Benutting van digitale tweelingen in pulp en papier:verhoog de efficiëntie en voorspellend onderhoud

Digitale tweelingen in pulp en papier:procesefficiëntie en voorspellend onderhoud verhogen

Nu data de wereld in een snel tempo drijft, is het voor de pulp- en papiersector niet langer een optie om de digitale transformatie te vermijden. Het is nu meer dan ooit nodig om de efficiëntie te vergroten, minder te verspillen en de tijden te verkorten waarin bedrijfsmiddelen stil staan. Op dit punt wordt de digitale tweelingpulpfabriek geïntroduceerd, niet als een zin die iedereen zegt, maar als een hulpmiddel dat dingen echt transformeert. Van het optimaliseren van processen in de pulp- en papierproductie tot het voorkomen van problemen door voorspellend onderhoud in een papierfabriek:digitale tweelingen maken veranderingen mogelijk waar dit voorheen niet mogelijk was vanwege industriële conventies.

Inzicht in de Digital Twin-revolutie op het gebied van pulp en papier

Wat betekent de term ‘digitale tweeling’? In deze vorm weerspiegelt het systeem het daadwerkelijke proces, neemt het realtime gegevens op en helpt het de werking van apparatuur, processen of een hele reeks producten te simuleren, voorspellen en optimaliseren. Door gebruik te maken van een digitale dubbele pulpfabriek kan de pulp- en papierindustrie zien hoe de gekozen machines werken, hoe alle grondstoffen bewegen en de chemische processen begrijpen. Het maakt nieuwe opties mogelijk op het gebied van geautomatiseerd papierfabriekbeheer en een slimmere organisatie van hulpbronnen.

Digitale tweelingen in Industrie 4.0 voor pulp en papier bestaan als onderdeel van een compleet systeem dat gebruik maakt van AI, het Internet of Things, cloud computing en edge analytics. Industrie 4.0 in pulp en papier is niet langer futuristisch; het gebeurt nu. Door de convergentie van deze technologieën kan een fabriek stilstanden verwachten en vermijden, snelle en effectieve realtime optimalisatie in de productie toepassen en snel kwaliteitsproblemen voorkomen.

Procesoptimalisatie via Digital Twins

Er wordt al geruime tijd gewerkt aan procesoptimalisatie van pulp en papier. Molens hebben er altijd naar gestreefd hun productie te verbeteren en tegelijkertijd energie te besparen. Tegelijkertijd is de hoeveelheid controle en precisie die digitale twin-procesmodellen bieden werkelijk baanbrekend.

Denk erover na om tests uit te voeren om de veranderende kwaliteit van de houtsnippers te meten voordat de houtsnippers de vergister ingaan. Of uitzoeken wat het effect is van milde veranderingen in de stoomdruk op zowel de droogtijd als de hoeveelheid verbruikte energie.

Deze technologie is klaar voor gebruik in het heden en kan de activiteiten van de pulpfabriek efficiënter maken met behulp van een digitale tweeling.

Bovendien laten digitale tweelingen bedrijven simulaties uitvoeren van nieuwe opstellingen en experimenten met chemicaliën. Hierdoor is er minder tijd nodig om te experimenteren aan de productielijn en wordt het eenvoudiger om nieuwe updates te introduceren. Omdat de winstmarges in de huidige markt laag zijn, is dit voordeel bijzonder belangrijk.

Voorspellend onderhoud en vermindering van downtime

In het verleden hebben pulp- en papierproducenten veel verrassingen meegemaakt die tot fabrieksstops hebben geleid. Aangezien vergisters, raffinaderijen en ketels onder zware omstandigheden werken, hebben ze vaak ongeplande storingen. Op dit punt kunnen oplossingen voor papierfabrieken met voorspellend onderhoud, ondersteund door digitale tweelingen, een groot effect hebben.

Virtuele pulpmolensimulatie voor voorspellend onderhoud stelt operators van installaties in staat trillingen, plotselinge temperatuurstijgingen en verschillende gezondheidsindicatoren van machines in realtime bij te houden. Ze gebruiken historische informatie om in realtime de eerste tekenen van iets ongewoons te vinden. Voordat een beschadigd lager een volledige storing veroorzaakt, stuurt het systeem een waarschuwing naar het team, plant het een reparatietijd en voorkomt het eventuele kostbare stilstanden.

Via digitale tweelingen in papierfabrieken voorkomen bedrijven plotselinge reparaties, garanderen ze kwaliteitsresultaten en komen ze beloften aan hun klanten na. Dit is een praktische manier om digitale tweelingen te gebruiken om de uitvaltijd in papierfabrieken te verminderen, waardoor machines langer, soepeler en met minder onderbrekingen kunnen werken.

Efficiëntie van de herstelketel:een brandende vraag

Een terugwinningsketel is erg belangrijk en uitdagend in elke digitale twinpulpfabriek. Het heeft invloed op de energieproductie, op de chemicaliën die daar worden verzameld en op de manier waarop de fabriek duurzaam functioneert. Het is bekend dat deze ketels ingewikkeld zijn en dat het uitvoeren van wijzigingen risico's met zich meebrengt.

Het is dus een belangrijk punt om uit te zoeken hoe de digitale tweeling de efficiëntie van de terugwinningsketel verbetert. De oplossing ligt in directe simulaties en commentaar van de docenten. Dat betekent dat ze warmte aanvoeren, roet opvangen en de gassen via de rookkanalen laten ontsnappen. Het helpt ingenieurs de verbranding te verfijnen, de uitstoot te verminderen en de ketel langer te laten draaien, zonder de onderdelen aan te hoeven raken.

Recentelijk is bewezen dat het toepassen van digitale dubbele procesmodellering het warmteverlies met 5% kan verminderen en de NOx-uitstoot met meer dan 10% kan verminderen.

Dergelijke grote aantallen resulteren in een jaarlijkse besparing van veel energie en bescherming van het milieu.

Integratie van slimme controlesystemen voor end-to-end intelligentie

Op de achtergrond maken slimme controlesystemen de pulpindustrie een groot verschil. Ze verzamelen informatie van sensoren verspreid over de fabriek en dragen deze vervolgens over naar de digitale tweeling voor automatisering.

In het geval dat de stroom stroomafwaarts langzamer moet zijn, wordt de juiste snelheid voor het verpulveren geselecteerd door het geautomatiseerde systeem. De volledige intelligentie zorgt ervoor dat het gehele proces van hout tot papier van begin tot eind op elkaar is afgestemd. Het zelfstandig runnen van een papierfabriek door middel van automatisering wordt nu steeds meer een alledaagse aangelegenheid. Het is een levensechte weergave van autonome papierfabriekactiviteiten, waarbij technologie samenwerkt met menselijk toezicht.

Denk voor een beter begrip na over de volgende verschillen.

 Parameter  Traditionele fabriek  Digital Twin-Enabled Mill  Proceszichtbaarheid  Laag  Hoog – Realtime  Respons op downtime  Reactief  Voorspellend en proactief  Innovatiecyclus  Traag  Wendbaar en continu  Energie-efficiëntie  Variabel  Geoptimaliseerd door simulatie

Industriële adoptie en marktinzichten

Uit onderzoek blijkt dat digitale oplossingen voor dubbele pulpfabrieken naar verwachting tot 2030 met een jaarlijks groeipercentage van meer dan 25 procent zullen toenemen. De belangrijkste reden hiervoor is dat in Noord-Amerika en Scandinavië de regels vooruitgang verwelkomen, en dat hoge bedrijfskosten efficiënte bedrijfsvoering vereisen.

Topleden van de pulp- en papierindustrie besteden veel aan digitale modellen van pulpfabrieken voor papierfabrieksdoeleinden met voorspellend onderhoud. Bedrijven als Valmet, Voith en ABB hebben digitale twin-oplossingen met volledige reikwijdte ontworpen voor pulpfabrieken, waarbij ze zowel hardware- als softwareoplossingen gebruiken.

Fabrieken die digitale dubbele procesmodellering gebruiken, kunnen hun onderhoudsuitgaven met 20% verlagen en hun productie zien stijgen met gemiddeld 15%. Dit betekent dat we de activiteiten van ons bedrijf moeten verbeteren, en niet alleen gebruik moeten maken van de nieuwste technologie.

Voorbeeld uit de praktijk:succes van Scandinavische fabrieken

Nu zou ik een veelvoorkomende situatie uit het echte leven willen overwegen. Een van de grootste pulpfabrieken van een Scandinavische pulpproducent begon met het gebruik van digital twin-technologie. De belangrijkste zorg was het beheer van de vergister, het bestuderen van de terugwinningsketel met simulaties en het uitvoeren van voorspellend onderhoud.

Toen er in de hele fabriek slimme controlesystemen werden ingevoerd, kreeg het bedrijf automatisch een betere controle over de vergisting, wat leidde tot een opbrengststijging van 8%.

Met digital twin technologie was het mogelijk om de roetblaas te optimaliseren, waardoor de terugwinningsketel 12% minder energie verbruikte. Door de toepassing van digital twins hebben papierfabrieken de uitvaltijden van hun machines verminderd, onnodig onderhoud met 40% vermeden en jaarlijks ongeveer € 2,5 miljoen bespaard.

Vooruitkijken:de weg naar autonomie

Het volgende belangrijke doel is om volledig autonome papierfabrieken te hebben die afhankelijk zijn van de voortdurend voortschrijdende digitale tweelingen. Door machine learning zullen deze systemen voortdurend verbeteren en zich aanpassen aan alle veranderingen in de grondstoffen, het weer of de behoeften op de markten.

In de toekomst zullen machines gebruik maken van gesloten-lusprocessen met digitale tweelingen die voorspellingen doen en de apparatuur begeleiden bij wat ze moeten doen. Als daar edge computing en 5G aan worden toegevoegd, kan er binnen milliseconden worden gereageerd. Als gevolg hiervan kunnen papierfabrieken hun activiteiten op hun best uitvoeren, ondanks veranderingen in de wereld om hen heen.

Duurzaamheid kan ten goede worden veranderd met behulp van digitale tweelingen. Wanneer fabrieken de CO2-uitstoot en het watergebruik monitoren, kunnen ze aan de milieuregels voldoen zonder hun productiviteit te beïnvloeden. Deze aanpak helpt bedrijven winst te maken zonder het milieu zoveel schade toe te brengen als dergelijke activiteiten gewoonlijk doen.

Conclusie:een slimme, duurzame en schaalbare toekomst

Kortom, het gebruik van digitale tweelingtechnologie is nodig om pulpfabrieken tegenwoordig te laten floreren en te laten overleven. Nu digitale tweelingen worden gebruikt om papierfabrieksprocessen te optimaliseren, voorspellend onderhoud uit te voeren en onbeheerde activiteiten te bevorderen, verandert de toekomst van de sector.

Door het koppelen van digitale dubbele procesmodellering aan slimme controles en datafeedback, richten fabrieken zich nu op oplossingen voor potentiële toekomstige problemen. Kritieke systemen zoals terugwinningsketels profiteren vooral van digital twins, die illustreren hoe ze terugwinningsketels efficiënter en veiliger laten werken volgens de regels.

De belangstelling voor Industrie 4.0 in pulp en papier betekent dat de eerste organisaties die deze technologieën adopteren nieuwe niveaus bereiken op het gebied van fiscaal succes, efficiëntie en creativiteit.

Het uitvoeren van virtuele pulpmolensimulatie zal net zo belangrijk zijn als de daadwerkelijke machines voor onderhoudsplanning.

Samenvattend:het gebruik van digitale tweelingen om de uitvaltijd in papierfabrieken te verminderen is slechts een eerste stap. Technologische vooruitgang zal leiden tot fabrieken die volledig digitaal, zelfwerkend en milieuvriendelijk zijn, en zich zonder problemen kunnen aanpassen aan wat er op hun pad komt.