Самые важные

Иван Распопов, эксперт по технологиям и оборудованию для производства флютинга и тестлайнера, эксперт по литой таре и менеджер по продажам Voith Paper, в своем докладе представил наиболее значимые тенденции в технологии производства бумаги и картона по мнению компании. 

Среди глобальных трендов в отрасли и мире Иван Распопов выделяет фокусные направления – это «декарбонизация», то есть снижение выбросов углекислого газа; сохранение пресной воды, цикличная экономика; замена бумагой пластика. 

В разрезе ЦБП в компании отмечают важные изменения по трем направлениям. Экономика: конкуренция как последствия глобализации:
■    снижение себестоимости: продажи / производственный рычаг, OPEX, запасы, проч.;
■    оптимизация качества: необходимые и достаточные свойства бумаги;
■    дифференциация продукции: легкие веса, барьерные виды бумаг, проч.

Экология: Борьба с загрязнением окружающей среды, цикличность продукции:
■    снижение потребления ресурсов: электроэнергия, вода, сырье, химикаты, труд, проч.;
■    снижение выбросов: ХПК/БПК, CO₂, проч. отходы.

Технологии: Наилучшие доступные технологии (НДТ), цифровизация как способ достижения целей устойчивого развития:
■    НДТ: внедрение лучших производственных практик;
■    индустрия ЦБП 4.0: цифровые двойники, измерение и контроль процессов в реальном времени, накопление оцифрованного опыта, предиктивное управление, проч.

Что касается снижения потребления ресурсов и выбросов CO₂, то, к примеру, McKinsey оценивает такие стимулирующие меры в $10 трлн, чтобы перейти к снижению выбросов углерода, а Китай как самый большой источник выбросов ставит целью пройти пик потребления выбросов CO₂ до 2030 г. и получить углеродную нейтральность к 2060 г. (President Xi Jinping to the UN General Assembly in New York, 2020).

Компания Voith много лет работает на рынке, поэтому у нее есть свое видение и дорожная карта по снижению углеродного следа в ЦБП до 2040 г. Здесь компания видит потенциал в цифровых решениях, возобновляемых источниках энергии и использовании лучших практик.

К 2040 г. предприятие будет выбрасывать как можно меньше CO₂, при максимальной утилизации волокна и минимально возможном потреблении энергии и свежей воды (рис. 1).

Если говорить о ретроспективе, то за последние 20 лет на примере оборудования для массоподготовки компании удалось снизить на 30% потребление электроэнергии. Если же говорить о потреблении воды, то были внедрены индивидуальные концепции для конкретных нужд (рис. 2).

Что касается замены пластика, то для реализации этого тренда его необходимо поддерживать. В первую очередь нужно вытеснять полиэтиленовые мешки и пакеты бумажными, разрабатывать трехмерные упаковки из бумаги для замены пластика, а также разрабатывать продукты из бумаги с барьерными свойствами. Бумага с барьерными свойствами представляет большой интерес, и у компании Voith в Германии есть самая современная лаборатория исследования барьерных свойств с линией мелования.

Что касается концепции 4.0, то здесь можно отметить, что оценки очень консервативные. Оценки компании снижения затрат за счет цифровизации составляют 6–10%, в то же время компания McKinsey оценивает снижение затрат на 15% (рис. 3). 

На рис. 4 представлен пример потенциала внедрения технологий индустрии 4.0 для завода производительностью 300 тыс. т/год по версии компании Voith. Это дает возможность снизить незапланированные простои, время на заправку после обрыва и смены сорта. И если говорить об операционных затратах, то здесь виден потенциал только за счет внедрения цифровых решений. Это пример европейского предприятия, таким образом при производстве 300 тыс. т/год снижение операционных затрат составило порядка 8,5 млн евро в год.

Для достижения цели предприятия необходимо два условия и четыре шага.

Условие 1. Максимально повысить квалификацию всех специалистов и выбрать надежного партнера. Успех на 90% зависит от ваших специалистов – развивайте их и постоянно повышайте их уровень. Надежный партнер не будет лишним в любом случае.

Условие 2. С помощью квалифицированных специалистов выберите наилучшие доступные технологии для внедрения с достаточной надежностью каждого компонента. Укрупняйте проекты.

Вероятность отказа работы системы Pобщ – это произведение вероятностей отказа каждого компонента Pi друг на друга.

1. При количестве компонентов системы i=75, вероятности отказа каждого Pi=1% 
вероятность отказа системы Pобщ=(Pi)75=52,9%.
2. При количестве компонентов системы i=75, вероятности отказа каждого Pi=5%
вероятность отказа системы Pобщ=(Pi)75=97,8%.

После достижения двух вышеуказанных условий, необходимо предпринять четыре шага (рис. 5–6). 

1.    Визуализация: 
■    управление массным балансом и водооборотом в реальном времени;
■    виртуальные датчики прочностных характеристик (SCT, CMT, продавливание, проч.);
■    цифровые двойники завода с возможностью визуализации.

Только при визуализации процесса вы сможете оценить эффективность использования ресурса. 

2.    Стабилизация процесса, без колебаний, для получения гарантированного результата:
■    снижение обрывности;
■    контроль качества.

3.    Оптимизация: 
■    управление себестоимостью;
■    управление параметрами процесса для поддержания качества и эффективности.

4.    Эксплуатация и обслуживание, поскольку удержать процесс крайне важно:
■    веб-портал по конкретной БДМ с доступной документацией и с возможностью заказа запчастей;
■    диагностика и предиктивное обслуживание.

Без планового обслуживания и условий эксплуатации все предыдущие шаги можно считать бессмысленными.

Таким образом, для достижения результата создавайте базовый уровень, то есть отслеживайте ситуацию в реальном времени, набирайте статистику и узнавайте тренды, развивайте видение процесса и предсказывайте следующие будущие события, включайте автоматическое управление процессом, а затем закрепите результат и пользуйтесь преимуществами проделанной работы. 

Иван Распопов представил 3 инновационных решения из 30 возможных от компании Voith. 

OnView. MassBalance

Управление балансом воды и волокна в реальном времени (рис. 7).

Для воплощения данного решения потребуется установка дополнительных датчиков расхода и концентрации (зависит от уровня автоматизации предприятия, иногда они уже установлены). Далее измерения обрабатываются онлайн в массном балансе, и потери возможно отслеживать в режиме реального времени.

Производится разработка контрмер для поддержки операторов и, как следствие, – снижение потерь волокна и уменьшение стоков.

OnEfficiency. Strength

Управление прочностными характеристиками при минимальной себестоимости (рис. 8).

OnEfficiency.Strength удерживает показатели в заданных пределах. Также решение сокращает затраты, в данном примере – за счет оптимального распределения прочностных характеристик в поперечном и машинном направлениях и снижения расхода крахмала. В данном случае оператор контролирует правильность функционирования и при необходимости регулирует настройки.

OnEfficiency. BreakProtect

Упреждение обрывов и повышение эффективности (рис. 9).

Благодаря решению обеспечивается автоматическая идентификация паттерна обрыва. Происходит предсказание обрыва с указанием возможных мер по предотвращению обрыва, что в результате приводит к снижению обрывов на 25–50% и/или росту производительности на 1–2%.

Выводы

Глобальные тренды в мире и в отрасли заключаются в повышении качества продукции и разработке новых продуктов с одновременным уменьшением негативного влияния на окружающую среду (уменьшение углеродного следа) и вытеснением пластика бумагой. Дана приблизительная оценка возможного влияния трендов до 2040 года на углеродный след, ретроспективная оценка с 2002 по 2020 год.

Для реализации целей предприятия в рамках этих трендов, в рамках необходимых условий следует с помощью квалифицированных специалистов и ведущих мировых производителей оборудования и технологий обеспечить внедрение наилучших доступных технологий, которые имеют достаточную надежность и технологичность, чтобы осуществить их цифровизацию.

Под цифровизацией понимается масштабный сбор и анализ массива данных в режиме реального времени посредством математических моделей с возможностью последующей управляемой оптимизации процесса в режиме реального времени при минимальном участии человека.

На примере трех пакетных решений компании Voith, выбранных из более чем 30 аналогичных решений компании, рассмотрены возможные преимущества для производителей бумаги от цифровизации производства: снижение потерь по материалу, управление качеством, снижение потерь по времени.