Voith Paper ska leverera Gruvöns nya kartongmaskin, XcelLine, som blir den största i världen. Tillverkaren kallar dess viktigaste delsystem för Papermaking 4.0, som en blinkning till den omsusade fjärde industriella revolutionen som är ett samlingsnamn för en vision där den senaste utvecklingen inom automation, tingens internet och moderna tillverkningstekniker samspelar i framtidens modulära, smarta fabrik.
Det är en händelse som ser ut som en tanke att det är just Voith som ställt sig i spetsen för införandet av fjärde generationens papperstillverkning, Papermaking 4.0.
Den tyska industrijätten är för pappersindustrin ungefär vad Ford är för bilindustrin. Det 150-åriga företaget var först med att börja massproducera papper ur vedmassa och utvecklade den första raffinören 1859. Nu vill Voith skriva historia igen genom att gå i bräschen för nästa paradigmskifte.
Fem avgörande tekniska områden
Enligt Voiths vice president Christian Naydowski har termen Papermaking 4.0 valts medvetet för att anspela på Industri 4.0.
– På Voith vet vi att våra kunder vill ha framåtblickande lösningar som ger tydligt mervärde och påtagliga ekonomiska fördelar. Vi ser Industri 4.0 som en rad aktiviteter för nya affärsmodeller, förutsatt att de fem avgörande tekniska områdena för att uppnå detta har genomförts, säger Christian Naydowski till tidskriften PaperAge.
De fem områdena är inbäddade system (”cyber physical system”, CPS), den smarta fabriken, robusta datanätverk, dataöverföring i realtid samt absolut IT-säkerhet.
Stabilisering, visualisering, optimering
För Voith är målet med Papermaking 4.0 att öka produktiviteten, effektiviteten och kvaliteten i hela papperstillverkningsprocessen - även i befintliga system och maskiner. Tyngdpunkten ligger på IT-verktyg som möjliggör stabilisering, visualisering och optimering.
– Vi skapar processer som fungerar transparent i våra kunders pappersmaskiner och kan stabiliseras med hjälp av ställdon och kontroller. En logisk konsekvens är att vi sedan också kan optimera processer som är stabila. Att koppla samma massor av delprocesser med varandra
för att använda kvalitetsdata i mäldberedningen fram till färdig produkt leder till mätbara ekonomiska fördelar, säger Christian Naydowski vidare.
Det sparar energi, kemikalier, vedråvara och tid. Det långsiktiga målet är att öka produktivitet och samtidigt minska kostnaderna.
– Vi tror att en ökning av produktiviteten med 10 procent och en kostnadsminskning med 10 procent är ett absolut realistiskt mål, säger Christian Naydowski till PaperAge.
OnEfficiency
I pappersmaskinen som ska levereras till Gruvön kommer konceptet Papermaking 4.0 att omsättas i praktiken. Med en kapacitet på 550 000 ton kartong årligen, framför olika typer av livsmedelskartong, blir pappersmaskinen den största i sitt slag. Maskinen har en virabredd på 8,8 meter och en drifthastighet på runt 1 200 meter per minut.
XcelLine utrustas med bland annat systemet OnEfficiency, som är i hjärtat av Papermaking 4.0.
Voith har utvecklat OnEfficiency för att maximera pappersmaskinens potential. Med systemet som består av flera undersystem stabiliseras processer och mer utrymme skapas för optimeringar. Till exempel kan man uppnå avsedd styrka i kartong med minimal användning av stärkelse.
Siktar in sig på arkformingen
Undersystemen OnEfficiency Forming och OnCare ger full online-kontroll av alla processdata. OnCare-paketet säkerställer effektivt underhåll av hela pappersmaskinen medan OnEfficiency Forming siktar in sig på det som kanske är det viktigaste av allt i papperstillverkning: arkformningen. Denna mäts och analyseras med en mängd sensorer så att avvattning, retention och flockulering stabiliseras och koordineras samtidigt. Som en följd av stabiliseringen går det åt mindre råvara och kemikalier och därmed även energi.
Stabilisering på flera nivåer
Men stabiliseringsprocessen ger inte bara direkta kostnadsbesparingar, den ska även påverka papperskvaliteten så att den blir jämnare över tid. Papperskvalitet varierar ofta mycket:
– Även om papperskvaliteten är tillfredsställande när maskinen startar upp kan värdena börja ändras redan efter bara ett par veckor eller månader, säger Christian Naydowski.
Voiths mätningar på olika pappersmaskiner under längre perioder visar att kvalitetsvärdena för avvattning, retention, formering eller porositet varierar mycket, och den enorma mängd tillgänglig kvalitetsrelaterad data dessa mätningar leder till kan inte hanteras och analyseras manuellt. Det är just därför vissa av delsystemen inom Papermaking 4.0 tagits fram.
Big Data är för övrigt redan en realitet i dagens pappersbruk. En modern kartongmaskin hanterar i snitt 20 000 I/O-processer (input/output-processer) och skickar omkring 160 000 datasignaler per sekund, enligt Voith.
OnCare
Systemet OnCare, som även det ingår i Gruvön-paketet, ska åtgärda funktionsstörningar och diagnosticera den ursprungliga skadan innan den hunnit växa till ett problem, vilket förebygger oplanerade och kostsamma driftstopp. Systemet online-övervakar viktiga delar av pappersmaskinen, som tryckpulseringen i flödessystem eller vibrationer i pressar, bestrykningsenheter och kalandrar. Vid minsta fel på pappersbanan identifieras orsaken automatiskt.
Källor:
Voith
Paper Age (november/december 2015)
Text: Simon Matthis
