纸浆和造纸行业的数据分析

使用数据分析软件降低生产成本

在保持一致性和质量的同时,实现纸浆和纸张的高产量是一个挑战。追求更高的生产率给设备带来了很大的压力。中断可能是非常昂贵的,而且高可变性对质量不利。因此,在不消耗或破坏硬件的情况下,任何保持生产一致性(甚至改进它)的措施都意味着大量节省。

数据分析软件为纸浆和造纸厂提供了另一种方法来降低成本和提高质量,而无需购买昂贵的新设备。使用软件实现过程优化和控制可以带来巨大的回报——包括减少浪费、提高效率和延长设备寿命。

单独使用软件改进流程知识和性能华体会全站客户端

SIMCA®多元数据分析(MVDA)软件提供了一种方法来调整生产过程,以便更有效地使用原材料,增加产量,并减少设备的磨损。SIMCA®使用历史工艺数据,如产量、产量和质量参数,以创建生产工艺的最佳性能模型。它还可以帮助优化蒸汽和发电,包括回收锅炉,从而节省额外的燃料,并保持排放在控制之下。

制浆造纸厂的生产成功受到许多因素的制约,因为生产过程复杂,需要使用许多设备,包括造纸机和辅助设备。Sartorius的多元数据分析软件SIMCA®提供了一个全面且易于使用的工具集,用于分析历史生产数据,以确定影响最终质量、产量、可持续性和许多其他重要优化目标的最重要因素。这种优化过程的最终目标是从原材料到最终产品的全面可见性和质量预测。

多元变量的系数图,分数图中的一个点,描述了锅炉/汽轮机动力和蒸汽发电机组相对于NO的运行状态x生产。此图显示了原始变量对从最强的正(红色)排名到最强的负(蓝色)的影响。这一目了然地展示应该加强哪些因素,并且需要减少以优​​化x生产。

多元过程数据分析最突出的优点之一是减少了信息深度。具有数百个变量的多年历史过程数据可以显示在一个图表中。然而,整个过程是无损的,像上面的系数图这样的工具允许在任何点进行钻取。这显示了哪些变量在每个点上有最大的影响,并驱动这个过程。它还揭示了隐藏的相关性和因果关系,为过程提供了额外的洞见。

这使得多元数据分析成为培训的宝贵工具。通过观察不同部件如何相互作用,以及哪些变量驱动相互作用,新操作人员将能够更好地理解磨机的功能。此外,它还验证了经验丰富的员工的知识,提供了额外的好处,这不会失去这些华体会全站客户端运营商退休。

通过使用数据分析来回答有关生产优化的典型问题:

  • 在生产优化方面,哪些因素/变量对工厂的运营有最大的影响?
  • 这些影响是如何依赖于电厂运行的运行模式或负荷水平的?
  • 我怎样才能善用这些资源,以尽量环保地运作?
  • 在我没有看到的影响操作的因素之间有因果关系吗?

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介绍基于模型的制浆造纸过程控制

确保流程保持在理想参数范围内的最有效方法之一是实时流程监控和控制。能够立即采取纠正措施,有助于减少浪费和提高效率。和SIMCA®-在线,您将在您的生产过程中获得信心,并实现更一致的产品质量。

监视和控制纸浆和造纸作业的能力——就像在任何其他过程中一样——需要控制程序连接到分布式控制系统(DCS)或制造执行系统(MES),这取决于工厂的布局。控制软件由Sartorius - SIMCA®-在线-与DCS或MES沟通,不替换它们,因此监督控制。

使用数据分析建模可用于将单个变量的许多控制图组合到一个多变量控制图表中。由于这种信息深度的减少是无损的,所以可以在控制图中的任何点使用钻取能力,以检测到偏差的根本原因并采取纠正措施。

建立多变量过程控制是相当简单的。以下是一个典型的场景,具体会根据条件和客户优先级进行调整:

  1. 定义范围、资源和需求
  2. 建立多元变量软件
  3. 使用数据科学家咨询服务和/或让员工接受培训来执行后续任务华体会KG彩票
  4. 确定最可能从数据历史学家那里获取的适合的数据集
  5. 找出驱动调查过程的最具影响力的变量,并据此建立多变量模型
  6. 将模型上传到在线监控软件-准备好了。

只要能够访问IT设备,所有这些步骤,包括咨询和培训,都可以在没有任何外部人员在场的情况下远程完成。

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实现预测性甚至规定性控制

实时监测的另一个优点是预测控制。SIMCA®-online能够预测一个过程是如何发展的,并确定它是否偏离了一个最优模型。这为规范操作提供了机会,可以在早期更改变量,这可以以闭环的形式自动完成,也可以由操作人员手动完成。

监视和控制纸浆和造纸作业的能力——就像在任何其他过程中一样——需要控制程序连接到分布式控制系统(DCS)或制造执行系统(MES),这取决于工厂的布局。控制软件由Sartorius - SIMCA®-在线-与DCS或MES沟通,不替换它们,因此监督控制。

SIMCA过程控制原理图®-在线的。该程序通过几个不同的数据库连接DCS或ME,其又连接到数据网络。一台造纸机和各种挂钩的一个或多个辅助设备到同一网络。simca.®-在线服务器从这些数据库读取数据,也可以写回历史数据库或批处理数据库(如果可用),如果需要到DCS / MES。

如图所示,一个装置可以用于过程控制,从简单的监控到闭环控制。用于监控SIMCA®-online将来料工艺数据与理想工艺模型进行比较,并将其绘制在一个单一的多变量控制图中,使用2 σ和3σ;偏差的限制。操作人员可以很容易地看到一个过程是否离理想状态太远了。

预测控制是复杂程度的下一步。在这种情况下,软件基于从分析历史数据中获得的知识来预测当前过程的发展。华体会全站客户端因此,在某个过程运行时间之后,它将能够预测过程结果(良率、质量参数),或者它是否可能在未来失去控制。在后一种情况下,这可以用来提醒操作人员,人类的眼睛看到发生的偏差。

最先进的是指令性控制。它增加了对指令性控制的重要设置的更改提供建议的选项。这意味着操作人员知道要重置为新值的参数,以防止进程偏离。我们认为这是建议的未来。如果需要,也可以通过将更改自动写回DCS / MES进行闭环控制。

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数据分析软件的成本远低于资本设备的投资,通常不需要许可,与安装新设备相比,可以快速实现。

资本投资(与软件相比)

  • 需要进行广泛的正式预算审查和高成本
  • 投入大量时间与多个供应商一起实现
  • 需要许可和法规要求可能适用
  • 需要新的人员和/或广泛的培训
  • 在实现过程中减慢或中断操作

减少排放:使用数据分析优化您的热和动力单元试试我们的锅炉基准调查>

投资回报率和储蓄结果

已实施SIMCA的纸浆和造纸厂的投资回报(ROI)®和SIMCA®-每年在线进行工艺优化和控制6 - 9次或以上。简而言之,公司可以在短短几个月内节省数百万美元的软件。

三个纸浆和纸公司的例子

提高回收锅炉效率

一个纸浆和纸公司的目标是提高培养锅炉效率,节省燃料成本。

  • 工厂经理计算出,通过改进蒸发器的性能,使黑液固体含量提高1%,每年节省的燃料价值超过20万美元
  • 通过SIMCA改进流程®,固体含量增加了0.5%
  • 预计明年的改善幅度为1 - 2%

实时评估产品质量

两家纸张专业公司实施了SIMCA®和SIMCA®-在线实时评估产品质量。

  • 通过实时评估质量,从而减少对实验室测试的依赖,该公司能够在进行分级更改时减少50%的启动时间,同时在一台机器上增加多达25吨的产量
  • 这导致一台机器的节省接近300,000欧元
  • 在另一种情况下,新客户或新产品的尝试运行失败的次数可以减少到50次运行中的0次,从而节省大量的返工成本和时间,并有利于公司的声誉

保存化学品消耗

客户使用SIMCA减少苏打浪费和降低的材料成本®网络

  • 通过控制澄清剂的pH值,可以使硫酸的精确和及时的加药保持恒定的理想水平
  • 硫酸和苏打损失的节省估计每年超过12万美元

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在没有资本支出的情况下减少排放

利用软件优化发电和排放控制比购买新设备成本要低得多,而且可以避免出现麻烦。
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优化和控制过程

数据分析软件可以帮助您优化流程,并在生产过程中控制它们。

  • 减少计划外停机
  • 提高设备整体效率(OEE)
  • 提高原料利用率
  • 监视单个控制图,而不是多个屏幕
  • 迅速识别缺陷
  • 模型策略和预测结果

减少计划外停机

您可以使用来自您的仪器的数据,并以多变量的方式进行分析,以管理生产设备的长期运行状况,减少计划外停机时间,并防止故障。通过对导致磨损的所有因素的统计分析,您可以了解最有可能延长设备寿命或缩短进程之间的停机时间的操作设置或进程,甚至实现预测性维护。

提高设备整体效率

整体设备效率(OEE)是衡量生产效率的金标准和最佳实践。它提供了一个客观的测量百分比的制造时间是真正的生产力。通过测量OEE和分析潜在的损失和瓶颈,您将获得关于如何系统地改进生产工艺的重要见解。

提高原料利用率

正确的数据分析工具可以帮助您评估化学品、矿物质和其他原材料的组成,以确保它们符合生产要求。这有助于防止使用劣质原材料,从而影响最终产品的质量或破坏批次。它还可以帮助您找到合适的体积、温度、成分或任何其他相关的原材料属性,以优化您的工艺,并以最少的浪费生产最佳质量的产品。

获得统一控制图

在典型的过程监控应用中,操作人员需要使用许多不同的控制图来监视和监控偏差。将多个图表合并成一个控制图表,以同时监控所有变量,并在流程开始偏离最优路径时得到警报,这可能是一个巨大的好处,特别是当您的操作人员少于正常人员时。下钻功能将允许您立即确定偏差的根本原因。

迅速识别缺陷

有了统计过程监控,您将能够更快地识别产品、材料、设备或过程中的任何缺陷。最终,这将意味着你们整体生产质量的改善,过程偏差的减少和破坏批次的减少。

模型策略和预测结果

多变量分析模型为预测质量参数随着时间的推移提供了基础。它让您预测具有高度信心的最终关键质量属性。制造商可以使用高级数据分析来比较和测量各种生产投入的效果 - 通常发现正在影响输出的令人惊讶和意外的依赖性。

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