Skip to main content
Trang này được hiển thị bằng tính năng dịch tự động. Xem bằng tiếng Anh?
Rừng nhiệt đới Amazonia

Digital Twin thúc đẩy ngành nông nghiệp quy mô nhỏ của Amazon

Sâu trong rừng nhiệt đới Amazon, dự án Moiru giúp một nhà sản xuất tinh dầu quy mô nhỏ làm việc thông minh hơn. Trong khuôn khổ của một bằng chứng về khái niệm, nó cho thấy làm thế nào Digital Twin công cụ - bao gồm Simcenter STAR‑CCM + - có thể tạo ra sự khác biệt ở xa sàn nhà máy

screenshot video

Khí hậu ẩm ướt của Amazon cung cấp điều kiện lý tưởng cho cây có mùi thơm. Từ năm 2003, Hợp tác xã Campo Limpo (APROCAMP) ở Santo Antônio do Tauá đã cung cấp cho Natura - một công ty đa quốc gia Brazil và Mỹ Latinh hàng đầu của Mỹ Latinh - những loại cây trồng này. Và kể từ năm 2024, hợp tác xã cũng đã tham gia vào việc chiết xuất tinh dầu của họ, cho phép nhiều giá trị hơn tồn tại với cộng đồng.

Thông qua dự án Moiru, quá trình chiết xuất tinh dầu hiện có thể được tự động hóa. Được phát triển với Natura như một phần của sáng kiến Tech4Amazonia của chúng tôi, dự án tập trung vào việc đưa công nghệ kỹ thuật số vào các quy trình công nghiệp ở các vùng nông thôn Amazon. Các kỹ sư của chúng tôi đóng góp chuyên môn của họ trong các công nghệ tự động hóa, mô phỏng và thông minh dữ liệu, trong khi Natura mang lại năng lực khoa học về đa dạng sinh học xã hội và mối quan hệ lâu dài với cộng đồng địa phương.

Một quy trình truyền thống chuyển sang kỹ thuật số

Theo truyền thống, sản xuất tinh dầu sử dụng hơi nước: Nguyên liệu thực vật được đóng gói vào các thùng lớn và hơi nước đi qua chất hữu cơ, làm bay hơi tinh dầu của cây, sau đó được ngưng tụ trong bước tiếp theo và tách ra khỏi nước. Chất lượng của sản phẩm cuối cùng phụ thuộc vào mức độ đồng đều của hơi nước di chuyển qua vật liệu và áp suất và nhiệt độ ổn định như thế nào trong quá trình chạy. Để đạt được kết quả tốt nhất mọi lúc, chúng tôi bắt đầu số hóa quy trình. Bởi vì không có gì nên để lại cho cơ hội.

Các kỹ sư của chúng tôi bắt đầu bằng cách lập bản đồ chi tiết thiết lập khai thác hiện có. Điều này bao gồm thu thập và xác nhận dữ liệu kỹ thuật như bản vẽ CAD, sơ đồ đường ống và thiết bị đo đạc, và các điều kiện ranh giới, tiếp theo là các chuyến thăm tại chỗ để hiểu cơ sở hạ tầng của hợp tác xã và các hạn chế hoạt động của một hoạt động công nghiệp nông nghiệp ở Amazon. Thông tin này đã được đối chiếu để tạo ra một Digital Twin của thùng chiết bằng cách sử dụng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) trong Simcenter STAR‑CCM +. Mô hình cho thấy hơi nước di chuyển qua vật liệu thực vật như thế nào, nơi xảy ra sự sụt giảm áp suất và nhiệt độ được phân phối bên trong bình - tất cả các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và khả năng tái tạo của quá trình chiết xuất.

Có được kiến thức sâu hơn và kiểm soát tốt hơn các quy trình khai thác là nền tảng để nâng cao hiệu quả và tạo ra nguyên liệu thô chất lượng cao hơn.
Romulo Zamberlan, Giám đốc Khoa học Tương lai và Sức khỏe, Thiên nhiên

Từ cái nhìn sâu sắc đến hành động

Screenshot video Natura

Những hiểu biết thu được từ Digital Twin sau đó đã được đưa vào hành động. Chúng tôi bắt đầu bằng cách tích hợp một lớp tự động hóa vào quy trình khai thác của ngành nông nghiệp. Một cảm biến áp suất được lắp đặt ở thượng nguồn của máy chiết, một van tỷ lệ được đặt trong đường hơi nước, và các cảm biến nhiệt độ và lưu lượng khối lượng được thêm vào để nắm bắt các biến chính của mỗi lô. Các thành phần này được kiểm soát và giám sát thông qua hệ thống PLC/HMI và kiểm soát giám sát, cho phép người vận hành thiết lập tốc độ dòng hơi mong muốn, quan sát hành vi của quá trình và duy trì các điều kiện hoạt động ổn định.

Tất cả dữ liệu được tạo trong quá trình được ghi lại cục bộ bởi Industrial Edge, điều này rất cần thiết trong các khu vực có thể hạn chế kết nối. Dữ liệu sau đó có thể được phân tích với các ứng dụng khác nhau.

Những cải tiến đo lường được

Kết quả từ mô phỏng CFD cho thấy mức áp suất để chiết xuất tinh dầu có thể thấp hơn tới 50% so với mức được sử dụng ban đầu. Điều này có nghĩa là hiệu quả năng lượng cao hơn trong nồi hơi, sinh khối và tiêu thụ nước thấp hơn, và do đó, giảm chi phí vận hành và lượng khí thải carbon. Điều kiện áp suất ổn định hơn đảm bảo rằng quá trình bây giờ an toàn hơn.

Mô hình CFD và tự động hóa cũng cung cấp sự phân bố nhiệt độ đồng nhất hơn, điều này rất cần thiết cho sự bay hơi dầu nhất quán; áp suất đầu vào và lưu lượng hơi ổn định hơn; và kiểm soát quá trình tốt hơn cho hiệu quả cao hơn. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của tinh dầu. Cuối cùng, việc theo dõi dòng hơi theo thời gian thực cho phép quy trình được tiêu chuẩn hóa và lặp lại một cách đáng tin cậy cho từng loài thực vật.

screenshot video - natura - Measurable improvements
Có được kiến thức sâu hơn và kiểm soát tốt hơn các quy trình khai thác là nền tảng để nâng cao hiệu quả và tạo ra nguyên liệu thô chất lượng cao hơn.
Romulo Zamberlan, Giám đốc Khoa học Tương lai và Sức khỏe, Thiên nhiên

Chuỗi cung ứng công bằng hơn

Members of the APROCAMP community have acquired digitalization skills in the framework of the Moiru project.

Bên cạnh việc đưa ra hiệu quả cao hơn cho quá trình chưng cất tinh dầu, dự án Moiru cũng bao gồm đào tạo về tự động hóa, thiết bị đo đạc và giám sát quy trình cho các thành viên cộng đồng APROCAMP. Điều đó có nghĩa là họ không chỉ tham gia vào công việc khai thác có tay nghề cao hơn mà còn tham gia trực tiếp vào việc số hóa sản xuất của họ. Natura đã thực hiện loại hình chuyển đổi như vậy thành Amazon trong hơn 25 năm, ngay cả trước dự án Mouri, cộng đồng đã được hưởng mức tăng 60% tổng doanh thu hàng năm và tăng 25% cơ hội việc làm nhờ tham gia vào sản xuất tinh dầu.

Bây giờ dự án Moiru đã trải qua thành công bằng chứng khái niệm, các bước tiếp theo bao gồm khám phá các ứng dụng mới, chẳng hạn như tối ưu hóa dựa trên AI. Hơn nữa, cách tiếp cận này đóng vai trò như một kế hoạch chi tiết cho các ngành nông nghiệp khác.

Tháng tư 2026