Pokročilé riadenie výrobných procesov

V novej ére priemyselných inovácií zohráva ABB významnú úlohu aj v iniciatíve Priemysel 4.0, ktorá spočíva v zavádzaní komunikačných a internetových technológií do výroby. Rozšírenie digitálnych produktov a služieb poskytuje zákazníkovi konkurenčné výhody v podobe operatívneho riadenia celého výrobného procesu od nákupu surovín až po finálny výrobok. Produkty a riešenia v tejto oblasti tvoria platformu ABB Ability™. Jedným z veľmi efektívnych nástrojov na optimalizáciu výrobných procesov je aj ABB Ability APC, t. j. pokročilé riadenie procesov (Advance process control).
Pokročilé riadenie výrobných procesov

Prečo je technológia APC taká efektívna?

Väčšina riadiacich systémov ponúka možnosť implementovať slučky PID regulátorov. Tieto regulátory zvyčajne regulujú jednu premennú s jedným akčným členom, napr. otvorenie ventilu reguluje jeden prietok. Čo však robiť, keď zmena jedného akčného člena spôsobí zmenu niekoľkých procesov? Napríklad zvýšenie pomeru chemickej prísady zlepšuje kvalitu, ale znižuje produkciu. V takýchto prípadoch treba koordinovať zmeny premenných a používať viacrozmerné riadenie. Práve na to slúži APC technológia poskytujúca najviac výhod.

Technológia ABB APC je založená na patentovom modeli, ktorý sa používa na riadenie prevádzky procesu. V riadiacom algoritme sú využité progresívne metódy riadenia, ako je fuzzy logika, neurónové siete, umelá inteligencia, lineárny a nelineárny model prediktívneho riadenia. Na každý druh výrobného procesu má ABB vytvorený jedinečný softvérový model. Ten sa ešte dolaďuje s ohľadom na konkrétny typ technológie zákazníka, pričom prihliada jeho špecifické prevádzkové stavy a potreby. Takto optimalizovaný model zabezpečuje nepretržité monitorovanie procesu, robí prediktívnu analýzu a stanovuje algoritmy čo najoptimálnejšej prevádzky.

Aby mohla byť APC úspešne nasadená, mali by byť splnené tri podmienky:

  1. Dobrá kvalita historických aj súčasných dát – závisí od technickej úrovne základného distribuovaného riadiaceho systému (DCS). Problém môže nastať pri extrahovaní údajov zo starších DCS a prepojení optimalizačného systému s DCS.
  2. Spoľahlivé senzory (snímače) a presnosť merania – posúdenie systému merania je súčasťou analýzy projektu.
  3. Ústretovosť voči preskúmaniu účinkov meniacich sa premenných – prevádzkovateľ musí byť otvorený nielen zmenám doterajšieho spôsobu výkonu procesov, ale tiež ich „riadenému“ narušeniu, niekedy aj nárazovému. Tento posledný krok je potrebný v určitom období, pretože poskytuje informácie na vytvorenie a pochopenie procesného modelu.

Kroky na realizáciu APC

Pri realizácii APC sa zvyčajne používa štruktúrovaný prístup v spolupráci s klientom v troch krokoch každého projektu: diagnostika, implementácia a udržateľnosť.

Diagnostika

V prvom kroku sa vykonáva audit procesu vrátane posúdenia snímačov, meracej techniky a riadiaceho systému. Určujú sa úzke miesta, ako aj to, čo možno vylepšiť bez pridania akýchkoľvek nových ovládacích prvkov, napríklad zmenou prevádzkových parametrov alebo existujúcich regulačných obvodov. V druhom kroku sa na základe očakávaných výsledkov zlepšenia variability procesu vytvorí akčný plán s odhadom výsledkov, ktoré možno získať z implementácie APC, a s predpokladanou návratnosťou investícií.

Implementácia

Počas implementácie je najskôr nainštalovaný príslušný modul. Uskutoční sa jeho ladenie a skontroluje jeho funkčnosť. Nasleduje zaškolenie obslužných pracovníkov (operátorov) na používanie systému.

Udržateľnosť

V tomto kroku sa výkon nepretržite monitoruje a udržiava na dohodnutej úrovni. Zároveň možno na základe získaných skúseností urobiť doladenie systému.

ABB Ability APC pre rôzne druhy výrobných procesov

ABB doteraz nasadilo niekoľko stoviek APC pre rôzne druhy výrobných procesov, uvádzame niektoré z nich.

Cementárenský priemysel:

  • optimalizácia prevádzky rotačnej pece,
  • optimalizácia kalcinátora s výmenníkom,
  • optimalizácia chladiča slinku a ďalšie.

Papierenský priemysel:

  • optimalizácia výroby celulózy (APC moduly na rafináciu bieliaceho procesu…),
  • optimalizácia regenerácie,
  • optimalizácia rotačnej pece na vápno a ďalšie.

Oceliarenský priemysel:

  • optimalizácia výroby ocele,
  • optimalizácia teplej a studenej valcovne a ďalšie.

Záver

Prínosy technológie APC sú nespochybniteľné. S dostupnosťou lepších senzorov a dokonalejšou stratégiou riadenia nadobúda ich uplatnenie čoraz väčšie rozmery. Typickou hnacou silou na používanie tejto technológie je zvýšenie produktivity, úspora energií a zlepšenie ekonomiky, bezpečnosti aj ochrany životného prostredia.

Ján Kováčik