Beim Auftreten von Produktionsproblemen an einer Papiermaschine, und daraus resultierenden Beeinträchtigungen der Lauffähigkeit, ist der Papierherstellungsprozess in der Regel schon seit Stunden aus dem Ruder gelaufen – ohne dass es jemand bemerkt. Der neue digitale Service von Kemira und SimAnalytics hilft den Betreibern und Ingenieuren in Papierproduktionsanlagen, dies zu verhindern.
„Das Erkennen erster Anzeichen einer bevorstehenden Störung im komplizierten Papierherstellungsprozess ist gelinde gesagt eine anspruchsvolle Aufgabe“, so Antti Pirneskoski, Leiter des Geschäftsbereichs Pulp & Paper Services bei Kemira. „Wir haben unsere tiefgründige Expertise in der Papierherstellungschemie und ihrer Anwendung mit den bewährten Fähigkeiten von SimAnalytics im Bereich maschinellen Lernens und moderner Prozessanalytik kombiniert, damit dies möglich wird.“
Gemeinsam schaffen wir einzigartige Transparenz und Vorhersagbarkeit im Papierherstellungsprozess, was zu höherer Maschineneffizienz führt.
KemConnect Harmonizer ist ein digitaler Service für modernste Betriebsanalysen in Produktionsstätten für Papier, Karton und Papiertaschentüchern. Es kombiniert Erkenntnisse zu chemischen und mechanischen Prozessen und schafft so einzigartige Transparenz und Vorhersagbarkeit bei der Papierherstellung, was zu stabileren Produktionsprozessen und höherem Maschinenwirkungsgrad führt.
Kemira und SimAnalytics arbeiteten bei der Entwicklung der Lösung in einem Kundenprojekt zusammen. Kürzlich erwarb Kemira eine Minderheitsbeteiligung an SimAnalytics, um die Zusammenarbeit zu vertiefen.
Aufrechterhaltung optimal aufeinander abgestimmter Prozesse
In der Papierherstellung gibt es praktisch eine unbegrenzte Anzahl an Kombinationen ständig schwankender Variablen, die sich auf die Lauffähigkeit von Papiermaschinen, die Qualität des Endprodukts und die Gesamteffizienz der Produktion auswirken.
„Deswegen reichen vorgegebene Muster zur Erkennung von Störungen in der Regel nicht aus, um stabile Prozesse und eine unterbrechungsfreie Produktion zu gewährleisten. Sie können dem komplexen Charakter der Papierherstellung nicht ausreichend Rechnung tragen“, betont Antti.
Stattdessen liegt der Schwerpunkt von KemConnect Harmonizer auf dem Aufrechterhalten eines störungsfreien und harmonischen Ablaufs an der Papiermaschine. In der Praxis überwacht er die Prozessstabilität anhand mehrerer Schlüsselparameter und -variablen für die gesamte Papiermaschine und erkennt aufkommende Probleme, indem er Abweichungen identifiziert und Betreiber darauf aufmerksam macht. Anomalien deuten darauf hin, dass der Prozess aus dem Ruder läuft und das Risiko von Prozessstörungen steigt. Auf Grundlage der Daten liefert der Dienst verwertbare Erkenntnisse, mit denen Betreiber chemische und mechanische Prozesse anpassen können, bevor sich Störungen auf die Produktion auswirken.
„Dieser Ansatz ermöglicht es uns, das Werkspersonal frühzeitig auf auftretende Probleme aufmerksam zu machen, sodass es schnell reagieren kann. Die Aufmerksamkeit des Betreibers wird auf die Aspekte gelenkt, die für die Aufrechterhaltung der Prozessstabilität am wichtigsten sind“, erläutert Samuli Kortelainen, COO und einer der Gründer von SimAnalytics.
Die Aufmerksamkeit des Bedieners wird auf die Aspekte gelenkt, die für die Aufrechterhaltung der Prozessstabilität am wichtigsten sind.
Höhere Transparenz und bessere Einblicke in die Prozessharmonie unterstützen die fortlaufende Optimierung der operativen Produktion und gewährleisten Prozessstabilität in Situationen, in denen Funktionsstörungen leicht auftreten können, z. B. nach Sortenwechseln oder Stillständen. Der Service trägt auch bei, Unterschiede zwischen den jeweiligen Schichten und ihre Arbeitsweisen an der Maschine anzugleichen.
„Das Ziel besteht darin, den Menschen, die in der Produktion arbeiten, zu helfen und die Effizienz von Prozessen, für die sie verantwortlich sind, zu erhöhen. Die Auswirkungen falscher Entscheidungen kumulieren sich leicht in einem so langen, kontinuierlichen Prozess, der leicht auf verschiedene Prozessphasen übergreifen kann“, so Samuli.
Verborgene Möglichkeiten aufdecken
Die Visualisierung von Prozessharmonie und Ursachenanalyse steigern mit der Zeit das allgemeine Prozessverständnis in der Papierherstellung. In Kundenprojekten hat der Dienst seine Leistungsfähigkeit bereits unter Beweis gestellt, indem er bei Prozessstörungen bisher unbekannte Zusammenhänge zwischen Ursache und Wirkung aufdeckte.
„Das maschinelle Lernmodell, mit dem der Harmony-Algorithmus arbeitet, wird automatisch auf Grundlage der Prozessdaten von Kunden erstellt. Die Nutzer des Systems müssen keine Zeit für den Aufbau oder die Schulung des Modells aufwenden, sondern können sich auf die Nutzung von Informationen für die kontinuierliche Weiterentwicklung konzentrieren“, erläutert Samuli.
Der Dienst kombiniert Echtzeitdaten zu Chemieanwendungen, z. B. aus KemConnect™ Überwachungs- und Steuerungslösungen, mit anderen relevanten Betriebs- und Leistungsdaten aus dem Papierherstellungsprozess. Das Modell lernt kontinuierlich aus den in der Produktion gesammelten Prozessdaten, passt sich an und verbessert die Genauigkeit von Risikovorhersagen und Ursachenanalysen.
Ein stabilerer Prozess bedeutet eine sofortige Verbesserung der Gesamteffizienz der Produktion um 1-2 %. Ein stabiler Papierherstellungsprozess ist auch eine Voraussetzung für Initiativen zum Einsparen von Rohstoffen, Energie und Wasser.
„Die Fähigkeit zum Ergreifen schneller Korrekturmaßnahmen, um Prozessunterbrechungen zu verhindern, wird in einem wettbewerbsintensiven Umfeld immer wichtiger, und mit der zunehmenden Geschwindigkeit der Papier- und Kartonmaschinen profitiert man auch mehr davon. Es gibt viele verborgene Verbesserungsmöglichkeiten zu entdecken“, so Antti.