Zwiększanie efektywności wykorzystania zasobów w przemyśle przetwórczym
Procesy przemysłowe wykorzystywane w przetwórstwie żywności, produkcji papieru czy rafineriach zużywają olbrzymie ilości energii. Według niektórych szacunków sektor przemysłowy zużywa więcej energii niż jakikolwiek inny sektor rynku(odnośnik otworzy się w nowym oknie), konsumując przeszło połowę ogółu energii dostarczanej odbiorcom na całym świecie. Ze względu na fakt, że duży odsetek wykorzystywanej energii jest wytwarzany z paliw kopalnych, proces ten wiąże się z olbrzymimi kosztami i szkodliwymi emisjami dwutlenku węgla. Zarówno koszty, jak i stale rosnący nacisk na ograniczanie emisji zmuszają sektor przemysłowy do poszukiwania nowych sposobów na bardziej efektywne gospodarowanie zasobami – właśnie tym zagadnieniem zajmował się zespół finansowanego przez Unię Europejską projektu CoPro(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Naszym celem była pomoc w zredukowaniu śladu węglowego europejskiego przemysłu przetwórczego poprzez zwiększenie efektywności energetycznej i poprawę gospodarowania zasobami zakładów i parków przemysłowych”, twierdzi Sebastian Engell, profesor Uniwersytetu Technicznego w Dortmundzie(odnośnik otworzy się w nowym oknie), koordynator projektu CoPro. „W tym celu skoncentrowaliśmy się na usprawnieniu monitorowania procesów oraz wdrażaniu optymalnego dynamicznego planowania, opracowywania harmonogramów oraz kontroli połączonych jednostek i zakładów”.
Portfolio narzędzi optymalizacyjnych
W ramach prac nad dotychczasowymi projektami badacze skupieni wokół projektu CoPro odkryli, że efektywne wykorzystanie zasobów i energii przez zakłady przetwórcze jest w dużej mierze uzależnione od koordynacji szeregu jednostek i obszarów, począwszy od przeładunku i magazynowania materiałów, a kończąc na dystrybucji energii. „Co więcej, podejmowanie decyzji na tematy takie jak wykorzystanie odpowiedniego sprzętu, jego konserwacja i utrzymanie, a także obciążenia robocze czy jego wyłączenie również ma znaczący wpływ na ogólne zużycie energii w zakładzie”, wyjaśnia Engell. Jak twierdzi koordynator, celem projektu CoPro stało się wykorzystanie metod optymalizacji matematycznej w celu wspierania tego rodzaju decyzji. „W ramach naszych prac opracowaliśmy nawet metody koordynacji pracy zakładów przetwórczych wykorzystujących zasoby pochodzące z tych samych źródeł, jednak zarządzanych przez różne jednostki biznesowe przedsiębiorstw”, dodaje. W ramach projektu powstało blisko 20 zróżnicowanych narzędzi wykorzystujących metody optymalizacji. „Powstałe dzięki temu innowacyjne rozwiązania obejmują wiele sektorów, jednak przyświeca im wspólny cel – doprowadzenie do sytuacji, w której europejski przemysł przetwórczy będzie bardziej efektywny energetycznie i kosztowo”, zauważa Engell. Przykładem rozwiązania opracowanego w ramach projektu są metody upraszczające proces wdrażania zaawansowanych rozwiązań cyfrowych oraz integracji rozwiązań opartych na modelach z istniejącą technologią informatyczną i operacyjną zakładu. Inne narzędzia pomagają operatorom w poprawie efektywności energetycznej oraz wykorzystania zasobów w zakładach petrochemicznych, a także w optymalizacji stosowania sterylizatorów w produkcji puszkowanych ryb. Zespół opracował również szereg metod mających na celu prognozowanie anomalii w zakładach chemicznych i zapobieganie im, zanim wystąpią. Rozwiązania opracowane w ramach projektu CoPro zostały sprawdzone w rzeczywistych warunkach procesów przemysłowych realizowanych w zakładach działających w różnych sektorach. Można wśród nich wymienić między innymi zintegrowaną produkcję petrochemiczną w zakładzie firmy INEOS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (strona internetowa w języku niemieckim), wytwarzanie substancji chemicznych i polimerów w firmie Covestro(odnośnik otworzy się w nowym oknie), produkcję celulozy w zakładzie Lenzing AG(odnośnik otworzy się w nowym oknie), produkcję i pakowanie produktów dla konsumentów w zakładach spółki Procter and Gamble(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (strona internetowa w języku flamandzkim), a także pakowanie i sterylizację ryb w zakładzie firmy FRINSA(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (strona internetowa w języku hiszpańskim). W wyniku pilotażowych wdrożeń część uczestniczących w projekcie przedsiębiorstw wyraziła zainteresowanie wprowadzeniem zaprezentowanych rozwiązań na stałe do swojej codziennej działalności.
Korzyści dla europejskiego przemysłu przetwórczego
W ramach projektu CoPro naukowcom udało się z powodzeniem wykazać, że rozwiązania oparte na optymalizacji mogą przynieść szereg niezwykle cennych korzyści podmiotom przemysłowym, przyczyniając się zarówno do poprawy efektywności energetycznej, jak i obniżenia kosztów produkcji. Jak twierdzi Engell, jeśli opracowane rozwiązania zostaną wdrożone w całym sektorze przetwórczym w Europie, czas przeładunku materiałów, zużycie zasobów, energii oraz emisje gazów cieplarnianych ulegną zmniejszeniu o co najmniej 5 %. „Technologie opracowane w ramach projektu CoPro znacząco wzmocnią światową pozycję europejskiego przemysłu przetwórczego i będą miały pozytywny wpływ zarówno na ograniczenie emisji dwutlenku węgla, jak i na gospodarowanie zasobami”, podsumowuje Engell. Partnerzy projektu pracują obecnie nad dalszym dopracowywaniem oraz wdrażaniem zaawansowanych rozwiązań, w tym nad koordynacją połączonych zakładów zarządzanych przez różne jednostki biznesowe bądź nawet przedsiębiorstwa.
