Sztuczna inteligencja przelewa technologię na papier

Wsparcie monitoringu warunków pracy i rzeczywiste diagnozowanie stanu maszyn w przemyśle papierniczym przy udziale sztucznej inteligencji są już dostępne w Polsce. Te dwie nowości dedykowane dla branży papierniczej i celulozowej ułatwiają obsługę i kontrolowanie procesów produkcyjnych. Ich wykorzystanie oznacza dla fabryk dalsze podążanie ścieżką rozwoju, oszczędności i zbilansowania biznesu, zgodnie z panującymi trendami, w odpowiedzi na rosnące koszty wytwarzania.

Są już najnowsze dane dotyczące rynku papieru i tektury, podsumowujące cały 2021 rok. Ze wstępnego raportu przygotowanego przez analityków Konfederacji Europejskiego Przemysłu Papierniczego CEPI wynika, że sektor jest w silnej fazie ożywienia. Produkcja papieru i tektury w krajach zrzeszonych w tej organizacji, w tym również w Polsce, w minionym roku wzrosła o 5,8 procent w porównaniu do 2020 roku.

– Łączna produkcja na przestrzeni 12 miesięcy minionego roku osiągnęła ponad 90 mln ton. Co symptomatyczne dla prognoz na obecny 2022 rok, wzrost zanotowano w przypadku prawie wszystkich rodzajów papieru i tektury, zwłaszcza że w kryzysowym roku 2020 konsumpcja produktów papierniczych zmalała o 6,6 procent – takie wnioski można wysnuć z opinii analityków Konfederacji Europejskiego Przemysłu Papierniczego CEPI.

W 2021 roku - o 5,3 procent w porównaniu z rokiem 2020 - wzrósł poziom wykorzystania papieru z recyklingu w obszarze CEPI do rekordowego w historii poziomu 50,5 mln ton. Równocześnie aż 96 procent europejskiego papieru przeznaczonego do ponownego recyklingu jest dostarczanych na rynki krajowe. W Polsce ten wskaźnik jest dużo niższy, ale firmy zlokalizowane nad Wisłą i Odrą zaczynają nadrabiać straty także i w tym aspekcie, głównie dzięki innowacyjnym technologiom i ultranowoczesnym rozwiązaniom zaszczepianym w parkach maszyn.

Papierowa rewolucja

Specjaliści zajmujący się przemysłem papierniczym podkreślają, że nowe trendy w zastosowaniach i rodzajach wytwarzanych produktów i opakowań papierowych, tekturowych oraz celulozowych, od 2 lat determinowane są przez pandemię koronawirusa, która kreuje ten sektor gospodarki, zgodnie z potrzebami indywidualnych konsumentów i odbiorców hurtowych.

Zmiany we wzorcach konsumpcyjnych są na tyle głębokie, że menedżerowie zarządzający fabrykami i zakładami podjęli decyzje o dostosowaniu produkcji do nowej rzeczywistości. Część przedsiębiorców, która okresowo zatrzymywała swoje linie produkcyjne, mądrze zdecydowała, by wykorzystać ten czas do inwestycji oraz wprowadzenia nowoczesnych systemów, urządzeń i rozwiązań w oparciu o sztuczną inteligencję.

Wzorcowa integracja

Wśród nowości produktowych dla przemysłu papierniczego pojawiają się te służące do monitoringu warunków pracy. Wiodącym urządzeniem jest w tym przypadku elastyczny rejestrator danych do wartości drgań oraz procesów firmy ifm electronic. To moduł diagnostyczny z asortymentu elektroniki przetwarzającej dla czujników wibracji. Rozszerzona funkcjonalność urządzenia przeznaczona jest do parametryzacji wielu wejść opartych między innymi o czujniki drgań na kanałach dynamicznych, impulsowe wejścia analogowe do czujników procesowych, które odpowiadają za gromadzenie i monitorowanie różnych analogowych danych procesów przy zachowaniu dużej wewnętrznej pamięci historii.

– W tego typu wydajnym module diagnostycznym, począwszy od zaawansowanej wersji oprogramowania sprzętowego, dzięki elastycznej konfiguracji czterech wejść dynamicznych, można podłączać różne rodzaje czujników i poddawać je ciągłemu monitorowaniu. Dwa dodatkowe wejścia analogowe można wykorzystać do podłączenia dodatkowych czujników procesowych, na przykład prędkości obrotowej lub temperatury – wymienia Piotr Szopiński, kierownik działu technicznego ifm electronic.

Wykorzystanie sztucznej inteligencji w przemyśle papierniczym otwiera mnóstwo możliwości monitorowania maszyn i procesów. Spośród nich eksperci wskazują choćby zintegrowaną pamięć historii, mieszczącą nawet do 600 tysięcy wartości, co umożliwia łatwe porównywanie danych oraz obrazowe śledzenie trendów. Moduły gwarantują też łatwą integrację z siecią. Proste podłączenie urządzeń do sieci firmowej jest dostępne za pomocą złącza ethernet lub też oprogramowania serwera OPC typu VOS, które umożliwiają wygodną integrację wartości drgań oraz procesów z systemami nadrzędnymi, jak SCADA lub MES.

Zaawansowana diagnostyka

Druga z nowości systemowych dedykowanych dla przemysłu papierniczego to łatwy do wdrożenia monitoring stanu parku maszynowego. Fachowcy jednym tchem wymieniają zalety tego zastosowania. To skuteczne monitorowanie stanu prostych maszyn w sieci, sprawna integracja bezpośrednio z systemami przemysłowego ethernetu oraz proste wskaźniki do obsługi alarmów automatycznych, działające w czasie rzeczywistym.

Zwiększone możliwości są zapewniane dzięki IO-Link, w wyniku czego operatorzy mogą korzystać z przechwytywania sygnałów surowych do zaawansowanej analizy, a jednocześnie odpada potrzeba stosowania szaf sterowniczych czy skomplikowanego systemu okablowania.

– Sprawdzony IO-Link ułatwia włączanie technologii Przemysłu 4.0 bezpośrednio do własnej, istniejącej platformy sterowania klienta. Bez konieczności stosowania kosztownych dodatkowych sieci, bramek i udziału IT. Mastery IO-Link wysyłają sygnały stanu do elementów sterujących oraz mogą wysyłać przetworzone i surowe sygnały dotyczące wibracji do systemów wyższego poziomu w celu zaawansowanej analizy – mówi Piotr Szopiński.

Bezbłędne procesy

W module dla przemysłu papierniczego najlepiej sprawdza się czujnik drgań VVB001, który wewnętrznie pozyskuje i analizuje różne wartości procesowe, służące do wykrywania błędów maszyn. Wartość skuteczna prędkości drgań określa stopień luzów w maszynie i zużycie podzespołu. Z kolei wartość skuteczna przyspieszenia określa tarcie mechaniczne. Mierzone są równocześnie warunki dotyczące uderzeń w maszynie, jak przyspieszenie maksymalne, które sygnalizuje udary mechaniczne oraz współczynnik szczytu, czyli jeden z najistotniejszych pomiarów ogólnego stanu maszyny. Przy tym czujnik wskazuje również wzrost temperatury spowodowany nadmiernym tarciem lub innymi czynnikami, na przykład elektrycznymi.

Czujnik, w celu szczegółowej diagnostyki lub analizy przyczyn w przypadku uszkodzenia, dostarcza również dane surowe zarejestrowanego przyspieszenia. Są one wysyłane na żądanie w postaci BLOB (Binary Large Object) i przesyłane przez IO-Link. System może rejestrować stan roboczy maszyny nawet co 4 sekundy i przesyłać dane przez kilkanaście minut do systemów wyższego poziomu.

– Efekt końcowy to konserwacja maszyn przemysłowych w czasie rzeczywistym oraz przemysłowa ochrona maszyn zintegrowana bezpośrednio z istniejącą platformą sterowania klienta, nastawiona na ciągłe monitorowanie stanu maszyn pod względem najczęstszych usterek z powodu kolizji, zmęczenia podzespołów i tarcia. Umożliwia to terminowe i przewidywalne planowanie prac konserwacyjnych przed wystąpieniem poważnych uszkodzeń lub awarii powodujących przestoje produkcji. Maszyny podlegają ciągłej i stałej ochronie w odróżnieniu od zastosowania systemów monitorowania okresowego – reasumuje Piotr Szopiński.