Stora Enso

Implementera forskningsnära data i ett pappersbruk

Genom vårt nätverk fick vi nys om att forskaren Anders Karlström på Chalmers Tekniska Högskola vunnit pappersindustrins motsvarighet till Nobelpriset för en sensorteknik som använder algoritmer för att optimera energianvändningen på pappersbruk så mycket att den sparar stora mängder energi.

Vi tog kontakt för att vi gick igång på att vi med vår expertis skulle kunna vara med och ta forskningen ett steg närmare nyttoskapande i drift. Många av oss har en bakgrund som ingenjörer vilket gör att det känns särskilt spännande att få titta på trion av digitala lösningar, fysisk tillverkning och optimeringsarbete.

De första dialogerna kretsade kring att sätta oss in i hur pappersbruk fungerar och vad det är för typ av innovation som forskarteamet faktiskt tagit fram eftersom området var nytt för oss. I samband med samtalen insåg vi att projektet hade potential att delfinansieras av Vinnova via deras utlysning Strategiska innovationsprogrammet för processindustriell IT och automation. Så blev också fallet och tillsammans med två små konsultbolag som är experter på reglerteknik, Stora Enso och ett forskarteam med Veronica Olesen som projektledare från Chalmers tog vi oss an utmaningen.

Vi anade tidigt att det skulle bli ett projekt med en förhållandevis experimentell och snabb tech-stack. Målet var redan från början att ta fram ett proof of concept för att snabbt kunna testa, snarare än att bygga en perfekt produkt från början. Gränssnittet visade sig dock bli lite mer avancerat än vad vi förutspådde, särskilt då ambitionen var att bygga en regelmotor som kan användas i fler industrier än pappersindustrin och dessutom hanterar stora mängder dynamisk data. Inom pappersindustrin används idag många sensorer och regulatorer för att spåra och agera på datapunkter som tryck, temperatur och hastighet i tillverkningen av pappersmassa.

Centrala frågor som dök upp tidigt i processen var därför:

• Vilken data beräknas fram och vad betyder den?
• Hur många regulatorer ska vi inkludera i tjänsten?
• Hur ska datan hanteras/filtreras för att skapa värde för användaren?
• Hur vill användaren interagera med tjänsten – på en dator, mobil eller specialinstallerade enheter?

Hur visualiserar vi forskningsnära data?

Det var nytt för oss att jobba med forskningsnära data och samtidigt även nytt för teamet på Chalmers att visa forskningsdata direkt för användare. Det är tydligt att sådan information ofta behöver förklaras och kontextualiseras, i detta fall i direkt via gränssnittet snarare än utbildning, för att den ska vara värdefull.

“I projektet har Prototyp försökt arbeta utifrån en agil grund, där en mindre mängd funktion levererats tidigt och sedan förändrats och förbättrats utifrån återkoppling från olika projektintressenter. I det här projektet har detta varit en viktigt framgångsfaktor då webbappens slutliga form och funktionalitet var okänt vid projektstart. Då flera stora förändringar genomförts på en relativt liten budget är det viktigt att snabbt leverera något som kan utvärderas som "fel" och göras om som mer "rätt". - Tobias Rundbom, Tech Lead på Prototyp

Utmaningen i att jobba med sensordata

Den största komplexiteten i systemet är det som kallas regelmotorn, det som är själva navet i “trafikljuset” och avgör vilken färg som ska visas för de olika regulatorerna i tillverkningsprocessen. Om en regulators mätvärden hamnar inom intervallen för reglerna anses den vara röd = titta på med hög prioritet; orange = titta på med lägre prioritet; grön = allt funkar bra; grå = kan inte analyseras. Regelmotorn har successivt blivit mer och mer dynamisk utifrån ändrade krav kring vilka regler som ska kunna tillämpas. Webbappens teknikstack består av komponenter som valts med fokus på förändring och lättrörlighet vilket underlättat i den kontinuerliga utvecklingen av regelmotorn.

Det visade sig under projektets gång att det är svårare än vi trodde att få tillgång till datat från sensorerna och regulatorerna med så korta och jämna intervall som systemet ville (var 3:e minut), detta är också en anledning till att webbappen fortfarande testas.

“Vår första reaktion var att det var väldigt mycket rött – men efter vidare arbete visar det nu fler gröna värden. Fortfarande återstår en del arbete för att kunna sjösätta det hela och ge det till operatörer som ett verktyg men vi ser en god potential till att kunna använda det i vår CTMP-fabrik och på andra ställen i fabriken.” - Ann Lundqvist, Sektionschef Fiber & CTMP på Stora Enso

Den första demon av webbappen visade för många röda värden.

Proof of concept med 60 regulatorkretsar

Den första versionen av slutprodukten är byggd för cirka 60 st regulatorkretsar (av kanske totalt 1000-2000 kretsar) så att vi skulle kunna validera konceptet. Med hjälp av den webbapp vi tillsammans har tagit fram kan Stora Enso nu få en överblick på ifall delar av systemet i tillverkningsprocessen; jobbar för hårt, för lite, med fel typ av intervall och mycket mer. Den informationen kan sedan användas för att förbättra och optimera produktionen på olika sätt, t.ex. minska energiförbrukning eller höja produktionstakten.

Två experter från Stora Enso har under sommaren utvärderat om webbappen är ett bra stöd för operatörerna, eller ifall det larmar om “onödiga” saker. Nu under hösten gör vi dom sista förändringarna med målsättning att kunna testa programmet mot operatörerna som arbetar varje dag på bruket.

“I dagsläget har systemet vi installerat haft 95% tillgänglighet under de sex månader systemet varit i drift, vilket är mycket bra för ett nyutvecklat interaktionsverktyg. Bedömningen är att vi kommer närma oss 100% tillgänglighet under de kommande sex månaderna. Vi ser en stor potential i verktyget som kan bidra till jämnare och mer energieffektiv produktion, inte bara av pappersmassa, utan på sikt även i andra industrier.” – Anders Karlström, Professor i Systemteknik vid Chalmers Tekniska Högskola

Att brygga forskningsnära verktyg till en användbar webbapp

Vi på Prototyp har aldrig tidigare byggt en webbapp i den specifika uppsättningen av .NET GraphQL + TypeScript/React. Detta har gett oss en hel del insikter om hur ett sådant utvecklingsprojekt kan drivas och vilken mognad den uppsättningen har.

Det har även varit lärorikt att försöka brygga forskningsnära verktyg till att bli en användbar webbapp. I andra projekt har vi oftast andra parter (exempelvis Service design-byråer) med för att göra det,men den här gången var budgeten så liten och den tekniska komplexiteten så hög att det fick göras samtidigt som utvecklingen.