Quality optimisation of the overall paperboard manufacturing process for a rotogravure printing

Abstract

Thesis has been done for Metsä Board Tako board mill as part of the project to study the possibilities of an artificial intelligence analytics in quality optimisation of the overall paperboard manufacturing process towards a rotogravure printing machine. Purpose of the project was to find high-quality correlations between controlled variables of the overall paperboard production process and register stability measured at the rotogravure printing machine. Register stability refers to the alignment between printing units. The overall process includes also transportation and warehousing conditions of the paperboard reels.

In the experimental part, data collected from the board machine, winder, transportation and warehousing, and rotogravure printing machine were analysed by an artificial intelligence analytics supplier Valmet. Correlations between the controlled variables of the overall paperboard manufacturing process and register stability measured at the rotogravure printing machine were researched from the trial order and additionally from certain normal customer orders. Data analysis found correlations between the overall paperboard manufacturing process controlled variables and register stability measured at the rotogravure printing machine but due to the amount and quality of the data, results were evaluated to be approximate. Paperboard manufacturing process, rotogravure printing process, and paperboard warehousing and transportation were discussed in the literature review. Based on the gained knowledge in the literature review, findings of the data analysis were examined. In conclusion plan for the future work was established.

As result of the data analysis, correlations were found between the controlled variables of the overall paperboard manufacturing process and register stability measured at the rotogravure printing machine. Correlations were found from the board machine and winder process parameters, and from the transportation and warehousing conditions.

Diplomityö on tehty Metsä Board Takon kartonkitehtaalle osana projektia, jossa tutkittiin tekoälyn mahdollisuuksia kartonginvalmistuksen kokonaisprosessin laadunoptimoinnissa asiakkaan syväpainokoneelle. Projektin tavoitteena oli löytää laadukkaita korrelaatioita kartonginvalmistuksen kokonaisprosessin säätösuureiden ja painokoneella mitattavan rekisterivakauden välillä. Rekisterivakaudella viitataan painoyksiköiden väliseen kohdistukseen. Kokonaisprosessiin sisällytettiin myös kartonkirullien kuljetuksen ja varastoinnin aikaiset olosuhteet.

Kokeellisessa osassa analysoitiin kartonkikoneelta, pituusleikkurilta, kuljetusketjusta ja painokoneelta kerättyä dataa tekoälyanalytiikan toimittajan Valmetin toimesta. Korrelaatioita kartonginvalmistuksen kokonaisprosessin säätösuureiden ja painokoneella mitattavan rekisterivakauden välillä etsittiin erillisestä koeajosta ja lisäksi tietyistä normaaleista asiakastilauksista. Data-analyysin perusteella löytyi korrelaatioita kartonginvalmistuksen kokonaisprosessin säätösuureiden ja syväpainokoneella mitatun rekisterivakauden välillä, mutta datan määrän ja laadun vuoksi tulokset arvioitiin suuntaa antaviksi. Kirjallisuusosassa käsiteltiin kartongin valmistusprosessia, syväpainoprosessia sekä kartongin varastointia ja kuljetusta. Data-analyysin tulokset käytiin läpi kirjallisuusosassa tehtyihin havaintoihin verraten. Lopuksi tehtiin suunnitelma, miten tutkimusta kannattaisi jatkaa tulevaisuudessa.

Data-analyysin tuloksena löydettiin korrelaatioita kartonginvalmistuksen kokonaisprosessin säätösuureiden ja painokoneella mitatun rekisterivakauden välillä. Korrelaatioita löydettiin kartonkikoneen ja pituusleikkurin prosessiparametreista sekä kuljetuksen ja varastoinnin aikaisista olosuhteista.