Har digitalisert siden 70-tallet. Likevel fryktet Hydro de hadde havnet bakpå

Teknologidirektør og sjef for teknologi, forskning og innovasjon i børsnoterte Norsk Hydro ASA, Hans Erik Vatne, ser temmelig fornøyd ut etter å ha gått gjennom Hydros arbeid med digitalisering.

Han fryktet de hadde sovet i timen, at andre hadde gått fra dem.

Forskningsdirektør for primærmetall, Johannes Aalbu, er med på Skype fra Årdal. Han smiler.

– Jeg tror vi gjør mye riktig, sier han forsiktig.

• Firedobler de produksjonen av metall til bilindustrien: Her skal Hydro lage 200.000 tonn aluminium til biler

Revolusjon eller keiserklær?

Vi skrur klokka ett år tilbake. Et par begrep går igjen på den ene konferansen etter den andre. «Digitalisering», «Industri 4.0», «Big Data», «Digitale tvillinger».

– Vi måtte spørre oss selv om vi var i ferd med å gå glipp av noe, sier Vatne.

Hydro-sjefene setter seg ned og bestemmer seg for at de må sette seg inn i hva dette betyr og hva Hydro kan gjøre.

Er det snakk om en revolusjon, evolusjon, eller er det keiserens nye klær?

Hydro går grundig til verks.

Det styres og koordineres fra toppen, mens de operative områder og underavdelinger settes i sving. I ett år er det jobbet intenst. På konsernnivå er seks-syv personer engasjert på heltid. I tillegg kommer mange som jobber med uttesting av nye digitale muligheter i hvert enkelt forretningsområde.

Resultatene er i ferd med å tikke inn og bli synlige, enten i form av direkte synlige tiltak eller planer.

Det er ikke snakk om en revolusjon. Mest en evolusjon, og til dels en ny språkdrakt.

• Sapa-oppkjøpet: Hydro har tatt et stort skritt nærmere sluttkundene

Kybernetikk i 40 år

Johannes Aalbu tok sin utdannelse på NTH på 70-tallet under kybernetikerens far Jens Glad Balchen.

– I prinsippet har vi innen primærmetall jobbet med digitalisering siden midten av 70-tallet, sier Aalbu.

Prosessdeler har vært utstyrt med programmerbare PLS-er, og data vært samlet inn tidligere også. Men ikke i sanntid med IoT (internet of things), systematisert og brukt direkte tilbake til prosesstyring via et avansert kontrollrom. Tankene var der allerede.

Aalbu stikker ikke under stol at den nye oppmerksomheten gir ny giv og enda mer fokus.

– Målet er at vi skal ha en fullstendig autonom elektrolysecelle, sier Aalbu.

På Karmøy har Hydro bygget opp et pilotanlegg med 60 elektrolyseceller med den effektive HAL4e-teknologien. Forskerne har jobbet i årevis med utviklingen. Det innebærer også mye digital informasjon. Men Hydro har ikke stemplet det som verken Industri 4.0, «big data» eller brukt begreper som digitalisering og skylagring.

• – Større vilje til å håndheve rettigheter: Nå havner flere teknologikrangler i retten – igjen

Trinn for trinn

– Vi er i full gang med digitaliseringen, og har vært det lenge. Men vi må ta det steg for steg i ulike deler av elektrolyseprosessen og fabrikkene, for ikke å snakke om i ulike deler av konsernet, sier Vatne.

Hydro har delt utviklingen i fem trinn:

• Automatisering – økt grad og på nye felt
• Sanntidssammenkobling (real time connectivity) - IoT
• Smarte sensorer
• Maskinlæring
• Autonomi

Karmøy teknologipilot er den store digitale styrkeprøven. Her kan «alt» nytt testes ut. Det er litt av poenget med å ha et pilotprosjekt.

– Det vi får til å fungere og som kan forbedre produksjonen i andre anlegg, vil overføres kontinuerlig, sier Vatne.

Og forskerne opplever nå en ny virkelighet.

– Nå er det fabrikkene som etterspør ny teknologi. Tidligere måtte vi «pushe» det på dem – nå er det «pull», sier Vatne fornøyd.

Da går det nemlig enda fortere framover.

– Vi er riktignok bare i en innledende fase, med å automatisere mer der vi kan, sier han.

• Her er alt du trenger å vite: Verdens mest energieffektive produksjon av aluminium i gang på Karmøy

Krefter

I elektrolysehaller og ikke minst inne i cellene, er det veldig tøffe forhold:

• Elektromagnetiske felt
• Høye temperaturer
• Korrosivt miljø

Elektrisk og elektronisk utstyr som skal stå permanent i et elektromagnetisk felt som det er rundt cellene, er ikke hyllevare.

Det er heller ikke funnet opp den temperatursensoren som tåler å stå nede i de kjemiske prosessene i en celle med svært korrosivt miljø og opp mot 1000 grader og måle kontinuerlig.

Det må måles manuelt. Og det er tungvint og tidkrevende. Aluminium har et smeltepunkt på i overkant av 660 grader. Riktig temperatur i alle deler av smelten er avgjørende for prosessen, kvalitet og energibruk.

– Framover tenker vi litt som i medisinen. Vi kan måle blodtrykk fra utsiden og kikke inn i kroppen uten å skjære. Vi må forbedre metoder og algoritmer slik at vi kan måle fra utsiden og regne oss til nøyaktig hva som skjer inne i cellene. Der er vi i gang, sier Vatne.

Operatører og ingeniører utstyres med nettbrett der de får opp mer og mer informasjon og tilpasset informasjon de trenger for å utføre sine oppgaver med stor presisjon. Via nettbrettene kan de selvsagt rapportere inn det som tidligere ble ført på papir.

• Skal finne de ørsmå avgjørende forskjellene: Dette er Hydro-forskernes lekegrind

Tvillingcelle

Begrepet «digital tvilling» var nytt for Hydro for et par år siden. Men numerisk modell hadde ingeniørene jobbet med. Hydro bygger en digital modell av hver celle, altså en digital tvilling.

Vatne forklarer:

– Det vil si en digital eller numerisk simuleringsmodell av en fysisk prosess eller utstyr, som for eksempel en elektrolysecelle.

Den består av de tre elementene (i) fysikalsk modell, (ii) sensorer/prosessmålinger direktekoblet til modellen og (iii) maskinlæringsalgoritmer koblet til modellen.

På veien dit må sensorer og verktøy forbedres.

Som et lite skritt på veien til bedre temperaturlesing, er en manuell vogn med probe som stikkes ned i smelten utviklet. Det gjør hyppigere temperaturmålinger og prøvetaking mulig. Dataene legges inn i modellen som skal bli mer og mer lik en tvilling.

Det er fortsatt en del arbeid som skal til før cellene er automatiserte, der de selv justerer temperatur, tilførsel av alumina, skifter anoder og kommuniserer med de andre cellene og fabrikkene verden over i et integrert «maskinlæringssystem» med «best practice».

– Det er det langsiktige målet, sier Vatne.

• De har jobbet med å revolusjonere hvordan man lager hydrogen i 17 år: Nå vil de ut med teknologien

Helse og kraner

Mange små skritt skal tas.

HMS – helse, miljø og sikkerhet er også et «pull-element» for mer automatisering, robotisering og digitalisering.

På hver elektrolysecelle – og dem kan det være mange av, blant annet 286 bare på Karmøy uten pilot - er det flere lokk. Når det skal skiftes anoder, tas prøver av smelten eller temperaturen måles, må tunge lokk løftes av manuelt. Det er tungt og det er varmt.

Hvorfor er det ikke automatisert? Eller kraner som løfter av lokkene?

– Vi har en kran i Qatar som løfter lokk. Den er styrt av en kranoperatør. Der var det rett og slett HMS-hensyn som førte til utvikling av krana, sier Aalbu.

Lufttemperaturen i Qatar er allerede rundt 50 grader. Når lokket løftes av, blir det stekende hett. Nærmest umenneskelig.

– Vi har utviklet en delvis automatisert kran sammen med NKM Noell. Med posisjoneringssensorer skal den bli mer autonom. Vi fortsetter på Karmøypiloten og tar slike i bruk etter hvert på flere verk, sier Vatne.

• Snøsmeltelekteren «Terje»: Gjør at Oslo går rundt når hovedstaden drukner i snø

– Trodde vi var langt etter

Han har et par andre eksempler på digitalisering.

I Tyskland har de begynt å spore trailere og vogntog med aluminiumsprodukter som en del av vareflyt og lagerstyring. «Just in time» kommer alle til gode.

– Vi trodde vi var langt etter på området, men det viser seg at vi er blant de første i løypa, sier Vatne.

I Brasil har Hydro hatt en diskusjon med fagforeninger for å få aksept for å installere overvåkingssystem som varsler dersom sjåførene som frakter bauksitt faller i søvn. Over 50 svære lastebiler frakter bauksitt daglig. Hvert år har det vært seks-syv tilfeller av velt og utforkjøringer på grunn av trøtte sjåfører.

– De var redde for å bli overvåket, men det er ikke hensikten. Etter at vi installerte utstyret som ser at øynene er åpne, har vi ikke hatt ulykker som skyldes sjåfører som faller i søvn bak rattet, sier Vatne.

• CO2-lagring: – En ny standard høres ikke veldig sexy ut. Men denne gir meg gåsehud, den kan redde kloden

Droner

Hydro Energi bruker droner til inspeksjon av kraftverk, ledningsnett og måling av snødybder.

I Brasil er Hydro i gang med å bruke droner til å sjekke lagerstatus for bauksitt. Massen lagres ute over store arealer. Manuell kontroll består vanligvis av å kjøre rundt og måle høyder og anslå volumer. Nøyaktige målinger fra lufta med foto og Lidar (lysbasert radar) gir bedre kontroll og tilpassing av lager.

Neste skritt er å kartlegge tykkelsen av jordsmonnet over bauksittforekomstene. Bulldozerne som fjerner topplaget blir digitalisert og GPS-styrt slik at det ikke fjernes for mye eller for lite. Samme gjelder når bauksittlaget hentes ut – ikke for mye og ikke for lite.

– Utvikling og implementering av ny teknologi er vinn-vinn for både økonomi, sikkerhet, klima og miljø. Mer presis utvinning i gruvene, mer optimale og stabile elektrolyseprosesser og mer rasjonell utføring av arbeidsoppgaver sparer både kostnader, energiforbruk, prosessutslipp, tidsbruk og helserisiko, poengterer Vatne.

• Statoil: Ulykkesriggen hadde designfeil: Eieren: Statoil ville spare penger

Roboten er på vei

Det er ikke bare selve prosessene og fabrikkene som har fått digital oppmerksomhet.

– Vi prøver å fjerne tidstyver, unødvendige arbeidsoppgaver og å forenkle og avbyråkratisere for dem som jobber på kontorene også, sier Vatne.

Robotene er på vei inn.

– De er ikke så synlige. Softwareroboter kan lette arbeidsdagene og spare mye tid, sier Vatne.

Hvert år har Hydro rundt 1000 konsulenter som skal ha tilgang til mange systemer. Hittil har det vært en manuell oppgave å gi konsulenten tilgang til hvert enkelt system. Det har som regel tatt minimum 20 minutter per konsulent som skal inn, og som deretter fjernes etter avsluttet oppdrag.

– Nå kan all informasjon legges inn en gang, så jobber roboten i bakgrunnen og gir konsulenten de rette tilganger – på en sikker måte, sier Vatne.

Økonomi og regnskap gjøres også på en smartere måte. Rapportering, avslutninger og konsolideringer gjøres på en smartere og enklere måte.

Vatne og Aalbu er klare på at hensikten med automatisering ikke er å fjerne arbeidsplassene.

– Nei, absolutt ikke. Vi fjerner farlige og kjedelige oppgaver. Det frigjør tid til viktigere, faglige og mer utfordrende oppgaver, sier Aalbu.

• Skipet sank utenfor Nesodden og ble solgt: Nå krever den gamle eieren unikt lossesystem tilbake