As vantagens da otimização em toda a fábrica
jul. 30, 2021
O desenvolvimento da Internet Industrial em direção à Inteligência Artificial (IA) e fábricas autônomas permitirá a otimização de processos em toda a planta. Bons exemplos e resultados já podem ser vistos no setor de energia, que tem dado passos concretos em direção a esse objetivo com salas de controle remoto centralizado e otimização diária da rede de aquecimento.
Existem duas razões principais pelas quais as empresas estão interessadas em caminhar para fábricas autônomas e otimizar toda a fábrica. O primeiro é melhorar a confiabilidade e o segundo é desenvolver o desempenho operacional. Em ambas as áreas, a digitalização e a Internet Industrial são elementos-chave.
“Quando dizemos ‘autônomos’, queremos dizer máquinas ou fábricas que podem atuar de forma independente sem serem controladas por humanos”, diz Samuli Lehtonen, Diretor de Otimização de Desempenho de Operações e Internet Industrial da Valmet.
“Com os sistemas autônomos você pode obter grandes melhorias na confiabilidade porque, em vez de serem reativos, eles podem fornecer informações preditivas e prescritivas. Eles identificam o que e quando precisa ser feito, para que a manutenção seja planejada e executada bem antes que qualquer problema aconteça. Isso evita o tempo de parada não programada e é muito mais eficiente e econômico do que solucionar um problema depois que ele já aconteceu. ”
“Do lado do desempenho operacional, podemos desenvolver máquinas autônomas que podem aprender a se otimizar e funcionar sozinhas. Por exemplo, você poderia ter uma prensa de lavagem da fábrica de celulose que conhece a maneira ideal de partida e pode fazê-la automaticamente, além de ser capaz de decidir quando precisa alterar as sequências de inicialização. A ideia é que as máquinas possam se otimizar em cada etapa do processo e melhorar o desempenho geral. ”
Por exemplo, se você combinar e otimizar os sistemas de controle de uma linha de fibras e máquina de papel, obterá melhores resultados do que se otimizar as linhas individualmente.
Encontrando oportunidades entre processos
“Muitas dessas coisas já podem ser feitas, no entanto, são feitas para máquinas ou ilhas de processo individuais. Por exemplo, nas fábricas de celulose e papel atuais, muito do planejamento e preparação ainda é feito de forma manual, diariamente. Os especialistas da fábrica decidem sobre as taxas de produção do dia seguinte e a ajustam de acordo. Deste modo é muito difícil alcançar uma situação geral de excelência e é quase impossível fazer os cálculos. É aqui que as aplicações de Internet Industrial podem ajudar claramente. ”
“Na Valmet, estamos trabalhando na coordenação de processos como uma grande entidade, para que a produção, a qualidade e os custos possam ser otimizados de uma perspectiva holística. Isso permite que você melhore a lucratividade, a eficiência e o impacto ambiental de toda a sua fábrica. Há uma grande necessidade dessa abordagem na indústria de celulose e papel, e existem muitas oportunidades. No entanto, ainda não está bem desenvolvida na indústria.”
“As fábricas estão se conscientizando de que há muito dinheiro e muitas oportunidades entre os processos. Para esclarecer, quando dizemos "entre processos", queremos dizer que mesmo que todo um processo seja otimizado, os dados não são compartilhados com nenhum outro processo na cadeia. Há uma lacuna nos dados e, portanto, uma lacuna no controle e automação. Ao eliminar essas lacunas, podemos trabalhar em prol de melhorias em toda a fábrica. Por exemplo, se você combinar e otimizar os sistemas de controle de uma linha de fibras e máquina de papel, obterá melhores resultados do que se otimizar as linhas individualmente ”, diz Lehtonen.
"Muitas vezes o foco está em apenas uma coisa, como entender os gargalos, aumentar a produção ou encontrar maneiras de economizar custos com matérias-primas. Com uma abordagem que integra toda a fábrica, as empresas poderiam ver melhorias em todas essas áreas. E é esse o nosso objetivo com a digitalização e Internet Industrial ”, diz Lehtonen.
Otimização de toda a rede em ação
Embora ainda não existam fábricas totalmente autônomas na indústria de papel e celulose, outras indústrias já estão vendo resultados positivos de operações autônomas em grande escala. Por exemplo, a indústria de energia já está dando passos concretos em direção a usinas autônomas, tendo salas de controle remoto centralizadas e otimização da rede de calor como parte de seu trabalho diário.
“Na Valmet, fornecemos sistemas de gerenciamento de energia como parte de nosso portfólio de soluções de Internet Industrial. Isso dá a você uma boa ideia do que pode ser alcançado reunindo diferentes processos e otimizando-os em toda a rede”, diz Lehtonen.
“Um exemplo recente é a nossa solução para a empresa de energia Helen, que otimiza sua produção e rede de aquecimento urbano na cidade de Helsinque, na Finlândia. A solução coordena e automatiza tudo, desde bombas individuais e fluxo de rede até o gerenciamento da capacidade de plantas de aquecimento inteiras, e também prevê atrasos e diferentes variações durante o dia para melhorar a eficiência geral da rede.”
“Integramos a solução ao planejamento de produção existente de Helen e aos sistemas de automação Valmet DNA e outros sistemas de controle e informação de processo existentes para que tudo funcione perfeitamente em conjunto. Ele permite que Helen tenha uma visão geral para que possam tomar decisões sobre o comércio de eletricidade e quando usar a rede para armazenamento de energia ou calor. Essa abordagem em toda a rede reduziu seus custos de aquisição de energia e também os ajuda a reduzir suas emissões.”
Outro exemplo são a parceria em Internet Industrial entre a Valmet e a Fabio Perini, empresa especializada na produção de máquinas, linhas e sistemas integrados, para conversão e embalagem de papel tissue. A sólida experiência das duas empresas, combinada com dados de fábricas de tissue e unidades de conversão, fornecerá uma nova dimensão para a otimização de fábricas de tissue. A colaboração visa fornecer uma cadeia ininterrupta de dados de produção da máquina de tissue para a linha de conversão e utilizar aplicações orientadas por inteligência artificial no processo de produção de tissue para tornar as operações de conversão downstream mais eficientes.
Desenvolvemos maneiras de avaliar quanto benefício uma fábrica pode esperar obter da otimização de toda a fábrica.
Identificando maiores benefícios
“Quando pensamos sobre a indústria de celulose e papel e os tipos de benefícios que as empresas estão procurando, elas geralmente desejam aumentar a lucratividade de suas fábricas sem ter que fazer grandes mudanças em seus equipamentos. No entanto, muitas vezes o foco está em apenas uma coisa, como entender os gargalos, aumentar a produção ou encontrar maneiras de economizar custos com matéria-prima. Com uma abordagem que integra toda a fábrica, as empresas puderam ver melhorias em todas essas áreas. E é esse o nosso objetivo com a digitalização e a Internet Industrial”, diz Lehtonen.
“O que realmente estamos tentando fazer com as soluções de Internet Industrial é ajudar nossos clientes a superar os desafios que estão enfrentando no momento e ajudá-los a usar seus ativos da forma ideal. Essas soluções tornam isso possível, mas os clientes precisam estar preparados para compartilhar dados, fluxogramas de processo e assim por diante. Então, podemos identificar pontos problemáticos e usos possíveis. ”
“Desenvolvemos maneiras de avaliar quanto benefício uma fábrica pode esperar obter da otimização de toda a fábrica. Por exemplo, um bom método é reotimizar o passado. Com essa abordagem, fazemos descoberta de dados para analisar os dados antigos de uma fábrica - no intervalo de pelo menos um ano - e então calculamos a economia que teria sido para diferentes cenários de otimização. Com base em nossa experiência e cálculos, integrar e coordenar diferentes áreas de processo ou ilhas pode resultar em economias de até milhões ou dezenas de milhões de euros.”
Fazendo tudo funcionar junto
Para que a otimização em toda a fábrica funcione, o principal requisito é ter uma aplicação de coordenação para tomada de decisão automática que possa aproveitar os avanços recentes na tecnologia de otimização. A aplicação considera as interações entre processos, níveis de armazenamento e atrasos, restrições de processo e qualidade e futuras paralisações e desacelerações. A otimização em toda a fábrica pode ser uma solução independente, mas você obterá o melhor resultado quando combinada com sistemas de controle avançado de processo (APCs) para executar as decisões. As decisões e recomendações automáticas fornecidas pelo sistema são impossíveis de serem executadas manualmente, fornecendo uma maneira totalmente nova e eficiente de melhorar a lucratividade geral.
“Muitas empresas já estão explorando os benefícios potenciais em suas estratégias e temos tecnologia que nos permite fazer muitas coisas. Ao mesmo tempo, precisamos reconhecer que o aumento da automatização requer uma mudança nos processos do cliente e na forma como eles funcionam. Será necessário algum nível de gerenciamento de mudanças para ajudar as pessoas a obter o máximo da tecnologia. Além disso, estamos vendo que, conforme a geração mais jovem chega, eles querem e esperam melhores ferramentas de agendamento e planejamento. Portanto, no futuro, prevemos que será mais fácil para as equipes de toda a empresa trabalharem juntas remotamente de locais diferentes e, talvez, as competências essenciais sejam centralizadas. De qualquer forma, os especialistas da fábrica ainda serão necessários, mas eles terão ferramentas e informações muito melhores para fazer seu trabalho e melhorar o desempenho geral da fábrica ”, conclui Lehtonen.
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