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- 原材料波动
- 难以保持过程稳定性和产品质量一致
- FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® 模型预测控制 (MPC) 软件
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- 优化过程中的原材料使用
- 浪费减少 50% 以上
- 提高产品质量
- 降低能耗和二氧化碳排放
挑战
固有的复杂性过程
位于卡利亚里的 Fluorsid 工厂采用反应釜和窑炉等多种工艺技术生产多样化产品，所有这些工艺都需要精确控制以确保产品质量、提升过程效率并优化能耗。
生产过程面临的主要挑战在于众多变量的影响，包括原料自然质量波动和外部因素，这些都会影响过程稳定性和产品质量。
除了影响最终产品质量外，这些过程变量还决定了昂贵原材料消耗量以及副产物硬石膏的质量，硬石膏本身也是一种可用商品。
手动过程调整
卡利亚里工厂总监 Daniele Tocco 解释道：“我们最初采用简易 PID 控制器并由操作员手动调节实现过程控制。” “但这面临巨大挑战，因为化工反应过程很少保持稳定，受萤石原料质量和过程能量投入等多重因素影响。”
“这个过程亟需智能化解决方案，正是模型预测控制 (MPC) 技术的最佳应用场景，它能实时监控设备状态并动态调整设定值，每分钟都在优化控制过程以释放最大潜能。”
解决方案
实施先进过程控制
卡利亚里工厂部署的模型预测控制解决方案采用罗克韦尔自动化的 FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® 系统。
Pavilion8 在现有过程控制系统之上构建智能层，持续分析当前及预测运营数据。通过比对实际数据与目标值自主实时生成新控制目标，从而减少过程可变性、提高运行性能与效率。这被称为闭环优化。
窑炉控制应用方案由罗克韦尔自动化专家团队设计实施，该团队包括来自其数字化转型业务 Kalypso 的数字数据顾问。
Tocco 补充道：“部署 MPC 解决方案的根本目的在于实现昂贵萤石原料的最优化消耗。” “如果副产物中存在萤石成分，则表明反应过程存在问题。我们深知反应过程存在优化空间，并将目标设定为将当前水平降低 2.9%。”
成果
减少产品损耗、提升产品质量、提高过程可持续性
截至目前，该解决方案持续展现出在原材料消耗和能源使用方面的巨大节约成效，实现了快速投资回报 (ROI)。”在短短数月内，我们就看到了显著效益。自部署 Pavilion8 MPC 解决方案以来，副产物中的萤石含量已降至 1.5% 以下，有时甚至低于 1.2%。”Tocco 说道。“这意味着在现有运营规模和吞吐量下，我们成功将损耗削减了一半，从而实现可观的成本节约。
改进的反应控制还意味着我们正在优化矿山原料的消耗。” 由于生产线稳定性和精确度的提升，我们还实现了节能效益，主要体现在燃料油消耗的降低。事实上，借助 Pavilion8 MPC 技术，关键过程参数变得更加稳定，标准差明显缩小。
“最终，反应控制的改进直接提升了硬石膏/石膏副产物的质量。水泥行业现在可以使用更多我们生产的合成硬石膏来替代天然石膏的开采。我们每年向水泥行业销售约 30 万吨产品，随着产品质量提升，预计需求将进一步增长。我们甚至为品质升级的石膏产品创建了新品牌——Gypsos。”
Kalypso 欧洲、中东和非洲地区数字业务总监 Vladimir Obrazcov 阐述道：“能源和原材料密集型行业部署数字化控制解决方案必将获得显著收益。即便是微小的运营效率提升也会快速累积成效，不仅推动工厂改进，还能优化原材料使用并降低总体能耗。”
Fluorsid 公司已在规划 MPC 解决方案的未来应用计划。具体而言，该公司将在意大利工厂的另外四条生产线以及挪威生产基地部署模型预测控制系统。Tocco 总结道：“这家工厂使用相同的反应过程，但硬件配置截然不同。“这将是个更具挑战性的任务——因为该厂未使用 Pavilion8 MPC 时的损耗率已低至 1.5%。我们深知任务艰巨，但确信仍存在进一步降本增效的空间。”
发布时间 2025年1月21日