アングロ･プラチナム社は、製造インテリジェンスを実現

背景

プラチナは世界で最も希少な金属です。年間約133トンのプラチナが地球から抽出されますが、金は約1,800トンです。プラチナがファインジュエリーの世界で高く評価されている理由は、希少性だけではありません。また、色あせに強く、その展性はダイヤモンドやその他の宝石を所定の位置に保持するのに役立ちます。

南アフリカのアングロ･プラチナム社は、世界最大のプラチナ生産者です。アングロ･アメリカン社の子会社である同社は、新たに採掘されたすべてのプラチナの40%近くを毎年処理しています。アングロ･プラチナム貴金属精製所(PMR)は、世界最大の2つのプラチナ鉱山の近くにあります。精製所で処理される鉱石には、プラチナだけではありません。他の貴金属(PGM)には、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムが含まれます。精製所は、ニッケル、銅、亜鉛などの卑金属も抽出します。

ここで生産されるプラチナの用途は、ジュエリーをはるかに超えています。貴金属は、触媒コンバータが自動車の排気ガスから汚染物質を取り除くのに役立ち、環境とエネルギーの懸念に対処するためにプラチナ燃料電池を使用して、代替エネルギー源と見なされることが増えています。

抽出される金属の種類が多いため、精製プロセスは複雑です。アングロ･プラチナム社は、プロセス･オートメーション･システムのサポートがますます困難になり、精製所の複雑なプロセスを処理するには断片化が進んでいることに気づきました。そこで、同社は解決策を探し始めました。
 

課題

PGMの処理は、地下または露天掘り鉱山から鉱石を取り除くことから始まります。次に、アングロ･プラチナム社は、鉱石をその濃縮プラントの1つに移し、そこで鉱石を粉砕して浮かせます。そこから、それは製錬プロセスに入り、鉱石から不要な要素を取り除きます。次に、コンバータが製品を会社の磁気濃縮プラントに転送し、そこでベース金属と貴金属が分離されます。

さまざまなベンダーによってコンパイルされた1980年代の旧式の制御システムの運用は非常に複雑でした。その結果、旧式のシステムは維持するために専門的なスキルを必要としており、このような継ぎはぎのシステムはこれ以上アップグレードすることも困難でした。

アングロ･プラチナム社の制御技術スペシャリストであるヘルマナス･デュ･プレズ氏は、次のように述べています。「精製所ではバッチプロセスと連続プロセスの両方が発生しているため、新しいソリューションを探す際には、バリエーションが重要な考慮事項でした。私たちのシステムは、継続的なプロセスを維持し、バッチをモニタしなければなりません。言い換えれば、私たちの複雑さに対応する必要があります。」

PMRは、複数のレシピに使用される機器を効率的にルーティングおよび共有するという問題に直面しました。オペレータは、さまざまなレシピに対応するために、いつ、どのプロセスでどの機器を使用するかを決定する必要がありましたが、機器の共有を事前にスケジュールすることができず、遅延が発生することがよくありました。

スケーラブルで柔軟なシステムを実現するために、同社は単一のベンダーで前進することを決定しました。「次の10年から15年の運用に備えて、標準化し、国際的なベストプラクティスに合わせ、システムをアップグレードする必要がありました」と、デュ･プレズ氏は述べています。
 

ソリューション

アングロ･プラチナム社のPMRには、ロックウェル･オートメーションの制御システムを使用したネットワークインフラがすでに整っていました。そこで同社は、ロックウェル･オートメーションのPlantPAx®プロセス･オートメーション･システムを選択して、1つのベンダーで制御システムを標準化しました。

PlantPAxシステムは、プラント全体のオートメーションシステムを管理するために設計された最新のDCSです。その結果、アングロ･プラチナム社は精製所全体で同じオートメーションテクノロジを使用でき、シームレスな統合、情報への簡単なアクセス、需要や製品の変化に応じた簡単な変更を可能にします。

デュ･プレズ氏は、次のように述べています。「PlantPAxソリューションは理想的でした。既存の制御ベースの上に完全で堅牢なシステムを配置することができました。これにより、プロセスに必要な標準の制御モジュールを作成できました。」

カスタマイズはソリューションの重要な要素でした。ロックウェル･オートメーションと緊密に協力して、アングロ･プラチナム社は、バッチおよび連続プロセスに対応し、ISA-88規格に準拠するハイブリッド･プロセス･システムを実装しました。

例えば、アングロ･プラチナム社は、製油所の運営に「ルーティングブロック」を追加しました。これにより、オペレータは、機器を共有するための機器を効果的にスケジュールおよび制御できます。オペレータは、必要に応じてキュー内の変更に優先順位を付け直すこともでき、オンラインでそれを行なうことができます。これは、最新のDCSシステムの新しい時間節約オプションです。

手続き型と規制の両方の制御を内部に組み込み、システムがカスタマイズされたアドオン命令を構築できる柔軟性を備えているため、PMRはバッチレポート機能を備えています。これらの機能は、カスタムビルドのバッチレポートAOIを使用して提供されます。

これにより、操作とクリティカルなフェーズ時間、スループット容量、バッチの変動性など、どのKPIが満たされているか、バッチがオペレータ画面の各段階にあるかを表示することにより、プラントをより適切に制御するオペレータの能力が向上します。レシピパラメータ(満たされているものと逸脱しているもの)を表示するレポートは、オペレータにリアルタイムデータへのアクセスを提供し、レシピ実行の信頼性を高めます。

FactoryTalk Historianソフトウェアは、自動的に識別、収集、保存された情報を利用して、オペレータがプロセス関連のデータを分析できるようにします。精製所のオペレータは、サンプルの検証または機器の一部が利用可能になるまでにかかった時間を可視化できるようになりました。

デュ･プレズ氏は、次のように述べています。「私たちのオペレータは、特定のバッチが16時間かかるはずだったのに、なぜ20時間かかったのかを理解するのに役立つ貴重な情報を入手しました。この改善された可視性により、以前は常に認識していなかった精製所のプロセスの制約を特定できます。」

より厳密な制御は、新しい最新のDCSシステムのもう1つの利点です。生産中のすべての始動と停止は、ヒストリアンソフトウェアを通じて報告されるため、オペレータは各プロセスとバッチのより現実的な画像を受取ることができます。

例えば、バッチがレシピパラメータから異常に逸脱した場合、プロセスは安全な状態になります。修正して再起動すると、バッチは特定のKPIを参照することにより、一時停止した場所をピックアップします。

以前は、プロセスの中断は人間の介入に依存しており、常に報告されるとは限りませんでした。自動化されていても、オペレータは必要に応じて柔軟に介入できます。

PlantPAxソリューションを使用すると、アングロ･プラチナム社のマネージャは標準のレシピテンプレートとライブラリを開発できます。メンテナンスの観点から、これにより、不要なトリップ、障害、またはその他の問題が発生している可能性のある操作内の領域を簡単に特定できます。
 

結果

オペレータは、プロセスのすべての段階とレベルにわたるレポートにアクセスできるため、レシピをリアルタイムで追跡し、生産中により厳密に管理することができます。

デュ･プレズ氏は、次のように述べています。「私たちは今、より現実的な運用の見方をしています。追加情報と可視性の向上により、オペレータはプロセスをよりよく理解できます。」

可視性の向上により、バッチの変動性が減少しました。オペレータは、バッチとKPIを素早く比較し、バッチが逸脱しているかどうか、いつ逸脱しているかを特定できます。システムに慣れ、連続するバッチをモニタすることで、オペレータは特定のバッチにかかる時間と問題が発生した時期を知ることができます。

ISA-88で構成されたPlantPAxソリューションは、メンテナンスとトラブルシューティングも改善し、アングロ･プラチナム社が厳格な国際プロセス制御基準に準拠することを支援します。

デュ･プレズ氏は、次のように述べています。「PlantPAx最新式DCSシステムがもたらしたものは、柔軟性と拡張性です。私たちは常に対応する必要のある独自の要件を持っています。このシステムは、それらを満たし、コンプライアンスを維持するためのオプションを提供します。」