Prosess21 ekspertgruppe for Digitalisering

Håvard Moe, Konserndirektør Elkem Technology

27.11.2019 2

27.11.2019 3

Agenda

09:00 – 09:30 INTRODUKSJON OG MÅL FOR DAGEN (Håvard Moe – Elkem / Leder Prosess21)

- Introduksjon til Prosess21

- Produksjonsoptimalisering i prosessindustrien

09:30 – 10:45 PRODUKSJONSOPTIMALISERING

- Trender og ny teknologi for produksjonsoptimalisering i landbasert industri (Sigurd Skogestad - NTNU)

- Bruk av avansert regulering for produksjonsoptimalisering (Peter Singstad - Cybernetica)

- Datadrevet prosess og produktoptimalisering (Geir Rune Flåten og Frank Westad - Camo Analytics)

- Prosessoptimalisering, erfaringer fra offshore anlegg (Hunter Beck - Cognite AS)

10:45 – 11:00 PAUSE

11:00 – 12:00 DATADREVET PRODUKSJONSOPTIMALISERING OG VEDLIKEHOLD

- Muligheter og utfordringer med nyere metoder for å utnytte prosessdata til bedre drift (Ivar Halvorsen - SINTEF)

- Praktisk prosessoptimalisering med kombinert fysikk- og datadrevet systemmodellering (Harald Martens - Idletechs AS)

- Bruk av avansert instrumentering i prosessindustrien (Mats Carlin - SINTEF)

12:00 – 12:15 Utfordringer med digital transformasjon i prosessindustrien (Joachim Breidenthal - Bain & Company)

12:15 – 13:00 LUNSJ

13:00 – 14:45 Gruppearbeid: 3-6 grupper avhengig av antall

14:45 – 15:00 Oppsummering og avslutning

27.11.2019 4

Departementet

GODE Prosjekter

RELEVANT Kompetanse

RIKTIG Kandidater

strategisk råd

FoU- og innovasjonspolitikk:

• Utlysninger

• Støtteordninger

• Virkemidler

• Tiltak

• Regulering

Sekretariat:

Gassnova, Innovasjon Norge, SIVA,

Enova, Miljødirektoratet,

Norges forskningsråd

Nye strategier

og prosjekter

mandat

ideer – prosjekter – innovasjon – næringsutvikling

• Prosessindustrien representerer over 20% av Norges eksportverdi1

• Prosessindustrien har betydelig vekstpotensial:

Innen mange markedsområder er den årlige veksten 4-7%, dvs. langt høyere enn BNP veksten i den vestlige verden

• Prosessindustrien videreforedler ca. 35 TWh av Norges vannkraftproduksjon i året og bidrar til

verdiskaping og arbeidsplasser med store ringvirkninger i lokalsamfunnene over hele landet

• Totalt representerer prosessindustrien 20 prosent (~12 millioner tonn CO₂-ekv.) av samlede norske

klimagassutslipp på 52 millioner tonn CO₂-ekv.

Nøkkeltall for prosessindustrien

1) Oppdatering med 2018 tall pågår

6

Globale CO2 utslipp per økonomisk sektor

Industrien representerer 32%

(21% direkte og 11% indirekte)

Kilde: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/Fig-1.07-01-2.png

7

Et lavutslippssamfunn krever:

• Nye løsninger og produkter

• Nye produksjonsprosesser

• Stor grad av teknologiutvikling og

innovasjon

• Finansiering av kontantstrømmen

forbundet med omstillingen

Prosessindustrien i Norge påvirkes av rammebetingelser i EU- Europeisk utslippsprofil i et 1,5oC scenario

Kilde: https://ec.europa.eu/clima/sites/clima/files/docs/pages/com_2018_733_en.pdf

8

Styringsgruppa

Håvard Moe, leder

Elkem ASA

Hans Erik Vatne

Hydro ASA

Gisle Løhre Johansen

BorregaardLars Petter Maltby

Eyde-klyngen

Stein Lier-Hansen

Norsk Industri

Are Tomasgard

LO

Nina Dahl

SINTEF

Gabriella Tranell

NTNU

Grethe Midgaard Torissen

KLD · observatør

Petter Herdlevær Sagafos

NFD · observatør

Sverre Gotaas

ICG · observatør

Sturle Bergaas

observatør

Gry Agnete Alsos

Nord universitet

Kathrine Næss

Yara

Observatører:

9

Sekretariat

Lars Petter Maltby Elise Husum

ForskningsrådetIngrid Sørum Melaaen

Gassnova

Anita Fossdal

ENOVA

Tor Einar Johnsen

Forskningsrådet

Henrik Gade

Miljødirektoratet

Tor Mühlbradt

Innovasjon Norge

Gaute Moldestad

SIVA

27.11.2019 10

Overordnet verdikjede for industrien

TjenesterProdukterIndustriproduksjonInnsatsfaktorer• Energi

• Råvarer

CO2 CO2

27.11.2019 11

Verdikjede med de dominerende produksjonsprosessene

Tjenester• Bolig

• Helse

• Mat

• Transport

Produkter• Hus (stål, betong)

• Helseartikler

• Gjødsel

• Kjemikalier

• Bil, båt, fly, tog

• Solkraftanlegg

• Vindmøller

• Batterier

• Lavutslipp

energibærere

(f.eks. hydrogen)

Industriproduksjon*• Reduksjon av oksider

XnO2m + mC = nX + mCO2

(f.eks. Al, Si, Fe, Mn)

• Kalsinering /

dekarbonisering

CaCO3 = CaO + CO2

• Plast, f.eks. PVC

(–CH2–CHCl–)n

• Energi som

innsatsfaktor

CnH2m + kO2 = nCO2 +

mH2O + varme

Innsatsfaktorer• Energi

• Kull

• Olje & Gass

• Vannkraft

• Sol

• Vind

• Kjernekraft

• Biomasse

• Råvarer

• Kull, olje og

gass

• Biomasse

• Malm

• Andre råvarer* Merknad: De fire dominerende prosessene. I tillegg kommer:

• Hydrogenproduksjon

• Hydrogenering av oljer og fett

• Hydrogen som råvare i proteinproduksjon

• etc.

CO2 CO2

27.11.2019 12

Hvor kommer endringene?

Tjenester• Bolig

• Helse

• Mat

• Transport

Produkter• Hus (stål, betong)

• Helseartikler

• Gjødsel

• Kjemikalier

• Bil, båt, fly, tog

• Solkraftanlegg

• Vindmøller

• Batterier

• Lavutslipp

energibærere

(f.eks. hydrogen)

Industriproduksjon*• Reduksjon av oksider

XnO2m + mC = nX + mCO2

(f.eks. Al, Si, Fe, Mn)

• Kalsinering /

dekarbonisering

CaCO3 = CaO + CO2

• Plast, f.eks. PVC

(–CH2–CHCl–)n

• Energi som

innsatsfaktor

CnH2m + kO2 = nCO2 +

mH2O + varme

Innsatsfaktorer• Energi

• Kull

• Olje & Gass

• Vannkraft

• Sol

• Vind

• Kjernekraft

• Biomasse

• Råvarer

• Kull, olje og

gass

• Biomasse

• Malm

• Andre råvarer

CO2 CO2

Omstillingen til lavutslippssamfunnet (inklusive prosessindustrien) må skje gjennom store endringer i forbrukeradferd, produkt og tjenestetilbud, industriproduksjon, forbruk av innsatsfaktorer og omlegging av den globale energiproduksjonen.

27.11.2019 13

Oppsummering

TjenesterProdukterIndustriproduksjon

Innsatsfaktorer• Energi

• Råvarer

CO2 CO2

Biobasert prosessindustri

Sirkulær økonomi

Krafttilgang

Ny prosessindustri, Entreprenørskap

Produkt og tjenesteutvikling

Konkurransebilde: Kinesisk prosessindustri

Digitalisering

Vertskapsattraktivitet og rammebetingelser

Ringvirkninger og leverandørutvikling

Kunnskapsintensitet i prosessindustrien

Karbonfangst og lagring (CCS)

Nye industriprosesser med redusert karbonavtrykk, inklusive CCU

Europeisk perspektiv:

Markedsarena og rammebetingelser

27.11.2019 14

Ekspertgruppene og organisering

Styringsgruppe

Sekretariatsleder

SekretariatForskningsrådet, Innovasjon Norge

Gassnova, Enova, Siva,

Miljødirektoratet

Ekspertgruppe

Ny Prosessteknologi inkl.

CCU

Ekspertgruppe

Digitalisering

Ekspertgruppe

Sirkulær økonomi

Ekspertgruppe

Vertskapsattraktivitet

Ekspertgruppe

Produkt og Tjenestutvikling

Ekspertgruppe

CCS (Karbonfangst)

Ekspertgruppe

Bio-basert prosessindustriEkspertgruppe

Entreprenørskap

Ekspertgruppe

Leverandørindustri

Ekspertgruppe

Kompetansebehov

Kommunikasjonsråd

Rolf Jarle Aaberg

Treklyngen

Startet: Sept.19

Lars Petter Maltby

Eyde-klyngen

Ferdig: Aug.19

Håvard Moe

Elkem

Startet: Okt.19

Hans Erik Vatne

Hydro

Startet: April19

Gisle Løhre Johansen

Borregaard

Startet: Aug.19

Katrine Næss

Yara

Startet: Sept.19

Nina Dahl

Sintef

Startet: Okt.19

Geir Vollsæter

Industri Energi

Starter: Des.19

15

EBITDA growth potential brought by digital levers:

1. 3.5 - 5%, Digital marketing and sales

2. 3.5 – 5%, Manufacturing

3. 0.3 – 0.5%, Supply chain

4. 0.5 – 1%, Digital R%D, including advanced analytics

5. 0.4 – 0.8, Digital integrated management(support function workflow automation)

6. 1 – 2%, Digital procurement

The total potential mainly depends on three considerations:

• Time horizon, how long will your digital roadmap last?

• Starting point, current progress

• Competitive environment, competitors’ strengths

McKinsey&company’s high level Digitalisation business caseIncrease EBITDA by 8-13 (in manufacturing)

Source: McKinsey&company

27.11.2019 16

Digitalisation in the process and manufacturing industry

Source: https://www.basf.com/en/company/about-us/digitalization-at-basf.html

Business case for production and manufacturing

Benefits enabled by digital tools:• Improved EHS

• Reducing risks to people

• Costs of incidents

• Insurance

• Increased yield and capacity utilization

• Improved product quality

• Reduced number of customer complaints

• Limited down-grading of finished goods

• Avoidance of re-work

• Reduced cost

• Optimal raw material mix

• Wear and tear

• From reactive to predictive activities

• Reduced working capital

• Reduced lead time for quality control

• Internal storage of processed goods kept to a minimum

Source: https://www.basf.com/en/company/about-us/digitalization-at-basf.html

19

• Pyrometallurgical smelting operations are faced with increasing challenges including:

• Raw material availability, quality and cost

• Energy availability and cost

• Capital availability and investment risk

• Operational performance challenges

• Environmental and social business risk

• Today most operations are equipped with tens of thousands of sensors. Yet less than 5% of the data collected from these sensor is being used to make critical decisions which would move the needle on metrics associated with these challenges. Furthermore, thesmall amount of data that could be used for prediction and optimization usually informs operators about what happened yesterday and last month rather than what will happen tomorrow or in the next hour.

• At the same time, in many sectors there is 20 – 30% of untapped capacity in existing plants. And despite extensive effort using traditional methods, this capacity has yet to be unlocked. The investment cost of unlocking this value can be an orderof magnitude less than building new capacity.

• The recent explosion in computing power and the concepts from the 4th industrial revolution are now being applied to mining and smelting operations allowing the transformation of data analysis from a tool for backward looking diagnostics to a tool for providing forward looking predictive and prescriptive decision making. This is resulting in substantial improvements to OverallEquipment Effectiveness (OEE) in existing plants which at the same time is having positive impacts on ability to process a variety of lower cost feeds as well as energy, safety and environmental metrics.

Reference Infacon XVSmelter 4.0: Application of Digital Technologies to Meet Current and Future Smelting Challenges

20Picture source: https://medium.com/@joshzume/automation-in-the-workplace-f2c7243e7b7d

The Factory of the Future?

The factory of the future will have only two employees, a man and a dog. The man will be there to feed the dog. The dog will be there to keep the man from touching the equipment.

Warren G. Bennis (1991)

21

The Factory of the Future – Working with Machines!

The factory of the future will take full advantage of modern digitalization technologies.

It will be managed by highly skilled operators and engineers,

supported by advanced process sensors, machine learning and automated work processes.

27.11.2019 22

Agenda

09:00 – 09:30 INTRODUKSJON OG MÅL FOR DAGEN (Håvard Moe – Elkem / Leder Prosess21)

- Introduksjon til Prosess21

- Produksjonsoptimalisering i prosessindustrien

09:30 – 10:45 PRODUKSJONSOPTIMALISERING

- Trender og ny teknologi for produksjonsoptimalisering i landbasert industri (Sigurd Skogestad - NTNU)

- Bruk av avansert regulering for produksjonsoptimalisering (Peter Singstad - Cybernetica)

- Datadrevet prosess og produktoptimalisering (Geir Rune Flåten og Frank Westad - Camo Analytics)

- Prosessoptimalisering, erfaringer fra offshore anlegg (Hunter Beck - Cognite AS)

10:45 – 11:00 PAUSE

11:00 – 12:00 DATADREVET PRODUKSJONSOPTIMALISERING OG VEDLIKEHOLD

- Muligheter og utfordringer med nyere metoder for å utnytte prosessdata til bedre drift (Ivar Halvorsen - SINTEF)

- Praktisk prosessoptimalisering med kombinert fysikk- og datadrevet systemmodellering (Harald Martens - Idletechs AS)

- Bruk av avansert instrumentering i prosessindustrien (Mats Carlin - SINTEF)

12:00 – 12:15 Utfordringer med digital transformasjon i prosessindustrien (Joachim Breidenthal - Bain & Company)

12:15 – 13:00 LUNSJ

13:00 – 14:45 Gruppearbeid: 3-6 grupper avhengig av antall

14:45 – 15:00 Oppsummering og avslutning