de celulose e papel era melhorar a eficiência da caldeira de recuperação e economizar custos de combustível.

  • O gerente da fábrica havia calculado que uma melhoria de 1% no teor de sólidos de licor negro por meio de um melhor desempenho do evaporador valia mais de $ 200.000 por ano em economia de combustível
  • Ao melhorar o processo com SIMCA®, o aumento de sólidos alcançado foi de 0,5%
  • As melhorias esperadas ao longo do próximo ano foram estimadas em 1 - 2%

Avaliação em tempo real da qualidade do produto

Duas empresas especializadas em papel implementaram o SIMCA® e o SIMCA®-online para avaliação em tempo real da qualidade do produto.

  • Ao avaliar a qualidade em tempo real e, assim, reduzir a dependência de testes de laboratório, a empresa foi capaz de reduzir o tempo de inicialização ao fazer mudanças de grau em até 50%, aumentando a produção em até 25 toneladas em uma máquina
  • Isso levou a uma economia de cerca de € 300.000 em uma máquina
  • Em outro caso, o número de execuções de teste com falha para novos clientes ou novos produtos poderia ser reduzido a 0 em 50 execuções, economizando custos e tempo consideráveis para retrabalho, além de ser benéfico para a reputação da empresa

Economize no consumo de produtos químicos

Um cliente reduziu o desperdício de refrigerante e os custos de material usando SIMCA® online

  • O controle do pH do clarificador permitiu a dosagem exata e oportuna de ácido sulfúrico para manter o nível ideal e constante
  • As economias de ácido sulfúrico e perda de soda foram calculadas em mais de US $ 120.000 por ano

Otimize suas unidades de calor e energia usando análise de dados Experimente nossa pesquisa de benchmark de caldeira>

Reduza as emissões sem despesas de capital

Otimizar a produção de energia e o controle de emissões usando software é muito menos custoso do que comprar novos equipamentos e evita aborrecimentos.
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Otimizar e controlar processos

O software de análise de dados ajuda a otimizar seus processos e mantê-los sob controle durante a fabricação.

  • Reduza o tempo de inatividade não planejado
  • Melhorar a eficiência geral do equipamento (OEE)
  • Melhorar a utilização de matéria-prima
  • Monitore um único gráfico de controle em vez de várias telas
  • Identifique defeitos rapidamente
  • Modelar estratégias e prever resultados

Reduza o tempo de inatividade não planejado

Você pode usar dados provenientes de seus instrumentos e analisados de forma multivariada para gerenciar a integridade operacional de longo prazo dos equipamentos de produção, reduzir o tempo de inatividade não programado e evitar quebras. Com uma análise estatística de todos os fatores que levam ao desgaste, você pode obter insights sobre as configurações ou processos operacionais com maior probabilidade de estender a vida útil do equipamento ou reduzir o tempo de inatividade entre os processos e até mesmo implementar manutenção preditiva.

Melhorar a eficiência geral do equipamento

A eficiência geral do equipamento (OEE) é o padrão ouro e a melhor prática para medir a produtividade da manufatura. Ele fornece uma medição objetiva da porcentagem do tempo de fabricação que é verdadeiramente produtivo. Ao medir o OEE e analisar as perdas e gargalos subjacentes, você obterá insights importantes sobre como melhorar sistematicamente seu processo de fabricação.

Melhorar a utilização de matéria-prima

A ferramenta de análise de dados certa pode ajudá-lo a avaliar a composição de produtos químicos, minerais e outras matérias-primas para garantir que atendam aos requisitos de produção. Isso pode ajudar a evitar que matérias-primas de qualidade inferior sejam usadas, o que pode afetar a qualidade de seu produto final ou arruinar lotes. Também pode ajudá-lo a encontrar o volume, a temperatura, a composição certa ou qualquer outra propriedade relevante das matérias-primas para otimizar seu processo e produzir o produto da melhor qualidade com o mínimo de desperdício.

Obtenha um gráfico de controle unificado

Com aplicações típicas de monitoramento de processo, seus operadores terão vários gráficos de controle diferentes que precisam observar e monitorar os desvios. Combinar vários gráficos em um único gráfico de controle para monitorar todas as variáveis simultaneamente e obter alarmes quando um processo começa a se desviar do caminho ideal pode ser um grande benefício, especialmente quando você está operando com menos equipe do que o normal. Os recursos de detalhamento permitirão que você identifique as causas raiz dos desvios imediatamente.

Identifique defeitos rapidamente

Com o monitoramento estatístico do processo implementado, você será capaz de identificar mais rapidamente quaisquer defeitos em seus produtos, materiais, equipamentos ou processos. Em última análise, isso significará uma melhoria na qualidade geral da produção, redução nos desvios do processo e menos lotes arruinados.

Estratégias de modelo e resultados preditivos

O modelo de análise multivariada fornece uma base para prever parâmetros de qualidade ao longo do tempo. Ele permite que você preveja os atributos de qualidade críticos finais com um alto grau de confiança. Os fabricantes podem usar análises de dados avançadas para comparar e medir o efeito de várias entradas de produção - frequentemente encontrando dependências surpreendentes e inesperadas que estão impactando a saída.

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