Цифровая трансформация целлюлозно-бумажных комбинатов:искусственный интеллект, Интернет вещей и эволюция отрасли

Цифровизация, искусственный интеллект, Интернет вещей и меняющиеся целлюлозно-бумажные комбинаты.

Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из основных опор мирового производства, поскольку она предоставляет основные ресурсы для производства упаковки, санитарно-гигиенической продукции, специальной бумаги и т. д. Эти операции традиционно основывались на ручном мониторинге, пакетных операциях и постепенной автоматизации. Тем не менее, с усилением рыночного давления, включая рост цен на сырье, ужесточение экологического законодательства и рост спроса и качества продукции, в этом секторе происходят радикальные цифровые изменения.

Цифровизация, основанная на искусственном интеллекте и промышленном Интернете вещей (IIoT), трансформирует операции, позволяя предприятиям стать более эффективными, устойчивыми и оперативными, чем раньше. В этой статье исследователь исследует революцию, вызванную этими технологиями на целлюлозно-бумажных комбинатах, ее применение, преимущества, проблемы и стратегические последствия для игроков отрасли.

<сильный>1. Императив цифровой трансформации.

Целлюлозно-бумажные комбинаты являются капиталоемкими предприятиями, включающими сложные химические, механические и термические операции. В прошлом операторы использовали ручную проверку, отбор проб в течение определенного периода времени и традиционную автоматизацию. Цифровизация сегодня уже не выбор, а необходимость.

Ключевые факторы:

Эффективность операций: Алгоритмы искусственного интеллекта помогают обрабатывать как исторические, так и текущие данные, чтобы повысить эффективность параметров производства, сократить время простоев и повысить производительность.

Контроль затрат: Системы автоматизации и IIoT могут помочь сократить использование энергии, химических веществ и трудовых отходов.

Соответствие принципам устойчивого развития: Цифровые инструменты отслеживают потребление воды, энергии и химикатов, что помогает соблюдать экологические нормы и внутренние цели устойчивого развития.

Внедрение ИИ компанией Mills в производстве бумаги и интеллектуальных систем производства целлюлозы и бумаги не только обеспечивает высокую производительность, но и делает их конкурентоспособными в долгосрочной перспективе в динамичной глобальной бизнес-среде.

<сильный>2. Приложения промышленного Интернета вещей (IIoT).

Интеграция устройств IIoT сыграла решающую роль в революционном преобразовании работы заводов. Датчики установлены по всему оборудованию и трубопроводам для измерения фактических временных данных о температуре, давлении, скорости потока, однородности волокна и проценте влажности.

Приложения IIoT:

Прогнозируемое техническое обслуживание. Благодаря постоянному контролю над рафинерами, варочными котлами и бумагоделательными машинами прогнозируемые поломки выявляются заранее, а количество незапланированных простоев снижается.

Однако это не ограничивается только информацией, основанной на данных, поскольку оптимизация работы котла, сушилок и двигателей также может быть оптимизирована на основе данных, чтобы потреблять меньше энергии и иметь меньший углеродный след.

Контроль качества: Качество поставляемой целлюлозы и бумаги может быть удовлетворено стабильными спецификациями, которые могут быть предоставлены в режиме реального времени и удовлетворяют потребности клиентов.

Внедряя эффективность, основанную на IIoT и искусственном интеллекте, в процессы производства целлюлозы, заводы смогут создать циклическую реакцию, при которой изменения в производственных процессах динамически учитываются и достигаются абсолютная эффективность и минимальные отходы.

<сильный>3. Оптимизация процессов с помощью искусственного интеллекта.

Искусственный интеллект можно рассматривать просто как быстро развивающуюся теорию, которая будет внедрена в практику, применяемую на заводах по всему миру. Системы искусственного интеллекта используют прошлые и текущие данные об операциях в режиме реального времени, чтобы сделать операции эффективными, качественными и устойчивыми.

На практике это применимо как:

• Оптимизация химикатов: ИИ может предсказать конкретную дозировку, которая будет применяться во время варки целлюлозы и отбеливания, что снижает отходы химикатов и ущерб окружающей среде.

Контроль энергопотребления: Алгоритмы применяются для оптимизации работы котлов, сушилок и двигателей, что позволяет экономить топливо и электроэнергию.

• Прогнозное обслуживание: Машинное обучение предугадывает первые признаки износа оборудования или отклонения от нормы и позволяет заранее планировать техническое обслуживание.

Эта трансформация является причиной того, что целлюлозно-бумажная промышленность переживает цифровую трансформацию, а системы управления теперь становятся более проактивными и прогнозирующими.

<сильный>4. Умные заводы:интеграция и централизация.

Инновационный принцип «умного» завода — интеграция систем искусственного интеллекта, IIoT и цифрового управления в одну операционную платформу. Умные фабрики предоставляют операторам возможность одновременно наблюдать за многими процессами, включая варку целлюлозы и отбеливание, формирование и отделку бумаги.

Преимущества умных мельниц следующие:

Принятие решений в режиме реального времени :Операторы моментально отреагируют на изменения производства.

Интеграция цепочки поставок :Интеграция цепочки поставок – это процесс, в котором деятельность комбината связана с его поставщиками и дистрибьюторами, что позволяет им делать правильные прогнозы запасов и спроса.

Эффективность использования ресурсов :Это оптимизация потребления воды, химикатов и энергии для минимизации затрат и воздействия на окружающую среду.

Также обеспечивается удаленный мониторинг и централизованный контроль, что повышает надежность выполняемых операций, а также обеспечивается эффективное управление операциями наряду с мониторингом различных объектов.

<сильный>5. Технология цифрового двойника

Технология цифровых двойников является самой радикальной технологией в цифровизации целлюлозно-бумажной промышленности. Цифровые двойники – это виртуальные представления реальных вещей или процессов, которые постоянно получают новую информацию в режиме реального времени.

Приложения включают:

Моделирование процесса :Виртуальное тестирование изменений — это процесс, который позволяет инженерам моделировать рабочие условия, не нарушая производство.

Прогнозная аналитика :Цифровые двойники учитывают состояние оборудования, энергопотребление и качество продукции.

Обучение и безопасность :Операторы смогут обучаться на цифровых двойниках посредством погружения, что снижает количество человеческих ошибок и повышает безопасность на рабочем месте.

С помощью цифровых двойников можно соединить данные IIoT и модели искусственного интеллекта и оптимизировать каждый этап производства в режиме реального времени.

<сильный>6. Цифровизация к устойчивому развитию.

Устойчивое развитие – это движущая сила цифровой трансформации в целлюлозно-бумажной промышленности. Цифровые инструменты дают возможность реализовать устойчивое производство целлюлозы, что помогает предприятиям обращать внимание на объемы используемой воды, выделение газов химикатов и потери энергии.

Основные приложения:

Автоматизированный мониторинг очистки воды - это означает, что сточные воды соответствуют установленным стандартам. Онлайн-мониторинг энергии применяется при настройке котлов и осушителей для снижения выбросов парниковых газов.

Дозирование химикатов, обеспечиваемое искусственным интеллектом, снижает чрезмерное использование химикатов, тем самым защищая окружающую среду.

Добавив показатели устойчивости в электронную систему, можно достичь соответствия и обеспечить экономию средств и улучшение экологических показателей комбината.

7. Ключевые применения искусственного интеллекта и IIoT на целлюлозно-бумажных комбинатах

 Область применения  Используемые технологии  Преимущество  Пример результата  Прогнозируемое обслуживание  ИИ, датчики IIoT  Меньше простоев, более длительный срок службы оборудования  15 % непреднамеренных остановок. Оптимизация энергопотребления  ИИ, Интернет вещей  Меньше энергопотребления и электроэнергии  На 10 % меньше затрат на электроэнергию  Контроль качества  Машинное зрение, датчики  Постоянное качество целлюлозы и бумаги  На 5 % меньше брака  Управление химикатами  Системы дозирования  Меньше отходов и расходов на химикаты  Сокращение количества химикатов на 8%.  Оптимизация цепочки поставок. Интеграция облака и Интернета вещей. Улучшение запасов и логистики. Сокращение сроков доставки на 12 %.

В следующей таблице показано, как приложения искусственного интеллекта и IIoT обеспечивают реальную операционную, финансовую и экологическую отдачу.

8. Мини-кейсы

Пример 1 — применение профилактического технического обслуживания на целлюлозном заводе.
Разработал датчики IIoT на варочных котлах и рафинерах на целлюлозном заводе среднего размера и включил данные в прогнозирующую модель искусственного интеллекта. За шесть месяцев завод сэкономил 18 процентов времени незапланированных простоев и 7 процентов энергии, а также оптимизировал дозирование химикатов в различных процессах.

Пример 2:ИИ в оптимизации энергопотребления при производстве бумаги.

На бумажной фабрике внедрили систему на базе искусственного интеллекта для оперативной проверки котлов и сушилок. Следовательно, поскольку фабрика изменяла температуру и скорость потока в реальном времени, это способствовало экономии 10 процентов затрат электроэнергии и сохранению качества бумаги, что отражает то, как цифровая трансформация может быть применена на практике.

9. Трудности и прогнозируемые вмешательства.

Хотя положительные эффекты очевидны, существуют проблемы с внедрением искусственного интеллекта и IIoT на предприятиях:

Крупный стартап :Установка цифровых систем может оказаться дорогостоящей. Затрат можно избежать, используя внедрение.

Интеграция данных :Старые системы, возможно, придется модернизировать, чтобы они подходили. Решения по стандартизации данных и промежуточному программному обеспечению закрывают пробелы.

Обучение сотрудников :Сотрудникам потребуется обучение работе с системами с использованием искусственного интеллекта, их необходимо будет тщательно подготовить.

Кибербезопасность :кибербезопасность интеллектуальных устройств легче нарушить; необходимо усилить меры кибербезопасности.

Цифровизация позволяет компаниям воспользоваться проблемами, но решать их необходимо стратегически.

10. Перспективы на будущее 

Будущее целлюлозно-бумажной промышленности невозможно обсуждать отдельно от искусственного интеллекта, Интернета вещей и цифровизации. К новым тенденциям относятся:

Периферийные вычисления :Обработка данных на заводах для сокращения времени отклика.
Высокотехнологичная прогнозная аналитика:оптимальное использование химикатов, энергии и волокон на основе глубокого обучения.

Приобретение глобальной цепочки поставок :Заводы связаны с поставщиками и дистрибьюторами, что обеспечивает сквозную прозрачность.

Экологичная сталь и экологичность :Применение искусственного интеллекта и Интернета вещей для удовлетворения высоких требований экологического законодательства и корпоративной устойчивости.

Умное развитие предприятия :Дополнительные объекты станут полностью компьютеризированными, что даст возможность удаленно контролировать их и централизованно принимать решения.

По мнению отраслевых аналитиков, предприятия, внедряющие цифровизацию и эффективность на основе искусственного интеллекта в процессах производства целлюлозы, достигнут на 10–15 % большей операционной эффективности и сократят затраты на 5–10 % за пять лет, а также получат другие преимущества от оптимизации энергопотребления и химикатов.

Стратегические последствия:Специалисты по производству, технологическому проектированию и управлению устойчивым развитием должны использовать эти инструменты, чтобы быть конкурентоспособными. Первые пользователи не только получат преимущества, поскольку будут находиться на переднем крае как по затратам, так и по качеству, но также будут позиционировать себя в качестве авангарда устойчивого производства целлюлозы и интеллектуального производства целлюлозы и бумаги.

Заключение

Целлюлозно-бумажные комбинаты подвергаются значительной революции благодаря искусственному интеллекту, IIoT и цифровизации. Прогнозируемое техническое обслуживание и химическая оптимизация, интеллектуальные заводы и цифровые двойники – это лишь некоторые из технологий, которые оптимизируют эффективность, устойчивость и интеллектуальность операций.

Для профессионалов отрасли эти инструменты стали неизбежным изменением, а не выбором, что касается конкурентоспособности, устойчивости и роста. Будущие заводы будут взаимосвязанными, интеллектуальными и быстро реагирующими, обладающими высокими технологиями и стратегическими операционными знаниями, чтобы удовлетворить потребности быстро меняющейся отрасли.

Использование искусственного интеллекта в производстве бумаги, цифровизация и интеллектуальные методы производства гарантируют, что целлюлозно-бумажная промышленность сможет внедрять инновации и продолжать снижать воздействие на окружающую среду, а также обеспечивать неизменно высокое качество продукции для удовлетворения мирового спроса.