エネルギー多消費型産業は、あらゆる方面からプレッシャーを感じています! 国際的なサステナビリティ(持続可能性)に関する法律や目標がより厳しくなったことに加え、最近のエネルギー価格の高騰により、企業は自社の製品やプロセスをより詳細に調査し、エネルギーを最も効率的に使用していることを確認する必要に迫られています。
単純なプロセスであれば、基本的な分析と微調整で済むかもしれませんが、複数の製品を生産し、許容範囲の広いパラメータに依存するプラントは、調整がはるかに難しく、デジタルソリューションから莫大かつ直接的な利益を得ることができる場合が多くあります。
サステナビリティ計画
ホワイトセメントのグローバルリーダであり、建築ソリューションの多国籍企業であるセメンティア･ホールディングス･グループの一員であるCompagnie des Ciments Belges SA (CCB)は、よりサステナブルな社会を目指し、プロセスを検証している企業の1つです。実際、2030年までにCO2排出量を大幅に削減するという野心的なロードマップを策定しています。
当社グループの10年間のロードマップには、化石燃料とクリンカーの代替、新しい低炭素セメントの開発、サステナブルな開発のためのいくつかの投資、すべての工場における製造、メンテナンス、在庫、スペアパーツ管理プロセスのデジタル化などが含まれています。
デジタルインサイト
デジタル化は、あらゆる産業分野で恩恵をもたらしています。オペレーショナルデータの収集と活用により、新たなレベルの洞察が得られ、効率性の向上につながっています。セメント業界も例外ではありません。
CCBは、データ駆動型のインダストリ4.0を目指し、すでにいくつかの取り組みを始めています。まず、新しいデジタルアナライザを購入し、2つのセメントミルのセメント配合の細かさを計測できるようにしました。それ以前は、2時間ごとに採取される実験用サンプルの情報をもとに、一連のカスケードPID (比例･積分･微分)コントローラを使用していました。しかし、品質チェックや省エネのためには常に計測が必要であり、このような複雑な製造工程では、2時間という短い時間では許容範囲から外れてしまう可能性がありました。
ロックウェル･オートメーションのデジタル･アカウント･エグゼクティブであるジュリアーノ･デ･ゴエス･アランテスは次のように述べています。「CCBは、品質や機能仕様が異なる10種類のセメントを提供しています。このセメントを作ることは、異なるパンを作ることに似ています。そのため、最適な製品プロファイルを得るためには、適切な材料を適切な量で使用することが重要であり、そうでない場合は、機能的またはコスト的な影響が生じます。」
ループを閉じる
デ･ゴエス･アランテスは続けます。「CCBは以前から、処理をより正確に、よりタイムリーに管理する必要があると認識しており、デジタルアナライザはその第一歩に過ぎませんでした。そのため、私たちのソリューションは、分析装置からの情報をリアルタイムで受取り、プロセスパラメータと原材料の量を微調整し、その修正をプロセスにフィードバックするという、ループを閉じる必要がありました。最終的には、製造されるさまざまな種類のセメントについて、一貫した最適な品質を確保できるようにすることが必要です。品質向上だけでなく、エネルギーを消費する工程を正確に定義された時間だけ使用することで、電力消費量も削減することができます。」
ロックウェル･オートメーションは、セメンティア･ホールディングス･グループの中で、その製品と能力がすでに知られており、CCBがサプライヤを選択する際に有利になるようなリファレンスを用意していました。ロックウェル･オートメーションは、Pavilion8®モデル予測制御(MPC)ソリューションの展開において、セメントやプロセス分野で培った豊富な経験をいかすことができたのです。MPCは、オートメーションシステム上に設置され、現在および予測される運転データを継続的に評価するインテリジェンスレイヤを提供します。そして、このデータを望ましい結果と比較し、新たな制御目標を設定することで、プロセスのばらつきを抑え、パフォーマンスを向上させ、効率を高めることができるのです(すべてリアルタイムで)。
数字で証明する
CCBでは、プロセス工程をより厳密に制御することで、すでに大幅な性能向上を実現しており、比エネルギー消費量(SEC)は目標の3%に対し、6%以上減少しています。生産率は、目標の3%に対し8.5%近く向上し、稼働率は97%と、まさに目標通りです。米国での同様のアプリケーションでは、Pavilion8 MPCは2つのミルで処理能力を4.8%と5.7%向上させ、仕上げミルの生産量を5%増加させ、電力消費をセメント生産量当たり3.5KWh削減しました。
CCBの工場長であるゴーティエ･オートランド氏も、この新しいシステムの利点を強調しました。「このシステムは、サステナビリティロードマップの一部であるプロセスや製品の変更により判断が難しいものの、期待通りのパフォーマンスで継続的に稼働しているため、試運転以来、ロックウェル･オートメーションのサービスチームを呼ぶ必要はありません。」
デ･ゴエス･アランテスはさらに詳しく説明します。「プロセス変数やセメントの種類が非常に多いため、これまで手がけたアプリケーションの中で最も複雑なものの1つです。しかし、サステナビリティはどの企業にとっても重要な現代的指標であるため、可能な限り最高のソリューションを提供することが不可欠でした。MPCプラットフォームは、専門家のアルゴリズムを用いて複数のパラメータを同時に最適化し、最適な結果に基づいてプロセス条件を常に更新します。」
デ･ゴエス･アランテスは続けます。「パンデミックの影響で遠距離勤務となり、技術的な複雑さは増しましたが、私たちは大切な安心感を提供し、もちろん、私たちが言った通りのソリューションを提供することができました。」
「プロジェクトや工場全体に新しい要素が加わることが予想されます。CCBは、「もっとできることがある」とも言っていますし、私もそう思います。このソリューションが実現することの全貌を、私たちはまだ見ていないと思います。」
Allen‑Bradley, expanding human possibility, Pavilion8, およびRockwell Automationは、Rockwell Automation, Inc.の商標です。
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