Führendes internationales Zement-Unternehmen

Herausforderung: Maximierung von Effizienz und Produktion

Eine Tochtergesellschaft eines internationalen Zementunternehmens ist einer der führenden Zement- und Baustoffhersteller im Osten der USA.

Zu den Betrieben der Tochtergesellschaft gehören Zementwerke, Fertigbetonwerke, Betonsteinwerke, Steinbrüche, Import- und Schienenterminals sowie Flugascheproduktionsanlagen. Im Jahr 2020 beliefen sich die Umsätze des Unternehmens auf über USD 500.000.000,00.

Wie viele führende Hersteller strebt das Unternehmen ständig danach, die Effizienz und Produktion durch Qualitätsverbesserung, Minimierung von Prozessstörungen und Senkung der Betriebs- und Energieverbrauchskosten zu maximieren. Das Unternehmen suchte ein Advanced Process Control (APC)-System, das diese Ziele erfüllt und gleichzeitig die bestehende Technologielandschaft nutzt.

Nach einer gründlichen Überprüfung der Advanced Process Control-Systeme und Serviceangebote wandte sich das Unternehmen an Rockwell Automation, um die Produktionsleistung zu steigern und gleichzeitig die Energiekosten zu senken. Durch sein ValueFirst® -Programm bot Rockwell Automation dem führenden Zementhersteller einen phasenweisen Projektansatz, der darauf ausgelegt war, die Kapitalrendite (ROI) des Unternehmens vor der Projektumsetzung zu bewerten und zu garantieren. Das Unternehmen startete das Programm an zwei Zement-Kugelmühlen in der Zementanlage an seinem  Hauptsitz.

Lösung: Steigerung der Qualität, Senkung des Energieverbrauchs mit Rockwell Automation geschlossener Regelkreis

Rockwell Automation und der führende Zementhersteller arbeiteten eng zusammen,  um Rockwell Automation FactoryTalk^® Analyse™ mit Optimierungsfunktionen für die prädiktive Mehrgrößenregelung mit geschlossenem Regelkreis in den beiden Endmühlen (#10 und #11) einzusetzen. Zu den konkreten Zielen des Projekts gehörten die Senkung des Energieverbrauchs, die Steigerung der Produktion und die Verbesserung der Produktqualität durch Verringerung der Standardabweichung im Zement. Endmühle #11 war eine Standard-Kugelmühle, die etwa 90 Tonnen Zement des Typs I/II pro Stunde produzieren konnte. Endmühle #10 war eine Kugelmühle, die mit einer Walzenpresse für das Vormahlen konfiguriert war und etwa 130 Tonnen Zement des Typs I/II pro Stunde produzieren konnte. Durch die Nutzung der industriellen Analyse-Expertise von Rockwell Automation Engineering lieferte die Rockwell Automation Zementlösung eine schnellere Wertschöpfung und einen nachhaltigeren Wert bei niedrigeren Wartungskosten als bisherige Technologien wie Expertensystem-basierte Toolkits. Sie kombinierte die stationäre Optimierung mit der modellprädiktiven Regelung, um eine Advanced Process Control-Lösung bereitzustellen, die in der Lage ist, Prozesssollwerte und Übergänge zu verwalten. Die Softwarelösung basiert auf einem  dynamischen  Modell komplexer Prozesse (wie in einer Zementmühle), das eine  robustere Echtzeit-Prozesssteuerung und Optimierung als herkömmliche statische Expertensystem-Lösungen ermöglicht.

„Das ValueFirst® Programm von Rockwell Automation unterstreicht das Engagement des Unternehmens für den Geschäftserfolg unseres Unternehmens. Das Programm ermöglicht es uns, die Technologie und die potenziellen Vorteile besser zu verstehen, bei geringem finanziellem Risiko. Wir sind diese Partnerschaft eingegangen, in dem Wissen, dass die Technologie Ergebnisse liefern würde, und sie haben diese Garantie eingelöst.“
- Prozessingenieur

FactoryTalk Analyse-Lösungen für geschlossenen Regelkreis definieren wichtige Prozessparameter in drei Kategorien: manipulierte, gesteuerte und Störgrößen. Die gesteuerten Variablen sind in der Regel wichtige Produktmetriken. Manipulierte Variablen sind Prozessparameter, die unabhängig angepasst werden können und die gesteuerten Variablen beeinflussen, wie z. B. Produktionsrate und Trennzeichengeschwindigkeit. Schließlich sind Störgrößen Prozessparameter, die die gesteuerten Variablen beeinflussen, aber in der Regel nicht unabhängig angepasst werden können. Die vorausschauenden Fähigkeiten der Lösung ermöglichen es dem Anlagenpersonal, vorherzusagen, wie die Mühle unter Berücksichtigung signifikanter externer Prozessstörungen und  durch normale Produktübergänge abschneiden wird. Die Anwendung für Zement-Kugelmühle aktualisiert ihre Vorhersagen kontinuierlich auf der Grundlage der internen Modelle des zukünftigen Verhaltens, der Prozessabhängigkeiten und der tatsächlichen Leistung.

Ergebnisse: Höhere Produktion und Produktqualität bei
geringerem Stromverbrauch

In den Werken am Unternehmenssitz hat die FactoryTalk Analyse-Lösung den Energieverbrauch gesenkt, den Durchsatz erhöht und die Produktqualität verbessert. Das Projekt erfüllte und übertraf die Prognosen einer Verringerung des Energieverbrauchs um 3.5 kW/t und einer Produktionssteigerung von 3–4 t/h. Das Unternehmen meldete auch eine Verringerung der Standardabweichung im Zement von 130 auf 80 (38 % Reduzierung). Neben diesen quantifizierbaren Vorteilen half die Lösung den Anlagenbedienern auch, sich mehr auf systemkritische Prozessprobleme zu konzentrieren, was die Produktionseffizienz verbesserte und sich auf den Geschäftserfolg auswirkte.