Indústria 4.0: Como monitorar e manter a performance de um sistema experto. Aplicação: Moagem de bolas Karina Assini Oliveira
Pilares da Indústria 4.0 Relevância para Atividade Industrial
Big Data Analytics & Machine Learning Conjunto de dados estruturados ou não Processamento de dados: Redução de custos; Evita riscos; Aumenta a eficiência operacional. Aprendizado a partir de análise de dados Encontra insights ocultos. 4
Pilares da Indústria 4.0 Sensoriamento
KWH Motor Eficiência de moagem Nível de Enchimento em Função do kwh Motor do Moinho & Eficiência de Moagem A Objetivo: operar entre E e C Produção TPH B Demasiadamente Alta Demasiadamente Baixa E C Perda de eficiência da moagem Aumento do retorno Perda de produção (o moinho poderia produzir mais) Consumo específico A B E C D D Embuchamento do Moinho Parada de produção muito mais elevado. Desgaste elevado das bolas e das placas. Nível de Enchimento Desperdício de energia Baixa eficiência de moagem. 11
Cimentos Tradicionais Por que monitorar ambas as câmaras? CPII-E32 Blaine: 3400 cm²kg #325 -> aprox. 8,5% Carga equilibrada em ambas câmaras: K1 e K2 operam cheias e K1 é utilizado para o controle da moagem. Cimentos Finos CPV-ARI RS Blaine: 4600 cm²kg #325->aprox. 1% Carga desequilibrada. K1 opera muito vazia e K2 muito cheia, saturação do elevador e sistema de transporte à saida do moinho.
Problemas dos equipamentos tradicionais Folaphone Folaphone: Faz a medição pelo som. Som se propaga pelo ar. O sensor pode captar sons originados pelas 2 câmaras e por outros moinhos. O Sensor da K2 capta o som da K1 No caso de cimentos finos Capta som de outros equipamentos na proximidade Não podemos colocar folaphone na K2 K1 não serve para controle
MillScan G4 MillScan Dual G4 mede o nível de enchimento pela vibração; A vibração se propaga pelo meio mecânico, não pelo ar como no caso do som. Assim minimiza as interferências externas; S1 MillScan S2 Ch2:4-20mA Ch1:4-20mA A unidade inteligente filtra o sinal de forma a ignorar as vibrações não desejadas: Sinal filtrado : Apenas energia do batimento das bolas MillScan Dual G4 é um equipamento de medida do nível de enchimento (material) dentro do moinho. Mede por vibração e permite monitorar cada câmara individualmente. Unidade Inteligente Excelente ferramenta de diagnóstico : Detecta embuchamento/ Conhecer o fluxo do material.
Sistemas Especialistas Machine Learning
Sistemas Especialistas Simulador de raciocínio; São sistemas que permitem um controle mais inteligente e flexível; Toma decisões: De acordo com os valores de múltiplas variáveis; De acordo com as diferentes situações. Realiza tarefa que um humano não seria capaz de fazer; Programado de forma limitada. 6
O que considerar antes de escolher um Sistema Especialista? Um sistema de controle eficaz e confiável que permite mais de 90% do tempo trabalhando em automático. Fácil de operar e ajustar, não necessitando de assistência fornecedor o tempo todo Funcionamento na maioria das vezes perto do limite de capacidade. Aumenta a produção, reduz o consumo específico de energia, reduz paradas, vibrações, consumo de água. Sistema Experto Ideal Rápido retorno. Técnico muito capacitado no processo para instalar as regras corretamente. Um programa de manutenção remota contínua que permite que o sistema especialista permaneça em forma o tempo todo
Sistemas Especialistas MillExCS Machine Learning
Sistemas Especialistas - MillExCS Controlador automático; Automação e otimização de processos; Interpretador de sinais; Simula controle do melhor fábrica; operador da Programação semântica; Controle baseado em regras. 9
Sistemas Especialistas - MillExCS PID Lógica Fuzzy Redes Neurais Algoritmos Genéticos MPC Not Expert Expert Expert Expert Expert Densyx desenvolveu vários softwares que permitem implementar estas tecnologias. MillExCS utiliza Fuzzy para construir a base da malha de controle!
MillExCS em Moagens Homogeneidade e estabilidade na operação do moinho; Controla a alimentação total de entrada; Transferência do conhecimento dos operadores a uma base de dados pertencentes a fábrica e disponível em todos os momentos; Tomada de decisões corretas baseadas em mais de uma variável para evitar descontroles devido a problemas de sinais ou de instrumentos; Aumento da eficiência e produtividade do moinho. 10
Sistemas Especialistas MillExCS Fácil e Rápido Ajuste
Exemplo de Regras no MillExCS R1 Se MillscanK1 está AbaixoDoObjetivo E Se TendenciaElevador não está SubindoRápido E Se Elevador não está Elevado E Se MillScanK2 não está Elevado E Então Ação é AumentarTpH R2 Se MillScanK2 está Elevado E Se GradieteMillscanK2 está Subindo Então Ação é Diminuir 17
Problema que limitou a produção Sistema automático ajustado em minutos 5465,71 5438,56 147,74 151.28 36,99 35,95
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Resultados Típicos CIMPOR Souselas, Portugal Diminuição do Consumo Específico (Kwh/ ton) - 10,43 % Aumento da Produção Horária [ton/h] + 8,27%
Resultados Típicos Exemplo CIPLAN 90 80 Diminuição do Consumo Específico (Kwh/ ton) 70 60 50 40 30 81,5 87 Ton/h Ton/h 59,26 KWH/ton 50,4 KWH/ton - 14,95 % 20 10 0 Produção (ton/h) Consumo específico (KWH/t) Aumento da Produção Horária [ton/h] Sem MillExCS Com MillExCS + 6,32%
Resultados Típicos Brennand Pitimbu 300 275,23 264,1 Diminuição do Consumo Específico (Kwh/ ton) 250 200-13,12 % 150 100 50 21,2 24,8 Aumento da Produção Horária [ton/h] 0 Produção (ton/h) Consumo Específico (kwh/t) Com MillExCS Sem MillExCS + 4,04% Obs.: Análise feita para o cimento CPIIZ-32 (sendo que este, representa 90% da produção desta moagem)
Resultados Típicos Elizabeth Cimentos 80 75,17 Diminuição do Consumo Específico (Kwh/ ton) 70 60 50 68,91-12,9 % 40 30 20 29,01 33,3 10 0 Produção (ton/h) Consumo específico (kwh/t) Aumento da Produção Horária [ton/h] Com MillExCS Sem MillExCS + 8,33% Obs.: Análise feita para o cimento CPIIZ-32 ( sendo que este, representa 90% da produção desta moagem) Moagem de Cimento 1
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