數字化紙業
——通往智能紙業工廠的大門

王曉春 法比奧百利怡機械設備（上海）有限公司

中國政府在2015年提出“中國制造2025”的戰略目標。從2015年到2025年，這是中國實施制造強國戰略第一個10年的行動綱領，制造業將會加速進行轉型升級，中國將逐步實現從制造大國到制造強國的轉變。在歐洲，正在實施中的“工業4.0”戰略被認為是以智能制造為主導的第四次工業革命。“工業4.0”通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統相結合的手段，將制造業向智能化轉型。

順應國內外這一制造業發展趨勢，在生活用紙生產領域，百利怡也提出了“Digital Tissue”，即數字化紙業生產方式。百利怡提出智能機器、智能應用、智能服務三大智能紙業生產理念，將信息技術、云服務、傳感技術等引入生活用紙制造業，達到提高生產效率、降低生產成本的目的，同時幫助企業管理人員獲得全面的生產數據分析，打造真正的“數字化紙業工廠”。

1 百利怡數字化紙業解決方案

百利怡數字化紙業方案有三個重要組成部分：即智能機器、智能應用及智能服務。

圖1 百利怡數字化紙業方案

（1）智能機器Smart Machine：能夠執行智能應用所發出指令的高度自動化機器設備，操作人員可通過智能應用在本地或遠程管理整條生產線的運行。

百利怡最新推出了Constellation星座復卷機、Catalyst S6自動換卷壓花單元、179AX自動換刀切紙機，以及Carbon T全自動裹包機等智能設備。

（2）智能應用 Smart Application：管理生產線的軟件。它可在最少人工干預的情況下優化生產，使產出最大化。并且能夠搜集分析直接來源于機器的生產數據，生成KPI報告。

針對智能機器的操作及智能工廠的管理，百利怡設計了三種智能應用程序。All-in-One是將復卷生產線和包裝生產線進行聯動管理的人機操作程序；Condition Monitoring機器狀態監測能夠實時監測機器的使用狀態，對關鍵零部件的更換提前預警，減少因突發故障引發的機器停機；Tissue Data紙業數據監控，將收集紙廠所有生產線的實時生產數據，并計算出整機運行效率O.E.E（Overall Equipment Efficiency）等關鍵指標（KPI）供紙廠管理者參考。

（3）智能服務Smart Service：針對機器維護及工藝流程改進而提供的新型、高效的服務工具。

百利怡目前可以提供Weareable頭戴式遠程技術指導服務、Pivot實驗室服務及在線備件銷售、在線技術專家咨詢服務。

2 百利怡數字化紙業技術在中國的應用

針對國內數字化紙業的需求，百利怡（上海）引入了多項國外領先的數字化技術。目前，X7及X10復卷生產線及X系列包裝生產線都可根據客戶需求，進行數字化生產的改造。

（1） All-in-One復卷及包裝系統優化軟件

All-in-One是將百利怡復卷生產線和包裝線的操作整合在一起的系統優化軟件。在整條復卷包裝生產線的每一臺機器上，都將采用統一的人機界面。

All-in-One 改變了傳統的“一機一界面”的人機操作方式，復卷和包裝聯合控制，可以實現以下功能：

● 實時生產布局

圖2 All-in-One 顯示界面

在主要機器設備，例如復卷機、切紙機、包裝機、捆包機的人機界面上，都可以實時顯示生產線上機器的運行狀態（運行/停機/報警），實際運行速度，原材料消耗情況，儲紙架的負荷狀態等主要生產參數。

● 一鍵式產品換型操作

All-in-One 可將生產產品進行預先設置，當產品換型時，操作人員不需對每臺機器的參數進行設置，只需在任意一臺機器的操作面板上將要生產的產品菜單調出，產品換型的信號會發送至生產線上的所有機器，待所有機器的運行參數更改后，生產線會開始新產品的生產。

● 自動速度匹配

在All-in-One控制下的機器，可以平衡各機器間的生產速度，例如當貯紙架裝滿時，復卷機就會降低生產速度；或當貯紙架緩沖區紙卷條超過參考值時，切紙機和包裝機將提高分切和包裝速度。

（2） Tissue Data紙業云數據分析

Tissue Data Cloud紙業云數據是數據整合分析類軟件。此軟件將能夠與機器的PLC相連，以獲得機器的所有運行數據，并將這些數據通過網絡傳輸至云服務器。然后運用分析工具生成直觀的圖形表格，用來進行生產KPI，特別是整機運行效率O.E.E的分析。

Tissue Data Cloud紙業云數據軟件可以將多個工廠的生產數據集合在一個軟件中查看，每個工廠內又可以監控所有生產線的實時運行情況。在獲得所需的生產數據分析報告后，可將分析數據分享到ERP軟件或是指定的Email。

圖3 Tissue Data Cloud紙業云數據分析

（3）Condition Monitoring 機器狀態檢測

Condition Monitoring機器狀態監測可通過預設的傳感器，檢測故障及進行故障預警。達到始終保持機器的良好狀態、減少停機時間、提高生產效率的目的。

（4）Process Control 過程控制

通過對生產線上的機器加裝傳感器后，對生產中的卷紙產品也可以進行實時在線檢測，包括紙卷定量檢測，直徑檢測。

3 百利怡智能工廠案例

百利怡的云端目前已接入了70多條歐洲的生產線，客戶可以遠程實時監測生產線的狀態。

例如百利怡的歐洲客戶A.C.M.E公司，該公司采用車速800m/min的復卷機，配兩條分切包裝生產線。其主要問題是單品種類較多，需要經常更換產品的類型、壓花花型以及包裝的尺寸和顏色，整體O.E.E生產效率只有45%。

百利怡對其開展的改進項目包括：

（1）All-in-One操作系統

整條生產線采用All-in-One系統，通過協調前后設備的生產速度，達到設備之間更科學的車速匹配，減少了不可預測狀態下的產能損失。比如，在改進前，包裝機的額定車速160包/min，在原紙及包裝膜更換時都按此車速生產。改進后，All-in-One系統可使生產線在換膜以后自動調整車速，從160包/min提升到220包/min，以加速處理由換膜造成的產品堆積，無需人工干預，使整線生產效率提高5%。

（2）Tissue Data Cloud

對所有生產設備進行實時運行數據采集，傳送到云端進行分析，分析影響整線運行效率的故障原因。通過Tissue Data Cloud進行問題排查，提供建議，使整線生產效率提升3%。

（3）Catalyst和Trolley One Touch

采用Catalyst自動換卷壓花單元和Trolley One Touch包裝機。原來壓花換花型時，需要進行人工換壓花輥的操作。改用百利怡公司的Catalyst壓花單元，實現自動換壓花輥。同樣，Trolley One Touch包裝機也不需要人工操作，只需在數字操控電腦上進行參數的錄入，就可以自動完成包裝換型操作。通過這些設備改進，使整線生產效率提升8%。

（4）Tissue Data分析報告

通過Tissue Data分析報告，發現生產線在換刀片、換原紙時浪費了較多時間，造成了生產效率的損失。百利怡提供了自動換原紙的退紙架和自動換刀的切紙機，使整線生產效率提升了15%。

（5）原材料的物流運輸

百利怡除了可以提供的設備以外，Tissue Data的分析報告還發現該公司原材料的物流運輸時間過長，比如膠水、原紙、最終產品等入庫時，由于工廠物流瓶頸造成了效率降低。通過改進這些非后加工生產線所造成的O.E.E影響因素，使整線生產效率提高8%。

全部改造完成以后，使整線生產效率從45%提升到84%，提升了近一倍的產能。

圖4 百利怡對A.C.M.E公司的生產線及物流效率提升

通過A.C.M.E的案例，可以實現大幅提高生產線的O.E.E，生產操作更為簡單，整個智能化工廠、智能化生產線不再依賴于人工操作。同樣，此案例經驗可以在全球任意一家工廠實現復制。