cav – Prozesstechnik für die Chemieindustrie 11.2019

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cav NACHRICHTEN Bilder: AK-PAT Prof. Dr. Christoph Herwig von der TU Wien ist Vorstandsvorsitzender des Arbeitskreises Prozessanalytik Arbeitskreis Prozessanalytik feiert 15-jähriges Bestehen Hersteller, Anwender und Forscher im Trialog Der AK-PAT ist ein Arbeitskreis der Fachgruppe Analytische Chemie der GDCh und arbeitet eng mit der Dechema zusammen. Er wurde vor 15 Jahren gegründet, das Netzwerk zählt heute rund 350 Mitglieder. Über Schwerpunkte, Trends und das Herbstkolloquium sprachen wir mit dem Vorstandsvorsitzenden des Arbeitskreises Prozessanalytik Prof. Dr. Christoph Herwig von der TU Wien. Herr Prof. Herwig, der jährliche Höhepunkt, das Herbstkolloquium des AK-PAT, steht kurz bevor. Wann findet die Veranstaltung statt und worauf können sich die Besucher freuen? Prof. Herwig: Der Trialog des Arbeitskreises Prozessanalytik zwischen Herstellern, Anwendern und Forschern findet in diesem Jahr bereits zum 15. Mal statt. PAT-Interessierte treffen sich vom 25. bis 27. November bei der Evonik in Marl. Themenschwerpunkt ist dieses Jahr die Prozessanalytik in der industriellen Anwendung: Innovative Prozessanalytik als zentrales Element im Produktlebenszyklus. Das Herbstkolloquium umfasst Vorträge von Forschern und industriellen Anwendern, aber auch moderierte Round-Table-Diskussionen, zu denen jeder beitragen kann. Fragen und Kommentare zu den Vorträgen können am Ende vorgebracht oder auch online (Slido) per Smartphone direkt während des Vortrages gestellt werden. Gibt es weitere Highlights auf der Veranstaltung? Prof. Herwig: Ein Highlight ist sicherlich die Poster-Ausstellung und der Poster-Slam. Jungforscher stellen ihre wissenschaftlichen Arbeiten in kürzester Zeit und hintereinander weg auf dem Podium vor. Die Poster sind an den beiden Veranstaltungstagen in einer Ausstellung zu sehen und können mit den Vortragenden diskutiert werden. Am Ende der Veranstaltung gibt es dann eine Preisverleihung. Ebenso verleihen wir bei der Abendveranstaltung unseren „Prozessanalytik Award“ an die beste akademische Arbeit in diesem Jahr. Die Prozessanalysentechnik ist international. Findet denn auch ein Austausch auf europäischem Niveau statt? Prof. Herwig: Ja, natürlich. Auch der europaweite Trialog wird vom AK Prozessanalytik betrieben. Gemeinsam mit den europäischen Organisationen der Prozessanalytik organisieren wir federführend alle drei Jahre die Konferenz Europact. Sie findet diesmal vom 18. bis zum 20. Mai 2020 in Kopenhagen statt. Diese Veranstaltung inkludiert über die Prozessanalytik hinaus auch den Bereich der Prozesskontrolle. Das ist einzigartig in Europa. 2020 werden die zukünftigen Herausforderungen der Prozessanalytik in den Dimensionen „Prozessanalytik im realen Produktionsumfeld“, „Von Daten zur 10 cav 11-2019

Auf dem Herbstkolloquium des AK-PAT, die 13. Veranstaltung fand beispielsweise bei Festo in Esslingen statt, werden viele interessante Themen erörtert und vertieft Bei der traditionellen Postersession des AK-PAT haben junge Forscher die Möglichkeit, ihre Arbeiten zu präsentieren und Kontakte zu knüpfen Prozessüberwachung, Prozesskontrolle und Optimierung“ und „Innovative PAT-Messtechniken“ abgebildet. Vor 15 Jahren noch ein Außenseiter, ist die Prozessanalytik heute ein zentraler Faktor im Produktlebenszyklus. Wie sehen Sie die Rolle des AK-PAT? Prof. Herwig: Wir verstehen uns eigentlich nicht als Spezialthema innerhalb der analytischen Chemie, wir, die Prozessanalytiker, sind nicht die Spezialisten der Spezialisten. Es geht vielmehr darum, die analytischen Wissenschaften in ihrer Vielfalt von analytischen Methoden und Verfahren in den ingenieurwissenschaftlich-technischen Kontext der Prozesssteuerung und -führung einzubringen und zu vernetzen. So finden zum Beispiel die im Labor seit Langem etablierten Verfahren wie die NMR-Spektroskopie oder die Laserspektroskopie den von pH-Sonden und Infrarot-Spektrometern geebneten Weg „Die Prozessanalytik ist dynamischer denn je. Neue analytische Verfahren sind in der Entwicklung und die bestehenden Laborverfahren werden prozesstauglich gemacht.“ in die Prozesslandschaft. Weitere aktuelle Themen der Grundlagenforschung werden mit Sicherheit ebenfalls bald Einzug in die Prozessanalytik halten. Sie stehen auch dieses Jahr im Mittelpunkt unseres Herbstkolloquiums. Wie würden Sie die Prozessanalysentechnik selbst gerade charakterisieren? Prof. Herwig: Die Prozessanalytik ist dynamischer denn je. Neue analytische Verfahren wie etwa die Quantensensorik sind in der Entwicklung und die bestehenden, anspruchsvollen Laborverfahren wie NMR werden für die Anforderungen der Prozessanalytik tauglich gemacht. Die Prozessanalytik wird dadurch präziser, selektiver und schneller – vor allem aber robuster. Hinzu gesellen sich die Möglichkeiten, deren Realisierung wir von der Digitalisierung erwarten: einheitliche Kommunikation, selbstüberwachende Systeme, vorausschauende Wartung, mehr relevante Information und nicht zuletzt robuste Prozesskontrolle auf Basis von künstlicher Intelligenz. Wenn Sie das Thema Digitalisierung ansprechen: Was kann man von der Prozessanalysentechnik zukünftig erwarten? Prof. Herwig: Themen wie digitale Zwillinge, künstliche Intelligenz und das Deep Learning entfalten eine erhebliche Dynamik und erschließen Wissen über tiefere Zusammenhänge in den Prozessen. Neuartige Sensorkonzepte, basierend auf miniaturisierten Bauelementen aus dem IT-Bereich (z. B. leistungsstarke „embedded“ Prozessoren, Raspberry 4.0, 5G-Datenübertragung), senken die Kosten auch für einfache Sensoren drastisch und lassen einen Abbau der Hemmschwelle bei der Beschaffung und Implementierung von Prozesssensoren erwarten. Plug-in-Software für Smartphones und Tablets macht die Information an den Orten verfügbar, an denen sie gebraucht wird. Der heute noch z. T. erhebliche Aufwand für die physische Beschaffung der Information entfällt dann fast gänzlich. Das sind sehr viele Ansatzpunkte, die Prozessanalysentechnik in Zukunft positiv zu gestalten. Welche Schwerpunkte bearbeitet der Arbeitskreis davon aktuell? Prof. Herwig: Ein Schwerpunkt, an dem wir gerade arbeiten, sind smarte Sensoren. Sie messen mehrere Messgrößen, kalibrieren und optimieren sich selbst, sind leicht in Anlagen zu integrieren und erhalten ihren Betrieb selbstständig. Eine solche Prozessintelligenz ist dazu geeignet, aus den multisensorischen und multivariaten Messdaten übergeordnete Informationen zu generieren. Dies ermöglicht eine flexible, aber zielgenaue prädikative Prozessführung, die Einflüsse von Schwankungen der Prozessumgebung begegnen kann. Uns beschäftigen aktuell Fragen, wie zum Beispiel eine Selbstkalibrierung erreicht und wie das Lebenszyklusmanagement zum Erhalt eines validen Messsystems durch den Anwender gesichert werden kann. Gibt es weitere Schwerpunkte? Prof. Herwig: Bei dem, was wir in der Prozessanalysentechnik tun, drängt sich natürlich schnell die Frage auf, wie solche PAT-Systeme konsistent in Automatisierungskonzepten vernetzt werden können. D. h., wir fokussieren uns nicht allein auf die Erfassung von physi - kalischen und chemischen Messgrößen oder das Verständnis der Prozesse, sondern befassen uns auch intensiv mit flexibilisierten Automatisierungskonzepten, Kontrollkonzepten und Prozesstopo - logien, und zwar von der Versuchsplanung bis hin zu einer modellund datengetriebenen Prozessführung. Wichtig ist, alle Interessierten im Trialog mitzunehmen. Daher haben wir zum Beispiel Ad-hoc-Arbeitskreise gegründet, wo wir zu einzelnen Themen, wie gegenwärtig zu Smart Labs und Prozesskontrollstrategien mittels digitalen Zwillingen, Definitionen und Fallbeispiele erarbeiten und publizieren. cav 11-2019 11