Soft sensorit paperi- ja selluteollisuudessa

Abstract

Työn tarkoituksena on tutustua soft sensoreiden perusteisiin sekä niiden yleisiin käyttökohteisiin prosessiteollisuudessa ja erityisesti tutkitaan mahdollisuuksia paperi- ja selluteollisuudessa. Tavoitteena on hahmottaa erilaisten soft sensoreiden hyötyjä ja haasteita. Soft sensorit voidaan muodostaa kolmella tavalla: datapohjaisesti, ilmiöpohjaisesti tai näitä yhdistelemällä. Pääosin työ painottuu datapohjaisten soft sensoreiden tarkasteluun niiden yleisyyden vuoksi. Eri soft sensor -malleissa on omat hyötynsä ja haasteensa. Ilmiöpohjaisissa malleissa haasteena on niiden monimutkaisuus ja datapohjaisissa malleissa puolestaan datan laadun varmistaminen. Yleisimpiä käyttökohteita soft sensoreille prosessiteollisuudessa ovat esimerkiksi laatuominaisuuksien ennustaminen, prosessimuuttujien estimointi, prosessimuutosten havainnointi ja prosessin seuranta sekä mittausarvon korjaaminen. Jotta kehitetyt soft sensor -mallit tuottavat luotettavaa arviota prosessista, niitä täytyy ylläpitää. Mallin päivittäminen tasaisin väliajoin on siis erittäin tärkeää. Sellu- ja paperiteollisuudessa soft sensoreita käytetään useissa sovelluskohteissa. Erityisesti laatuominaisuuksiin vaikuttavien tekijöiden reaaliaikainen estimointi ja valmiin tuotteen laadun ennustaminen ovat tärkeitä soft sensorin käyttökohteita. Työssä esitettyjen tutkimusten perusteella soft sensor -malleja muodostettaessa käytetään pääosin datapohjaista mallinnusta, sillä puhtaasti ilmiöpohjaista mallinnusta käyttäviä tutkimuksia ei tähän työhön löydetty. Sellu- ja paperiteollisuudesta löytyy useita muuttujia, joista ei yleensä ole saatavilla reaaliaikaista mittausta. Lisäksi paperin laatuominaisuuksia mitataan usein vasta valmiista tuotteesta, jolloin mahdollinen poikkeama prosessissa on edennyt jo tuotteeseen asti. Tällaisiin ongelmiin voidaan löytää ratkaisu soft sensor -teknologialla. Työn lopussa esitetään katsaus valmiista kaupallisista ratkaisuista ja soft sensor -työkaluista.