Pavilion8®がポリマー業界に力を与え、無駄のない生産モデルを確立

各種ソーダボトル、ポリ袋、食品包装から自動車タイヤ、工業部品に至るまで、数多くのポリマー製品が私たちの住む物質世界を豊かにしています。社会経済の急速な発展が、ポリエチレンやポリプロピレンに代表される高分子製造業の「黄金時代」という新たな章を開いたことは間違いありません。

しかし、典型的なプロセス産業である重合反応の工程と手順は非常に複雑です。絶えず変化するビジネス需要、原材料コストの上昇、国内外の競争激化といった課題に直面し、多くの企業は現在のプロセス制御システムだけでは、新時代におけるポリマーの安全、安定、効率的な生産という要求を満たすことができずにいます。
 

先進的な工場も隠れた生産問題を抱えている

一例として、中国のあるポリマー業界の大手企業は、一流の主要製造拠点を持ち、その事業範囲はポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン、ブタジエン、その他の主流ポリマー製品をカバーしています。中国におけるグリーンケミストリーとサステナブル(持続可能)な発展のモデルとなることを目指しています。技術主導の化学企業として、同社のポリマー生産設備はすべて世界最新のプロセス技術(Hostalen ACPポリエチレン技術とSpherizoneポリプロピレン技術)を採用しており、非常に高い操作性と技術的な敷居を設定しています。

実際の生産工程では、設備は頻繁な調整が必要であり、若いオペレータは操作経験が不足しているため、しばしば製品品質のばらつきが起こります。企業のコア競争力を強化するために、お客様は技術パラメータの安定性を向上させ、パラメータの変動を低減するために、より高い要件を提示しています。

さらに、多種多様な製品が生産される一大化学生産基地にとって、グレード移行効率の向上は、製品品質の向上、生産量の増加、設備の長期的な稼働安定性の鍵を握っています。従来のグレード移行には複雑な人員調整が必要で、手作業による変更やグレードパラメータの調整に頼るばかりでなく、生産変動、設備適応、製品形態の変更など潜在的な不確定要素に直面し、コスト削減や生産性向上の実現にかかる負担が増大する可能性があります。
 

Pavilion8は運用効率の飛躍的向上に貢献

近年、現代制御理論の絶え間ない進化と発展により、様々な種類の先進的な制御方針、制御方法、制御技術がプロセス産業に広く応用されています。古典的なPID制御と比較して、高度な制御システム(APC)システムは、多変数予測制御を中心とし、より強力な適応性、堅牢性、および予測機能を含む比類のない利点を備えています。そのため、化学企業にとって、潜在能力を引き出し、効率を高め、生産設備を安定させ、製品品質を最適化し、卓越した運営を達成するための効果的なツールです。

この企業は、将来性のある技術と業界の地位のため、技術パートナの選択には非常に真剣かつ慎重です。一連の綿密な調査研究を経て、最終的にお客様はロックウェル･オートメーションの高度制御製品キットであるPavilion8 Suiteと、独自の機構モデルと統計モデルに基づくプロセス計算、非線形、多変数の高度制御技術を利用して、自社の問題に対処することを決定しました。

基本機能の実装において、Pavilion8はサービス指向アーキテクチャ(SOA)に基づいており、お客様の現在のビジネスやプラントインフラと容易に統合することができます。Pavilion8は、大量のPIDループを分析、評価、調整できるだけでなく、内蔵されたコントローラの性能指標計算により、お客様の高度な制御システムの動的評価と運用効果の長期モニタを容易にし、リアクタのより安定した稼働を保証します。

Pavilion8はデータベースを内蔵しており、コントローラの過去の動作と制御曲線を再現することができるため、お客様は故障分析の前処理を迅速に行なうことができます。Pavilion8は、独自の混合非線形モデルに基づき、ポリマーの全プロセスの制御とデバイス全体のエッジ制御を可能にし、製品品質の予測精度と安定性を効果的に保証します。独自のEGCNN (Extrapolated Gain Constrained Neural Networks)により、このシステムは通常の生産･操作条件を超えたモデルの精度も保証することができ、運用効率の飛躍的な向上に貢献します。

Pavilion8は、オペレータの操作経験不足の問題を解決するため、ウェブ･グラフィック･インターフェイスにリアルタイムトレンドを表示し、オペレータに高度な制御システム全体の理解を深めることができます。Pavilion8モデルのオンラインプログラミングと編集機能のおかげで、お客様は最適化された目的関数をカスタマイズすることができ、これは複雑なプロセスと深刻なプロセス結合を特長とする石油化学生産にとって特に重要であり、歩留まりを最大化するために補助材料とエネルギーの消費を削減することもできます。これらは、他のAPCソリューションと比較したPavilion8 Suiteの差別化された価値の重要なポイントです。
 

ポリマーのリーン生産モデルを確立

今日、このお客様は2セットのポリマー設備にAPCレトロフィットを導入することに成功しました。Pavilion8非線形制御装置と自動グレード移行ソフトウェアの助けを借りて、プロジェクトを稼動させた後、オペレータはメニューをクリックするだけで、制御装置は定義されたグレード移行を自動的に開始･終了することができ、手動で変更･調整することなく、すべてのグレードパラメータと制御パラメータ(MI、密度、温度、エチレン分圧など)を自動的に回復することができます。これにより、グレード移行の一貫性が保証され、移行時間が短縮されるだけでなく、労働強度も大幅に削減され、時期尚早で不安定な労働調整問題などが解決されます。

さらに、ロックウェル･オートメーションの強力なプロジェクト実施能力、ソフトウェア製品とソリューション、専門的なノウハウ、ビジネス･コミュニケーション･スキルのすべてが、パートナ企業から高く評価されています。包括的なトレーニング、立上げ、納品サービスにより、後日、他のポリマーや化学装置へのソリューション移行を計画しているお客様も安心です。

もちろん、このプロジェクトがお客様から高い評価を得たのは、ロックウェル･オートメーションがポリマーの分野で豊富な経験を蓄積してきたからです。1995年の時点で、ロックウェル･オートメーションは最初のポリマー装置でAPCプロジェクトを成功させ、現在までに160以上の高度な制御システム、合計200以上の重合リアクタをアップグレードしており、既知のほぼすべての種類の重合技術と触媒タイプをカバーしています。ロックウェル･オートメーションが提供するポリマーAPCソリューションは、国内外の多くの大手ポリマー企業の生産工場でも重要な役割を果たしています。

APCソリューションは、非線形モデルを利用して、異なるグレードの製品の重合反応器を制御するだけでなく、スクイーズ造粒機とポリマービンの高度な制御を実装し、製品の品質、歩留まり、変換率に複数のレベルの保険を提供することができます。統計によると、同様のプロジェクトを実施することで、以下のようにバリューポイントを向上させることができます。

• 設備の変動を30～50%低減
• 製品品質のばらつきを30～70%低減
• 歩留まりを2～8%向上
• 平均グレード移行時間を20～50%短縮
• 等級外製品を2～5%減少させる。
• 稼働率が95%以上になる。

中国最大の生産能力を誇る石油化学プラントの1つとして、お客様のAPCソリューションの導入と展開の成功は、業界において高いプロモーションと再生産価値があります。今後、ロックウェル･オートメーションは、強力な技術的優位性と豊富なプロジェクト経験を生かし、より多くのお客様のデジタルトランスフォーメーションの導入に力を与え、より多くの国内外の石油化学プラントのお客様のデジタル&インテリジェントソリューションに継続的な力を与えることを約束します。