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Anglo Platinum 獲得生產智慧

可擴充的彈性 PlantPAx 製程自動化系統,提供見解協助掌握即時製程資料,強化配方追蹤

挑戰

  • 老舊的製程控制系統需要特定技術組合,無法滿足複雜製程的需求,且由於來自多家廠商,因此難以更新

解決方案

  • 資訊化的 PlantPAx 製程自動化系統
  • 量身打造因應精煉廠的混合批次及連續製程
  • 可擴充的彈性製程控制系統,具備視覺化、分析及報告功能,並可透過見解掌握生產趨勢
  • 符合 ISA-88 標準

結果

  • 加強可見度:能夠取得各層級的資料,以即時追蹤配方並視需要調整
  • 利用見解掌握製程,減少批次變異性
  • 提升彈性:單一廠商系統可簡化實作,並可量身打造因應獨特需求

背景

白金是全球最罕見的金屬,每年開採量僅 133 噸,遠低於黃金的 1,800 噸。稀有性並不是白金在珠寶市場價格居高不下的唯一原因;白金不會褪色,且其延展性能夠協助固定鑽石和其他珠寶。

Anglo Platinum 位於南非,是全球最大的白金生產商,為 Anglo American 的子公司,每年處理將近 40% 新開採的白金。Anglo Platinum 貴金屬精煉廠 (PMR) 位於全球最大的兩座白金礦場附近。精煉廠處理的礦石不僅含有白金,還有其他「珍貴」金屬,其中包括釕、銠、鋨及銥。精煉廠也萃取鎳、銅及鋅等基本金屬。

在此生產的白金用途廣泛,遠超過珠寶。貴金屬可協助觸媒轉化器由汽車排放的廢棄去除污染物,此外也逐漸興起成為替代能源來源,例如以白金燃料電池因應各種環境及能源問題。

精煉程序相當複雜,因此需要萃取各種不同金屬。Anglo Platinum 發現其製程自動化系統越來越難以支援,而且過於分散,無法支援精煉廠錯綜複雜的製程,因此開始尋找解決方案。

挑戰

PGM 的處理作業一開始是搬動地底或露天礦場的礦石,然後 Anglo Platinum 將礦石運送到其中一座集中廠,在其中將礦石壓碎及浮起。經過前述處理的礦石將進行熔煉,由其中移除不需要的成分。之後轉化爐會將產品送往公司的磁鐵集中廠,分離基本金屬及貴金屬。

1980 年代的舊型控制系統,是由多家廠商匯集而成,讓作業十分複雜,也讓這套舊有系統需要特定技術加以維護,而這類拼裝系統也難以進一步升級。

Anglo Platinum 控制技術專家 Hermanus du Preez 表示:「我們的精煉廠具有批次及連續製程,所以在尋找新的解決方案時,變異性是關鍵的考量因素。公司系統需要能夠維持連續製程監控批次;換言之,系統需要因應我們的複雜度。」

PMR 面臨的問題包括有效安排及共用多種配方使用的設備。操作員需要決定何時及哪一種製程要使用的設備為何,因應各種不同配方需求,但操作員無法事先排程設備共用,通常導致延遲。

公司為了獲得可擴充的彈性系統,決定選擇單一廠商向前邁進。du Preez 表示:「我們需要標準化,遵循國際最佳實作,並升級系統為將來 10 至 15 年的營運做好準備。」

解決方案

Anglo Platinum PMR 已經設置網路基礎架構,使用 Rockwell Automation 控制系統,因此選擇 Rockwell Automation 的 PlantPAx® 製程自動化系統,與單一廠商合作打造標準化控制系統。

PlantPAx 系統為現代分散式控制系統 (DCS),用於管理全廠自動化系統。因此 Anglo Platinum 能夠在整座精煉廠使用相同的自動化技術,實現無縫整合、輕鬆存取資訊,以及依據需求或產品變更輕鬆更動。

du Preez 表示:「PlantPAx 解決方案很適合公司。我們能夠在現有的控制基礎之上,設置完整的強大系統,協助公司建立製程所需的標準控制模組。」

客製化是解決方案的關鍵要素。Anglo Platinum 與 Rockwell Automation 密切合作,實作混合式系統,因應批次及連續製程的需求,並符合 ISA-88 標準。

例如 Anglo Platinum 在精煉廠作業之中增添「安排區塊」,可讓操作員有效排程及控制設備進行設備共用。操作員也能在需要時,重新排定佇列之中變更的優先順序,並可於線上進行;這是現代分散式控制 (DCS) 系統全新的省時選項。

內建程序及規範控制搭配系統彈性,可量身打造外掛指令,讓 PMR 現在擁有批次報告功能。這類功能是以其量身打造的批次報告 AOI 提供。

這樣可讓操作員更能妥善控制工廠,於操作員螢幕顯示所達到的 KPI,例如作業及關鍵階段時間、產量及批次變異性,以及批次所處階段。報告則顯示已達到或偏離的配方參數,讓操作員取得即時資料,加強配方執行的可靠度。

FactoryTalk Historian 軟體能夠取得自動識別、收集及儲存的資訊,協助操作員分析製程相關資料。精煉廠操作員現在能夠享有可見度,掌握驗證樣品或設備可供使用的所需時間。

du Preez 表示:「我們的操作員獲得寶貴資訊,有助於了解為何特定批次原本預定 16 小時能夠完成生產,結果卻需要 20 小時。這代表提升可見度,協助我們在精煉廠製程之中找出過去不知道的各種限制。」

更嚴格的控制是現代分散式控制系統的另一項效益。生產期間每次啟動及停止,都會透過 Historian 軟體報告,向操作員提供每個製程及批次更真實的情況。

例如若批次異常偏離其配方參數,製程將進入安全狀態。在連線及重新啟動後,批次將參考特定 KPI 由先前停止的地方開始。

之前任何製程中斷需要仰賴人為介入,不一定會提出報告。不過即使現在採用自動化,操作員仍享有彈性,可於需要時介入處理。

PlantPAx 解決方案讓 Anglo Platinum 經理能夠開發標準配方範本及資料庫。就維護觀點而言,這樣可更容易在作業之中,找出可能出現不必要跳脫、故障或其他問題的區域。

結果

操作員可取得製程每個階段及層級的報告,即時追蹤配方,並於生產期間提供更嚴格的控制。

du Preez 表示:「我們現在可以更真實地掌握作業。更多的資訊及更高的可見度,協助操作員更充分地了解製程。」

可見度提升降低了批次變異性。操作員可迅速比較批次及 KPI,識別批次是否及何時出現偏差。操作員熟悉系統及監控連續批次之後,就能了解特定批次的所需時間,以及何時出現問題。

採用 ISA-88 架構的 PlantPAx 解決方案,也強化了維護及故障檢測功能,協助 Anglo Platinum 遵循嚴格的國際製程控制標準。

du Preez 表示:「PlantPAx 現代分散式控制系統所提供的是彈性及擴充能力。我們總是有一些獨特需求需要因應,此系統提供我們各種選項滿足需求,並合乎規範。」

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