Production planning and optimization of a pulp mill: introduction of the optimisation based scheduling software for pulp industry
Kaukiainen, Jari (2014)
Tiivistelmä
The objective of this project was to introduce a new software product to pulp industry, a new market for case company.
An optimization based scheduling tool has been developed to allow pulp operations to better control their production processes and improve both production efficiency and stability. Both the work here and earlier research indicates that there is a potential for savings around 1-5%. All the supporting data is available today coming from distributed control systems, data historians and other existing sources. The pulp mill model together with the scheduler, allows what-if analyses of the impacts and timely feasibility of various external actions such as planned maintenance of any particular mill operation. The visibility gained from the model proves also to be a real benefit. The aim is to satisfy demand and gain extra profit, while achieving the required customer service level.
Research effort has been put both in understanding the minimum features needed to satisfy the scheduling requirements in the industry and the overall existence of the market. A qualitative study was constructed to both identify competitive situation and the requirements vs. gaps on the market. It becomes clear that there is no such system on the marketplace today and also that there is room to improve target market overall process efficiency through such planning tool.
This thesis also provides better overall understanding of the different processes in this particular industry for the case company. Työ syntyi osana ohjelmiston kehitysprojektia, jossa keskeisenä tavoitteena oli suunnitella ja valmistaa sellun valmistusprosesin tuotannonsuunniteluun ja skedulointiin soveltuva tietokoneohjelmisto ja laajentaa suunnittelua varsinaisen paperinvalmistuksen osalta edelleen kattamaan koko integroitu paperitehdas .
Optimointiohjelmisto on rakennuttu niin että alustalle on mahdollista käyttäjän toimesta rakentaa graafinen matemaattiseen optimointiin pohjautuva prosessimalli, jonka avulla sellun valmistusprosessit voidaan helposti visualisoida ja prosessi optimoida. Tarvittava informaatio saadaan DCS ja historiatietokannoista sekä muista tehtaan olemassa olevista tietolähteistä automaattista liitäntää hyödyntäen. Järjestelmän tarjoama prosessinäkyvyys tarjoaa merkittävää hyötyä käyttäjäorganisaatiolle jonka tavoitteena on tyydyttää olemassa oleva kysyntä mahdollisimman tuottoisasti samalla kun tarvittava asiakaspalvelu tulee hoidettua.
Tutkittaessa sellutehtaiden tuotannonsuunnittelun nykytilaa kävi ilmi että potentiaalisten asiakkaiden pääasiallinen työkalu on Excel. Tutkimus suoritettiin laadullisena kysely/haastattelu tutkimuksena jotta voitiin selvittää markkinatilannetta, järjestelmä vaatimuksia sekä ymmärtää paremmin tarvittava minimi toiminnallisuus.
Työ tarjoaa myös taustatietoa kohdemarkkinan valmistusprosessista ja valmistuslaitosten erilaisista osaprosesseista. Sekä tämä työ että aiemmat tutkimukset indikoivat mahdolliseksi säästöpotentiaaliksi 1-5% .
An optimization based scheduling tool has been developed to allow pulp operations to better control their production processes and improve both production efficiency and stability. Both the work here and earlier research indicates that there is a potential for savings around 1-5%. All the supporting data is available today coming from distributed control systems, data historians and other existing sources. The pulp mill model together with the scheduler, allows what-if analyses of the impacts and timely feasibility of various external actions such as planned maintenance of any particular mill operation. The visibility gained from the model proves also to be a real benefit. The aim is to satisfy demand and gain extra profit, while achieving the required customer service level.
Research effort has been put both in understanding the minimum features needed to satisfy the scheduling requirements in the industry and the overall existence of the market. A qualitative study was constructed to both identify competitive situation and the requirements vs. gaps on the market. It becomes clear that there is no such system on the marketplace today and also that there is room to improve target market overall process efficiency through such planning tool.
This thesis also provides better overall understanding of the different processes in this particular industry for the case company.
Optimointiohjelmisto on rakennuttu niin että alustalle on mahdollista käyttäjän toimesta rakentaa graafinen matemaattiseen optimointiin pohjautuva prosessimalli, jonka avulla sellun valmistusprosessit voidaan helposti visualisoida ja prosessi optimoida. Tarvittava informaatio saadaan DCS ja historiatietokannoista sekä muista tehtaan olemassa olevista tietolähteistä automaattista liitäntää hyödyntäen. Järjestelmän tarjoama prosessinäkyvyys tarjoaa merkittävää hyötyä käyttäjäorganisaatiolle jonka tavoitteena on tyydyttää olemassa oleva kysyntä mahdollisimman tuottoisasti samalla kun tarvittava asiakaspalvelu tulee hoidettua.
Tutkittaessa sellutehtaiden tuotannonsuunnittelun nykytilaa kävi ilmi että potentiaalisten asiakkaiden pääasiallinen työkalu on Excel. Tutkimus suoritettiin laadullisena kysely/haastattelu tutkimuksena jotta voitiin selvittää markkinatilannetta, järjestelmä vaatimuksia sekä ymmärtää paremmin tarvittava minimi toiminnallisuus.
Työ tarjoaa myös taustatietoa kohdemarkkinan valmistusprosessista ja valmistuslaitosten erilaisista osaprosesseista. Sekä tämä työ että aiemmat tutkimukset indikoivat mahdolliseksi säästöpotentiaaliksi 1-5% .