在纸浆和造纸中利用数字孪生：提高效率和预测性维护

纸浆和造纸行业的数字孪生：提高流程效率和预测性维护

随着数据快速驱动世界，制浆造纸行业不再可以选择避免数字化转型。现在比以往任何时候都更有必要提高效率、减少浪费并减少资产闲置的时间。此时，数字孪生制浆厂的出现，并不是大家所说的一句话，而是一个真正改变事物的工具。从优化纸浆和纸张生产流程到通过造纸厂的预测性维护来预防问题，数字孪生正在使以前由于行业惯例而无法实现的变革成为可能。

了解纸浆和造纸行业的数字孪生革命

“数字孪生”一词是什么意思？在这种形式下，系统反映实际过程，获取实时数据，并帮助模拟、预测和优化设备、过程或整条产品线的工作。通过使用数字双制浆厂，制浆造纸行业可以了解所选机器如何运行、所有原材料如何移动，并实时了解化学过程。它为自动化造纸厂管理和更智能的资源组织提供了新的选择。

制浆造纸工业 4.0 中的数字孪生是利用人工智能、物联网、云计算和边缘分析的整个系统的一部分。制浆造纸行业的工业 4.0 不再是未来主义；现在正在发生。这些技术的融合使工厂能够预期并避免停机，在生产中使用快速有效的实时优化，并快速防止任何质量问题。

通过数字孪生进行流程优化

制浆造纸工艺优化的工作已经进行了一段时间。工厂一直致力于提高产量，同时节约能源。与此同时，数字孪生过程模型提供的控制量和精度确实具有开创性。

考虑在木片进入蒸煮器之前进行测试来衡量木片质量的变化。或者计算出蒸汽压力的轻微变化对干燥时间和能耗的影响。

该技术目前已准备就绪，可以在数字孪生的帮助下提高纸浆厂的运营效率。

此外，数字孪生让公司能够对新装置和化学品实验进行模拟。因此，在生产线上进行试验所需的时间更少，并且更容易引入新的更新。由于当今市场的利润率很低，因此这一优势尤其重要。

预测性维护和减少停机时间

过去，纸浆和纸张生产商经历过许多导致工厂停工的意外情况。由于消化器、精炼器和锅炉在恶劣条件下运行，它们往往会出现意外故障。此时，数字孪生支持的预测性维护造纸厂解决方案就能发挥巨大作用。

用于预测性维护的虚拟纸浆厂模拟使工厂操作员能够实时跟踪机器的振动、突然的温度升高和各种健康指标。他们利用历史信息来发现实时表现中任何异常情况的早期迹象。在损坏的轴承导致完全故障之前，系统会向团队发送警报，计划修复时间，并阻止发生任何代价高昂的停机。

通过造纸厂的数字孪生，公司可以防止突然维修、保证质量结果并信守对客户的承诺。这是使用数字孪生来减少造纸厂停机时间、确保机器运行时间更长、更平稳且中断更少的实用方法。

回收锅炉效率：一个紧迫的问题

在任何数字化双浆厂中，回收锅炉都非常重要且具有挑战性。它对能源输出、那里收集的化学品以及工厂的可持续运营方式都有影响。众所周知，这些锅炉非常复杂，任何改变都会带来风险。

因此，弄清楚数字孪生如何提高回收锅炉效率是一个关键点。解决方案是立即模拟和导师的评论。这意味着它们带来热量，收集烟灰，并让气体通过烟道释放。它可以帮助工程师微调燃烧，减少排放，并使锅炉运行更长时间，而无需触摸其部件。

最近的研究证明，应用数字孪生过程模型可以减少5%的热损失，并减少10%以上的氮氧化物排放。

如此巨大的数字每年可以节省大量能源并保护环境。

集成智能控制系统以实现端到端智能

在此背景下，纸浆行业的智能控制系统发挥着巨大作用。他们从工厂周围的传感器收集信息，然后将其传输到数字孪生以实现自动化。

在这种情况下，当下游流量需要减慢时，自动化系统会选择合适的制浆速度。完整的智能确保整个木材到纸张的过程从开始到结束都是一致的。通过自动化独立运营造纸厂现在已成为一种日常设置。这是自主造纸厂运营的真实展示，其中技术与人类监督协同工作。

为了更好地理解，请考虑以下差异。

 参数 传统工厂 数字化双工厂 工艺可视性 低 高 – 实时 停机响应 反应性 预测性和主动性 创新周期 缓慢 敏捷和连续 能源效率 可变 通过模拟优化

行业采用和市场洞察

研究表明，到2030年，数字孪生制浆厂解决方案预计将以超过25%的年增长率增长。其主要原因是在北美和斯堪的纳维亚地区，规则欢迎进步，而高昂的运营成本呼唤高效运营。

纸浆和造纸行业的顶级成员在纸浆厂的数字模型上投入了大量资金，用于造纸厂的预测性维护。维美德、福伊特、ABB 等公司利用硬件和软件解决方案为纸浆厂设计了全方位的数字孪生解决方案。

事实上，使用数字孪生流程建模的工厂可以将维护费用减少 20%，生产率平均提高 15%。这意味着改善我们公司的运营，而不仅仅是使用最新技术。

现实世界的例子：斯堪的纳维亚工厂的成功

现在我想考虑一个常见的现实生活情况。斯堪的纳维亚纸浆生产商运营的最大纸浆厂之一开始使用数字孪生技术。主要关注的是管理消化器、通过模拟研究回收锅炉以及进行预测性维护。

当整个工厂安装了智能控制系统后，该公司自动获得了对消化的更好控制，从而使产量提高了 8%。

借助数字孪生技术，可以优化吹灰，使回收锅炉的能耗减少 12%。通过应用数字孪生，造纸厂减少了机器的停机时间，避免了 40% 不必要的维修，每年节省约 250 万欧元。

展望未来：自治之路

下一个重要目标是依靠不断进步的数字孪生实现完全自主的造纸厂运营。通过机器学习，这些系统将不断改进，适应原材料、天气或市场需求的所有变化。

未来，机械将使用带有数字孪生的闭环流程，提供预测并指导设备做什么。如果加上边缘计算和5G，就可以做到毫秒级响应。因此，尽管周围环境发生了变化，造纸厂仍能够以最佳状态处理运营。

在数字孪生的帮助下，可持续发展可以得到更好的改变。当工厂监控碳排放和用水时，他们可以满足环境规则而不影响其生产力。这种方法可以帮助公司赚取利润，而不会像通常的此类运营那样损害环境。

结论：智能、可持续和可扩展的未来

简而言之，当今纸浆厂的蓬勃发展和生存需要使用数字孪生技术。随着数字孪生用于优化造纸厂流程、执行预测性维护和促进无人值守操作，行业的未来正在发生变化。

由于将数字孪生流程建模与智能控制和数据反馈联系起来，工厂现在专注于解决未来潜在问题。回收锅炉等关键系统主要受益于数字孪生，它说明了它们如何使回收锅炉按照规则更高效、更安全地工作。

制浆造纸行业的工业 4.0 引起人们的兴趣，这意味着首批采用这些技术的组织在财务成功、效率和创造力方面达到了新的水平。

进行虚拟纸浆厂模拟与实际机器的维护计划一样重要。

总而言之，使用数字孪生来减少造纸厂的停机时间只是第一步。技术的进步意味着工厂将完全数字化、自主运营且环保，能够毫无问题地适应所遇到的任何情况。