Smartare processteknik

Text: Alarik Haglund

Den svenska processindustrin, där våra resurser omvandlas till produkter som är till nytta för samhället, omfattar företag inom ett stort antal branscher och står idag för nästan hälften av den svenska nettoexporten. För att svenska företag ska stå sig i konkurrensen på världsmarknaden och samtidigt minska sitt klimatavtryck är det emellertid viktigt att processtekniken blir smartare och mer energieffektiv.

Sverige ses idag som världsledande inom processteknik och den svenska processindustrin har ett nära samarbete med de IT- och automationsföretag som levererar utrustning och lösningar. För att Sverige ska kunna behålla och stärka sin position krävs det att den pågående digitaliseringen av processindustrin anammas på ett entusiastiskt sätt och att man hittar tekniker och arbetsmetoder som ökar industrins effektivitet, lönsamhet och hållbarhet. På initiativ från företagen startades därför det strategiska innovationsprogrammet PiiA (Processindustriell IT och Automation) redan 2013 med målsättningen att se till att processindustrin har de avancerade IT- och automationslösningar som behövs för att kunna dra nytta av digitaliseringen mer effektivt än sina konkurrenter på världsmarknaden.

- Man lyfter ofta fram Sverige som till exempel musikland och spelindustriland, men den industriella tekniken glöms ofta bort även om vi har många viktiga systemleverantörer som ABB och Ericsson, säger Peter Wallin, som är programchef hos PiiA.

Stor installerad bas

Samtidigt som det händer mycket när det gäller digitaliseringen av den svenska processtekniken påpekar Peter Wallin att processindustrin på många sätt är försiktiga i sin förändring.

- Ny teknik möter teknik och installationer som funnits i väldigt många år, kommenterar Peter Wallin.

Han talar om att processindustrin redan på 1980-talet började automatiseras och använda datoriserade styrsystem. Dessa system var emellertid inte uppkopplade på samma sätt som idag.

- Nu när man digitaliserar och det kommer nya tekniker, som till exempel 5G, artificiell intelligens och olika molnlösningar, som man vill dra nytta av så måste systemen kopplas upp, säger Peter Wallin.

Han tillägger att det inom PiiA-programmet arbetas mycket med hur man ska kunna ha kvar sin installerade bas av traditionella automationssystem, men koppla upp dem och göra dem smartare.

- Eftersom det finns en stor installerad bas av automationssystem är det inget man vill kasta ut bara för att det kommer ny teknik. Då måste man anpassa automationssystemen så att de har tillräckligt med säkerhet och kan dra nytta av den nya tekniken, förklarar Peter Wallin.

 

bild
Peter Wallin är programchef hos det strategiska innovationsprogrammet PiiA, som arbetar för att den svenska processindustrin ska ha de avancerade IT- och automationslösningar som krävs för att vara konkurrenskraftig. FOTO: HENRIK MILL

 

Större datamängder

Peter Wallin beskriver också att det i och med digitaliseringen blir möjligt att gå uppåt i systemstrukturerna.

- Innan har man fokuserat väldigt mycket på reglerloopar ganska långt ner i processen, men nu när systemen blir uppkopplade så kan man optimera processen på en helt annan nivå. Man kan göra en hel systemoptimering i stället för att optimera i ett begränsat reglersystem, säger Peter Wallin.

Dessutom berättar han att utvecklingen inom processtekniken går mot att man använder fler sensorer, vilket förbättrar möjligheterna att övervaka och styra system.

- Ju fler sensorer man har desto mer data produceras. Det driver i sin tur på utvecklingen av mer avancerade analysmetoder som använder sig av till exempel artificiell intelligens och som egentligen inte behövdes innan man hade de stora datamängder som finns idag, förklarar Peter Wallin.

Många möjligheter

Bland de möjligheter som finns med den nya tekniken nämner Peter Wallin bland annat att man kan optimera sina processer för att det ska gå snabbare, det vill säga att man får ut en större mängd av sin produkt på samma tidsenhet.

En annan viktig parameter som han tar upp är produktens kvalitet.

- En bra kvalitetskontroll ökar processeffektiviteten genom att man slipper så mycket kassation, anmärker Peter Wallin.

Han lyfter också fram möjligheten till prediktivt underhåll av maskiner och utrustning, som gör att man slipper stillestånd och stopp.

 

bild
Inom processindustrin fi nns det en stor installerad bas av traditionella automationssystem och PiiA arbetar mycket med hur man ska kunna anpassa dessa system för att kunna dra nytta av den nya digitala tekniken. Här är Malin Rosqvist (till vänster), Peter Wallin (i mitten) och Per Lundén (till höger) från PiiA på besök hos SSAB. FOTO: PIIA

 

Vem äger datan?

En av de utmaningar som Peter Wallin ser med digitaliseringen av processtekniken är att industrin idag inte är organiserad för digitalisering.

- Det är svårt att säga att det är en specifik del av ett företag som ansvarar för digitaliseringen utan den måste systematiskt arbetas in i alla funktioner. Det krävs tvärsgående lösningar och jag tror att det är en stor utmaning för företagen att lyckas med det, säger Peter Wallin.

När det gäller att koppla upp system som inte är byggda för att kopplas upp påpekar han också att det finns frågetecken kring datasäkerhet och ägarskap av data.

- När man har en leverantör som levererar en maskin som producerar data, vem äger då den data som maskinen producerar, frågar sig Peter Wallin.

Han menar att det är viktigt att veta hur flödena av data och information ser ut och vem som äger datan eftersom mycket av de framtida värdena ligger i hur datan kan nyttjas. Än så länge anser han att många har en försiktig inställning och inte vet vad datan är värd och vad de ska göra med den.

- Det är så klart en balansgång. Om man inte öppnar upp så lär man sig inte heller, men om man öppnar upp för mycket så riskerar man i stället att bli utsatt, kommenterar Peter Wallin.

 

bild
Tre av de största möjligheterna när processtekniken digitaliseras är enligt Peter Wallin optimering av processer, kvalitetskontroll och prediktivt underhåll. Illustration: Pixabay

 

Mycket speciallösningar

Peter Wallin ser egentligen inte några större tekniska utmaningar med att koppla upp traditionella automationssystem, men eftersom det finns så många system från olika tidsepoker påpekar han att det blir mycket speciallösningar.

- Rent tekniskt är det inte så svårt att koppla upp ett enskilt system, men om man ska koppla upp en hel fabrik och det blir många olika speciallösningar för varje maskin eller varje liten sensor eller pump är det klart att det blir till skalor som är svåra att hantera, förklarar Peter Wallin.

Han menar också att det kan vara svårt att garantera att den uppkopplade datan alltid finns tillgänglig om man börjar basera sin produktion på den. För att hela produktionen inte ska stanna på grund av en sensor som inte är uppkopplad måste man därför skapa redundanta system, som gör att man kan optimera produktionen utan att vara beroende av att det hela tiden finns en uppkoppling.

- Det finns bra anledningar till att processindustrin är försiktiga i sin förändring. Om det till exempel blir ett stillestånd hos SSAB så kostar det extremt många miljoner per timme. Därför vill man gärna säkerställa att den verkligen fungerar innan man plockar in ny teknik i produktionen, säger Peter Wallin.

Han understryker därför att det är viktigt att skapa demonstratorer och testmiljöer där man kan testa olika lösningar utanför sin egen produktion.

 

bild
I Västerås tätort värms 98 procent av hushållen upp av fjärrvärme. Genom att använda maskininlärning för att förutse temperaturförändringar i fjärrvärmenätet kan man säkerställa att man har rätt temperatur även längst ut i nätet utan att man behöver köra kraftvärmeverket på överkapacitet FOTO: LENNART HYSE/MÄLARENERGI

 

Projekt i fokus

PiiA är ett strategiskt innovationsprogram, som finansieras av Vinnova, Energimyndigheten och Formas.

- Det är en tolvårig satsning. Vi drog i gång 2013 och kommer att hålla på fram till 2025, som det ser ut just nu, säger Peter Wallin.

Det huvudsakliga uppdraget är att stärka den svenska processindustrins konkurrenskraft genom digitalisering och Peter Wallin berättar att verksamheten är indelad i fyra olika områden.

Först och främst påpekar han att de har en stor projektdel. Bland annat har de utlysningar där andra aktörer kan söka pengar för att genomföra sina innovationsprojekt.

- Vi är inte med och styr dessa projekt utan det är upp till de som fått finansiering att driva dem, beskriver Peter Wallin.

Ofta menar han att projekten leder fram till någon form av demonstrator, som kan visa att tekniken fungerar.

- Genom att man kan få medel att utveckla saker som andra också kan lära sig av gör det att hela industrin kan förflytta sig framåt, säger Peter Wallin.

Han talar också om att de genomför egna strategiska projekt, som är av en mer övergripande karaktär. Det handlar till exempel om hur man delar data mellan företag, vilka utmaningar som finns med olika affärsmodeller, hur man garanterar säkerheten och andra utmaningar som är gemensamma för processindustrin.

Goda resultat

Det finns många exempel på projekt som givit goda resultat och där nya implementationer hjälpt industrin att bli säkrare och smartare samt att utnyttja resurser och energi mer effektivt.

Bland annat talar Peter Wallin om att PiiA finansierat ett projekt där Mälarenergi tittar på fjärrvärmenätet i Västerås och med hjälp av maskininlärning försöker förutse temperaturförändringarna i nätet.

- Det tar ungefär tio timmar för den värme som skickas ut från fjärrvärmeverket att nå längst ut i kranskommunerna. För att säkerställa att man har rätt temperatur även där ute vill man kunna förutse hur temperaturen förändras, både baserat på användning längs vägen och baserat på hur den påverkas av förändringar i vädret, säger Peter Wallin.

Han beskriver att projektet kommit så långt att man ganska väl kan förutse temperaturen, vilket gör att man kan börja använda de verktyg som tagits fram för att styra kraftvärmeverket.

- Idag kör man ofta på överkapacitet för att säkerställa att man har en viss temperatur även längst ut i nätet, men med de nya modellerna och metoderna kan man bättre uppskatta temperaturen och man behöver inte ligga på samma extrakapacitet som idag, förklarar Peter Wallin.

Han påpekar att det ur ett hållbarhetsperspektiv betyder mycket eftersom man inte behöver elda lika mycket i pannorna eller slipper starta ett block till, som kanske går på mer smutsiga bränslen.

Spårbarhet viktig för hållbarheten

Peter Wallin lyfter även fram projektet SmartSteel, i samarbete med SSAB och Sandvik, där man arbetar med spårbarhet.

- Projektet undersöker hur man under tillverkningsprocessen kan identitetsmärka stål för att kunna följa det genom hela värdekedja och för att i slutändan förhoppningsvis kunna ta tillbaka stålet när det är uttjänt, berättar Peter Wallin och tillägger att stål kan återvinnas hur många gånger som helst.

Genom att ta fram lösningar för att märka stålet påpekar han bland annat att det går att veta exakt vilka kvaliteter ett visst stålämne har, vilket kan utnyttjas för att optimera andra delar av värdekedjan.

- Om stålet till exempel används i ett lastbilsflak så kan lastbilsflaket optimeras bättre tack vare att man vet bättre vilka kvaliteter stålet har, säger Peter Wallin.

Han understryker också att möjligheten att kunna följa en produkt genom en hel värdekedja och sedan återvinna den har många fördelar ur hållbarhetssynpunkt.

- Det är extremt viktigt att kunna minska mängden jungfruligt material som plockas upp ur marken genom att ta tillbaka och återvinna det material som finns i stället för att det bara skrotas, påpekar Peter Wallin.

Ny projektomgång

I februari 2021 startade tio nya projekt finansierade av PiiA. Ett av de nya projekten bedrivs i Mittuniversitetets regi och handlar om hur datadriven prediktering av farliga utsläpp av gaser kan leda till mer hållbara processindustrier.

- Inom sulfatmassaindustrin får man mycket illaluktande gaser, vilket egentligen beror på produktionsstörningar. Man vill därför utveckla modeller och algoritmer som med hjälp av artificiell intelligens predikterar de farliga utsläppen, säger Peter Wallin. Han förklarar att målet med projektet är att skapa en slags datadriven processtyrning.

- Om man tidigt kan se att det går åt fel håll och att det börjar bildas oönskade gaser så kan man återkoppla det till processen och se till att man ändrar sin drift på ett tidigt stadie, i stället för att kanske behöva göra ett driftstopp för att göra förändringarna, påpekar Peter Wallin.

Han tillägger också att projektet kommer att titta på om det behövs fler sensorer för att man ska lyckas förutspå utsläppen.

Digital kvalitetskontroll

Ett annat projekt, som bedrivs av RISE, undersöker hur processeffektiviteten kan ökas med hjälp av artificiell intelligens. Projektets fokus ligger på kvalitetskontroll och man tittar bland annat på produktionen vid Nilars batterifabrik i Gävle.

- Det handlar om att använda AI-teknikerna deep learning och maskininlärning för att med hjälp av befintliga sensorer och den data som finns tillgänglig upptäcka kvalitetsbrister både i produkten och i själva processen, berättar Peter Wallin.

På så vis talar han om att man hoppas kunna minska kassationen med mer än 30 procent.

- Idag är kvalitetskontroll ett väldigt manuellt arbete och det är bara en väldigt liten del som är automatiserad. Det beror på att det är väldigt svårt att göra den här typen av analys digitalt. Ofta finns det ett stort kunnande hos de som gör kvalitetsbedömningar, påpekar Peter Wallin.

 

bild
I ett nytt projekt hoppas man kunna öka processeffektiviteten vid Nilars batterifabrik i Gävle genom att utnyttja artifi ciell intelligens för att identifi era kvalitetsbrister och minska kassationen med mer än 30 procent. Foto: Nilar

 

Spanar framåt

Sammanlagt går ungefär 80 procent av PiiA:s budget till projekt av olika slag, men Peter Wallin berättar också att de har en omfattande analysverksamhet, där de jobbar med omvärldsbevakning och framtidsspaning.

- Vi tittar till exempel på vilka nya tekniker som kommer och hur industrilandskapet förändras över tid, säger Peter Wallin.

Ett annat område där PiiA är verksamma är inom forskning och Peter Wallin förklarar att de bland annat finansierar en del postdok-forskning och bedriver andra aktiviteter för att knyta duktiga lärosäten och forskningsmiljöer till programmet. Han tillägger också att de bedriver nätverksverksamhet, för att företag ska kunna lära sig av varandra.

- Vi har nätverksgrupper som ska träffas ett antal gånger om året för att utbyta erfarenheter, men den verksamheten är lite vilande just nu med tanke på läget, påpekar Peter Wallin.

 

bild
Projektet SmartSteel har bland annat resulterat i en tjänst där SSAB:s kunder kan skanna stålprodukter, som märks på stålverket och ges en digital identitet, och få tillgång till materialinformation genom företagets app. Illustration: SSAB

 

Skiftar fokus

PiiA-programmet har nu nått lite drygt halvvägs in i den tolvåriga satsningen och Peter Wallin kan se att deras fokus skiftar.

- När programmet startade var vi ganska fokuserade på reglerteknik och på att skapa förståelse för dessa processer. Nu går vi mer uppåt mot olika typer av uppkopplade värdekedjor och fokuserar på hur vi kan vara ett stöd när man börjar skicka data mellan företag och optimerar hela ekosystem snarare än en liten del av sin process. I framtiden tror jag att den här typen av större systemutmaningar blir allt viktigare och det är också där vi kommer att lägga mycket krut, säger Peter Wallin.

Han påpekar också att processindustrin inte kommer att vara färdigdigitaliserad när programmet tar slut om några år. Han anser därför att en viktig del i att kunna fortsätta stärka digitaliseringen av den svenska industrin är att bygga upp det område de kallar för IndTech i Sverige.

- Det finns redan begrepp som FinTech och MedTech, men vi har saknat en term för den industriella teknologin, säger Peter Wallin.

Han förklarar att IndTech omfattar både den teknik och de affärsmodeller som behövs för en smart industri.

- Omsättningen för IndTech-området i Sverige är just nu större än för hela gruvindustrin, tillägger Peter Wallin.