Viskositeetin säätökonseptin kehittäminen valmistusprosessin tehostamiseksi

Abstract

Tämä diplomityö tarkastelee viskositeetin säätökonseptin kehittämistä valmistusprosessin tehokkuuden parantamiseksi. Työn tavoitteena on kehittää säätökonsepti, joka vähentää prosessin viiveitä, parantaa tuotteen laatua ja tehostaa tuotantoa. Työssä analysoitiin viskositeetin hallintaa prosessissa, jossa prosessin sivuaineen ohennetta (PSAOH) käytetään ohentamaan prosessin sivuainetta (PSA), minkä tavoitteena on ylläpitää haluttua viskositeettia.

Analyysissa ilmeni, että viskositeetti muuttuu PSAOH:n ja PSA:n massojen suhteen perusteella, minkä vuoksi todettiin, että viskositeettia tulee myös säätää massojen suhteeseen perusteella. Lisäksi havaittiin, että PSA:n laadun vaihtelu vaikuttaa säätökonseptin suunnitteluun. Viskositeetin mittaamiseen liittyvä viive todettiin lyhyemmäksi kuin alun perin arvioitiin, mutta edelleen huomattavaksi, minkä vuoksi säätökonseptin kehittämisessä korostui viiveen huomioiminen.

Työssä tutkittiin useita säätökonsepteja, joiden suorituskykyä arvioitiin simulaatiokokeiden avulla. Simuloinneissa tarkasteltiin prosessin viiveen ja PSA:n laadun vaihteluiden vaikutuksia säätöön. Simulointitulosten perusteella ehdotettiin säätökonseptiratkaisuja sekä arvioitiin niiden rajoituksia. Saatuja säätimen parametreja voidaan pitää suuntaa antavina, ja lopullinen säätimen käyttöönotto ja virittäminen jää tuotantolaitoksen vastuulle.

Keskeisiä suosituksia prosessin kehittämiseksi olivat säätökonseptin implementoinnin lisäksi virtausmittausten tarkentaminen, PSA:n ominaisuuksien syvällisempi analyysi sekä lisämittauspisteiden asentaminen prosessin eri vaiheisiin. Näiden toimenpiteiden avulla voidaan mahdollisesti saavuttaa tarkempi prosessinhallinta, parantaa säätökonseptin luotettavuutta ja vähentää raaka-aineiden hukkaa.

This thesis examines the development of a viscosity control concept to improve the efficiency of a manufacturing process. The goal is to design a control concept that reduces process delays, improves product quality, and enhances production efficiency. The study focused on viscosity management in a process where process auxiliary substance thinner (PSAOH) is used to dilute process auxiliary substance (PSA) to maintain the desired viscosity level.

The analysis revealed that viscosity changes based on the ratio of PSAOH to PSA mass, indicating the need to control viscosity based on this mass ratio. Additionally, PSA quality variations were found to significantly influence the design of the control concept. The delay associated with viscosity measurement was shorter than initially estimated but still significant, emphasizing the importance of considering delay in control concept development.

Several control concepts were examined, and their performance was evaluated through simulation experiments. These simulations assessed the effects of process delays and PSA quality variations on control performance. Based on the simulation results, control strategies were proposed, along with an assessment of their limitations. The obtained controller parameters are considered indicative, and the final implementation and tuning of the controller remain the responsibility of the production facility.

Key recommendations for process improvement, in addition to implementing the control concept, included refining flow measurements, conducting a more detailed analysis of PSA properties, and adding additional measurement points at various stages of the process. These actions aim to achieve more precise process control, enhance the reliability of the control concept, and reduce raw material waste.