27.11.2015

Prosessiautomaation optimointi tuo jopa 10 % lisätehoa tuottavuuteen

Prosessiteollisuuden automaatiojärjestelmien optimaalinen toiminta on elinehto tuottavalle ja turvalliselle prosessille. Kuitenkin jopa yli 80 % automaatiojärjestelmän säätäjistä aiheuttaa toiminnallaan prosessiin häiriöitä [1]. Optimoimalla automaatiojärjestelmän ohjaus oikein Insta Automationin uuden palvelun avulla saavutetaan tuottavuudessa jopa 5-10 %:n kasvu – haastavissa prosesseissa enemmänkin.

Automaatiojärjestelmien säätäjät ovat 95-prosenttisesti vastuussa prosessien ohjauksesta. Jos säätäjä toimii epästabiilisti, prosessiin aiheutuu häiriöitä, jotka näkyvät erilaisina ongelmina: optimoimaton ajotapa tuottaa epätasaista laatua ja kuluttaa laitteita aiheuttaen kasvaneita kunnossapitokuluja. Turhat hälytykset työllistävät prosessihenkilökuntaa ja pitävät heidät poissa tarpeellisista töistään.

Prosessin epästabiili ajotapa vaikuttaa suoraan tuottavuuteen ja laatuun: prosessia ajetaan alemmalla tavoitearvolla, jotta ajo olisi ylipäätään turvallista ja laadun taso edes tyydyttävä.

  • Jussi Niinimäki, Insta Automation Oy


Kuva: Säätäjän prosessiin aiheuttamat häiriöt näkyvät suurena värähtelynä vasemmassa laidassa
Lähde: Control Loop Performance Monitoring, Dr. Vassilios Tzouanas

Automaatiojärjestelmän optimointi nostaa tuottavuuden tasoa

Kun prosessia ja sen kriittisiä säätäjiä analysoidaan suhteessa koko prosessiin, saadaan säätäjät ja säätörakenteet muutettua toimiviksi. Optimoidussa prosessissa vaihtelut vähenevät ja tuotannon tavoitetaso pystytään nostamaan prosessin pysyessä stabiilina. Lisääntynyt tuotanto tuo selvää rahallista etua, mutta myös muista merkittäviä parannuksia:

  • Energiankulutus laskee tasaantuneesta prosessista johtuen (puhaltimet, pumput ja muut isot koneet käyvät tasaisesti ja kuluttavat huomattavasti vähemmän energiaa)
  • Raaka-ainekustannukset laskevat (tasaantunut tuotanto vähentää huomattavasti raaka-aineen kulutusta)
  • Kunnossapitokustannukset pienenevät (venttiilien, putkistojen, pumppujen jne. kuluneisuus pienenee, kun prosessi on stabiili)

Lisäksi stabiloitunut prosessi tuottaa etuja myös turvallisuuteen: sekä prosessi- ja henkilöturvallisuus että ympäristöturvallisuus paranevat.


Lähde: Control Loop Performance Monitoring, Dr. Vassilios Tzouanas

Jatkuva seuranta estää tuotantotehon alenemisen tehokkaasti

Prosessien optimointi on jatkuva prosessi, jota on seurattava koko ajan. Laitteet kuluvat, linjat likaantuvat ja tuotteet vaihtuvat, jolloin säätöjä on viritettävä sen mukaisesti.

Kun prosessin tilan seurantaan yhdistetään raportointi, tuotantohenkilöt pystyvät itse seuraamaan prosessin tilaa ja kehitystä. Raportointi mahdollistaa ennakoimisen ja tarvittavien muutosten tekemisen jo ennen kuin ne vaikuttavat alentuneesti tuotantoon.

Automaatiojärjestelmien optimointipalveluumme kuuluvasta raportointityökalusta saatavan indikoinnin perusteella pystymme toteuttamaan uuden optimoinnin, jolloin prosessi saadaan ketterästi parhaalle mahdolliselle tehokkuustasolle.

  • Mika Riikonen, Insta Automation Oy

Raportoinnin lisäksi Insta Automationin uusi palvelu mahdollistaa myös prosessin simuloinnin. Uudet ideat, koeajot, ylösajot ja kokonaan uudet prosessit voidaan simuloida prosessimallin avulla, jolloin prosessin toimivuus voidaan todeta jo ennen, kuin sitä varsinaisesti aletaan ajaa tuotantolaitteistolla. Tämä säästää aikaa ja hylkytuotteiden määrää huomattavasti.

Palvelu tuo myös aivan uudenlaisen lähestymistavan kunnonvalvontaa: säätäjien tilaa seuraamalla päästään hyvin varhaisessa vaiheessa kiinni tuleviin häiriötilanteisiin tai rikkoutuneisiin laitteisiin. Laite voidaan vaihtaa suunnitellussa katkossa ilman tuotannollisia menetyksiä aikaa säästäen. Samalla saadaan tehtyä tarpeeseen perustuva ennakkohuolto-ohjelma.

Näin Insta Automationin automaatiojärjestelmän optimointipalvelu otetaan käyttöön:

  1. Haluttu prosessinosa työn alle: käydään yhdessä asiakkaan kanssa läpi ongelmat prosessissa, asiakkaalta tieto prossin tärkeistä elementeistä ja odotuksista
  2. Selvitetään miten prosessi toimii ja mitkä ovat oleelliset säätäjät (Priorisointi)
  3. Säätäjien analysointi -> toimivatko vai ei (vs. Best Case, eli mikä tila on saavutettavissa nykyisillä säädöillä)
  4. Loppuraportti, sisältäen:
  • Esitettynä prosessin tehokkuuden nykytila vs. Best Case (tehokkuusprosentti)
  • Mahdolliset jo tässä vaiheessa nähtävät kustannussäästöt Best Case -tapauksessa
  • Mahdolliset löydetyt pullonkaulat, jotka vaatisivat myös laiteratkaisuja
  • Turvallisuus (prosessiturvallisuuteen liittyvät riskipaikat)

Nykytila-analyysin jälkeen:

  • Asiakas päättää, jatketaanko ehdotettujen toimenpiteiden käytäntöön laittoa
  • Jos päätetään jatkaa, edetään seuraavasti:
  1. Säätäjien viritys ja säätörakenteiden muutokset
  2. Seurantajakso (kesto riippuvainen prosessista), jonka aikana tehdään tarvittavat hienosäädöt
  3. Operaattorien perehdytys toimintafilosofian muutokseen
  4. Loppuraportti, jossa:
  • Selvitys mitä tehtiin (mitä säätäjiä viritettiin ja miten säätörakenteita muutettiin)
  • Selvitys vaikutuksista (tuotantotehokkuuteen, laatuun, kustannussäästöihin, turvallisuuteen)
  • Mahdolliset muut hyödyt, joita saavutettiin (nopeammat ja tehokkaammat ylösajot, kunnossapidon ratkaisut, uusien ideoiden simulointi yms.)

Prosessin säätäjien virityksen ja säätörakenteiden optimoinnin jälkeen voidaan huomata, että prosessi vaatisi melko usein uutta tarkastelua johtuen esim. prosessin kompleksisuudesta ja epälineaarisuuksista. Tällöin voi olla paras mallintaa prosessi, jolloin säädöt tehtäisiin online perustuen prosessimalliin.

Optimoidun prosessin ylläpito:

  1. Analysointi prosessin tilasta online -> Prosessi koko ajan parhaalla mahdollisella tasolla
  2. Päivystys – tukena aina tarvittaessa (esim. halutut muutokset)
  3. Koulutukset
Kysy lisää Insta Automationin uudesta automaatiojärjestelmän optimointipalvelusta:

Liiketoimintajohtaja Mika Riikonen
Insta Automation Oy
puh. 040 159 3362

Ryhmäpäällikkö Jussi Niinimäki
Insta Automation Oy
puh. 050 531 9002

[1] Zhenpeng Yu, Jiandong Wang, Biao Huang, Zhenfu Bi; Performance assessment of PID control loops subject to setpoint changes


Kommentointi

Nimi:
Kommentti:
 

Bureau veritas
DNV GL
Inspecta
Lloyd’s Register
Russian Maritime Register of Shipping
UL Listing
FI