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Hacer de la inteligencia artificial una parte integral de la fabricación de papel

El control autónomo permite a los fabricantes de papel hacer frente a los desafíos más difíciles de la sustentabilidad.

Por: Beth Ann Zarko | miércoles, 7 de julio de 2021 | Tiempo de lectura: 6 minutos

Durante la última década, la industria de la celulosa y el papel (P&P) ha adoptado dos tendencias populares y emergentes: la sustentabilidad y la inteligencia artificial (IA). Hasta la fecha, la mayoría de las estrategias corporativas tienden a centrarse en estas iniciativas de forma independiente. Sin embargo, ¡ahora es el momento de poner la inteligencia artificial al frente de la sustentabilidad!

En cuanto a la sustentabilidad, la industria de la celulosa y el papel se enfrenta a un gran escrutinio debido a que hace un uso intensivo de los recursos naturales. La mayoría de los directores de las fábricas de celulosa y papel tienen objetivos bien definidos en materia de sustentabilidad. Se comprometen a preservar los recursos naturales a la vez que se esfuerzan por tener una influencia positiva en el medio ambiente y evitan tener una influencia negativa en las cuestiones sociales y económicas. Estos objetivos de sustentabilidad son, entre otros:

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Silvicultura

Aumentar la fibra certificada y la recuperación de fibra reciclada

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Emisiones

Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y al aire para cumplir con los requisitos regulatorios

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Agua

Mejorar la gestión del agua y disminuir las descargas en el agua de sustancias que reducen el oxígeno

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Energía

Mejora de la eficiencia energética

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Fibra

Reducir la pérdida de fibra en el proceso de fabricación

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Desecho

Reducir los residuos de fabricación destinados a los vertederos

La American Forest & Paper Association (AF&PA), en su Informe de Sustentabilidad 2020, reconoce los principales logros de la industria de la celulosa y el papel. No obstante, quedan varios objetivos por cumplir, como la recuperación de papel (para el reciclaje) y el uso del agua (figura 1).

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a.

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b.

Figura 1. Resultados anuales inferiores a los proyectados en los objetivos de sustentabilidad de los miembros de AF&PA:  (a) recuperación de papel para reciclaje y (b) uso del agua. (Fuente: Informe de Sustentabilidad AF&PA  2020)

Los objetivos de sustentabilidad se pueden alcanzar a través de una fabricación más inteligente y con conciencia sostenible, pero es probable que para lograrlo se requiera de un análisis profundo y un plan de acción exhaustivo. Además, una vez que los directores de las fábricas cumplan con todos sus objetivos de sustentabilidad actuales, se les presionará para que establezcan objetivos más ambiciosos para acelerar los cambios adicionales. Entonces, ¿cómo lograr los objetivos de sustentabilidad adicionales después de alcanzar los objetivos "fáciles"?

El proceso de fabricación ofrece varias oportunidades para alcanzar estos objetivos de sustentabilidad. Sin embargo, la producción de papel, un entorno de fabricación rápido con ensayos de calidad difíciles de medir y oportunidades de optimización en tiempo real limitadas, representa un desafío único. Un movimiento incorrecto podría alterar todo el proceso.

Hoy en día, los operadores de las fábricas de celulosa y papel utilizan su sistema de control distribuido (DCS) y sus numerosos sensores instalados para monitorear y controlar de cerca su proceso. Para optimizar el proceso, los operadores e ingenieros de la fábrica deben analizar rápidamente los datos y ajustar rápidamente las entradas. Aquí es donde la inteligencia artificial puede ayudar. Las técnicas de IA, como el aprendizaje automático y el modelado predictivo, requieren grandes cantidades de datos históricos para empezar a agrupar influenciadores; detectar anomalías en la producción o construir modelos para análisis predictivos, prescriptivos o de causa raíz. Estas técnicas son increíblemente útiles para clasificar grandes cantidades de datos que se obtienen en las fábricas de celulosa y papel. Existen nuevos productos de inteligencia artificial para monitorear, dar seguimiento y analizar datos históricos y en tiempo real. Los productos de inteligencia artificial también crean modelos de procesos y proporcionan un control autónomo.

El control autónomo basado en la inteligencia artificial ofrece a los operadores de la fábrica la oportunidad de alcanzar sistemáticamente los objetivos de sustentabilidad a la vez que se optimizan los resultados en la producción.
Soluciones de sustentabilidad con inteligencia artificial

La fusión de inteligencia humana y artificial permite a las fábricas de celulosa y papel hacer frente a los desafíos de sustentabilidad más difíciles. Específicamente, el control autónomo basado en inteligencia artificial ofrece a los operadores de la fábrica la oportunidad de alcanzar sistemáticamente los objetivos de sustentabilidad al mismo tiempo que optimizan los resultados de la producción. En el caso de la utilización de la fibra, permitir que la inteligencia artificial tome decisiones sobre la dosificación de las fibras y la selección de ellas ofrece a los operadores varias oportunidades para alcanzar los objetivos de sustentabilidad:

  • Consumo de fibra optimizado automáticamente: utiliza solo la cantidad de fibra necesaria para cumplir los requisitos de calidad (Objetivo: silvicultura)
  • Mezcla de fibras que se ajusta automáticamente: selecciona la mezcla de fibras más económica y sustentable e incorpora papel reciclado o de calidad inferior (Objetivo: silvicultura, residuos)

Esto se logra utilizando la inteligencia artificial y el aprendizaje automático para crear un sensor virtual para los parámetros de calidad clave y, posteriormente, incorporar un circuito de control de retroalimentación basado en la inteligencia artificial para optimizar la mezcla de fibras. Dado que la calidad de la fibra y las condiciones de la máquina pueden variar de un minuto a otro, el aprendizaje automático es un componente clave de este proceso. El aprendizaje automático permite al sistema de inteligencia artificial tomar decisiones sobre el ajuste del proceso con mayor rapidez y frecuencia de las que podrían hacerlo los operadores.

Al extrapolar este ejemplo a aplicaciones adicionales dentro del proceso de fabricación de papel, la toma de decisiones a cargo de la inteligencia artificial y el control autónomo pueden ayudar a los gerentes de la fábrica a alcanzar sus objetivos de sustentabilidad restantes. Algunos ejemplos son:

  • Dosificación química optimizada automáticamente: mejora la deshidratación de lodos, creando lodos que requieren menos energía para quemarse o menos residuos para enviarse a vertederos (Objetivo: energía, emisiones, residuos)
  • Dosificación autónoma de biocidas: evita la formación de ácidos grasos volátiles (VFA) y requiere menos agua fresca (Objetivo: agua)
El enfoque de Solenis en la Sustentabilidad

Nuestra visión es facilitar el éxito de nuestros clientes a través de soluciones innovadoras en los procesos y en el tratamiento de aguas. Las soluciones basadas en inteligencia artificial proporcionan un enfoque transformador para gestionar los recursos y los procesos de fabricación de forma más eficaz. Mediante la combinación de productos químicos y tecnologías basadas en inteligencia artificial, Solenis apoya el compromiso de nuestros clientes con un futuro más sustentable. A través de nuestra plataforma OPTIX™ de Inteligencia Aplicada, una solución de aprendizaje automático y control autónomo, los clientes están logrando ahorros operativos y cumpliendo los objetivos de sustentabilidad.

Haz clic aquí para leer el Informe Sustentabilidad 2020 de Solenis.

Beth Ann Zarko

Comercialización de Productos - Soluciones Digitales

Beth Ann Zarko es la especialista en comercialización de productos en Solenis' Digital Solutions. Beth Ann se unió a Solenis en 2017 centrándose en estrategias de mercadeo, campañas de productos y experiencia del cliente para OPTIX™ Applied Intelligence y el servicio de gestión de datos OnGuard™ en línea.

Antes de unirse a Solenis, Beth Ann desempeñó varios cargos técnicos y de negocios en las industrias de cuidado personal y cuidado del consumidor. Beth Ann se graduó orgullosamente en la Universidad de Bucknell y obtuvo su licenciatura en bioquímica y biología celular antes de descubrir su pasión por el mercadeo.

En su tiempo libre, Beth Ann disfruta pasando tiempo con su marido y sus dos hijos. Algunas de sus actividades familiares favoritas incluyen ir a la playa, nadar y la jardinería.