Optimalizace výměn a seřízení sekacích nožů při výrobě dřevařské štěpky

Úvodem

Vítejte na stránkách semestrální práce z předmětu 4IT495 - Simulace systémů. Tato práce se zaměřuje na simulaci a vyhodnocení optimálního intervalu pro výměnu sekacích nožů v rotační sekačce v papírenském závodu Mondi Štětí a.s. Při řešení této otázky byla použita simulace Monte Carlo s využitím nástroje Excel 2016. Jako podklady pro simulaci byly využity reálné hodnoty vyplívající ze současné výroby.

Zadání

Název simulace: Optimalizace výměn a seřízení sekacích nožů při výrobě dřevařské štěpky

Předmět: 4IT495 Simulace systémů (LS 2015/2016)

Autor: Bc. Jakub Kos

Typ modelu: Monte Carlo

Modelovací nástroj: Excel

Představení společnosti

Společnost Mondi Štětí a.s. je předním světovým výrobcem papírových materiálů, papíru a buničiny. Díky významným investicím do zvýšení kapacit a zlepšení jakosti výrobků Mondi Štětí a.s. je nyní největším výrobcem papírových obalů a buničiny na českém trhu. Společnost Mondi Štětí a.s. sídlí v severních Čechách ve Štětí. Areál závodu představuje přibližně polovinu rozlohy města. Tato simulace se omezuje na provoz Zpracování dřeva, kde dochází k výrobě dřevařské štěpky.

Definice problému

Jedním z hlavních klíčových indikátorů výroby úseku Zpracování dřeva je procentuální zastoupení vyrobené optimální štěpky. Štěpka vzniká nasekáním odkorněného dřeva v rotační sekačce s osazenými sekacími noži. S průběhem výroby dochází k opotřebení sekacích nožů a tím se ovlivňuje kvalita štěpky. Seká se více nežádoucích frakcí a méně žádoucích. Poměr frakcí hraje roli při dalším technologickém zpracování při výrobě papíru, proto je potřeba dodržet optimální velikost štěpky. Procento optimální štěpky tedy součet frakcí 3., 4. a 5. je třeba držet co nejvíce nad 80%.

Cíl simulace

• Zjistit optimální interval výměny nožů.

Popis štěpky

Štěpka je meziprodukt při výrobě papíru. Jedná se o na kousky nasekané odkorněné dřevo. V navazujících provozech a technologických postupech dochází k rozvaření štěpky na buničinu, která se následně nalevá na síta a sušením vzniká papír.

Frakce štěpky

V každém zkoumaném množství štěpky se pozorují dané charakteristiky, dle kterých se určuje kvalita štěpky. Jedná se o distribuci velikosti jednotlivých kusů a o vlhkost (vlhkost není tématem této práce). Při tloušťkové analýze se pomocí nástroje Lorenz-Wettre oddělí jednotlivé frakce, které se následně váží a zjištuje se jejich procentuální zastoupení.

1. frakce (F1)

První frakce představuje největší kusy štěpky ve vybraném vzorku.

• Tloušťka 45mm a větší.

2. frakce (F2)

Druhá frakce představuje vetšinou dlouhé vlasovité kusy štěpky ve vybraném vzorku.

• Tloušťka 8mm a větší.

3. frakce (F3)

Třetí frakce představuje větší přijatelné kusy štěpky ve vybraném vzorku.

• Tloušťka 13mm a větší.

4. frakce (F4)

Čtvrtá frakce představuje menší přijatelné kusy štěpky ve vybraném vzorku.

• Tloušťka 7mm a větší.

5. frakce (F5)

Pátá frakce představuje takzvané "sirky".Tvar a velikost kusů odpovídá klasické zápalce.

• Tloušťka 3mm a větší.

6. frakce (F6)

Šestá frakce představuje nejmenší součásti vzorku. Jendá se o piliny a prach.

Požadavek na kvalitu štěpky

• součet procentuálního zastoupení 3., 4. a 5. frakce ve vybraném vzorku nad 80%.

Metoda

Pro řešení tohoto problému jsem si zvolil metodu Monte Carlo, a to v programu Microsoft Excel 2016. Metoda je pro toto zadání vhodná kvůli využití velkého množství generovaných pseudonáhodných čísel. V tomto modelu bylo generováno 30000 řádků jendotlivých "vzorků štěpky".

Nástroj Microsoft Excel 2016 jsem si vybral z důvodu seznámí se s funkcemi v průběhu výuky. Nenarazil jsem v průběhu simulace na žádná omezení ze strany nástroje.

Metoda vlastní simulace

Definování výchozího vzorku

Výchozí vzorek, tedy střední hodnoty hmotností a směrodatné odchylky pro jednotlivých frakcí v testovácím vzorku, byl vytvořen jako průměrné hodnoty a směrodatné odchylky ze souboru 20 reálně zanalyzovaných vzorků. Soubor s výchozími 20 vzorky: File:Vychozi vzorky.xlsx