Optymalizacja procesów: moda czy konieczność?

„Kończ już ten prysznic!”, „Tu jest jak w saunie.”, Zmniejsz to ogrzewanie!”, ale zdecydowanie najczęściej słyszałem: „Zamknij drzwi. Ogrzewasz całe miasto?”. Ostatni tekst został pożyczony przez mojego ojca od mojej babci. W ogóle mam wrażenie, że robię się do niego coraz bardziej podobny. Mieszkam w dość starym domu, w którym regularnie czuć przeciąg na korytarzu. Mam wysokie, ciężkie drzwi, które trudno zamknąć mojej sześcioletniej córce. Często jej przypominam, żeby jednak to zrobiła. Gdy irytacja narasta, ograniczam się do „DRZWI”! Z tego, co słyszę, nie tylko mnie się to regularnie zdarza. Z powodu całego covidowego zamieszania inne tematy są spychane na dalszy plan, ale informacja o rosnących cenach energii dotarła do ​​wszystkich — za pośrednictwem mediów lub w nowym rachunku za prąd. Jednak nie tylko odbiorcy indywidualni odczuwają skutki wzrostu cen energii. W tym miejscu możemy przejść do sytuacji w przemyśle.

Dlaczego optymalizacja procesów jest ważna?

„Przemysł boryka się wysokimi cenami gazu”, „Firmy w tarapatach z powodu ekstremalnie wysokich cen energii”, nagłówki gazet są ostatnio nieubłagane. Widzimy na własne oczy, jak część firm jest pospiesznie sprzedawana lub tymczasowo zamykana. Problem polega na tym, że ceny sprzedaży wyrobów gotowych i półfabrykatów pozostają takie same, a koszty energii niepokojąco rosną (zob. wykres 1).

Źródło: RaboResearch, Bloomberg, Macrobond

No dobrze, przecież przemysł potrzebuje energii, prawda? Tak naprawdę niewiele da się z tym zrobić. A może jednak się da…?

Zabiorę Cię do Polski, do przemysłowego miasteczka z dużą liczbą zakładów i fabryk. Wśród nich znaleźć można, na przykład, giganta chemicznego, producenta chemii, alkoholi OXO, barwników i… nawozów! A produkcja nawozów to proces, który wymaga ogromnych ilości gazu ziemnego. Faktem jest, że granulat, dzięki któremu nasze uprawy rosną, są wytwarzane z amoniaku. Z kolei amoniak powstaje z powietrza, wody (H₂O) i gazu ziemnego (CH₄). 2/3 całkowitego zużycia gazu ziemnego jest wykorzystywana jako surowiec, a 1/3 jako energia do produkcji amoniaku i nawozów.

Źródło: Siemens.com

Wszystko to wciąż niewiele mówi o związku z cenami gazu. To może, kiedy przytoczę, że Yara Sluiskil (przodujący producent nawozów w Holandii) zużywa tyle gazu ziemnego na godzinę, ile 160 gospodarstw domowych potrzebuje przez cały rok, a 70% całkowitych kosztów idzie na koszty gazu ziemnego, to ten związek stanie się jaśniejszy?

Wróćmy do Polski. Nasz chemiczny gigant boryka się właśnie z takimi problemami, które opisałem powyżej: koszty gazu ziemnego stanowią bardzo dużą część kosztów całkowitych, a jego cena ogromnie wzrosła. To skłoniło „giganta” do bliższego przyjrzenia się tak zwanemu procesowi reformingu, w którym z gazu ziemnego pozyskiwany jest wodór, jeden ze składników amoniaku. Kierownictwo postanowiło sprawdzić, gdzie i jak można ten proces zoptymalizować.

Cel jest oczywisty: redukcja zużycia wodoru, a tym samym redukcja zużycia gazu ziemnego. W takich procesach produkcyjnych podobnie jak w innych procesach przemysłowych duża liczba parametrów determinuje proces i jego wynik, a tym samym — zużycie gazu. Jednak parametry te mają wpływ nie tylko na produkt końcowy, ale także na siebie nawzajem: jeden parametr może zatem wpływać na inny parametr, a tym samym pośrednio również na wynik finalny. Ostatecznie jest tak wiele parametrów, że ludzki mózg nie jest w stanie ich śledzić i analizować. Na pomoc wezwano więc… sztuczną inteligencję. 

Opracowano „cyfrowego bliźniaka”, czyli dokładną wirtualną kopię rzeczywistej instalacji produkcyjnej, w której modele umożliwiały symulację zmiany parametrów sterowania. „Cyfrowy bliźniak” dzieli proces na fazy. Każda z tych faz ma zmienną wejściową, wyjściową i sterującą, z których wszystkie są modelowane przez algorytmy AI, niezależnie „myślące” i samodoskonalące. Modele, które wykazały najlepsze parametry, posłużyły do ​​zbudowania ostatecznego algorytmu optymalizacyjnego. Następnie stworzono program z tym algorytmem, w którym na podstawie zmiennych wejściowych zwrócono optymalne zmienne sterujące. Te optymalne zmienne kontrolne były finalnie kluczem do zestawu parametrów, które pozwalały na najmniejsze zużycie gazu, jednocześnie zapewniając odpowiednią jakość produktu końcowego.

Brzmi jak skomplikowana historia i taka faktycznie była. Jednak historie zwieńczone sukcesem zazwyczaj można jakoś zmierzyć. W osiąganiu celów w zakresie zrównoważonego rozwoju, społecznej odpowiedzialności biznesu, innowacji czy „tylko” w pieniądzach.

Wszystkie te aspekty mogą być naprawdę istotne i wszystkie są możliwe do osiągnięcia dzięki optymalizacji procesów. W przypadku naszego chemicznego giganta bardzo cenne było też zdobycie większej wiedzy o procesie. Teraz lepiej go rozumieją i mają większą kontrolę niż kiedykolwiek wcześniej. Model ze zoptymalizowanymi ustawieniami spowodował zmniejszenie zużycia gazu o nie mniej niż 1,35%. Jeśli komuś to nie wystarcza: oznacza to potencjalną oszczędność kilku milionów euro w skali roku! ROI (zwrot z inwestycji) wyniósł jakieś… 3,5 tygodnia!

Optymalizacja procesów produkcyjnych i przemysłowych – podsumowanie

Wracając do pytania, czy przemysł potrzebuje energii — oczywiście! Jednak dzięki inteligentnym rozwiązaniom możliwe jest drastyczne zmniejszenie jej zużycia i odzyskanie kontroli nad procesem! To ostatecznie przynosi korzyści wszystkim: przemysłowi, konsumentom i następnym pokoleniom. Do tego czasu mam nadzieję, że moja córka będzie grzecznie i posłusznie zamykała drzwi za sobą…

 ¹ Źródło: Trouw.nl

Chcesz dowiedzieć się więcej: reliasol.ai lub wyślij e-mail na adres sales@reliasol.ai.