完全自動化プラント

完全自動化プラント

立証された機器とプラント設備構成に対応する総合的自動化コンセプト

各生産設備設がメタルズオーケストラの中での役割を確実に担うためには、特定の前提条件を満たす必要があります。つまり、最適化機能と高い可用性とを組み合わせ、可能な限り高レベルの自動化システムを持たなければならないということです。プラントがメタルズオーケストラの中で正式メンバーとなるには、次の4つの技術分野がキーポイントとなります。その4つとは、スマートセンサー、自動機能、サイバーフィジカル・システムおよび状態監視。作業担当者の日々の業務をデータに基づき支援することも重要な要素となります。

 

プロセスの可視化

スマートセンサー

これらの「インテリジェント」センサーは、生産施設内で実施するプロセスに必要不可欠な情報を提供します。物理的数値を直接測定するか、既存のデータを利用して他の情報を計算します。この情報により、高度自動機能、プロセスモデルおよび状態監視の実行が可能になります。概して、スマートセンサーで得られるデータは、全生産工程にの透明性を進め、一層の能力改善につながるプロセスの改善が益々容易になります。

 

必要不可欠な作業の重点取り組み

自動機能

繰り返しの労働集約型で危険な作業は、完全自動化したメカトロニクスソリューションおよび支援システムでサポートします。これらの技術を活用することで、お客様のスタッフの手間が省けるため、実際に人手が欠かせない作業に重点的に取り組むことができます。
 

リキロボ(LiquiRob )の例/h3>

ロボットシステム リキロボ(LiquiRob)は、製銑および製鋼の過酷な条件での作業の安全性と測定品質の改善に向けて開発されたものです。生産工程で対応する幅広い作業に特に適しています。

リキロボ(LiquiRob) は、溶鋼を使用する作業に伴う各種業務の課題に対応できる、非常に柔軟なロボットシステムです。このロボットシステムは、2次精錬および連続鋳造機での電気炉、製鋼転炉などの用途に最適です。測定と作業を完全に自動化することで、プロセスの信頼性や安全性、柔軟性、生産性及び製品の品質が向上します。作業は全て制御室で監視でき、お客様の作業スタッフが就業される場所は危険のない安全距離を維持できる場所です。

 

お客様のプラントと「デジタルツイン」

現実の鉄鋼プラントの複製を仮想世界に作ることにより、実際の設備の「デジタルツイン」を構築します。これは、次世代モデル対応の工程制御では重要な新しいツールとなります。「デジタルツイン」は、現実のプラントを基にモデリング及びシミュレーションの両方を実施したものです。オンラインで使用する場合は生産施設をさらに最適化することが可能ですが、オフラインでも新しい生産戦略の構築、あるいは製品ミュレーションや開発も行うことができます。

そのため、エンジニアは、実際にプラントへ新規設備を導入する前や条件変更を工程に及ぼす前に、新規設備や条件変更を幅広くシミュレーションすることができます。継続中の生産を中断することなく、予期せぬ結果リスクを最小限に抑えることができ、またシステム起動もスムーズにします。予め設定したスクリプトファイルを使用することで、各種生産シナリオのテストを容易にし、過去の事象を再生することができます。デジタルツインでは、ストレステストを実行して変更を行った場合の長期的影響を予測することもできます。また、オプションのリンクアップを利用すると技術者はデータを選択的に共有でき、当社の専門家のアドバイスをリアルタイムで得ることができます。その他の利点として、オフライン環境を利用できるため、オペレータのトレーニングを安全に実施することができます。
 

図1- デジタルツインは検査と解析には安全な環境を生成
 

導入事例: 優れたスラブ品質を実現するオフラインシミュレーション

ドイツ Duisburg-Beeckerwerth の thyssenkrupp Steel Europe のプラントでは、Primetals Technologies の高度プロセスモデルを採用してアップグレードしたスラブ鋳造機を2基運転しています。このアップグレードでは、シミュレーショ ン環境の「デジタルツイン」を特長とするメンテナンスとシミュレーションシステム (MSS)も導入しています。オフライン作業を通じて、Dynacs 3D 2次冷却モデルは、ストランドの2つの冷却ゾーンにおいて、水噴射の分布が不均等であることを確認できました。MSS の新ノズルタイプでのシミュレーションでは、今後に向けて大幅な改善が見られました — その後すぐに、生産時に実際にノズルの変更が行われ、優れたスラブ表面の品質が確認されました。

お客様のプラントでの「現場の状況」を知る

状態監視

設備や各プロセスの状態を総合的に知ることで、予知保全が可能になります。これで、計画外の休止を回避し、しばしば膨大になる関連コストを削減することができます。プラントの稼働率は劇的に改善され、それに伴い、生産性も大幅に向上します。

プライメタルズ・テクノロジーズ では、「ボックスコンセプト」の名称で実施した、高性能状態監視システムを提供します。数プラントレベルとセグメントからの情報を統合し、冶金とオートメーションノウハウの両方を提供します。「ボックスコンセプト」は、総合的な解析により、高性能な予知保全及び先行保全の確固たる基盤を提供します。

「ボックスコンセプト」は、インダストリー 4.0 への移行に必要な主要テクノロジーの1つであり、最新ソフトウェア、ハードウェアおよびクラウドベースサーバーとの互換性がある規格およびソリューションを提供します。エッジ コンピューティングの原理を使用しているので、既存の自動化システムおよびコンピュータ制御型メンテナンス管理システム (CMMS) や統合資源管理システム (ERP) など、多重機能との効率的なインターフェースを強化するとともに、機械との近接距離感を短縮します。