維美德工業互聯網賦能生活用紙全產線自主化運營的轉型

Valmet’s Industrial Internet

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

針對生活用紙生產企業的這些需求，維美德開發了一系列融合了工業互聯網技術的工藝優化、最佳生產操作窗口和設備穩定性的解決方案，這些方案通過快速、高效、實時的數據分析，為實時場景分析和基于規則進行決策提供最優的解決方案。這些方案具體包括先進的漿紙分析儀表和控制回路監測系統，減少人工干預的優化器以及最佳的操作窗口指導工具、設備狀態實時監測等。通過這些方案，監測系統能夠綜合利用歷史和實時數據為決策提供支持，持續優化并創造新的洞察；優化器能夠自我學習，不斷提升適應性和戰略性等，最終為企業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""維美德工業互聯網解決方案和客戶收益

1.1" 通過工業互聯網實現節能

維美德的數據專家和工藝專家協同運用大數據分析模型，通過采集和分析生產線的能耗與運行數據，為生產線提供遠程和現場優化指導，從而有效降低電力、蒸汽和燃氣消耗。通過工藝優化，客戶可在幾個月內實現投資回報。實際案例顯示，企業采用維美德智慧節能優化方案后，可實現能耗降低10%，年節約成本超過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化，結合工藝和數據分析幫助客戶的供排風風機達到效率最優，電耗最低。以下為某客戶通過維美德工業互聯網實現節能的案例：紙機幅寬為5600mm，設計產能200t/d，通過節能優化方案后，實現10%的蒸汽節降和50kWh的噸紙電耗節降，4個月內直接成本節降約90萬元。

1.2" 實現工藝和流程最佳操作

關于操作優化部分，維美德工業互聯網解決方案是通過大數據分析和大量的工藝經驗提供生產線最佳的運行狀態。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據專家建立與這些KPIs相關聯的模型，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穩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化后的生產線穩定性提升了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，然后進行大量的數據分析，再由工藝專家現場和遠程進行優化，提升其生產線的中心線指標，從而使產線達到工藝穩定和節能效果。

1.3" 通過質量預測實現最佳質量操作

生活用紙企業非常關注紙品強度這一重要指標，但是這些指標的傳統檢測方法——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，從而通過節降原物料和減少質量投訴實現客戶收益。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，維美德發展了從漿到紙的優化器，通過漿紙優化器可以實現產線在品種更換、工況變化時候實現自動調控，從而減少人為干預，進而快速地穩定成紙質量，減少生產線的浪費和實現客戶的最大化收益。

此外，維美德在數據安全、設備和控制系統的安全可靠性等方面都有相應的應用和實踐。同時，維美德擁有一流的云平臺和邊緣服務解決方案，能夠很好地與生活用紙客戶的數字化平臺相結合。

二"工業互聯網應用面臨的挑戰

2.1" "數字化的發展是一個旅程

當然，新的事物在最開始時總會面臨一些挑戰。人們對數字化或工業互聯網能帶來多大的經濟效益還沒有具體的概念，特別是，數字化的發展是一個旅程，是通向未來的探索，是企業對未來的前瞻性規劃，是推動傳統工業升級的必由之路。當下，有些企業還停留在將生產線的數字化理解為可視化或信息化，忽略了產線數字化發展的實質。維美德工業互聯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展目標，讓紙廠運營人員參與到產線數字化的發展中，與維美德設備、工藝、數據和自動化專家們一起建立相應的工業互聯網應用，最終帶來相應的企業收益。

2.2" 可靠和被應用的數據才是資產

另外，小型和中型紙廠還可能存在一個誤解，認為利用發展工業互聯網需要大量資源，包括企業的數據訪問權限等。眾所周知，產線在生產過程中必然會生成大量數據，但這些數據卻因為缺少數字專家的介入而未被開發利用，從而處于閑置狀態。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據調研和評估，推薦適合工廠的數字化解決方案。在開發數字化應用時，維美德大量邀請設備和工藝專家來評估或決定數據采用策略，并持續支持優化算法。

當然，企業的數據質量問題經常是一大挑戰。由于數據采集方法和儀表分析儀的影響，數據的可靠性受到質疑。目前，很多產線上的儀表讀數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并有效應用各種傳感器和分析儀。通過推進生產線的數字化，維美德可以不斷地進行數據采集技術的升級，并提供長期的維護保養服務。此外，維美德工業互聯網解決方案也為不同客戶的復雜系統數據采集提供了相應的解決方案。

2.3" 數據安全和自主化運營密不可分

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

在制漿造紙這類流程工業中，產業自主化運營的發展初期僅靠軟件、數據和平臺專家是很難開發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，為客戶的數據安全保駕護航。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（DCS）和數據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，從而節降成本。

另外，在后加工和包裝環境中，自主化運營的應用場景更多。維美德后加工運用一系列數字解決方案，將人工智能和大數據的力量與經過現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盈利最大化。自動調整系統（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，提供實時在線監控、數據收集和分析、預警提示、遠程工廠連接等，幫助客戶提高生產線的性能。

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