Veröffentlichung in Advances in Process Analytics and Control Technology
Als Arbeitskreis Prozessanalytik verbinden wir die Anwender, Hersteller und Hochschulen /Forschungsinstitute im Bereich der PAT und dabei unterstützen wir die Community mit aktuellen Trendberichten und Einblicke in zukünftige Entwicklungen. Der letzte Beitrag in diesem Kontext ist nun im Journal „Analytical and Bioanalytical Chemistry“ als Open-Access-Veröffentlichung erschienen.
Während einer der Sitzungen im Kreise des erweiterten Vorstands wurde über aktuelle Themen im Bereich der PAT Labore – aber auch der Entwicklungen smarter Sensoren diskutiert. Dabei wurde beschlossen: „Durch die vorhandenen Kompetenzbereiche im AK PAT können wir in diesen aktuellen Feldern einen Beitrag leisten und sollten uns positionieren!“, und optimaler Weise als kombinierte Feature-Artikel in einem entsprechenden Journal. Die vier Autoren Christoph Herwig (TU Wien), Kristina Eisen (Daiichi Sankyo), Michael Maiwald (BAM) und Tobias Eifert (Covestro) haben sich nach der Vorstandssitzung in einigen Telefon-Konferenzen zusammen gefunden, um die Themen zu besprechen, inhaltlich einen roten Faden zu generieren und ein gemeinsames Bild der beiden Paper zu entwickeln. Dabei war insbesondere die Diskussion über die Vereinigung von „Physical Twin“ und „Digital Twin“ im Kontext Smarter Sensoren sehr spannend. Die Reviewer haben ebenfalls noch einmal wertvolle Hinweise gegeben. Die Inhaltliche Arbeit kann man am besten als unseren „Trialog“ beschreiben, da die Autoren die drei Sektoren (Anwender, Hersteller und Forschung) zusammen mit den Jungmitgliedern wiederspiegeln. Das Schöne daran? Der gemeinsame Funke ist nun übergesprungen auf das Deckblatt der kommenden Ausgabe „Analytical and Bioanalytical Chemistry“.
Abbildung 1: Titelblatt der kommenden Ausgabe des ABC-Journals: http://bit.ly/ABC_Process
Die digitale Prozessanalytik – ein ganzheitlicher Blick
Prozessanalytik ist das Navigationssystem durch industrielle Prozesse. Es gibt viele Blickrichtungen auf die PAT. Bereits in der Prozessentwicklungsphase werden analytische Daten benötigt. Labormethoden ermöglichen die notwendige Flexibilität, um Prozesskonzepte im Labor oder in Pilotanlagen beobachten, bewerten und optimieren zu können. Für einen glatten Transfer in die Produktion ist es sinnvoll, Prozessanalytik so früh wie möglich in die Prozessentwicklung einbinden und an den Prozess anpassen zu können. Die notwendige Flexibilität und Anpassungsfähigkeit verspricht man sich von einem, durch Digitalisierung ermöglichten, Wissensmanagement.
Der dazu nötige smarte Sensor ist nicht mehr nur eine Analysentechnik. Der smarte Sensor ist in der Lage, sich selbst zu überwachen sich selbst zu kalibrieren und sich selbst zu optimieren. Smarte Analytik bringt Daten unterschiedlicher Quellen zusammen und generiert daraus weitergehende Informationen über den Prozess und über Trends im Prozessablauf. Den PAT-Sensoren als „Physical Twin“ wird dazu ein Digital Twin zur Seite gestellt, der in der Kombination für die erforderliche, übergeordnete Intelligenz sorgt: Chemische Zusammenhänge, Integration der Informationen mehrerer Sensoren/Informationsquellen, Datenanalyse, Prozesswissen und Vernetzung. Dies wird eine vorausschauende Regelung und Anpassung an Prozessveränderungen, z. B. durch veränderliche Rohstoffqualität, ermöglichen, aber auch bereits die Prozessentwicklung effizienter machen. Voraussetzung dazu ist ein einheitliches Kommunikationsprotokoll und einheitliche, offene Informationsmodelle, die die erforderliche Interoperabilität möglich machen.
Zum Thema Digitalisierung gibt es viele Initiativen in unterschiedlichen Bereichen und mit unterschiedlichen Zielsetzungen. In dieser Veröffentlichung wird eine Gesamtschau betrieben und die Zusammenhänge der Initiativen erläutert mit speziellem Fokus auf die Prozessanalytik und dem daraus resultierenden Nutzen für Prozessentwicklung und -optimierung.
Wir wünschen den Interessierten viel Spaß beim Lesen und freuen uns auf anregende Diskussion:
Abbildung 2: Die Autoren (von links): Christoph Herwig (TU Wien), Kristina Eisen (Daiichi Sankyo), Michael Maiwald (BAM) und Tobias Eifert (Covestro).
Der Fachbericht ist in zwei Teilen erschienen:
Eisen, K., Eifert, T., Herwig, C., Maiwald, M., Current and future requirements to industrial analytical infrastructure—part 1: process analytical laboratories, Anal Bioanal Chem 412, 2027–2035 (2020) https://doi.org/10.1007/s00216-020-02420-2
Eifert, T., Eisen, K., Maiwald, M., Herwig, C., Current and future requirements to industrial analytical infrastructure—part 2: smart sensors. Anal Bioanal Chem 412, 2037–2045 (2020). https://doi.org/10.1007/s00216-020-02421-1