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, 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. „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, 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 (strona internetowa w języku niemieckim), wytwarzanie substancji chemicznych i polimerów w firmie Covestro, produkcję celulozy w zakładzie Lenzing AG, produkcję i pakowanie produktów dla konsumentów w zakładach spółki Procter and Gamble (strona internetowa w języku flamandzkim), a także pakowanie i sterylizację ryb w zakładzie firmy FRINSA (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.
Słowa kluczowe
CoPro, przemysł przetwórczy, efektywność energetyczna, przemysłowy, energia, emisja dwutlenku węgla, zakłady przemysłowe, parki przemysłowe, gazy cieplarniane
