Sztuczna Inteligencja (AI / SI) monitoruje produkcję papieru (AI / SI w przemyśle papierniczym)

7 min readNov 26, 2020

Produkcja papieru jest procesem wieloetapowym. Jak podaje Wikipedia, nowoczesna produkcja papieru rozpoczęła się w Europie na początku XIX wieku wraz z rozwojem maszyny Fourdrinier (znanej również jako maszyna papiernicza). Urządzenie takie wytwarza ciągłą rolkę papieru. Jak dalej opisuje Wikipedia, nowoczesna papiernia (= fabryka papieru) jest podzielona na kilka sekcji […]. Miazga jest rafinowana i mieszana w wodzie z innymi dodatkami w celu uzyskania zawiesiny (pulpy). Skrzynia wlewowa maszyny papierniczej (Headbox) rozprowadza zawiesinę na ruchomym ciągłym sicie, woda spływa z zawiesiny (grawitacyjnie lub pod próżnią), mokry arkusz papieru przechodzi przez prasy i wysycha (Forming Fabric), a na koniec zwijany jest w duże rolki. Dla tych, którzy nie są do końca zaznajomieni z tym procesem, oto zdjęcie przykładowej maszyny papierniczej:

Źródło zdjęcia: PIV measurements of flow through forming fabrics — Scientific Figure on ResearchGate. Available from: https://www.researchgate.net/figure/Forming-section-of-a-modern-Fourdrinier-paper-machine_fig3_286055124

Tzw. faza odwadniania pochłania najwięcej energii i kapitału. Usuwanie wody na maszynie papierniczej odbywa się w następujących po sobie etapach tj. sekcja prasy, sekcja suszenia itp. Podczas tej fazy obserwuje się naturalne zjawisko zwane „linią mokrą”, czasem „linią suchą” lub ogólnie „linią wodną”.

„Linia Mokra” (ang. “Wet Line”) to naturalne zjawisko, które występuje podczas produkcji papieru. Należy je uważnie monitorować, aby uniknąć strat i kosztownych przerw w produkcji papieru.

Jak opisano w amerykańskim patencie o numerze US4500968A, linia mokra jest linią rozgraniczającą między częścią wsadu zanurzoną w wodzie a częścią mającą włókna wystające ponad powierzchnię wody. Patrząc w dół pod ostrym kątem można dostrzec błyszczącą powierzchnię w miejscu, w którym woda wystaje ponad powierzchnię masy papierniczej oraz obszar matowy […], gdzie przez masę przepłynęła wystarczająca ilość wody.

Linia mokra powinna być utrzymywana w określonym obszarze na maszynie papierniczej. Gdy wymknie się spod kontroli, może powodować szkody, które przekładają się na konkretne straty i opóźnienia w produkcji. Dlatego należy podjąć odpowiednie działania zanim linia mokra zbliży się zbytnio do określonych obszarów. Sama jej obecność jest przydatna dla operatora przy optymalizacji ustawień maszyny papierniczej. Jednak operator musi stale kontrolować maszynę wizualnie, ręcznie monitorować ją i odpowiednio dostosowywać ustawienia, aby uniknąć katastrofy.

Cognitive Services od byteLAKE to zestaw narzędzi dla Przemysłu 4.0, wykorzystujących sztuczą inteligencję. Wśród nich jest dedykowany moduł do wykrywania Linii Mokrej, dzięki któremu można monitorować jej obecność i zachowanie 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.

Firma byteLAKE nawiązała współpracę z liderami branży papierniczej w celu dalszej optymalizacji produktu Cognitive Services i dostosowania go do automatycznego wykrywania linii mokrej. Rozwiązanie przedstawiono na poniższym obrazku.

Wykrywanie „linii mokrej” za pomocą sztucznej inteligencji (computer vision)

Nasz model AI (sztuczna inteligencja) został nauczony wykrywania linii mokrej i zaprojektowany do pracy w czasie rzeczywistym. Opiera swoje działanie o obrazy pozyskane z kamer przemysłowych. Algorytmy AI kontrolują powierzchnię, na której formowany jest materiał i uruchamiają alarm po wykryciu linii mokrej. Oprócz tego algorytmy analizują maszynę papierniczą i otoczenie w celu wykonania pomiarów i oceny położenia linii mokrej jak i jej szerokości. Informacje te są następnie przedstawiane operatorowi maszyny papierniczej, który może odpowiednio zareagować i np. wprowadzić do niej odpowiednie ustawienia.

Usługi Cognitive Services od byteLAKE do wykrywania „linii mokrej” zostały już skomercjalizowane i z powodzeniem wdrożone w papierniach.

Z naszych usług Cognitive Services korzystają już pierwsze papiernie. Poza papierniami, nasi klienci przemysłowi wykorzystują modele sztucznej inteligencji m.in. przy automatycznym monitorowaniu jakości i przy automatyzacji wielu różnych procesów. Celem tego typu projektów jest przede wszystkim wsparcie personelu naszych klientów w monitorowaniu jakości i ostatecznie zwiększenie ogólnej efektywności procesów produkcyjnych. A w przypadku naszego modelu do detekcji linii mokrej, sztuczna inteligencja znacząco usprawnia proces produkcji papieru i zwiększa jego wydajność.

Dla przemysłu papierniczego monitorowanie i pomiary odległości oparte na sztucznej inteligencji okazały się ważnymi krokami zabezpieczającymi cały proces produkcji papieru. Tak zwana „linia mokra” pojawiająca się na linii produkcyjnej jest zjawiskiem normalnym. Jednak, jak wspomniałem wcześniej, jej zachowanie i rozwój muszą być uważnie monitorowane. Dzięki usługom Cognitive Services od byteLAKE proces tworzenia i przesuwania się linii mokrej może być monitorowany 24/7.

Monitoring produkcji papieru przy pomocy sztucznej inteligencji (Wet Line Detector)

Projekty związane z wdrożeniami naszego detektora linii mokrej były i są dla nas wspaniałym doświadczeniem. Mogę powiedzieć wiele ciepłych słów o bezproblemowej i owocnej współpracy z personelem naszego klienta. Jednak jeśli chodzi o sam przemysł papierniczy, jest on naprawdę pełen niespodzianek. Przed pierwszymi projektami nigdy nie myślałem o wykorzystaniu tam rozwiązań AI. Koniec końców okazało się, że jest to kolejna wspaniała branża, w której AI ma wiele do zaoferowania. Predykcja trendów, rozwiązania z wachlarza Przemysłu 4.0, analityka Big Data, wizja komputerowa to tylko niektóre aspekty, o których chciałbym wspomnieć . Jako zespół byteLAKE jesteśmy dumni z dodania detektora linii mokrej go do naszej oferty AI dla fabryk, powiedział Mariusz Kolanko, współzałożyciel byteLAKE

Ludzie i maszyny popełniają błędy. Dlatego usługi Cognitive Services od byteLAKE zostały zaprojektowane tak, aby skutecznie wydobywać to, co najlepsze z obu tych światów.

byteLAKE kontynuuje współpracę z liderami branży w celu rozwijania kolejnych modułów w ramach oferty Cognitive Services. Sztuczna inteligencja ma ogromny potencjał w zakresie automatyzacji produkcji i szybko przynosi wymierne korzyści.

Wet Line Detector dla przemysłu papierowego oraz and Cognitive Services (AI dla Przemysłu 4.0: Inspekcja Wizualna & Analityka Big Data) są dostępne jako kompletne rozwiązania, gotowe do integracji w przemyśle.

Rozwiązania od byteLAKE dla Przemysłu 4.0

Wdrożenie rozwiązania jest bardzo proste. Polega na wykorzystaniu istniejących lub zainstalowaniu nowych kamer, dzięki którym sztuczna inteligencja będzie mogła obserwować proces produkcji papieru. Na podstawie obrazów zostanie dokonana analiza i jeśli pojawi się tzw. linia mokra, algorytmy SI dokonają jej pomiaru i prześlą odpowiednie informacje np. do oprogramowania operatora.

SI potrafi nie tylko analizować linię mokrą. Może zliczać produkty, wykrywać w nich usterki, odczytać kody QR/kreskowe, daty ważności etc. W wielu przypadkach ważne jest też to, że kamery takie nie muszą być umieszczone bezpośrednio nad linią produkcyjną. Algorytmy SI zostały tak zaprojektowane aby skutecznie analizować obraz pozyskany “pod kątem”, np. poprzez kamery umieszczone “obok” linii produkcyjnej. Poza danymi z kamer, rozwiązanie potrafi analizować dane z czujników i pomaga znaleźć informacje w nich ukryte np. trendy, dlaczego coś się stało, co prawdopodobnie się wydarzy i kiedy. Wszystko to ma na celu zbudowanie systemu, który na podstawie danych historycznych będzie sugerować nam lepsze decyzje w przyszłości. Przy tym stale będzie się douczać bądź korygować swoje działania na podstawie informacji zwrotnych np. od operatora.

Więcej o byteLAKE

Sztuczna inteligencja dla biznesu. Produkty i usługi.

AI: innowacyjna, oparta na sztucznej inteligencji automatyzacja i analityka danych. Rozwiązania z zakresu dynamiki płynów, produkcji, przemysłu 4.0, Big Data, przetwarzania dokumentów, dla restauracji, przemysłu budowlanego, przemysłu chemicznego, rolnictwa, logistyki i nie tylko.
HPC: skracanie czasu do uzyskania wyników i dostosowanie złożonych algorytmów do architektur wieloprocesorowych (CPU, GPU i FPGA).

Cognitive Services od byteLAKE

Jest to zbiór modeli sztucznej inteligencji (AI) zaprojektowanych dla potrzeb Przemysłu 4.0. Każdy zaprojektowany i wytrenowany przez nas model sztucznej inteligencji koncentruje się na określonych zadaniach branżowych, zapewniając w ten sposób maksymalną dokładność. Usługi Cognitive Services od byteLAKE koncentrują się głównie na następujących dwóch obszarach:

Wspomagana przez sztuczną inteligencję inspekcja wizualna dla efektywnego monitorowania jakości produktów i procesu.
Analityka danych Big Data / z czujników IoT (Internet Rzeczy). Mechanizmy oparte na sztucznej inteligencji umożliwiają znalezienie trendów, przewidzenie awarii systemów, odpowiedzi na pytania, takie jak dlaczego coś się dzieje, co prawdopodobnie się wydarzy lub aby znaleźć zbiorowe znaczenie danych pochodzących z wielu źródeł.

Istnieje kilka specjalnych wersji Cognitive Services:

Wet Line Detector for Paper Mills (detektor linii mokrej dla papierni): automatyzuje wykrywanie i pomiary tzw. linii mokrej, która występuje podczas produkcji papieru. Moduł ten pomaga obniżyć koszty, zautomatyzować inspekcję wizualną procesu produkcji i uniknąć nieplanowanych przestojów w papierniach. Dostępne jako kompletne rozwiązanie typu end-to-end, obejmujące komponenty brzegowe (sprzęt komputerowy, kamery), licencję na oprogramowanie, usługi integracyjne oraz obsługę klienta po wdrożeniu. Czytaj więcej: https://www.bytelake.com/en/ai-for-paper-industry/ lub po polsku: https://www.bytelake.com/pl/przemysl-4-0-rozwiazania-ai/
SI dla Restauracji: inteligentne kamery rozpoznające rodzaje żywności i automatyzujące proces rozliczeniowy.

Usługi kognitywne byteLAKE zostały wzbogacone przez nasz silnik o nazwie brainello. brainello wykorzystuje sztuczną inteligencję do odczytu danych tekstowych (OCR) np. z faktur, kodów QR / kreskowych, etykiet / naklejek itp. Ponieważ brainello działa w oparciu o SI, działa bez konieczności tworzenia szablonów ani reguł. Ponadto z czasem może się uczyć i korygować swoje działanie.

Oferta uzupełniająca: CFD Suite od byteLAKE to zbiór innowacyjnych modeli sztucznej inteligencji do akceleracji symulacji związanych z dynamiką płynów i gazów (CFD / Computational Fluid Dynamics). Więcej: https://www.bytelake.com/en/CFDSuite