数字化纸业——通往智能纸业工厂的大门

王晓春 法比奥百利怡机械设备（上海）有限公司

中国政府在2015年提出“中国制造2025”的战略目标。从2015年到2025年，这是中国实施制造强国战略第一个10年的行动纲领，制造业将会加速进行转型升级，中国将逐步实现从制造大国到制造强国的转变。在欧洲，正在实施中的“工业4.0”战略被认为是以智能制造为主导的第四次工业革命。“工业4.0”通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统相结合的手段，将制造业向智能化转型。

顺应国内外这一制造业发展趋势，在生活用纸生产领域，百利怡也提出了“Digital Tissue”，即数字化纸业生产方式。百利怡提出智能机器、智能应用、智能服务三大智能纸业生产理念，将信息技术、云服务、传感技术等引入生活用纸制造业，达到提高生产效率、降低生产成本的目的，同时帮助企业管理人员获得全面的生产数据分析，打造真正的“数字化纸业工厂”。

1 百利怡数字化纸业解决方案

百利怡数字化纸业方案有三个重要组成部分：即智能机器、智能应用及智能服务。

图1 百利怡数字化纸业方案

（1）智能机器Smart Machine：能够执行智能应用所发出指令的高度自动化机器设备，操作人员可通过智能应用在本地或远程管理整条生产线的运行。

百利怡最新推出了Constellation星座复卷机、Catalyst S6自动换卷压花单元、179AX自动换刀切纸机，以及Carbon T全自动裹包机等智能设备。

（2）智能应用 Smart Application：管理生产线的软件。它可在最少人工干预的情况下优化生产，使产出最大化。并且能够搜集分析直接来源于机器的生产数据，生成KPI报告。

针对智能机器的操作及智能工厂的管理，百利怡设计了三种智能应用程序。All-in-One是将复卷生产线和包装生产线进行联动管理的人机操作程序；Condition Monitoring机器状态监测能够实时监测机器的使用状态，对关键零部件的更换提前预警，减少因突发故障引发的机器停机；Tissue Data纸业数据监控，将收集纸厂所有生产线的实时生产数据，并计算出整机运行效率O.E.E（Overall Equipment Efficiency）等关键指标（KPI）供纸厂管理者参考。

（3）智能服务Smart Service：针对机器维护及工艺流程改进而提供的新型、高效的服务工具。

百利怡目前可以提供Weareable头戴式远程技术指导服务、Pivot实验室服务及在线备件销售、在线技术专家咨询服务。

2 百利怡数字化纸业技术在中国的应用

针对国内数字化纸业的需求，百利怡（上海）引入了多项国外领先的数字化技术。目前，X7及X10复卷生产线及X系列包装生产线都可根据客户需求，进行数字化生产的改造。

（1） All-in-One复卷及包装系统优化软件

All-in-One是将百利怡复卷生产线和包装线的操作整合在一起的系统优化软件。在整条复卷包装生产线的每一台机器上，都将采用统一的人机界面。

All-in-One 改变了传统的“一机一界面”的人机操作方式，复卷和包装联合控制，可以实现以下功能：

● 实时生产布局

图2 All-in-One 显示界面

在主要机器设备，例如复卷机、切纸机、包装机、捆包机的人机界面上，都可以实时显示生产线上机器的运行状态（运行/停机/报警），实际运行速度，原材料消耗情况，储纸架的负荷状态等主要生产参数。

● 一键式产品换型操作

All-in-One 可将生产产品进行预先设置，当产品换型时，操作人员不需对每台机器的参数进行设置，只需在任意一台机器的操作面板上将要生产的产品菜单调出，产品换型的信号会发送至生产线上的所有机器，待所有机器的运行参数更改后，生产线会开始新产品的生产。

● 自动速度匹配

在All-in-One控制下的机器，可以平衡各机器间的生产速度，例如当贮纸架装满时，复卷机就会降低生产速度；或当贮纸架缓冲区纸卷条超过参考值时，切纸机和包装机将提高分切和包装速度。

（2） Tissue Data纸业云数据分析

Tissue Data Cloud纸业云数据是数据整合分析类软件。此软件将能够与机器的PLC相连，以获得机器的所有运行数据，并将这些数据通过网络传输至云服务器。然后运用分析工具生成直观的图形表格，用来进行生产KPI，特别是整机运行效率O.E.E的分析。

Tissue Data Cloud纸业云数据软件可以将多个工厂的生产数据集合在一个软件中查看，每个工厂内又可以监控所有生产线的实时运行情况。在获得所需的生产数据分析报告后，可将分析数据分享到ERP软件或是指定的Email。

图3 Tissue Data Cloud纸业云数据分析

（3）Condition Monitoring 机器状态检测

Condition Monitoring机器状态监测可通过预设的传感器，检测故障及进行故障预警。达到始终保持机器的良好状态、减少停机时间、提高生产效率的目的。

（4）Process Control 过程控制

通过对生产线上的机器加装传感器后，对生产中的卷纸产品也可以进行实时在线检测，包括纸卷定量检测，直径检测。

3 百利怡智能工厂案例

百利怡的云端目前已接入了70多条欧洲的生产线，客户可以远程实时监测生产线的状态。

例如百利怡的欧洲客户A.C.M.E公司，该公司采用车速800m/min的复卷机，配两条分切包装生产线。其主要问题是单品种类较多，需要经常更换产品的类型、压花花型以及包装的尺寸和颜色，整体O.E.E生产效率只有45%。

百利怡对其开展的改进项目包括：

（1）All-in-One操作系统

整条生产线采用All-in-One系统，通过协调前后设备的生产速度，达到设备之间更科学的车速匹配，减少了不可预测状态下的产能损失。比如，在改进前，包装机的额定车速160包/min，在原纸及包装膜更换时都按此车速生产。改进后，All-in-One系统可使生产线在换膜以后自动调整车速，从160包/min提升到220包/min，以加速处理由换膜造成的产品堆积，无需人工干预，使整线生产效率提高5%。

（2）Tissue Data Cloud

对所有生产设备进行实时运行数据采集，传送到云端进行分析，分析影响整线运行效率的故障原因。通过Tissue Data Cloud进行问题排查，提供建议，使整线生产效率提升3%。

（3）Catalyst和Trolley One Touch

采用Catalyst自动换卷压花单元和Trolley One Touch包装机。原来压花换花型时，需要进行人工换压花辊的操作。改用百利怡公司的Catalyst压花单元，实现自动换压花辊。同样，Trolley One Touch包装机也不需要人工操作，只需在数字操控电脑上进行参数的录入，就可以自动完成包装换型操作。通过这些设备改进，使整线生产效率提升8%。

（4）Tissue Data分析报告

通过Tissue Data分析报告，发现生产线在换刀片、换原纸时浪费了较多时间，造成了生产效率的损失。百利怡提供了自动换原纸的退纸架和自动换刀的切纸机，使整线生产效率提升了15%。

（5）原材料的物流运输

百利怡除了可以提供的设备以外，Tissue Data的分析报告还发现该公司原材料的物流运输时间过长，比如胶水、原纸、最终产品等入库时，由于工厂物流瓶颈造成了效率降低。通过改进这些非后加工生产线所造成的O.E.E影响因素，使整线生产效率提高8%。

全部改造完成以后，使整线生产效率从45%提升到84%，提升了近一倍的产能。

图4 百利怡对A.C.M.E公司的生产线及物流效率提升

通过A.C.M.E的案例，可以实现大幅提高生产线的O.E.E，生产操作更为简单，整个智能化工厂、智能化生产线不再依赖于人工操作。同样，此案例经验可以在全球任意一家工厂实现复制。