Análise de dados para a indústria de celulose e papel

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 NO_x

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?

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.

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.