Лабораторный vs процессный анализ: ключевые факторы для принятия обоснованных решений
29 янв. 2024 г.
Статья
Поделиться статьей
Ежедневно руководители в промышленном секторе сталкиваются с бесчисленным множеством сложных вопросов и должны принимать важные решения. Один из таких вопросов заключается в том, следует ли размещать аналитические приборы в режиме онлайн/в потоке (инлайн) или в автономном режиме (например, в лабораторном помещении) для целей мониторинга процесса и контроля качества. Поскольку знание – сила, наличие всей необходимой информации важно для менеджеров, чтобы принимать взвешенные решения, основанные на индивидуальных особенностях их процессов. В конечном счете, каждый процесс уникален и требует индивидуальных аналитических решений – именно это и предлагает компания Metrohm. В этой статье обсуждаются наиболее важные факторы, которые руководители предприятий должны учитывать, прежде чем принимать решение о внедрении онлайн/инлайн прибора или об использовании офлайнового лабораторного прибора.
Нажмите на ссылку ниже, чтобы перейти непосредственно к конкретной теме:
Отслеживание данных и обмен информацией
Руководители и операторы предприятий должны постоянно быть в курсе своих производственных процессов. Работа с несколькими различными методами измерений на производстве или анализ совокупных тенденций данных, поступающих из множества источников, может представлять собой довольно сложную задачу.
Данные с технологических анализаторов
Анализаторы технологических процессов (поточные) могут интеллектуально хранить, оценивать и использовать данные анализа для принятия незамедлительных мер на основе заданных требований к процессу. Поточные анализаторы Metrohm могутмиспользоваться для управления и оптимизации процесса посредством прямой обратной связи с результатами в систему DCS/PLC/SCADA для различных целей (например, для правильной дозировки химикатов). Полностью интегрированное программное обеспечение Impact отвечает за сбор данных. При необходимости система подает предупреждающие сигналы и сигналы тревоги, что требует немедленного принятия корректирующих мер.
Данные, полученные с помощью лабораторных приборов
Передача самых актуальных данных в диспетчерские пункты предприятия при использовании лабораторных приборов представляет собой не столь простую задачу. Для достижения этой цели предприятию потребуется инвестировать в несколько платформ интеграции программного обеспечения. Это не только влечет за собой дополнительные расходы, но и может создать трудности в выполнении всех необходимых требований и получении одобрения от всех заинтересованных сторон.
Если процесс относительно прост и стабилен, с незначительными колебаниями, то достаточно нечастого анализа, результаты которого обычно используются для мониторинга тенденций. В данном случае отправка данных непосредственно в диспетчерскую не является строго необходимой. Лабораторный прибор может оказаться правильным выбором, который предоставляет одинаковую точность измерений в качестве анализатора технологических процессов. Дополнительным преимуществом я вляется то, что один прибор может выполнять множество таких менее важных анализов в течение длительного времени и более быстрая окупаемость инвестиций (ROI).
Подробнее о преимуществах автоматизации процессов читайте в нашей предыдущей статье в блоге.
Автоматизировать или не автоматизировать? Преимущества PAT – Часть 1
Частота анализа
Прежде чем принимать решение о приобретении аналитического оборудования, руководителям предприятий и операторам технологических процессов следует определить, как часто им необходимо проводить измерения параметров процесса для повышения эффективности контроля.
Чаще
В течение смены или дня может потребоваться несколько анализов, требующих предварительной обработки образцов. В этом случае наиболее оптимальным решением является онлайн- или инлайн- (поточный) прибор с панелью предварительной обработки образцов.
Результаты в режиме реального времени обеспечивают максимально быструю обратную связь для автоматического и непрерывного управления технологическим процессом без дорогостоящих задержек. Высокая частота анализа позволяет получить более детальное представление о текущих условиях процесса, тем самым снижая вероятность выпуска продукции, не соответствующей спецификациям, или незапланированных простоев, Рисунок 1).
Кроме того, поточные онлайн-анализаторы могут быть запрограммированы на использование интеллектуальных условных действий на основе функций «if», что революционизирует управление процессами. Благодаря непрерывному мониторингу критически важных параметров в режиме реального времени, они позволяют операторам технологических процессов принимать более обоснованные решения в самые ответственные моменты. Когда контролируемый процесс остается в пределах заданных контрольных значений, анализатор процесса автоматически снижает частоту отбора проб, тем самым оптимизируя эффективность и снижая эксплуатационные расходы.
Одновременно с этим, по мере приближения процесса к критическим контрольным пределам, анализатор процесса быстро реагирует, автоматически увеличивая частоту анализа для сбора еще большего объема данных. Это позволяет заблаговременно выявлять и предупреждать о проблемах, что дает возможность незамедлительно принять корректирующие меры, прежде чем ситуация успеет обостриться.
Благодаря способности адаптироваться к различным условиям процесса, онлайн-анализаторы технологических процессов повышают производительность, минимизируют дефекты и отходы (т.е. снижают затраты) и гарантируют высочайшую точность в поддержании стабильности процесса.
Кроме того, технологические анализаторы от компании Metrohm разработаны таким образом, чтобы сохранять результаты в зашифрованной базе данных. Все собранные данные полностью отслеживаемы, что предотвращает их фальсификацию. Буфер питания и контролируемая последовательность выключения предотвращают повреждение данных. Операционная система встроена, блокируя доступ пользователя для дополнительной защиты.
Воспользуйтесь преимуществами онлайн/инлайн-анализа:
- Более точная картина реальных условий процесса за счёт репрезентативного отбора проб
- Снижение числа ошибок, обусловленных человеческим фактором
- Меньше отходов за счёт быстрого реагирования
- Предотвращение повторной переработки
Реже
С другой стороны, если необходимо измерить определенные параметры. один раз за производственную смену или день Или, даже реже, использование лабораторного прибора более целесообразно для целей контроля качества. Однако обратите внимание на следующее: общие условия процесса и окружающей среды. Ручной отбор проб занимает гораздо больше времени и требует транспортировки образца в ближайшую лабораторию для хранения и последующего анализа. Эта задержка по времени означает, что захваченный образец больше не отражает текущие условия процесса в отношении pH, температуры и содержания влаги.
При проведении анализа в автономной лаборатории отбор проб осуществляется гораздо реже, чем при онлайн/инлайн-анализе (в режиме реального времени), поэтому значительно возрастает риск избыточной корректировки химической обработки и пополнения реагентов.
Лабораторный анализ в автономном режиме, хотя и сопряжен с определенными трудностями, все же предоставляет ценную информацию о потоке. Действительно, ручной отбор проб может привести к некоторым ошибкам, но их часто можно минимизировать, следуя тщательно разработанным протоколам и используя хорошо подготовленных аналитиков. Кроме того, более низкая частота анализа в автономном режиме обеспечивает достаточно времени для тщательного изучения, что приводит к получению исчерпывающих и всесторонних результатов.
Итог
Онлайн- и инлайн-технологические анализаторы имеют свои преимущества, особенно с точки зрения предоставления данных в режиме реального времени и обеспечения согласованности измерений. Тем не менее, при правильном выполнении и управлении лабораторные анализы могут предоставлять надежную и ценную информацию, которая помогает контролировать и оптимизировать промышленные процессы.
Безопасность
Контакт с опасными химическими веществами опасен и должен быть сведен к минимуму. В опасных зонах предприятия лучше всего избегать воздействия вредных веществ и по возможности избегать вмешательства человека. В данном случае автономные аналитические решения явно не предпочтительны.
Использование в таких ситуациях онлайн- или инлайн-поточного анализатора позволяет свести к минимуму этапы ручной обработки и снизить риск воздействия опасных химических веществ. Кроме того, отбор проб может проводиться по расписанию и может быть запрограммирован на более частые сеансы, чем это возможно при использовании ручных методов. Это позволяет значительно улучшить контроль над технологическим процессом с помощью онлайн- или инлайн-поточного анализатора.
- При отборе проб и проведении лабораторных анализов следует избегать контакта персонала с опасными химическими веществами
- Воспользуйтесь преимуществами раннего выявления опасного состава образцов.
- Анализ в взрывоопасных зонах возможен с помощью взрывозащищенного технологического анализатора
Подробнее о наших взрывозащищенных технологических решениях читайте здесь:
Место проведения анализа может существенно повлиять на выбор инструмента. Например, для проверки подлинности поступающего сырья лабораторные приборы когда-то были очевидным выбором. Однако, учитывая объем работы и сроки выполнения, большей эффективности можно добиться, используя простые в использовании портативные спектрометры, такие как анализатор Metrohm Instant Raman Analyzer (MIRA, Рисунок 2).
Эти портативные приборы позволяют напрямую определять идентичность и качество вещества в пункте приема (например, на погрузочно-разгрузочной площадке склада) и в его первоначальной транспортной таре, такой как бутылка, пакет или другой тип контейнера. Следовательно, процесс не нарушается.
Для измерения параметров контроля качества на нескольких участках технологического процесса на предприятии предпочтительным решением являются онлайн/инлайн анализаторы. Стоимость одного анализа ниже, что приводит к более быстрой окупаемости инвестиций. Без использования автоматизированных решений для анализа технологических процессов потребуется больше лаборантов и приборов. Найти высококвалифицированных и опытных лаборантов может быть непросто и дорого.
Подробнее о наших портативных аналитических решениях можно узнать здесь.
Реализация
В разделе о безопасность была обсуждена важность использования технологических анализаторов в опасных зонах. В этом разделе рассматриваются ограничения по физическому пространству, которые могут возникнуть на предприятии, и способы их решения при необходимости отбора проб.
Иногда на промышленных предприятиях имеется очень ограниченное пространство для установки автоматизированной системы анализа. Таким образом, в подобных ситуациях иногда предпочтительнее использовать автономные решения, поскольку это позволяет создавать более широкий спектр вариантов компоновки рабочих мест.
Компания Metrohm Process Analytics предлагает выносные шкафы для решения этой задачи. Благодаря гибкости платформе 2060 анализационный шкаф можно установить в непосредственной близости от точки отбора проб, а пользовательский интерфейс – в более просторном месте (Рисунок 3).
Расстояние между анализатором процесса и точкой (точками) отбора проб может быть значительным. С 2060 NIR Analyzer, например, с помощью одного БИК-анализатора можно контролировать до пяти точек отбора проб, расположенных на расстоянии сотен метров от анализатора. Данная система позволяет беспрепятственно связать точку(и) отбора проб с прибором за счет использования оптических волокон с низкой дисперсией.
Встраиваемые датчики также не зависят от пространственных ограничений. Например, датчики pH ProTrode можно установить напрямую в трубах, реакторах или резервуарах. Встроенный разъем VarioPin для датчика гарантирует надежную передачу сигнала от датчика 2060 Proccess Analyzer или к передатчику, расположенному в другом месте предприятия.
Подробнее о преимуществах использования встроенных pH-датчиков читайте в нашей предыдущей статье:
Заключение
Очевидно, что как онлайн/поточные, так и офлайн-технологии играют решающую роль в промышленном мире, каждая из которых имеет свои преимущества в зависимости от ситуации. Решение о том, какой метод лучше использовать, зависит от конкретных потребностей и обстоятельств каждого предприятия.
Лабораторные приборы не лучше поточных анализаторов, и наоборот. Каждый вариант использования уникален.. Какой бы выбор вы ни сделали, Metrohm предлагает подходящее решение для ваших задач, будь то в лаборатории или непосредственно на вашем предприятии.
