Valmet’s Industrial Internet

面對當前國內生活用紙行業(yè)階段性產能過剩及消費場景日益多元化的挑戰(zhàn)，生活用紙生產企業(yè)正著力于降低運營成本和提升效率，包括能耗節(jié)降、品種切換過程的損耗控制、提高快速切換的能力、實現(xiàn)低定量化生產、新品快速研發(fā)投產、持續(xù)提升造紙和后加工工序的設備穩(wěn)定性、減少產線人為干預以及產線的全線協(xié)同等。因而，通過產線大數(shù)據(jù)應用即工業(yè)互聯(lián)網賦能生活用紙企業(yè)，實現(xiàn)高效低耗的運行，甚至向自主化運營轉型，這些不僅是當前的迫切需求，更可以構建企業(yè)未來的競爭力。

針對生活用紙生產企業(yè)的這些需求，維美德開發(fā)了一系列融合了工業(yè)互聯(lián)網技術的工藝優(yōu)化、最佳生產操作窗口和設備穩(wěn)定性的解決方案，這些方案通過快速、高效、實時的數(shù)據(jù)分析，為實時場景分析和基于規(guī)則進行決策提供最優(yōu)的解決方案。這些方案具體包括先進的漿紙分析儀表和控制回路監(jiān)測系統(tǒng)，減少人工干預的優(yōu)化器以及最佳的操作窗口指導工具、設備狀態(tài)實時監(jiān)測等。通過這些方案，監(jiān)測系統(tǒng)能夠綜合利用歷史和實時數(shù)據(jù)為決策提供支持，持續(xù)優(yōu)化并創(chuàng)造新的洞察；優(yōu)化器能夠自我學習，不斷提升適應性和戰(zhàn)略性等，最終為企業(yè)提供遠程維修支持與故障診斷、復雜工程任務輔助決策、智能化解決方案制定與報告生成等。

一""維美德工業(yè)互聯(lián)網解決方案和客戶收益

1.1" 通過工業(yè)互聯(lián)網實現(xiàn)節(jié)能

維美德的數(shù)據(jù)專家和工藝專家協(xié)同運用大數(shù)據(jù)分析模型，通過采集和分析生產線的能耗與運行數(shù)據(jù)，為生產線提供遠程和現(xiàn)場優(yōu)化指導，從而有效降低電力、蒸汽和燃氣消耗。通過工藝優(yōu)化，客戶可在幾個月內實現(xiàn)投資回報。實際案例顯示，企業(yè)采用維美德智慧節(jié)能優(yōu)化方案后，可實現(xiàn)能耗降低10%，年節(jié)約成本超過200萬元。具體到紙機上，維美德的解決方案就是利用烘干部氣罩的先進測量技術進行燃氣和蒸汽氣罩的空氣平衡優(yōu)化，結合工藝和數(shù)據(jù)分析幫助客戶的供排風風機達到效率最優(yōu)，電耗最低。以下為某客戶通過維美德工業(yè)互聯(lián)網實現(xiàn)節(jié)能的案例：紙機幅寬為5600mm，設計產能200t/d，通過節(jié)能優(yōu)化方案后，實現(xiàn)10%的蒸汽節(jié)降和50kWh的噸紙電耗節(jié)降，4個月內直接成本節(jié)降約90萬元。

1.2" 實現(xiàn)工藝和流程最佳操作

關于操作優(yōu)化部分，維美德工業(yè)互聯(lián)網解決方案是通過大數(shù)據(jù)分析和大量的工藝經驗提供生產線最佳的運行狀態(tài)。通過維美德和客戶有經驗的工藝工程師共同設定KPIs（關鍵績效指標），然后維美德工藝工程師和數(shù)據(jù)專家建立與這些KPIs相關聯(lián)的模型，智能篩選與產能、質量、能耗等相關的最佳實踐值范圍，來指導操作人員實現(xiàn)穩(wěn)定的生產和工藝流程。從已有的客戶案例來看，采用這些最佳實踐值優(yōu)化后的生產線穩(wěn)定性提升了30%以上。圖2是維美德利用最佳操作窗口指導工具對一個客戶紙機的能耗情況進行跟蹤，然后進行大量的數(shù)據(jù)分析，再由工藝專家現(xiàn)場和遠程進行優(yōu)化，提升其生產線的中心線指標，從而使產線達到工藝穩(wěn)定和節(jié)能效果。

1.3" 通過質量預測實現(xiàn)最佳質量操作

生活用紙企業(yè)非常關注紙品強度這一重要指標，但是這些指標的傳統(tǒng)檢測方法——從下紙卷到實驗室檢測——存在較長的滯后時間。維美德通過在線質量預測模型能夠實時計算當前在卷紙張的強度指標，指導操作人員可以控制成紙質量，減少質量降級或過剩，從而通過節(jié)降原物料和減少質量投訴實現(xiàn)客戶收益。維美德的已有案例已經驗證，質量預測的準確率可達97%以上，維美德通過實時預測在卷紙張的干、濕強度指標，為操作工提供了很好的指導，幫助產線保持合理的漿料配比和較低的打漿能耗，從而將紙品質量過剩降低15%。目前，通過質量預測實現(xiàn)最佳質量操作的投資回報期約半年。具體的客戶案例見圖3。

維美德利用對整個制漿造紙流程的深度認識，以及從纖維到成紙的全范圍工藝優(yōu)勢，另外結合維美德在自動化和流體控制方面的獨一無二的供貨能力，維美德發(fā)展了從漿到紙的優(yōu)化器，通過漿紙優(yōu)化器可以實現(xiàn)產線在品種更換、工況變化時候實現(xiàn)自動調控，從而減少人為干預，進而快速地穩(wěn)定成紙質量，減少生產線的浪費和實現(xiàn)客戶的最大化收益。

此外，維美德在數(shù)據(jù)安全、設備和控制系統(tǒng)的安全可靠性等方面都有相應的應用和實踐。同時，維美德?lián)碛幸涣鞯脑破脚_和邊緣服務解決方案，能夠很好地與生活用紙客戶的數(shù)字化平臺相結合。

二"工業(yè)互聯(lián)網應用面臨的挑戰(zhàn)

2.1" "數(shù)字化的發(fā)展是一個旅程

當然，新的事物在最開始時總會面臨一些挑戰(zhàn)。人們對數(shù)字化或工業(yè)互聯(lián)網能帶來多大的經濟效益還沒有具體的概念，特別是，數(shù)字化的發(fā)展是一個旅程，是通向未來的探索，是企業(yè)對未來的前瞻性規(guī)劃，是推動傳統(tǒng)工業(yè)升級的必由之路。當下，有些企業(yè)還停留在將生產線的數(shù)字化理解為可視化或信息化，忽略了產線數(shù)字化發(fā)展的實質。維美德工業(yè)互聯(lián)網的本質在于維美德與工廠人員共同找出工廠運營的痛點和發(fā)展目標，讓紙廠運營人員參與到產線數(shù)字化的發(fā)展中，與維美德設備、工藝、數(shù)據(jù)和自動化專家們一起建立相應的工業(yè)互聯(lián)網應用，最終帶來相應的企業(yè)收益。

2.2" 可靠和被應用的數(shù)據(jù)才是資產

另外，小型和中型紙廠還可能存在一個誤解，認為利用發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網需要大量資源，包括企業(yè)的數(shù)據(jù)訪問權限等。眾所周知，產線在生產過程中必然會生成大量數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)卻因為缺少數(shù)字專家的介入而未被開發(fā)利用，從而處于閑置狀態(tài)。維美德可以通過已有的生活用紙實例，結合本地的工藝專家在這些紙廠進行數(shù)據(jù)調研和評估，推薦適合工廠的數(shù)字化解決方案。在開發(fā)數(shù)字化應用時，維美德大量邀請設備和工藝專家來評估或決定數(shù)據(jù)采用策略，并持續(xù)支持優(yōu)化算法。

當然，企業(yè)的數(shù)據(jù)質量問題經常是一大挑戰(zhàn)。由于數(shù)據(jù)采集方法和儀表分析儀的影響，數(shù)據(jù)的可靠性受到質疑。目前，很多產線上的儀表讀數(shù)在準確度和實時性方面存在問題。維美德自動化一直致力于開發(fā)并有效應用各種傳感器和分析儀。通過推進生產線的數(shù)字化，維美德可以不斷地進行數(shù)據(jù)采集技術的升級，并提供長期的維護保養(yǎng)服務。此外，維美德工業(yè)互聯(lián)網解決方案也為不同客戶的復雜系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集提供了相應的解決方案。

2.3" 數(shù)據(jù)安全和自主化運營密不可分

維美德結合自身各業(yè)務線和業(yè)務單元特性，維美德鼓勵在各個技術領域發(fā)展有針對性目標的工業(yè)互聯(lián)網應用。維美德在客戶生產線的關鍵數(shù)據(jù)獲取、保護和應用等方面加大發(fā)展力度，包括維美德定制化網關、安全的連接系統(tǒng)和網絡安全服務等。

在制漿造紙這類流程工業(yè)中，產業(yè)自主化運營的發(fā)展初期僅靠軟件、數(shù)據(jù)和平臺專家是很難開發(fā)出具有特定目標和經濟效益的應用。維美德在云平臺采用了AWS一整套的技術和服務方案，為客戶的數(shù)據(jù)安全保駕護航。作為流程和工廠控制解決方案的領先提供商，維美德了解在開始階段使用分布式控制系統(tǒng)（DCS）和數(shù)據(jù)管理支持建立堅實基礎的重要性。通過人工智能提高操作性能和運營效率，提高設備正常運行時間，顯著減少計劃外停機，從而節(jié)降成本。

另外，在后加工和包裝環(huán)境中，自主化運營的應用場景更多。維美德后加工運用一系列數(shù)字解決方案，將人工智能和大數(shù)據(jù)的力量與經過現(xiàn)場驗證的技術專長相結合，通過增加收入和降低成本來幫助客戶實現(xiàn)盈利最大化。自動調整系統(tǒng)（SAM）使后加工的生產過程處于控制之下，減少人工干預，并在不影響生產線性能的情況下為產品提供可選的質量，及時防止質量不合格，避免產品報廢。該系統(tǒng)確保操作簡單、快速、可靠和可重復，無論操作員的技能如何，都可以直接從操作面板進行管理。維美德后加工擁有先進的技術中心，提供實時在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集和分析、預警提示、遠程工廠連接等，幫助客戶提高生產線的性能。

工業(yè)互聯(lián)網技術的成功發(fā)展依賴于精心規(guī)劃和優(yōu)化基礎設施，以實現(xiàn)技術的無縫集成。將工業(yè)互聯(lián)網作為一種有價值的工具，造紙廠可以實現(xiàn)發(fā)展目標，同時保持對其系統(tǒng)的信心。隨著工業(yè)領域的進一步轉型，有意識、有計劃地使用工業(yè)互聯(lián)網將繼續(xù)成為推動行業(yè)進步和成功的基石。維美德的愿景是借助工業(yè)互聯(lián)網技術幫助維美德的客戶打造自主化運營工廠，維美德將工業(yè)互聯(lián)網作為業(yè)務加速器，正在全面發(fā)展。