Birbirine bağlı bir dünyada proses otomasyonunun rolü - Bölüm 2
13 Tem 2020
Ürün
tr_TR
Arıza ve kesinti riskini en aza indirgemek için Proses Analitik Teknolojisi.
Makaleyi paylaş
Aşağıdaki senaryo, kurgusal bir distopik anlatı gibi görünebilir, ancak bu yaşanmış bir gerçektir. COVID-19 krizi gibi bir felaket, toplumu dramatik bir şekilde etkilemektedir. Daha önce bilinen normallik aniden değişmiş: Sokaklar boşalmış, mağazalar kapatılmış ve üretim ya tamamen durmuş ya da oldukça azalmıştır. Peki, ilaç veya gıda endüstrilerinde olduğu gibi, durmaması gereken ve arıza yapmayacak şekilde tasarlanmış güvenlikle ilgili sistemlere ne oluyor? Arıza ve kesinti riskleri nasıl en aza indirilebilir? Ya da arıza durumunda, insanlara ve çevreye verilen zarar nasıl sınırlandırılabilir veya genel olarak operasyonel süreç nasıl sürdürülebilir?
Dijitalleşme: lanet mi, nimet mi?
Proses mühendisliği tesislerini ele alırken, sıkça karşılaşılan kelime ve terimler arasında «Endüstri 4.0», «dijitalleşme», «dijital dönüşüm», «IoT», «akıllı üretim» gibi kavramlar yer almaktadır.Bu konu genellikle tartışmalı bir şekilde ele alınır ve çoğu zaman ya insan ya da makine ve bununla ilgili korkular gibi bir ikilem söz konusu olmaktadır. Dijitalleşmeye ne isim verirseniz verin, buradaki her terimin ortak bir yanı vardır: modern bilgi ve iletişim teknolojilerini kullanarak endüstriyel üretimde ayrı konumları ve süreçleri akıllı bir şekilde birbirine bağlamak. Proses otomasyonu, dikkat edilmesi gereken küçük ama önemli bir yapı taşıdır. Veriler, yalnızca sağlam ve güvenilir ölçüm teknolojisi ile tutarlı bir şekilde kaydedilebilir, iletilebilir ve yeniden üretilebilir.
Bir süredir proses endüstrisinde (PAT) kesinti sürelerini azaltmak ve kaynak kullanımını optimize etmek amacıyla sensörler, otomasyon ve proses kontrolü gibi konular tartışılmaktadır. Ancak, bu sadece verilerin toplanması değil, aynı zamanda bunların anlamlı bir şekilde yorumlanması ve QM sistemine entegre edilmesi ile de ilgilidir. Sadece tutarlı bir değerlendirme ve analiz, verimlilikte önemli bir artış ve optimizasyona yol açabilmektedir.
Bu durum, kriz zamanlarında daha az insan gücü ile üretim süreçlerini sürdürebilmek için gerçek bir fırsat sunmaktadır. İlgili analizler otomatik ve tam olarak prosese aktarılır. Bu, yüksek kullanılabilirlik ve hızlı müdahalenin yanı sıra hem proses güvenliği hem de proses optimizasyonu için yüksek kalite gereksinimlerinin güvence altına alınmasını sağlamaktadır. Ayrıca, tüm sistem bileşenlerinin online izlenmesi ve önleyici bakım faaliyetleri, arızaları etkili bir şekilde önlemektedir.
Proses analitiği teknolojisinin temelleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için tıklayın
Dijital olarak ağ bağlantılı üretim tesisleri
Dijitalleşme, «akıllı ev» gibi kavramlarla özel sektörde nispeten iyi bir şekilde yerleşmiş olsa da, birçok üretim alanında konu hala başlangıç aşamasındadır. Farklı prosesleri akıllıca bağlamak için yüksek talepler ortaya çıkmaktadır. Proses analiz sistemleri, kritik parametrelerin analizine büyük katkı sağlamaktadır. Verilerin kontrol odasına iletilmesi, proses kontrolü ve optimizasyonu için çok önemlidir. En son teknolojiye uyum sağlamak için proses analiz sistemlerinin aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır.
Şeffaf iletişim / operasyonel bakım
Prosesler sürekli izlenmeli ve tesis güvenliği garanti altına alınmalıdır. Kesinti süreleri, yüksek harcama ve maliyetlerle ilişkilidir ve bu nedenle tolere edilemez. Arıza riskini etkin bir şekilde en aza indirmek için, kendi kendine kontrolün bir parçası olarak cihaza özgü teşhis verilerinin sürekli olarak iletilmesi veya önleyici bakım faaliyetleri yardımıyla arızaların önlenmesi gerekmektedir. İdeal olarak, yanıt hızlı olmalı ve sistemi kapatmak zorunda kalmadan (uzaktan bile olsa) arızalar giderilmelidir.
Geleceğe dönük otomasyon
Proses tesislerinin uzun yıllar (hatta onlarca yıl) faaliyette olduğunu göz önünde bulundurursanız, ömürleri boyunca genişletme ve optimizasyonların mümkün olması gereklidir. Bu, hem en son teknoloji analizörlerin uygulanmasını hem de sistemler arasındaki iletişimi içermektedir.
Yedekli sistemler
Arızaların tüm sistemin çalışmasını tehlikeye atmasını önlemek için genellikle yedeklilik konseptleri kullanılır.
Uygulamalı örnek: Fermantasyon süreçleri için akıllı konseptler
Fermentörler veya biyoreaktörler, mikroorganizmaları veya hücreleri yetiştirmek için çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Bakteriler, mayalar, memeli hücreleri veya bunların bileşenleri, ilaçlarda önemli etkin bileşenler olarak veya kimya endüstrisinde temel kimyasallar olarak hizmet eder. Ayrıca, atık su arıtımında biyoreaktörler kullanılarak desteklenen bozunma süreçleri de bulunmaktadır. Bira üretimindeki mayalama kazanları da bir tür biyoreaktör olarak düşünülebilir. Uygun bir ürün verimi için yüksek gereksinimleri karşılamak ve uygun metabolizma için ideal koşulları korumak amacıyla, kritik parametrelerin yakından ve sık sık kontrol edilmesi gerekmektedir.
Koşullar, organizmanın doğal yaşam alanındaki koşullara en uygun şekilde uyarlanmalıdır. pH değeri ve sıcaklığın yanı sıra, bu, matrisin bileşimi, bulanıklık veya O2 ve CO2 içeriğini de içermektedir. Optimum çevre koşullarının yaratılması, organizmaların başarılı bir şekilde yetiştirilmesi için çok önemlidir. En küçük sapmalar, onların hayatta kalması için yıkıcı sonuçlar doğurur ve ürün kaybı nedeniyle önemli ekonomik zarara neden olabilir.
Akıllı teknolojilerin ortaya çıkmasıyla, mikroorganizmaların hayatta kalmasını sağlamak için online analiz sistemleri ve bakım gerektirmeyen sensörler vazgeçilmez hale gelmiştir. Bu sayede güvenilir şekilde ölçülen değerler günün her saati iletilir ve bunların doğrudan tüm ortak proses kontrol sistemlerine aktarılması veya mevcut kalite yönetim (QM) sistemlerine entegre edilmesi sağlanmaktadır.
Ayrı bir laboratuvarda manuel ölçüm yerine, analiz doğrudan ortamında yapılabilmekte veya harici bir ölçüm hücresine taşınabilmektedir. Online analiz, inline analize kıyasla ekstra bir avantaja sahiptir. Bu yöntemle numune akışı, peristaltik pompalar veya baypas hatları ile emilerek analiz sistemine beslenir. Online analiz, 7/24 çalışma ve dolayısıyla kritik parametrelerin sıkı kontrolünü mümkün kılmakla kalmaz, aynı zamanda farklı analiz yöntemlerinin birleştirilmesini ve diğer parametrelerin belirlenmesini de sağlamaktadır. Bu, tek bir sistemle birden fazla parametrenin ve ölçüm noktasının izlenebileceği anlamına gelmektedir.
Analiz sistemlerinin kalbi, ölçülen değerlerin güvenilir bir şekilde üretilmesi için sağlamlığı çok önemli olan akıllı sensör teknolojisidir.
Biyoreaktörlerde hayati anahtar parametre olarak pH ölçümü
Özellikle fermantasyon süreçlerinde, kesin pH değerinin bilinmesi ürün verimi için çok önemlidir. Organizmanın aktivitesi ve metabolizması doğrudan pH değerine bağlıdır. Optimum hücre büyümesi ve doğru metabolizma için ideal koşullar, sürekli olarak izlenmesi ve yüksek hassasiyetli sensörler yardımıyla ayarlanması gereken sınırlı bir pH tolerans aralığı içindedir.
Bununla birlikte, pH değerinin tam olarak ölçülmesi bir dizi kimyasal, fiziksel ve mekanik etki faktörüne tabidir, bu da geleneksel inline sensörlerle belirlemenin genellikle kolay bir iş olmadığı anlamına gelmektedir. Örneğin, ilaç ve gıda endüstrilerinde hijyen önlemlerine uyum kritik öneme sahiptir. Üretimdeki boru hatları, yüksek sıcaklıklardaki çözeltilerle temizlenir. Bu nedenle, zararlı etkilerden (örn. doğruluk, hassasiyet ve kullanım ömründe azalma) kaçınmak için sağlam inline pH sensörleri gereklidir.
Akıllı ve bakım gerektirmeyen pH elektrotları
Cam elektrotlar, halen en dayanıklı, çok yönlü ve güvenilir çözüm oldukları için pH ölçümünde en çok kullanılan elektrotlardır. Ancak, çoğu durumda yaşlanma süreçleri veya diyaframdaki kirlenme nedeniyle meydana gelen değişiklikler tespit edilememektedir. Cam kırılması da tüm üretim partisinin atılmasına neden olabileceğinden yüksek risk oluşturmaktadır. İlaç endüstrisi için Metrohm Process Analytics'in ProTrode 200 ve ProTrode 300 sensörleri bu sorunları önlemek için mükemmel bir çözümdür. Proses numunesinden Ag iyon kontaminasyonunu önlemek için gümüş tutucu ile donatılmıştır.
Farmasötik ve biyoteknoloji proses ortamları için ProTrode 200 (solda) ve ProTrode 300 (sağda) sensörleri.
Ayrıca, bu İsviçre kalitesinde sensörler, en zorlu ortamlara dayanma özelliği ile geniş bir pH aralığında istikrarlı okumalar ve doğru ölçümler sağlayan HT kalitesinde cam sunmaktadır. Birçok proses çözümünde, proses sensörleri ile ölçüm doğrudan ortamda gerçekleştirilir ve bazen kalibrasyon ve bakım zorlu olabilir. ProTrode pH sensörlerimiz, kalibrasyon ve bakım işlemlerinin güvenli bir alanda (örneğin laboratuvar) gerçekleştirilebilmesi için içten dışa doğru tasarlanmıştır ve tüm veriler, maliyetli bakım çalışmaları ve kesinti süreleri olmadan kolayca inline sensöre aktarılabilmektedir.
Öte yandan, online proses analizörleri de pH ölçümü için iyi bir çözümdür. Burada ölçüm prosesten harici bir ölçüm hücresine aktarılır. Bu, klasik inline problarla mümkün olmayan bir doğrulukla uzun ömürlü bir pH ölçümü elde edilmesini sağlamaktadır.
Metrohm Process Analytics, hem yüksek kaliteli sensörler hem de proses analizi konusunda onlarca yıllık uygulama bilgisini bir araya getirmiştir. pH ölçümü online proses analizörleri ile gerçekleştirildiğinde, kalibrasyon, ayarlama ve temizleme işlemleri tamamen otomatik olarak yapılabilmektedir. Sistem, elektrotun durumunu sürekli olarak izler. Ölçümler arasında elektrot, kurumasını önleyen ve aynı zamanda alkali iyon içermediği için hidrasyon tabakasının daha fazla şişmesini engelleyen, membran dostu bir saklama solüsyonuna daldırılır. Elektrot her zaman kullanıma hazırdır ve bakım çalışmaları için prosesten çıkarılması gerekmez.
Metrohm Process Analytics'in 2026 pH analizörü hakkında daha fazla bilgi edinmek için tıklyın
Bakım ve Dijitalleşme
Kritik proses parametrelerinin otomatik izlenmesinin yanı sıra, sistem ile analizör arasındaki şeffaf iletişim de bakım önlemleri açısından belirleyici bir rol oynar. Analizörden sistemin durumunu değerlendirmek için verilerin toplanması sadece bir bileşendir. İlgili sistem bileşenlerinin sürekli izlenmesi, gerekli bakım çalışmalarına ilişkin çıkarımlar yapılmasını sağlamaktadır. Örneğin, elektrotların durumuna ilişkin rutin kontroller (eğim / sıfır noktası kontrolü, gerektiğinde otomatik kalibrasyon) analiz işlemi sırasında düzenli olarak gerçekleştirilmektedir. Verilere dayalı olarak, kalibrasyon ve temizlik süreçleri tamamen otomatik olarak gerçekleştirilir, bu da zor erişilebilen ölçüm noktalarında veya agresif proses ortamlarında bile sağlam ölçümler yapılmasını sağlamaktadır. Bu, operatörün tehlike bölgesinin dışında olması anlamına gelir ve güvenliğin artmasına katkıda bulunur.
Metrohm Kalite Servisi - Sorunlar meydana gelmeden önce önlem alın
Özet
Üretim süreçlerinin dijital teknolojiyle bağlantılandırılması, özellikle büyük bir potansiyel barındırır ve şirketlerin ekonomik güvenliğine katkıda bulunur. Ayrıca, şirketlerin üretimde dijitalleşmenin taleplerine cevap verme baskısı giderek artmaktadır. Örneğin, fermantasyon süreçleri alanında, mikroorganizmaların hayatta kalması, ilgili parametrelerin yakından izlenmesi ile sağlanmaktadır. Akıllı sistemler otomasyon derecesini artırmakta ve tüm değer zinciri boyunca süreci daha verimli hale getirebilmektedir.
Bir sonraki bölümde, fonksiyonel güvenlik konseptlerinin, hataların meydana gelmesi ve sistemlerin arızalanması gibi en kötü senaryoların gerçekleşmeden önce harekete geçmeye nasıl yardımcı olduğunu öğrenin. Buradan inceleyebilirsiniz:
Tedbiri elden bırakma: Proses analizinde hata ve risk minimizasyonu – Bölüm 3
