分析ツールとMPCを連携することで蒸留酒業界で何を達成できるか

アルコール製造でのMPCと提携した分析

製品は出荷されるまで何年もかかります。拡大する需要に対応するための提案は、良い知らせであるとともに、頭を悩ませる知らせでもあります。蒸留酒の販売が8年間連続で増加し2017年には4%も増えたとき、サプライヤはMPCと分析ツールに注目しました。

この需要の拡大によって、アルコールメーカは、最終製品の品質、伝統的なレシピ、生産の一貫性に悪い影響を与えずに、生産量を最大化することを求められるようになりました。

当社は、どのようにして蒸留所が品質を犠牲にすることなく生産量を最大化できるかと、モデル予測制御(MPC)テクノロジを使用してレシピを変更せずに最適化を達成できるかを理解しました。MPCを採用すると、分析の傾向に基づいて生産を改善し、高品質な商品を生産し、生産量を最大にするためにオペレータは多数の調整作業を実施できるようになります。

分析ツールの共存

MPCはプラントの設備の操業の最適化を担い、生産を改善するためにオペレータが自由に調整するのを支援する責任があります。プロセスに調整が実施されたとき、MPCは下流工程に必要な調整も支援します。

生産や品質に問題があると感じ始めたときに、分析ツールは役に立ちます。機械がその性能にふさわしい働きをしないとき、バッチの品質や生産が影響を受けます。分析ツールは予知保全と異常検出機能を持ち込むことによって役に立ちます。この2つの機能は、高度なマシンラーニングと他のデータ処理手法を使用してオペレーション上の欠陥を探します。

予知保全とは何か

予知保全をさらに探求し、MPCプランと連携した分析ツールにより、オペレータがどのようにして時間とコスト効果の高い方法でタスクを達成できるのか理解してみましょう。

予知保全アプリケーションは、設備が正常に稼働していない場合、既定のモデルに基づいて設備が正常に稼働していないことを認識します。設備がこれらの通常の状態から乖離しているとき、プラントマネージャとオペレータに警告を出し、問題を把握し、問題が発生する前に回避します。これは、早い段階での修理を可能にし、設備の摩耗を軽減することによって、設備費用を削減するのに役立ちます。

予知保全機能下にあるミキサを例にとってみましょう。発酵過程の間にミキサが故障すると、酵母は沈殿して糖と適切に相互作用しなくなります。これは最終製品にとって致命的です。十分に混ぜ合わせられないと、発酵槽でも予想した通りの反応が行なわれません。予知保全アプリケーションは、ミキサの動作が通常と異なっており、プロセスのどこで問題が発生しているかをアルコールメーカに伝えます。

MPCアプリケーションではさらに一歩進んで、ソフト・センサ・モデルがリアルタイムで品質を予測します。分析ツールは、手動サンプルの間に製品の品質を予測します。ソフト・センサ・テクノロジは、オペレータが入念に観察したい測定された品質パラメータに狙いを付けることができ、さもなければラボサンプルを待っていて無駄に費やしてしまう時間を節約します。

異常の検出とプロセス動作

MPCと関連のある他の分析アプリケーションは、異常検出です。異常検出は、予知保全と同様に設備が正常に稼働していない場合、問題の発生源を示唆してオペレータに通知して時間と費用を節約します。

例えば、オペレータが蒸留所で汚れが蓄積するのを防ぐため、設備を清掃するとします。腐食性の洗浄液が設備から完全に取り除かれないと、酵母に害を与え、最終製品は品質の悪いものになります。

生産工程の最後になるまで待ってバッチが台無しになったことに気づくかわりに、異常検出機能はバッチが台無しになっていることを早い段階でオペレータに通知します。この情報で、オペレータは台無しになったバッチを停止し、状態を改善するために必要な手順を実施し、回復したバッチを再始動します。

分析ツールは、オペレーションが正常に稼働している状態を知っているモデルに基づいて、どの設備がなぜ故障したかを判断し、その原因を示唆します。この情報により、オペレータは状態をより良く理解でき、問題を軽減したり、回避することができます。

分析ツールの拡大

つまり、分析ツールと共にMPCを使用することで、予期しないダウンタイムを減らし、生産性を向上し、生産量を拡大し、最終製品の品質を改善することができます。これにより、オペレータとマネージャは問題を追いかけ回し、伝統的なレシピから乖離しているのではないかと心配することなく、重要なタスクに専念できるようになります。

もっと一般的な見地からも、分析ツールのおかげでプラントのオペレータやマネージャは使用している設備を完全に知り、理解できるので有益です。

飲料業界への分析ツールの採用はまだ始まったばかりで、今なお進化していますが、他の企業や業界では初期の導入者の成功を目のあたりにしているので、分析ツールの成長はここから特に急伸すると予測しています。

蒸留酒への需要は時間と共に変動するので、アルコールメーカは生産量を制御するためにMPCのようなテクノロジにより大きく依存し始めています。MPCと分析ツールの利点について詳しく知りたい場合は、ここでご覧になってください。

Michael Tay
投稿日 2019-01-09 投稿者 Michael Tay, Advanced Analytics Product Manager, Rockwell Automation
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