Macchinari per la carta costruite con la produzione digitale

• ANDRITZ, un'azienda austriaca che produce macchinari per stabilimenti di produzione di cellulosa e carta, utilizza la produzione digitale e i processi di intelligenza artificiale (AI) per risparmiare milioni di dollari.
• Gli operai e gli ingegneri specializzati delle linee di produzione di ANDRITZ possono ora usufruire del supporto basato sui dati come standard.
• La modellazione 3D e i gemelli digitali offrono inoltre ad ANDRITZ un vantaggio competitivo guidando gli operatori in modo sicuro durante le operazioni di manutenzione e riparazione e garantendo un accesso trasparente ai dati.

Nel 2020, l'enorme corsa all'acquisto di carta igienica ha evidenziato l'importanza della carta nella vita quotidiana. Ma non tutti sono a conoscenza della tecnologia di produzione digitale all'avanguardia che sta dietro al prodotto.

La società ungherese Vajda Papír produce ogni anno circa 30.000 tonnellate di tovaglioli, carta igienica e asciugamani di carta per tutta l'Europa. Il sofisticato stabilimento aziendale utilizza sensori e processi ottimizzati dall'intelligenza artificiale per produrre carta sostenibile ed economica.

"La digitalizzazione e l'intelligenza artificiale sono diventate indispensabili per la produzione di carta", afferma Attila Vajda, fondatrice e CEO di Vajda Papír. "Una tecnologia dei sensori completa, i big data e gli algoritmi intelligenti sono essenziali per un funzionamento efficiente."

Lo specialista austriaco di impianti e macchinari, ANDRITZ, ha progettato e fornito la linea di produzione completa per lo stabilimento ungherese. Il cuore dell'azienda sono i Metris Performance Center, da cui ANDRITZ può mettere in funzione e controllare a distanza impianti e linee di produzione. "I Performance Center aiutano i nostri clienti ad evitare i problemi prima che si verifichino", afferma Gerhard Schiefer, Chief Automation Officer di ANDRITZ.

"I clienti si aspettano che diventiamo leader tecnologico", aggiunge Bernhard Grader, responsabile dei servizi applicativi PLM presso ANDRITZ. L'assistenza basata sui dati fa ora parte della vita quotidiana dei lavoratori e degli ingegneri specializzati che lavorano alle linee di produzione. Questo vale non solo per la cellulosa e la carta, ma anche per le altre tre aree di business a cui ANDRITZ fornisce attrezzature, ovvero energia idroelettrica, lavorazione dei metalli e tecnologia di separazione.

Conservazione delle risorse con l'Industria 4.0

ANDRITZ ha 27.200 dipendenti, un fatturato di oltre 7,9 miliardi di dollari e più di 280 uffici in oltre 40 paesi. Il Chief Digital Officer, Klaus Glatz, non ha nostalgia dei vecchi tempi. "Prima di digitalizzare i nostri processi di pianificazione e progettazione, c'era carta ovunque", ricorda. "Un impianto di produzione medio poteva produrre un paio di tonnellate di piani, registri e documenti operativi, il che rendeva estremamente difficile il coordinamento di grandi progetti."

Questo non sorprende perché, nei tempi precedenti al digitale, qualsiasi modifica alle attività di costruzione richiedeva molto lavoro ed era soggetta ad errori, soprattutto se i soggetti coinvolti interni ed esterni da aree geografiche diverse del pianeta, dovevano essere informati delle modifiche critiche dei piani. Ma quei tempi sono ormai lontani. Oggi ANDRITZ utilizza tecnologie di pianificazione e controllo digitalizzate lungo l'intera catena del valore, dalla progettazione e costruzione all'avvio e al funzionamento, comprese la manutenzione, la riparazione e la disinstallazione.

Gestione delle modifiche e trasformazione digitale

La "gestione delle modifiche è stata la sfida principale nel passaggio dall'analogico al digitale", afferma Grader. "Abbiamo ottimizzato i flussi di informazioni e garantito un accesso uniforme ai dati per evitare errori di elaborazione e trasporto."

La disponibilità di aggiornamenti continui della progettazione tramite soluzioni software come Autodesk Forge, Vault e BIM 360 ha offerto importanti vantaggi ad ANDRITZ e ai suoi clienti, consentendo a ciascuno di ridurre gli eventi imprevisti che avrebbero determinato un aumento significativo dei costi. Questo è avvenuto in particolare per progetti di grandi dimensioni come la cartiera Vajda Papír in Ungheria, entrata in funzione nel 2018.

Ora, l'infinita quantità di documenti di progettazione è un ricordo del passato in ANDRITZ. "Ogni azienda e persona coinvolta nel processo di progettazione e costruzione ha accesso a dati sincronizzati in tempo reale", racconta Grader.

Questo semplifica anche la partecipazione dei fornitori alla pianificazione ed evita errori di comunicazione. ANDRITZ non produce macchine che funzionano in modo isolato, ma progetta impianti altamente connessi in rete con un livello di complessità paragonabile a quello di una piccola città.

Integrazione digitale dei stakeholder

La modellazione di ciascun componente in 3D offre un altro importante vantaggio. I gemelli digitali creati con Autodesk AutoCAD e Inventor garantiscono la trasparenza degli effetti di qualsiasi modifica sul resto dell'impianto. Inoltre, assicurano che tutte le informazioni appropriate siano immediatamente disponibili.

"L'accesso regolamentato ai dati, in particolare, ha migliorato notevolmente la gestione delle modifiche", afferma Glatz spiegando che in questo modo si evitano le noiose modifiche manuali e si riduce notevolmente la possibilità di errori. "Inoltre, le persone coinvolte possono facilmente utilizzare dispositivi mobili come telefoni cellulari o tablet per accedere a piani aggiornati in cantiere, apportare modifiche e rilasciare approvazioni congiunte."

Monitoraggio mediante soluzioni digitali

Il lavoro di ANDRITZ mostra chiaramente come l'Internet delle cose e l'uso dei dati di processo risultanti possano presentare possibilità di ottimizzazione completamente nuove, non solo nella pianificazione e nella progettazione, ma anche nelle operazioni in corso. "È importante che non ci siano interruzioni impreviste negli impianti dei nostri clienti, poiché riducono notevolmente la produttività", afferma Glatz.

È proprio questo che ha spinto ANDRITZ a fornire soluzioni di digitalizzazione industriale per i suoi clienti come parte del marchio Metris. L'idea alla base del marchio è quella di aumentare l'efficienza e la redditività degli impianti, ottimizzare l'utilizzo delle risorse, ridurre i tempi di inattività e massimizzare la facilità d'uso.

ANDRITZ ha sviluppato diverse tecnologie per questo scopo, tra cui un sistema integrato di ottimizzazione della produzione con un concetto olistico applicabile a qualsiasi fabbrica. La gestione basata sul rischio di Metris controlla i singoli computer proteggendo al tempo stesso l'intero stabilimento da tempi di inattività della produzione non rilevati.

Gli operatori in loco che lavorano con questa tecnologia devono avere un elevato livello di esperienza. Questo perché se si modifica un parametro in un processo complesso come quello della produzione di carta, il suo effetto sarà percepito solo dopo otto ore, ovvero al termine del lungo processo di produzione. "Possiamo utilizzare l'analisi dei dati per prevedere gli interventi di manutenzione che saranno necessari in futuro ed evitare guasti imprevisti dei componenti", aggiunge Grader.

Identificazione proattiva delle vulnerabilità

Questa funzionalità consente di identificare e riparare in anticipo i potenziali punti deboli. Gli operatori possono non solo utilizzare il catalogo integrato delle parti di ricambio per ordinare direttamente le parti, ma anche effettuare riparazioni affidabili grazie a modelli 3D basati sulla realtà aumentata e ad Autodesk ShotGrid (in precedenza Shotgun), che guida gli operatori in modo sicuro attraverso le procedure di manutenzione e riparazione.

Il modello 3D rappresenta ogni sezione del macchinario ed è completamente animato. "Puoi vedere una singola vite allentata", racconta Glatz. "Dopo la pandemia, i nostri clienti hanno incrementato l'utilizzo delle opzioni di manutenzione e messa in funzione remote."

Ottimizzazione dei processi di produzione in un gemello digitale

Un altro elemento chiave di Metris è la capacità di ottimizzare i processi di produzione. Il software di analisi mette in correlazione i dati di tutti i circuiti di controllo, ad esempio valvole e motori, di uno stabilimento. Una cartiera può avere tra i 15.000 e i 17.000 sensori e i big data misurati da ciascun sensore vengono valutati e correlati mediante algoritmi di clustering.

"Questo rivela il potenziale per ottimizzare il funzionamento della cartiera", afferma Grader. "A questo punto, valutiamo i dati insieme al cliente e li utilizziamo per determinare gli adeguamenti futuri per migliorare la produzione."

Protezione della gestione dei big data

I problemi di sicurezza dei dati sorgono ogni volta che è necessario misurare grandi quantità di dati. ANDRITZ offre un programma completo di cybersecurity insieme a OTORIO. Fondata diversi anni fa, questa società affiliata vanta un'esperienza decennale nel campo della sicurezza dei dati e si avvale della sua competenza per garantire l'integrità e la disponibilità dei dati altamente sensibili degli impianti.

Creazione di valore più efficace con la produzione digitale

Una delle principali sfide legate alla raccolta dei dati è l'analisi dei volumi di dati generati nel processo. Grader spiega che l'azienda sta lavorando per automatizzare ulteriormente i processi. "L'obiettivo a lungo termine è una fabbrica autonoma in grado di produrre, monitorare e controllare se stessa quasi senza l'intervento umano", afferma.

I vantaggi della digitalizzazione ottenuti finora vanno a beneficio non solo dei clienti ANDRITZ ma anche dell'azienda stessa, grazie alla perfetta integrazione delle prestazioni descritte in questo articolo nella catena del valore dell'azienda. "La digitalizzazione ci ha permesso di conoscere più a fondo i nostri processi", afferma Grader. "Si tratta di un'ulteriore soluzione a valore aggiunto che oggi possiamo offrire ai clienti, in particolare in aree come assistenza, post-vendita e manutenzione."

ANDRITZ è molto più di un impianto: offre una strategia digitale rigorosa che ottimizza in modo intelligente i processi degli impianti e, così facendo, ha già aiutato i suoi clienti a risparmiare oltre 150 milioni di euro. "Questa cifra aumenta ogni giorno", afferma Glatz.

Dall'interno del Performance Center della sede di ANDRITZ di Graz, in Austria, è facile credere alle sue parole. Con schermi piatti di grandi dimensioni che visualizzano diagrammi, elementi grafici e numeri, l'edificio assomiglia ad un centro di controllo delle missioni spaziali. Benvenuto nel futuro.