Prosjektnummer
901991
Modellering og simulering av produksjonsprosesser i sjømatnæringen (SIM – FISHPROCESSING)
Modellering og simulering av automatiserte produksjonsprosesser kan bidra til å redusere utviklingskostnader av automatiserte produksjonskonsepter og -systemer. En kan redusere behovet for fysiske prototyper og testing i et industrielt miljø. Den mest aktuelle operasjonen for en reder/anleggseier å automatisere, er singulering av fisk. Flere steder om bord må operatører ta tak i fisk for å skille dem fra hverandre etter en bulkhåndteringsoperasjon, orientere fisken og legge til rette for innmating eller mate direkte inn i prosesseringsmaskiner. Et typisk prosesstrinn hvor dette er nødvendig er inn mot grader-løsninger. Her kommer fisken fra bulk da den har vært i vann for nedkjøling og/eller ut bløding etter bløgging/hodekapping og sløying.
Selve grader-prosessen er løst av Optimar i prosjektet “Arts- og størrelsessortering av fisk ved bruk av bildeteknologi” (FHF-901277), men denne løsningen krever også singulert fisk som input. Optimar har to pågående prosjekter hvor singulering av fisk er aktuelt, “Utvikling av teknologi for singulering og mating for forbedring av logistikken av fiskeråstoff i fiskefartøy” (FHF-901713) og “Mulighetsstudie – Helhetlig fabrikkarrangement for automatisert prosessering av prosessflyten i havfiskefartøy” (FHF-901807).
Selve grader-prosessen er løst av Optimar i prosjektet “Arts- og størrelsessortering av fisk ved bruk av bildeteknologi” (FHF-901277), men denne løsningen krever også singulert fisk som input. Optimar har to pågående prosjekter hvor singulering av fisk er aktuelt, “Utvikling av teknologi for singulering og mating for forbedring av logistikken av fiskeråstoff i fiskefartøy” (FHF-901713) og “Mulighetsstudie – Helhetlig fabrikkarrangement for automatisert prosessering av prosessflyten i havfiskefartøy” (FHF-901807).
Hovedmål
Å utvikle et simuleringsverktøy rettet mot singulering av torsk og hyse for mating av grader.
Delmål
1. Å utarbeide simuleringsmodell av torsk og hyse som oppfører seg som ekte torsk og hyse som enkelt fisk.
2. Å utarbeide simuleringsmodell av torsk og hyse som oppfører seg som ekte torsk og hyse når de interagerer med annen/flere fisker.
3. Å utarbeide simuleringsmodell av torsk og hyse som oppfører seg som ekte torsk og hyse når de interagerer med maskiner og utstyr – først én og én, og flere fisker samtidig.
4. Å utarbeide en teknologiplattform for simulering av produksjonslinjen og produksjonsprosesser med fisken fra delmål 1–3, sammen med industrielt produksjonsutstyr.
Å utvikle et simuleringsverktøy rettet mot singulering av torsk og hyse for mating av grader.
Delmål
1. Å utarbeide simuleringsmodell av torsk og hyse som oppfører seg som ekte torsk og hyse som enkelt fisk.
2. Å utarbeide simuleringsmodell av torsk og hyse som oppfører seg som ekte torsk og hyse når de interagerer med annen/flere fisker.
3. Å utarbeide simuleringsmodell av torsk og hyse som oppfører seg som ekte torsk og hyse når de interagerer med maskiner og utstyr – først én og én, og flere fisker samtidig.
4. Å utarbeide en teknologiplattform for simulering av produksjonslinjen og produksjonsprosesser med fisken fra delmål 1–3, sammen med industrielt produksjonsutstyr.
Nytteverdier for fiskeprodusenter
• Simulering og visualiserer fiskeflyten på produksjonslinjen i salgs- og spesifikasjonsfasen og designfasen. En vil da visuelt kunne forsikre seg om at produksjonslinjene leverer forventet produksjonskapasitet eller eventuelt avdekker flaskehalser og problemområder. Dette vil redusere kostnader og tid.
• Simulering vil redusere tiden på bygging, fabrikktesting, installasjon- og igangkjøring gjennom at en tester mer virtuelt.
• Simulering kan anvendes både på komplette produksjonslinjer, deler av produksjonslinjer og spesielle maskiner, nybygg og ombygging. Simulering kan også omfatte innfrysingstider og kjølekjeder.
• Simulering vil bidra til høyere innovasjonshastighet da en kan eksperimentere, teste og verifisere med nye innovative løsninger allerede på designstadiet.
• Simulering kan anvendes for å forbedre kvaliteten på fisken.
• Simulering kan utvikles til et operasjonelt verktøy for trening av formenn og operatører inkludert helse, miljø og sikkerhet (HMS).
• Simulering vil redusere tiden på bygging, fabrikktesting, installasjon- og igangkjøring gjennom at en tester mer virtuelt.
• Simulering kan anvendes både på komplette produksjonslinjer, deler av produksjonslinjer og spesielle maskiner, nybygg og ombygging. Simulering kan også omfatte innfrysingstider og kjølekjeder.
• Simulering vil bidra til høyere innovasjonshastighet da en kan eksperimentere, teste og verifisere med nye innovative løsninger allerede på designstadiet.
• Simulering kan anvendes for å forbedre kvaliteten på fisken.
• Simulering kan utvikles til et operasjonelt verktøy for trening av formenn og operatører inkludert helse, miljø og sikkerhet (HMS).
Nytteverdi for utstyrsleverandører
• En mer effektiv salgs- og utviklingsfase, der en raskere kan avgjøre om en har en lønnsom produksjonsløsning.
• Hurtigere iterasjoner uten behov for fysiske tekniske prototyper og bruk av død fisk for testing.
• Et tettere og mer konstruktivt samarbeid mellom reder/eier av landanlegg, fabrikksjef, operatører, designere og serviceingeniører i simuleringsmiljøet, vedrørende drift og operasjon av produksjonslinjer. En kan teste ut en rekke scenarioer og løsninger på designstadiet.
• Igangkjørings– og optimaliseringsfasen av fabrikker kan forkortes betydelig.
• Høyere innovasjonshastighet, både med hensyn til utvikling av ny teknologi, nye løsninger, kunden sin evne og vilje til å implementere nye løsninger (reduksjon av risiko er viktig her).
• Hurtigere iterasjoner uten behov for fysiske tekniske prototyper og bruk av død fisk for testing.
• Et tettere og mer konstruktivt samarbeid mellom reder/eier av landanlegg, fabrikksjef, operatører, designere og serviceingeniører i simuleringsmiljøet, vedrørende drift og operasjon av produksjonslinjer. En kan teste ut en rekke scenarioer og løsninger på designstadiet.
• Igangkjørings– og optimaliseringsfasen av fabrikker kan forkortes betydelig.
• Høyere innovasjonshastighet, både med hensyn til utvikling av ny teknologi, nye løsninger, kunden sin evne og vilje til å implementere nye løsninger (reduksjon av risiko er viktig her).
Nytteverdier av prosjektet for andre
• En teknologiplattform for simulering av torsk og hyse, er direkte overførbart til produksjon av laks, ørret og pelagiske fiskearter, dersom en samler inn data for de aktuelle fiskeartene.
• Simulering av prosesser innen havbruk vil også bidra til å øke bruken av registrert data (jf. FHFs prioriteringer i 2024) og fremskaffe kunnskap, der forbedringer i formidling, samhandling og arbeidsprosesser bidrar til implementering av forskningsbasert kunnskap.
• Simulering av prosesser innen havbruk vil også bidra til å øke bruken av registrert data (jf. FHFs prioriteringer i 2024) og fremskaffe kunnskap, der forbedringer i formidling, samhandling og arbeidsprosesser bidrar til implementering av forskningsbasert kunnskap.
Arbeidspakker
Prosjektet er planlagt gjennomført med følgende fire faglige arbeidspakker (AP-er):
Prosjektet er planlagt gjennomført med følgende fire faglige arbeidspakker (AP-er):
AP1: Datainnsamling
Man samler inn relevante data om torsk og hyse for å kunne bygge digitale fisker som oppfører seg som ekte fisk.
AP2: Modellutvikling av digital fisk
De digitale fiskene blir utviklet og deltestet for funksjonalitet og “virkelighetsnærhet” gjennom bruk av såkalt DES (discrete event simulation)-metodikk. Her vil en også ta i bruk KI for å danne syntetiske fisker med stor variasjon for å etterligne et kommersielt fiske.
AP3: Bygging, testing og verifisering av simulatormiljø
En utvikler simulatormiljøet rundt den digitale fisken som kan ta inn eksisterende produksjonsutstyr og fabrikker, inkludert bevegelser og syklustider på disse gjennom bruk av DES-metodikk.
AP4: Design, testing og verifisering av industrielle caser
En sammenligner prestasjon på simuleringen ved å sammenligne med prestasjon av faktisk fysisk utstyr, både mindre prototyper og større linjer.
Forskningsmetode
Forskningsmetodikkene i prosjektet vil være utvikling av utstyr for datainnsamling, datainnsamling og måling, eksperimentell utvikling i virtuelt laboratorium, fullskala testing og validering av simuleringsplattform mot produksjonslinje, testing av simuleringsplattform på teknisk avdeling som designverktøy hos utstyrsleverandør.
Forskningsmetodikkene i prosjektet vil være utvikling av utstyr for datainnsamling, datainnsamling og måling, eksperimentell utvikling i virtuelt laboratorium, fullskala testing og validering av simuleringsplattform mot produksjonslinje, testing av simuleringsplattform på teknisk avdeling som designverktøy hos utstyrsleverandør.
Viktige milepæler i prosjektet
M1: Nok datafangst til utarbeiding av simulatormiljø
M2: Digitale fisker
M3: Verifikasjonsklart simulatormiljø
M4: Teknologiplattform for simulering verifisert av Optimar
Hovedleveransen fra prosjektet er en teknologiplattform for simulering av sjømatproduksjon, med fokus på prosessering av torsk og hyse. Teknologiplattformen kan relativt enkelt utvides med andre fiskearter og en rekke varianter av prosesseringslinjen.
Simuleringsprosjektet bygger på resultater fra prosjektene eid av Optimar, “Mulighetsstudie – Helhetlig fabrikkarrangement for automatisert prosessering av prosessflyten i havfiskefartøy” (FHF-901807), “Utvikling av teknologi for singulering og mating for forbedring av logistikken av fiskeråstoff i fiskefartøy” (FHF-901713), samt “FISK 4.0 – Industrialisering av den marine verdikjeden” (Norges forskningsråds prosjektnr. 331829), som er et større samarbeidsprosjekt med mange industripartnere innenfor fiskeri.
Prosjektorganisering
Prosjektorganisering
NTNU, institutt for havromsoperasjoner og byggteknikk (IHB) vil i hovedsak gjennomføre forskningsarbeidet relatert til simuleringsteknologi. Cod Cluster, Ode, Lerøy Havfisk og Optimar, vil bistå i datainnsamlingen av data for torsk og hyse. Optimar, Lerøy Havfisk og Nordic Wildfish vil sammen med NTNU IHB være sentrale aktører i å teste, verifisere og ta i bruk teknologiplattformen for simulering. En vil i forskningsarbeidet legge vekt på at forskningsresultatene testes og verifiseres, av industrien kontinuerlig gjennom hele prosjektet. Man vil da også kunne justere og tilpasse forskningsarbeidet på et tidlig stadium, herunder ta hensyn til eventuelle nye muligheter som måtte komme opp.
NTNU utarbeider kommunikasjonsplan for prosjektet i tett samarbeid med NTNU sin kommunikasjonsavdeling:
Industriformidling: NTNU vil anvende en arbeidsmetodikk der prosjektets industripartnere bringer inn aktuelle industrielle forskningscaser som implementeres i et simuleringsmiljø, for deretter å teste og verifisere disse i fysiske teknologidemonstratorer. Teknologidemonstratorer på TRL 5–7-nivå vil være den koblingen som konverterer forskningsresultatene til industrielle løsninger. NTNUs forskerteam vil også følge teknologidemonstratorene helt fram til industrielle løsninger. NTNU vil sammen med industripartnere, vurdere å etablere “spin-off”-selskaper for effektiv industrialisering og kommersialisering av forskningsresultater.
Undervisning: NTNU vil koble forskningsarbeidet tett mot undervisning på bachelor-, master- og PhD-utdanningen. NTNU i Ålesund har blant annet studieretninger innenfor produkt- og maskindesign, skip, automasjon, data, biologi og biomarin innovasjon. Man vil integrere kunnskapen fra prosjektet i undervisningen gjennom tverrfaglige bachelor- og masteroppgaver, og årlige innovasjonsbootcamper, der typisk 10 studentteam jobber med industrinære innovasjonscaser.
Forskningsformidling: NTNU vil sammen med de industrielle partnere i prosjektet formidle resultater fra forskningen til havbruks- og fiskeindustrien gjennom faglige presentasjoner på Aqua Nor, Nor-Fishing og Havbrukskonferansen. Formidling og kommunikasjon vil være i tett samarbeid med Cod Cluster og industripartnere i prosjektet. NTNU vil publisere åtte publikasjoner på internasjonale konferanser og i internasjonale tidsskrifter.