Historie

10 Jahre Arbeitskreis Prozessanalytik (von Rudolf Kessler 2015)

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    Vorgeschichte PAT: woher wir kommen

    Prozessanalysentechnik (PAT) wurde in Deutschland an vielen Stellen seit Jahrzehnten betrieben. Meistens waren die PAT-Abteilungen den Betriebslaboren oder der Qualitätskontrolle, manchmal auch der Analytik zugeordnet. Insgesamt gab es viele Insellösungen und der Vernetzungsgrad war gering. Der Begriff „PAT“ wurde praktisch nie gebraucht und auch nicht als eigenständige Wissenschaft gesehen.  Im Jahr 1984 wurde von der National Science Foundation in den USA das “Centre of Process Analytical Chemistry”,  CPAC (heute: Centre of Process Analysis and Control)  an der University of Washington in Seattle gegründet. Ursprünglich konzipiert als Industry-University Cooperative Research Centre, trägt es sich heute alleine durch Sponsoren. Insbesondere die Arbeiten von Bruce Kowalski und von Svante Wold prägten die Konzepte der Prozessanalytik in den 80er Jahren. Parallel dazu entstand die IFPAC – Konferenz (International Forum and Exhibition Process Analytical Technology (Process Analysis & Control)) als Sprachrohr der Akademia zusammen mit der Industrie. Die IFPAC wird 2016 zum dreißigsten Male in den USA veranstaltet und zeigt den hohen Vernetzungsgrad insbesondere in den USA.  In Deutschland gab es nur wenige Exponenten auf dem neuen Gebiet, das vorwiegend von der Industrie vorangetrieben wurde. Deshalb traf sich zum fachlichen Austausch auch die deutsche Szene jährlich auf der IFPAC in den USA mit ursprünglich weltweit etwa 200 bis 300 Teilnehmern, heute sind es etwa 600.

    Gründungsphase in Deutschland

    Das erste Europäische Zentrum für PAT, die CPACT (Centre of Process Analytics and Control Technology), wurde 1997 gegründet mit drei Universitäten (Federführung Uni Strathclyde, Glasgow) und etwa 15 Industriefirmen. Dieses Zentrum inspirierte zusammen mit den Diskussionen im Zuge der PAT-Initiative der FDA für die Pharmaindustrie in 2002/2003 auch die deutsche Industrie und Akademia. Markus Haider zusammen mit Wolf-Dieter Hergeth initiierten deshalb vom  22.-24. Oktober 2002  bei der Wacker Chemie in Burghausen ein „Symposium Prozessanalytik“ mit knapp 200 Teilnehmern inklusive einiger Aussteller. In Gesprächen und Diskussionen am Rande der Tagung wurde die Notwendigkeit deutlich, prozessanalytische Aktivitäten im deutschsprachigen Raum zusammenzuführen und der Prozessanalytik ein „Sprachrohr“ zu geben. Die folgenden etwa zweieinhalb Jahre wurden genutzt, um in zahlreichen persönlichen Einzelkontakten und in Gesprächen mit Behörden, Instituten und Organisationen ein konsensfähiges Konzept für einen organisatorischen Zusammenschluss der Prozessanalytiker zu erarbeiten.

    Schließlich trafen sich am 31. März 2005 im Carl-Duisberg-Hörsaal des DECHEMA-Hauses in Frankfurt/Main 88 Prozessanalytiker, um den „Arbeitskreis Prozessanalytik“ zu gründen. Er ist ein Arbeitskreis innerhalb der Fachgruppe Analytische Chemie der GDCh und wird von dieser gemeinsam mit der DECHEMA getragen.

    Konzept

    In der bei der Gründung verabschiedeten Arbeitsrichtlinie des AK wurde als Ziel der Tätigkeit definiert, für Industrieanwender, Geräte- und Softwarehersteller sowie Forscher im Bereich der Prozessanalytik im deutschsprachigen Raum ein Forum und eine Wissensplattform zu bieten. Dieses Forum sollte zugleich auch national und international Schnittstelle zu anderen Organisationen auf dem Gebiet der Prozessanalytik sein. Zudem wurde der Versuch unternommen, den Namen Prozessanalytik zu definieren und deren Ziele zu beschreiben (siehe Satzung des AK Prozessanalytik). Dem ersten Vorstand des AK 2005-2008 gehörten an: Dr. Stephan Küppers (FZ Jülich; Vorsitzender), Dr. Wolf-Dieter Hergeth (Wacker; Stellvertreter); Prof. Dr. Rudolf Kessler (HS Reutlingen; Schriftführer). Gleichzeitig wurde ein erweiterter Vorstand berufen insbesondere aus der Industrie, der als beratendes Gremium die Arbeit des Vorstandes unterstützen sollte.

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    Dier ersten Jahre

    Der Arbeitskreis startete in 2005 mit etwa 80 eingeschriebenen Mitgliedern. Im Oktober 2007 waren es schon 157 und heute nach 10 Jahren wird schon die 300er Marke überschritten. Wichtigster Kristallisationskeim neben dem Newsletter für den  Arbeitskreis war die Durchführung eines eigenen Kolloquiums, das in 2005 bei Merck in Darmstadt, 2006 in Berlin und 2007 in Stuttgart im Daimler Benz Museum abgehalten wurde. Schon frühzeitig wurden Kontakte zu anderen prozessanalytisch aktiven Organisationen geknüpft und seitdem ständig vertieft und ausgebaut. Die erste gemeinsame Tagung mit den Schweizer Kollegen fand in Basel zusammen mit Solvias 2008 statt. In zahlreichen so genannten Kamingesprächen mit externen Experten wurden weitere strategische Entscheidungen vorbereitet.  Das Logo des Arbeitskreises wurde vom Patentamt als Marke geschützt. Gemeinsam mit der ISPE wurde über mehrere Jahre auch ein Awareness-Dokument PAT/QbD für die Pharmaindustrie entwickelt.

    Die Hauptaktivität in den ersten Jahren nach der Gründung bestand darin, neben den Kolloquien den AK in Deutschland und auch international „sichtbar“ zu machen. Hervorzuheben sind hier insbesondere Kontakte zur NAMUR, ISPE-DACH, APV oder auch zur CPACT. Gemeinsam mit den Kollegen der CPACT und weiteren Institutionen wurde 2008 in Frankfurt im DECHEMA Haus die erste Europäische gemeinsame PAT-Tagung, die European Conference on Process Analysis and Control Technology, EuroPACT, durchgeführt.

    Das wesentliche Ziel des AK, die Community der Prozessanalytik in Deutschland, Österreich und der Schweiz zu vernetzen, war erreicht. Dazu ist dann natürlich auch ein Vorstand sinnvoll und notwendig, der die Community vollständig repräsentiert. Die Mitgliederversammlung hat entsprechend dem Antrag des Vorstandes am 23.4.2008 deshalb eine Satzungsänderung beschlossen, so dass je ein Vertreter der derzeitigen Interessengruppen des AK wie Hochschulen und Forschungseinrichtungen, Industrieanwender und auch Geräte- und Softwarehersteller im Vorstand vertreten sein sollten.

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    Kooperationen und Internationalisierung

    Verstetigung der Arbeit

    Die Vorstandswahl wurde im September und Oktober 2008 durchgeführt. Es standen für die drei Listen 7 Kandidaten zur Verfügung. Die Wahlbeteiligung lag bei über 50 %, was den hohen Aktivierungsgrad des AK widerspiegelt. In den neuen Vorstand für die Amtszeit 2009 – 2012 wurden gewählt: Prof. Dr. Rudolf Kessler (Vorsitzender, HS Reutlingen), Dr. habil. Wolf-Dieter Hergeth (Stellvertreter, Wacker Chemie), Dr. Dirk Steinmüller (Stellvertreter, Knick).

    Durch die weiteren Kolloquien in 2009 bei Sartorius in Gießen, 2010 bei Polytec in Waldbronn, 2011 zusammen mit den Kollegen aus Österreich im Chemiepark Linz und 2012 bei der BAM in Berlin hat sich eine eigene PAT-Familie herausgebildet. Wichtig war für den Arbeitskreis, den Trialog zwischen den Hochschulen, den Herstellern von Software und Geräten, sowie den Anwendern zu fördern und die Prozessanalytik auch in anderen Branchen zu etablieren. Deshalb wurden die weiteren wissenschaftlichen Aktivitäten bis heute durch Beteiligungen bei der Organisation von Konferenzen aufgewertet, z.B. der Anakon der GDCH, den ProcessNet Aktivitäten der DECHEMA, bei der Achema Ausstellung, sowie auch bei der Teilnahme am Wissenschaftsforum der GDCh.

    Mit der Durchführung von halbtägigen Kolloquien bei der DECHEMA konnten auch Spezialthemen für die Anwender aufbereitet und zur Diskussion gestellt werden. Zusammen mit der Arbeitsgruppe Messen und Regeln in der Biotechnologie der DECHEMA wurde ein CIT Sonderheft gestaltet. Die Trendberichte zur Achema und eine weitere Professionalisierung der Öffentlichkeitsarbeit  durch eine eigene Webseite wurde die Prozessanalytik als transdisziplinäre Querschnittstechnologie nicht nur in die Fachwelt getragen, sondern langsam auch in der Öffentlichkeit und Politik wahrgenommen.

    Höhepunkt in 2011 war die zweite EuroPact Konferenz. Federführend für diese internationale Konferenz sind der Arbeitskreis Prozessanalytik und die Kollegen der CPACT in Glasgow. Aufgrund der sehr erfolgreichen Europact 2008 und Europact 2011 wurde gemeinschaftlich mit den europäischen Partnern beschlossen, die Europact alle drei Jahre stattfinden zu lassen. Für 2014 wurde Barcelona als Konferenzort bestimmt. Zum ersten Male wurden in 2012 und 2013 auch Kontakte zur chinesischen Instrumental Society (CIS) aufgebaut z.B. durch Plenarvorträge auf deren Tagung in Shanghai und Peking.

    Forschung und Weiterbildung für die Prozessanalytik

    Ein Kernthema – und für die nachhaltige Entwicklung des Themas Prozessanalytik unabdingbar – war die Motivierung universitärer Arbeitsgruppen und außeruniversitärer Forschungsinstitutionen für die Prozessanalytik. Deshalb wurden  Anstrengungen unternommen,  mittelfristig eigene Forschungsfelder und Forschungsbudgets zu generieren und die Prozessanalytik als eigenständiges und förderungswürdiges Forschungsthema in Deutschland zu etablieren. Ein erster Schritt ist schon getan durch die Mitgliedschaft des AK im fms und durch den Aufbau vielversprechender Kontakte mit dem BMBF, sowie Gespräche mit den Kollegen aus dem Bereich Biotechnologie über ein gemeinsames Vorgehen.

    Nach langen Vorbereitungen hat der AK in 2008 und in den Folgejahren auch mehrere Expertenworkshops im kleinen Kreis mit dem Thema „Ausbildung und PAT“ durchgeführt und auf den Mangel an ausgebildeten Prozessanalytikern hingewiesen. In einem ersten Schritt wurden die Schnittmengen aus Verfahrenstechnik, Chemie, Physik und Pharma für die PAT- Ausbildung mit dem Fokus Master definiert und im zweiten Schritt dann gemeinsam mit den Industrievertretern die Anforderungen an einen „Master of Process Analytics and Control Technology“ definiert. Auch an die Etablierung eines externen Masters zur berufsbegleitenden Qualifizierung, beispielsweise modular über 2 Jahre konzipiert, wurde gedacht.

    Zusätzlich wurde ein Weiterbildungskonzept in der Prozessanalytik für die bereits im Berufsleben stehenden Personen entwickelt mit  Einsteigerseminaren von 3–5 Tagen. Durch  die Fort- und Weiterbildung sollen berufsspezifische Fertigkeiten vertieft, die Handlungskompetenzen erweitert und die persönliche Entwicklung gefördert werden.  Die Kurse wurden aus rechtlichen Gründen zwar von der DECHEMA oder der GDCh durchgeführt, aber durch die Gestaltung der Flyer mit den  beiden Logos wurde die enge Verbundenheit der Themenbereiche Analytik und Verfahrenstechnik eindrücklich dokumentiert. Mit insgesamt 13 Kursen war der AK überaus aktiv an der Weiterbildung sowohl innerhalb der GDCH als auch der DECHEMA mit dem Thema Prozessanalytik beteiligt. Leider waren die Kurse nicht immer voll ausgelastet, so dass eine kommerzielle Weiterführung aller Kurse derzeit nicht möglich ist.

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    Neue Generation Prozessanalytiker und Zukunftsperspektiven

    Vorstand

    In 2012 wurde ein neuer Vorstand gewählt für die Amtszeit 2013 bis 2016 mit dem Ziel, sowohl die personelle und fachliche Vielfalt des Themas Prozessanalyse zu erweitern als auch die Zukunftsfähigkeit des Arbeitskreises zu gewährleisten. Der neue Vorstand, der aus 9 Vorschlägen gewählt wurde, setzt sich wie folgt zusammen: Vorsitz: Dr. habil. Michael Maiwald, BAM Berlin, er vertritt die Hochschulen und Forschungsinstitute, Stellvertreter:  Elke Hilscher, KWS SAAT AG, Einbeck, sie vertritt die Anwender, Dr. Jens Nolte, Polytec GmbH, Waldbronn, er vertritt die Instrumentenhersteller und Dr. Thomas Steckenreiter, vormals Endress+Hauser Conducta, heute BTS, vertritt die Instrumentenhersteller und Anwender. Aufgrund von Stimmengleichheit vertreten 2 Personen den Bereich der Instrumentenhersteller.

    Bewährtes erhalten

    Kristallisationskeim ist und bleibt weiterhing das jährlich stattfindende Kolloquium, das in 2013 bei der BASF gefeiert wurde. Mit 200 Teilnehmern und der Feier „100 Jahre PAT“ war die Tagung ein riesiger Erfolg. Das nächste Kolloquium fand 2014 in Gerlingen zusammen mit der Firma Endress & Hauser statt, in 2015 wird das Kolloquium zusammen mit der TU Wien in Wien veranstaltet. Besonders hervorzuheben ist der große Erfolg bei der Durchführung der EuroPact 2014 im Mai in Barcelona zusammen mit Roma Tauler und Anna de Juan. Die 257 Teilnehmer aus 23 Ländern setzten sich gemischt aus Forschungs- und einer wachsenden Anzahl von Industrievertretern zusammen. Knapp 20 Firmenaussteller rundeten das Programm mit einer breiten Geräteausstellung ab. Im Laufe der Konferenz ist deutlich geworden, dass nun eine „Prozessanalysentechnik-Familie“ auf europäischer Ebene entstanden ist. Dabei war die Gruppe der deutschen Teilnehmer mit knapp einem Drittel besonders stark vertreten. Erstmals war auch ein weltweites Interesse spürbar mit einer nennenswerten Anzahl von internationalen Anmeldungen und Beitragseinreichungen, darunter die China Instrument and Control Society mit etwa 10 Teilnehmerinnen und Teilnehmern.

    Im Herbst 2014 fand wieder die ProcessNet statt, der gemeinsamen Plattform der Chemischen Technik und Verfahrenstechnik von DECHEMA und VDI-GVC, und die DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie.  Wie in den vergangenen Jahren haben Mitglieder des Arbeitskreises und Mitglieder der DECHEMA Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“ für den Programmausschuss aus allen eingesendeten Beiträgen insgesamt neun Sessions zu prozessanalytischen Themen zusammengestellt. Dies belegt eindrucksvoll, dass das Thema PAT nunmehr auch in der Verfahrenstechnik ein wichtiger Bestandteil ist. Zudem wurde die Prozessanalytik eines der Leitthemen der ACHEMA 2015. Am 17. Juni 2015 hat ein Komitee des Arbeitskreises gemeinsam mit den ACHEMA-Organisatoren einen Thementag mit internationalen Experten gestaltet, der durch zwei Fachsessions zu den Themen „Prozessanalytik“ und „Chemometrie“ abgerundet wurde. Am 18. Juni fandein umfangreiches Praxisforum zum Thema „Prozessanalytik“ mit vielen Anwender-Beiträgen statt.

    Neben den Tagungen hat sich der Arbeitskreis seit Jahren auch der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses angenommen. Dabei wurden zahlreiche Reisestipendien an junge Wissenschaftler und Masteranden vergeben. Seit 2007 ist der Arbeitskreis unter den Organisatoren des Interdisziplinären Doktorandenseminars einer der Hauptsponsoren. Auf benachbarten Tagungen (z. B. ProcessNet-Jahrestagung, Wissenschaftsforum, EuroPACT) verleiht der AK Prozessanalytik einen eigenen Preis für herausragende Abschlussarbeiten. Auf der EuroPACT 2014 wurden so z.B. insgesamt vier Preise von einem Preis-Komitee des erweiterten Vorstandes und weiteren Fachvertretern des Organisationskomitees ausgewählt. Der mit 1.500 € dotierte Siemens-Preis wurde ebenfalls auf der EuroPACT zum 4. Male für eine herausragende Publikation auf dem Gebiet der Prozessanalytik an junge Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler vergeben. Der bereits sechste Prozessanalytik-Award des AK Prozessanalytik konnte 2014 traditionell wieder im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung in Aachen verliehen werden.

    Neues wagen

    Die Diskussion über eine Neustrukturierung des Weiterbildungskonzeptes hat gerade begonnen und wird sicherlich in den nächsten Jahren einen erfolgreichen Neustart gewährleisten. Die Hochschule Reutlingen hat in 2013 ein Lehr- und Forschungszentrum mit dem Titel Process Analysis & Technology (PA&T) gegründet. Aufbauend auf den bisherigen Arbeiten soll in dem Zentrum die ganze interdisziplinäre Vielfalt der Prozessanalyse abgebildet werden. Zwei Professoren aus dem Bereich Spektroskopie (Prof. Dr. Karsten Rebner) und Chromatographie (Prof. Dr. Jörg-Ingo Baumbach) wurden schon berufen, zwei weitere Professuren (Verfahrenstechnik, Chemometrie) werden derzeit ausgeschrieben. Zum WS 2014/2015 wurde  auch der neue intersdisziplinäre englischsprachige Masterstudiengang „Process Analysis & Technology Management“ erfolgreich gestartet. Der Studiengang ist in ganz Europa vernetzt und wird in enger Kooperation mit der Industrie in neuen Lehr- und Lernformen praktiziert. Der Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Technischen Universität Kaiserslautern verlieh am 13. Juli 2012 Herrn Dr. Michael Maiwald, Berlin, die Lehrbefugnis für das Fach „Prozessanalytik“. Dies ist bundesweit die erste Venia Legendi, die für das Fach „Prozessanalytik“ erteilt wurde.

    Den zunehmenden Anteil an Studierenden, die Mitglied im AK Prozessanalytik soll Rechnung getragen werden, dass auch ein Jung-Prozessanalytiker im neuen Vorstand vertreten sein soll. Die nötige Satzungsänderung wird vorbereitet und soll zur Amtszeit des neuen Vorstandes in 2016 umgesetzt sein.

    Nicht unerwähnt sollen auch die Anstrengungen des Arbeitskreises sein, dass bei den Drittmittelgebern auch ein Schwerpunkt Prozessanalytik als Querschnittstechnologie eingerichtet wird. So wurde z.B. in der Agenda Photonik 2020 zum ersten Male auch das Thema Prozessanalytik explizit im Programm erwähnt als auch explizit die Prozessanalytik im Horizon 2020 der EU ausgeschrieben.  Es bleibt zu hoffen, dass sich nun viele Wissenschaftler zusammen mit der Industrie an den Programmen beteiligen. Einige Konsortien, die auch Mitglied im Arbeitskreis sind, waren in beiden Programmen erfolgreich.

    Der Arbeitskreis organisiert derzeit auch Ad-hoc Arbeitsgruppe mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten. Z.B. eine Arbeitsgruppe „Einsatz von miniaturisierten optischen Spektroskopiesystemen in der Prozessanalytik“. Ziel ist dabei ein so genanntes White Paper zu produzieren und damit eine Plattform für die Bewertung neuer Technologien aufzubauen.

    Zukunft sichern

    Vom 12.–15. Oktober 2014 wurde gemeinsam von der DECHEMA und dem Arbeitskreis Prozessanalytik das Tutzing-Symposion 2014 unter dem Motto „Prozessanalytik – Werkzeug oder Zukunftstechnologie?“ organisiert. Das traditionelle, dreitägige Format „Tutzing-Symposion“ in herrlichem Ambiente und mit sehr viel Raum für Gespräche bot eine einzigartige Möglichkeit, die Facetten der Prozessanalytik kontextbezogen und praxisnah endlich einmal in aller Breite und Tiefe zu diskutieren. Auf eine technisch orientierte Frontalveranstaltung wurde zugunsten von Impulsvorträgen und Diskussionsforen daher komplett verzichtet und das Fachpublikum selbst aktiv an der Entstehung einer zukunftsweisender Begriffsbildung und Perspektive einbezogen. Eine exakte Definition und Abgrenzung des Begriffs „Prozessanalytik“ ist wegen der ungeheuren Breite und Vielfalt nicht ohne weiteres möglich. Für viele ist Prozessanalytik zunächst ein Werkzeug für klar definierte Messaufgaben, wobei sie oft gar nicht direkt in Erscheinung tritt – wie ein Mikroprozessor im Computer. Für andere ist Prozessanalytik eine Branche, vielleicht sogar eine „Kultur“, wobei sie dann weit über die konkrete Applikation hinaus eine unverzichtbare Zukunftstechnologie für den Standort Deutschland und Europa bildet. Beide Sichtweisen sind erlaubt, die Wahrheit liegt bekanntlich irgendwo dazwischen und hier vielleicht sogar darüber. Im Rahmen des 53. Tutzing-Symposions wurde innerhalb eines Workshops ebenfalls über aktuelle Anforderungen für die Aktualisierung der Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2015+“ gemeinsam mit Experten der NAMUR diskutiert. Das Symposium hat viele Diskussionen angestoßen und muss nun in reale Handlungsanweisungen umgesetzt werden.

    Industrie 4.0

    Der Arbeitskreis wird sich dieser Herausforderung stellen und technologische Wege aufzeichnen, sobald die Prozessindustrie ihre Vorstellungen entwickelt und Anforderungen zu „Industrie 4.0″ formuliert hat. Der Arbeitskreis schlug vor, die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Doktorandenseminars in die Diskussion einzubinden, da eine nachhaltige Entwicklung solcher Szenarien nur unter Mitwirkung zukünftiger Expertinnen und Experten möglich ist. Zur Begleitung des Doktorandenseminars in 2015 und des Workshops hatten sich auch Vertreter aus der Prozessindustrie beteiligt.

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    Resumè

    Ohne die vielfältigen Messmethoden der Prozessanalytik sind heute industrielle Produktionsanlagen, wie man sie z.B. in den Bereichen Chemie, Pharma- oder Lebensmittelproduktion findet, nicht mehr wirtschaftlich oder sicher zu betreiben. Insbesondere der Standort Deutschland verfügt über einen ansehnlichen Wissens- und Technologievorsprung, dies sowohl in der Forschung an Hochschulen und Universitäten als auch bei den Messgeräteherstellern, die den exzellenten wissenschaftlichen Output sowie die lang akkumulierte technische Erfahrung den Anwendern für Ihre bestehenden und zukünftigen Messaufgaben zugänglich machen. Die Prozessanalytik ist als „Enabling-Technology“ damit gleich in zweifacher Hinsicht wertvoll und hilft Standortvorteile auch langfristig und nachhaltig zu sichern: Einerseits ermöglicht sie der produzierenden Industrie die sichere und effiziente Herstellung international wettbewerbsfähiger Produkte. Andererseits bietet sie aber auch einer gerade neu entstehenden Messtechnikbranche die Möglichkeit, produktionstechnisches Know-how in Form von Mess- und Regeltechnik weltweit zu exportieren.

     

    Zusammenstellung: Rudolf Kessler, 09.04.2015

10 Jahre Arbeitskreis Prozessanalytik

Der Arbeitskreis Prozessanalytik feiert Gründungsjubiläum
Vom 22.-24. Oktober 2002 fand bei der Wacker Chemie in Burghausen ein „Symposium Prozessanalytik“ mit knapp 200 Teilnehmern incl. Ausstellern vor allem aus Deutschland statt. In Gesprächen und Diskussionen wurde die Notwendigkeit deutlich, prozessanalytische Aktivitäten im deutschsprachigen Raum zusammenzuführen und der Prozessanalytik ein „Sprachrohr“ zu geben. Die folgenden etwa zweieinhalb Jahre wurden genutzt, um in zahlreichen persönlichen Einzelkontakten und in Gesprächen mit Behörden, Instituten und Organisationen ein konsensfähiges Konzept für einen organisatorischen Zusammenschluß der Prozessanalytiker zu erarbeiten. Schließlich trafen sich am 31. März 2005 im Carl-Duisberg-Hörsaal des DECHEMA-Hauses in Frankfurt/Main 88 Prozessanalytiker, um den „Arbeitskreis Prozessanalytik“ zu gründen. Er ist ein Arbeitskreis innerhalb der Fachgruppe Analytische Chemie der GDCh und wird von dieser gemeinsam mit der DECHEMA getragen.

(von Michael Maiwald 2015)

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Jahresberichte

Jahresbericht des Arbeitskreises Prozessanalytik 2016

Mit Ende 2016 geht nicht nur ein ereignisreiches Jahr für die Prozessanalytik zu Ende, sondern auch die Amtszeit des dritten Vorstandes des Arbeitskreises. In den vergangenen vier Jahren hat sich der Arbeitskreis als Plattform für den Trialog zwischen Anwendern, Forschern und Geräteherstellern zum Thema Prozessanalytik stetig weiterentwickelt und verzeichnet einen kontinuierlichen Zuwachs an Mitgliedern, insbesondere aber auch an Teilnehmern bei den Fachveranstaltungen.

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Jahresbericht des Arbeitskreises Prozessanalytik 2014

Die chemische Industrie steht vor gravierenden Veränderungen durch den demografischen Wandel. Hier ist insbesondere das Know-how in der chemisch-technischen Anlagenführung zu nennen, da viele chemische Prozesse nicht vollständig automatisch, sondern von technischen Mitarbeitern mit jahrzehntelanger, anlagenspezifischer Erfahrung gesteuert werden. Produktions- und Rezepturdaten werden vielfach nicht elektronisch erfasst, um Produktions- und Qualitätsparameter miteinander im Sinne von „Quality by Design“ in Verbindung zu bringen.

Zur gleichen Zeit setzt die technologisch anspruchsvolle Prozessindustrie auf Innovationen, wenn sie den Markt fortwährend mit neuen Produkten und Materialien bedienen will. Hier werden sich auch in Zukunft erhebliche Einschränkung durch äußere Zwänge, vor allem durch die Preisentwicklung und Verfügbarkeit von Rohstoffen ergeben, auf die die Prozessindustrie reagieren muß. Der Quality-by-Design-Ansatz und die Nutzung von Qualitätswissen über einen Prozess, kurz eine technisch wissenschaftliche Kultur, können dazu beitragen, dass unsere Prozesse flexibler bezüglich der Rohstoffschwankungen geführt werden können.

Die Prozessindustrie wäre heute schon in der Lage, ihre innovativen Tätigkeiten schneller umzusetzen und die damit verbundenen Qualitätssicherungs- und Freigabeprozesse mit Hilfe von konsequenterem Einsatz von Prozessanalytik zu beschleunigen. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass die Anwender die dazu nötige Zeit für eine Lern- und Vertrauensphase investieren, weil viele der eingesetzten Werkzeuge anspruchsvoll sind. Wer sich diese technisch wissenschaftliche Erfahrung verschafft wird mit phantastischen Möglichkeiten belohnt.

2014 war mit vier federführend organisierten Veranstaltungen und der Gestaltung eines PAT-Fachprogramms eines der aktivsten: Nach dem 8. Interdisziplinären Doktorandenseminar in Berlin und der 3. EuroPACT in Barcelona reihten sich die ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen in Aachen, das 53. Tutzing-Symposion am Starnberger See und das 10. Kolloquium des Arbeitskreises zum Thema „Prozessanalytik für die Biotechnologie“ in Gerlingen ein.

Im Jahr 2014 erfuhr der Arbeitskreis Prozessanalytik erneut in Folge einen Mitgliederzuwachs. Zu Jahresbeginn kletterte die Mitgliederzahl von 259 (30) im Vorjahr auf 282 (49). Im September dieses Jahres betrug der Mitgliederstand 295 (55). Knapp jedes fünfte Mitglied gehört mittlerweile zur Gruppe der Studierenden oder ist in Ausbildung (Angaben in Klammern), was sehr erfreulich ist.

Die weiterhin ansteigende Besucherzahl der Internetseiten des Arbeitskreises (http://arbeitskreis-prozessanalytik.de/) belegen ebenfalls seine hohe Attraktivität.

Perspektiven

Ohne die vielfältigen Messmethoden der Prozessanalytik sind heute industrielle Produktionsanlagen, wie man sie z.B. in den Bereichen Chemie, Pharma- oder Lebensmittelproduktion findet, nicht mehr wirtschaftlich oder sicher zu betreiben. Insbesondere der Standort Deutschland verfügt über einen ansehnlichen Wissens- und Technologievorsprung, dies sowohl in der Forschung an Hochschulen und Universitäten als auch bei den Messgeräteherstellern, die den exzellenten wissenschaftlichen Output sowie die lang akkumulierte technische Erfahrung den Anwendern für Ihre bestehenden und zukünftigen Messaufgaben zugänglich machen. Die Prozessanalytik ist als „Enabling-Technology“ damit gleich in zweifacher Hinsicht wertvoll und hilft Standortvorteile auch langfristig und nachhaltig zu sichern: Einerseits ermöglicht sie der produzierenden Industrie die sichere und effiziente Herstellung international wettbewerbsfähiger Produkte. Andererseits bietet sie aber auch einer gerade neu entstehenden Messtechnikbranche die Möglichkeit, produktionstechnisches Know-how in Form von Mess- und Regeltechnik weltweit zu exportieren.

Was ganz allgemein für die Prozessindustrie zutrifft, gilt insbesondere für die Biotechnologie. Dieses war Anlass, den Themenschwerpunkt „Prozessanalytik für die Biotechnologie“ für das 10. Kolloquium auszuwählen. Die Biotechnologie ist eine applikationsorientierte und transdisziplinäre Wissenschaft zwischen Biologie, Medizin, Chemie und Verfahrenstechnik. Sie ist mittlerweile einer der wichtigen Innovationstreiber und hat eine hohe wirtschaftliche Bedeutung bekommen. So werden heutzutage nicht nur Lebensmittel und landwirtschaftliche Produkte sondern auch Chemikalien, Biokraftstoffe und pharmazeutische Produkte (z. B. Impfstoffe) für verschiedenste Anwendungen mittels biotechnologischer Verfahren hergestellt. Von der Biotechnologie werden wichtige Forschungsimpulse für eine zukünftige biobasierte Wirtschaft, die sogenannte „Bioökonomie“, ausgehen. Herausforderungen für die Biotechnologie liegen in den Bereichen Gesundheit, Ernährungssicherheit, nachhaltige Agrarproduktion, industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie der energetischen Nutzung von Biomasse.

Die Biotechnologie wandelt sich zu einer Disziplin, die in der Lage ist, biologische Produktionssysteme gezielt zu konstruieren und maßgeschneiderte Produkte und Therapeutika herzustellen. Die Voraussetzungen dafür ergeben sich u. a. aus den technischen Möglichkeiten der Bioprozessanalytik. Beispielsweise müssen für die Regelung eines biotechnologischen Prozesses die Zusammensetzung des Mediums und der darin enthaltenen Gase und Zellen bzw. Zellverbände kontinuierlich erfasst werden. Für die meisten biotechnologischen Prozesse ist aber heute noch kein ausreichendes mechanistisches Modellverständnis vorhanden und/oder eine direkte Messung der Zielproteine möglich. Daher müssen Lösungswege gefunden werden müssen, um die Prozesse indirekt und mittels einer Kombination von Variablen zu steuern.

Vor dem Hintergrund eines bevorstehenden demografischen Wandels, dem sich die chemische Industrie aktuell gegenübergestellt sieht, gelingt ein Gegensteuern insbesondere durch Verfahren der Mess- und Automatisierungstechnik mit eingebauten „Qualitätsregelkreisen“. Daher erfährt das Zukunftsprojekt „Industrie 4.0″ derzeit eine rasante Dynamik, die außerhalb der Fertigungsindustrie auch für die Prozessindustrie bedeutend ist. „Industrie 4.0″ spielt auf die vierte industrielle Revolution an und soll die klassischen Produktionsverfahren der Prozessindustrie neu ausrichten. Die ersten drei wurden durch die Mechanisierung (Webstuhl), die Massenproduktion (Ford) und den Einsatz von Computern erreicht. Industrie 4.0 bewältigt eines Tages die starke Individualisierung der Produkte für die Kunden ohne Einschränkungen der Produktqualität. Gleichzeitig eröffnen sich weitere Perspektiven wie z. B. Ressourcen- und Energieeffizienz, urbane Produktion, Bewältigung des demografischen Wandels, Begegnung des Fachkräftemangels oder Verbesserung der Work-Life-Balance. Unternehmen der Fertigungs- und Prozessindustrie erwarten im Rahmen von Industrie 4.0 zukünftig eine weltweite Vernetzung ihrer Produktionsanlagen, Maschinen, Lagersysteme und Betriebsmittel als Cyber-Physical Systems (CPS). Das sind intelligente Maschinen und Betriebsmittel, die autonom Informationen austauschen, Aktionen auslösen und sich gegenseitig selbstständig steuern. Dazu gehört eine veränderte Produktionslogistik („Smart Factory“) und -hierarchie, die auch Auswirkungen auf die Automatisierungsstruktur haben werden.

Der Arbeitskreis wird sich dieser Herausforderung stellen und technologische Wege aufzeichnen, sobald die Prozessindustrie ihre Vorstellungen entwickelt und Anforderungen zu „Industrie 4.0″ formuliert hat.

Veranstaltungen

Im Februar 2014 fand bereits das 8. Interdisziplinäre Doktorandenseminar unter Federführung des AK Prozessanalytik statt. Zum ersten Mal wurde das Doktorandenseminar in Kooperation mit den kreativen jungen Verfahrensingenieuren (kjVIs) ausgerichtet, um auch analytisch interessierte Verfahrenstechnikerinnen und Verfahrenstechniker anzusprechen und damit „richtig interdisziplinär“ zu machen. Für die Doktorandentagung wurden vom Arbeitskreis wieder zahlreiche Reisekostenstipendien gewährt.

Das 9. Doktorandenseminar wird vom 22.–24. Februar 2015 in Berlin wieder in Zusammenarbeit mit den kjVIs organisiert. Die Arbeitskreise Chemometrik und Qualitätssicherung sowie Elektrochemische Analysenmethoden beteiligen sich leider nicht mehr an der Organisation. 2015 soll erstmalig ein Workshop zum Thema „Industrie 4.0“ stattfinden: Ein Projektteam im Auftrag der VDI/VDE-GVA und der NAMUR hat sich vorgenommen, die Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2015+“ bis Herbst 2015 hinsichtlich der Bedeutung der Sensorik und Prozessanalytik für das Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ zu überprüfen und dafür mögliche zukünftige Szenarien am Beispiel zentraler chemisch-pharmazeutischer Grundoperationen zu beschreiben. Die vierte industrielle Revolution wird die klassischen Produktionsverfahren der Prozessindustrie neu ausrichten. Industrie 4.0 könnte eines Tages die starke Individualisierung der Produkte für die Kunden ohne Einschränkungen der Produktqualität bewältigen. Der Arbeitskreis schlug vor, die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Doktorandenseminars in die Diskussion einzubinden, da eine nachhaltige Entwicklung solcher Szenarien nur unter Mitwirkung zukünftiger Expertinnen und Experten möglich ist. Zur Begleitung des Doktorandenseminars und des Workshops haben sich bereits Vertreter aus der Prozessindustrie angekündigt.

Vom 06.–09. Mai 2014 fand die 3. EuroPACT in Barcelona statt, die gemeinsam mit den wichtigsten Europäischen Arbeitsgruppen organisiert wurde. Die 257 Teilnehmer aus 23 Ländern setzen sich gemischt aus Forschungs- und einer wachsenden Anzahl von Industrievertretern zusammen. Knapp 20 Firmenaussteller rundeten das Programm mit einer breiten Geräteausstellung ab.  Im Laufe der Konferenz ist deutlich geworden, dass nun eine „Prozessanalysentechnik-Familie“ auf europäischer Ebene entstanden ist. Dabei war die Gruppe der deutschen Teilnehmer mit knapp einem Drittel besonders stark vertreten. Erstmals war auch ein weltweites Interesse spürbar mit einer nennenswerten Anzahl von internationalen Anmeldungen und Beitragseinreichungen, darunter die China Instrument and Control Society mit etwa 10 Teilnehmerinnen und Teilnehmern.

Die Konferenz war entlang achter Themenbereiche strukturiert und jeweils thematisch durch Plenarvorträge eingerahmt. Durch die Kompetenzen der Ausrichter der University of Barcelona stellten die Themenfelder „Process Chemometrics“ und „Multivariate Process Modeling“ einen Schwerpunkt der diesjährigen Tagung dar und vermittelten die Untrennbarkeit der Chemometrie von der Prozessanalytik für eine effektive Datenanalyse und Modellbildung. Die Themenfelder „New Technologies for Process Analysis“ und „Image Analysis and Process Tomography“ gaben eine Idee davon, wie Prozessanalytik durch neue Technologien methodisch ständig erweitert wird. Das Programm wurde abgerundet mit „Agrofood“ und „Bioprozessanalytik“ sowie „Real-Time Process Performance Monitoring“ und „Real Life Manufacturing“. Aus den knapp 130 hochkarätigen Einsendungen konnten 42 Vorträge ausgewählt werden, die ein von den Besuchern vielfach gelobtes hervorragendes Niveau ergaben. Um den knapp 80 nicht minder ausgezeichneten Posterbeiträgen ein würdiges Podium zu bieten, wurden erstmals Sessions mit Kurzpräsentationen durchgeführt, in denen die Autoren ihre Arbeiten in 1–2 Folien näherbringen konnten.

Auf der EuroPACT 2014 wurden insgesamt vier Preise von einem Preis-Komitee des erweiterten Vorstandes und weiteren Fachvertretern des Organisationskomitees ausgewählt. Der mit 1.500 € dotierte 4. Siemens-Preis für eine herausragende Publikation auf dem Gebiet der Prozessanalytik an junge Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler wurde Dr. Jose Maria González-Martínez, Shell Global Solutions International B.V. verliehen (“Bilinear Modeling of Batch Processes. Part III: Parameter Stability” J. Chemometrics 2014, 28, 10–27).  Der Arbeitkreis stiftete zwei Posterpreise an Julian Lauzon-Gauthier, Université Laval, „A new Multi-Block PLS Algorithm Including a Sequential Pathway“ und Elena Simone, Loughborough University, „Combined Use of Raman and ATR-UV/Vis to Obtain the Desired Polymorphic Form of Anthranilic Acid“. Der mit 1.000 €  und einer zweijährigen DECHEMA-Mitgliedschaft dotierte Prozessanalytik-Award 2013 für die beste Qualifizierungsarbeit wurde Herrn Adrian Wyss, ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, für seine Diplomarbeit „Einsatz von Fluoreszenzspektroskopie für die Reinigungskontrolle bei der Herstellung von Feinchemikalien“ verliehen.

Vom 30.09. bis 02.10.2014 fand die ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2014 im Eurogress Konferenzzentrum Aachen statt. Die Fachgemeinschaften von ProcessNet, der gemeinsamen Plattform der Chemischen Technik und Verfahrenstechnik von DECHEMA und VDI-GVC, und die DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie stellen ihr Themenspektrum vor und präsentieren aktuelle Entwicklungen und Forschungsergebnisse. Wie bereits in den vergangenen Jahren wurde insbesondere Wert auf einen interdisziplinären Austausch gelegt. Dies spiegelt sich in den gemeinsamen Fachthemen und in gremienübergreifenden Themen wider. Wie in den vergangenen Jahren haben Mitglieder des Arbeitskreises und Mitglieder der DECHEMA Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“ für den Programmausschuss aus allen eingesendeten Beiträgen insgesamt neun Sessions zu prozessanalytischen Themen zusammengestellt.

Der bereits sechste Prozessanalytik-Award 2014 des AK Prozessanalytik konnte traditionell wieder im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung in Aachen verliehen werden. Der Preis wurde verliehen an Frau Gabriela Gentner, TU Dresden, für ihre Diplomarbeit „Prozessintensivierung eines Produktionsschrittes zur Herstellung eines Elektrolyts“. Ihre Diplomarbeit wurde im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der TU Dresden und der Lonza AG in Visp/CH angefertigt. Die Herausforderung war, eine Reaktionsoptimierung durchzuführen ohne das Vorhandensein einer Referenzanalytik. Frau Gentner löste das Problem mit Hilfe der Online-MIR-Spektroskopie und der multivariaten Datenanalyse. Um die Konzentrationen der Reaktionsspezies vorhersagen zu können, war es vor allem notwendig die verschiedenen Reaktionsprodukte und entsprechende Gleichgewichte zu identifizieren. Dies gelang Frau Gentner mit der Erstellung von „Indirect Hard“ Modellen. Nach der Identifizierung konnte eine relative Kalibrierung zur Vorhersage der Konzentration erfolgen.

Vom 12. –15. Oktober 2014 wurde gemeinsam von der DECHEMA und dem Arbeitskreis Prozessanalytik das Tutzing-Symposion 2014 unter dem Motto „Prozessanalytik – Werkzeug oder Zukunftstechnologie?“ organisiert. Eine exakte Definition und Abgrenzung des Begriffs „Prozessanalytik“ ist wegen der ungeheuren Breite und Vielfalt nicht ohne weiteres möglich. Für viele ist Prozessanalytik zunächst ein Werkzeug für klar definierte Messaufgaben, wobei sie oft gar nicht direkt in Erscheinung tritt – wie ein Mikroprozessor im Computer. Für andere ist Prozessanalytik eine Branche, vielleicht sogar eine „Kultur“, wobei sie dann weit über die konkrete Applikation hinaus eine unverzichtbare Zukunftstechnologie für den Standort Deutschland und Europa bildet. Beide Sichtweisen sind erlaubt, die Wahrheit liegt bekanntlich irgendwo dazwischen und hier vielleicht sogar darüber.

Das traditionelle, dreitägige Format „Tutzing-Symposion“ in herrlichem Ambiente und mit sehr viel Raum für Gespräche bot eine einzigartige Möglichkeit, die Facetten der Prozessanalytik kontextbezogen und praxisnah endlich einmal in aller Breite und Tiefe zu diskutieren. Auf eine technisch orientierte Frontalveranstaltung wurde zugunsten von Impulsvorträgen und Diskussionsforen daher komplett verzichtet und das Fachpublikum selbst aktiv an der Entstehung einer zukunftsweisender Begriffsbildung und Perspektive beteiligt

Im Rahmen des 53. Tutzing-Symposions wurde innerhalb eines Workshops ebenfalls über aktuelle Anforderungen für die Aktualisierung der Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2015+“ gemeinsam mit Experten der NAMUR diskutiert.

Den Abschuss der diesjährigen Aktivitäten bildet das 10. Kolloquium des Arbeitskreises Prozessanalytik am 28. und 29. November 2014 in Gerlingen bei Stuttgart. Das diesjährige Schwerpunktthema ist „Prozessanalytik für die Biotechnologie“. Prozessanalytik hilft der Biotechnologie, die gewünschte Produktqualität bei optimaler Ausnutzung von Rohstoffen, Energie und Produktionsanlagen sicherzustellen und dabei, die Verfahren unter realistischen Produktionsbedingungen besser zu verstehen und zielgerechter zu verbessern, sowie ein Transferierbarkeit in der Maßstabsvergrösserung sicherzustellen. Erstmals findet ein Konferenzvorkurs zur Chemometrie statt. In der Eröffnung dazu geht es um Konzepte zur multivariaten Analyse mehrdimensionaler Daten. Das 10. Kolloquium wird vom Veranstaltungsmanagement-Team der GDCh gemeinsam mit dem Hauptsponsor Endress+Hauser Conducta GmbH & Co. KG im neuen Tagungszentrum am Produktionsstandort in Gerlingen bei Stuttgart ausgerichtet. Für das 10. Kolloquium wurden vom AK wieder Stipendien für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben.

Weitere Aktivitäten des Arbeitskreises

Weiterbildung im Bereich der Prozessanalytik

Im Jahr 2014 wurden folgende Module von Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Industrie erfolgreich angeboten.

    • Prozess-Spektroskopie – Grundlagen, 26.–28. März 2014 in Berlin (GDCh, Dr. Maiwald)
    • Data Mining mit Multivariaten Methoden und Support Vector Machines, 14.–16. Mai 2014 in Frankfurt a. M. (DECHEMA, Prof. W. Kessler),
    • Quality by Design – Wissenschaftliche Grundlagen, 19.–20. Mai 2014 in Stuttgart (Prof. Kessler, DECHEMA)
    • Laserbasierte Prozessanalytik, 25.–26. September 2014 in Freiburg (GDCh Dr. Armin Lambrecht)

Prozessanalytik als eines der Leitthemen auf der ACHEMA 2015

Die Prozessanalytik erhält auf der ACHEMA 2015 neben zwei weiteren Schwerpunktthemen eine besondere Position. Am 17. Juni 2015 hat ein Komitee des Arbeitskreises gemeinsam mit den ACHEMA-Organisatoren einen Thementag mit internationalen Experten gestaltet, der durch zwei Fachsessions zu den Themen „Prozessanalytik“ und „Chemometrie“ abgerundet wird. Am 18. Juni findet ein umfangreiches Praxisforum zum Thema „Prozessanalytik“ mit vielen Anwender-Beiträgen statt.

Arbeitsgruppe „Einsatz von miniaturisierten optischen Spektroskopiesystemen in der Prozessanalytik“

Inzwischen existiert eine Vielzahl von miniaturisierten optischen Spektroskopie-Systemen und -Sensoren (MOSS) für Spektralbereiche vom UV bis ins MIR. Vielfach wurden die Schlüsselkomponenten mit erheblichem Aufwand im Rahmen von technologieorientierten Fördervorhaben vorentwickelt, dann meist jedoch nur bis zur Prototypen- oder Funktionsmusterreife ausgestaltet. Eine anschließende Serienproduktion bzw. der Einsatz von größeren Stückzahlen in realen Anwendungen ist bislang bis auf wenige Ausnahmen nicht zu beobachten.

Für den Einsatz von MOSS sprechen die geringen Abmessungen, die z. B. Anwendungen auf engstem Raum ermöglichen, aber auch der Preis, der bei entsprechender Stückzahl und durch Wahl geeigneter Herstellungsverfahren niedriger als bei konventionell aufgebauten Spektroskopie-Systemen liegt. Diese Vorteile adressieren Anwendungen in Consumer- und angrenzenden Bereichen (z.B. Automotive oder Einzelhandel) sowie insbesondere auch mobile Systemlösungen (z.B. tragbare Prüfgeräte oder Handy).

Als ein sehr wichtiges Anwendungsfeld wird die Prozessanalytik gesehen. Hier werden MOSS teilweise bereits eingesetzt. Für einen breiteren Einsatz sind jedoch noch eine Reihe von Hindernissen zu überwinden. Der Arbeitskreis wendet sich nun an seine Mitglieder und bereitet zum Thema MOSS derzeit eine Ad-hoc-Arbeitsgruppe vor, um das Thema weiter voranzubringen.

 

gezeichnet

Elke Hilscher, Dr. Michael Maiwald, Dr. Jens Nolte, Dr. Thomas Steckenreiter
Vorstand des AK Prozessanalytik

Jahresbericht des Arbeitskreises Prozessanalytik 2013

Jahr 2013 feiert der Arbeitskreis Prozessanalytik 100 Jahr Prozessanalytik. Vor 100 Jahren, am 22. Mai 1913, erhielt Paul Gmelin, Mitarbeiter im physikalischen Laboratorium der Badischen Anilin und Soda Fabrik in Ludwigshafen das erste Patent auf ein Prozessanalysenmessgerät. Der sogenannte Pfeifenanalysator wurde entwickelt um das Verhältnis der Gase Stickstoff und Wasserstoff für die Ammoniaksynthese messtechnisch zu erfassen und den Produktionsprozess damit zu steuern.

Der Arbeitskreis Prozessanalytik hat ein Logo „100 Jahre PAT“ entwickelt, das unter einer Creative-Commons-Lizenz auch kommerziell genutzt und weitergegeben werden darf. Das Logo und das Originalpatent können auf der Internetseite des Arbeitskreises heruntergeladen werden. Das 9. Kolloquium des Arbeitskreises Prozessanalytik (28.–29.11.2013) trägt zu den Veranstaltungen im Jubiläumsjahr „100 Jahre PAT“ einen wichtigen Beitrag bei.

In 2013 konnte der Arbeitskreis Prozessanalytik erneut in Folge einen Mitgliederzuwachs verzeichnen. Im November dieses Jahres betrug der Mitgliederstand 287. Mit Austritten zum 31.12.2013 beträgt die Mitgliederzahl zum 01.01.2014 dann 281.

Die stetig steigende Besucherzahl der eigenen Internetseiten des Arbeitskreises (http://arbeitskreis-prozessanalytik.de/) belegen die hohe Attraktivität des Arbeitskreises.

Veranstaltungen

Im Februar 2013 fand das 7. Interdisziplinäre Doktorandenseminar unter Federführung des AK Prozessanalytik statt. Der Tagungsort Berlin, wo das Seminar zum zweiten Mal stattfand, hat sich damit als Veranstaltungsort etabliert. Für die Doktorandentagung wurden wieder zahlreiche Stipendien für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben.

Auf der ANAKON 2013 vom 04.–07.03 2013 in Essen wurde ein Vortrags- und Posterblock „Prozessanalytik und Automation“ vom Arbeitskreis mitgestaltet. Der Vortragsteil wurde sehr gut besucht. Die ANAKON 2013 war insgesamt ein sehr erfreuliches Highlight mit viel interdisziplinärem Austausch. Die ausgezeichnet gute Stimmung auf der Tagung wurde durch die erste März-Sonne noch einmal kräftig unterstützt.

Zusammen mit der DECHEMA wurde am 04. April 2013 das 710. DECHEMA-Kolloquium mit dem Thema “Prozessanalytik vor und nach der Messung – Probenaufbereitung und Daten-Management“ veranstaltet.

Das 9. Kolloquium des Arbeitskreises Prozessanalytik wird am 28. und 29. November 2013 von der BASF SE in Ludwigshafen am Rhein ausgerichtet. Mit dem gewählten Themenschwerpunkt „Prozessanalytik in Pro­duktions­verfahren: Prozessführung und -automatisierung“ stellt das Kolloquium eine zentrale Veranstaltung rund um „100 Jahre PAT“ dar. Mit den bereits über 190 Anmeldungen wird das Kolloquium das bisher teilnehmerstärkste. Wegen der Themenstellung bot es sich an, das Kolloquium erstmals gemeinsam mit der DECHEMA auszurichten. Auch für das 9. Kolloquium wurden zahlreiche Stipendien für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben, die die Veranstaltung mit weit über 30 wissenschaftlichen Posterbeiträgen bereichern.

Vom 21.–22. November 2013 findet die Fachtagung Prozessnahe Röntgenanalytik (PRORA) in Berlin statt, die ebenfalls „100 Jahre PAT“ im Eröffnungsvortrag thematisiert. Der Arbeitskreis stiftet auf dieser Tagung erstmals einen Posterpreis.

Das 8. Doktorandenseminar wird vom 23.–25. Februar 2014 in Berlin erstmals in Zusammenarbeit mit den Kreativen Jungen Verfahrensingenieuren organisiert, um den Dialog zu analytisch interessierten Verfahrenstechnikerinnen und Verfahrenstechnikern zu verstärken und damit noch interdisziplinärer zu werden.

Zusammen mit der DECHEMA ist im ersten Quartal 2014 die Fortsetzung der Kolloquien-Reihe geplant. Als mögliche Themen wurden die Arbeitstitel „Herausforderungen der Ultraspuren-Prozessanalytik“ sowie  „Prozessanalytik für Continuous Manufacturing basierend auf Batch-Prozessen“ vorgeschlagen.

Vom 06.–09. Mai 2014 findet die 3. EuroPACT in Barcelona statt, die gemeinsam mit den wichtigsten Europäischen Arbeitsgruppen organisiert wird. Erstmals ist hier auch die China Instrument and Control Society vertreten. 2012 und 2013 wurden Keynote-Redner des Arbeitskreises auf die jährlich stattfindende IPAC Tagung nach China eingeladen.

Auf der EuroPACT wird zum sechsten Mal der Prozessanalytik-Award vergeben. Der Preis wird für die beste Qualifizierungsarbeit auf dem Gebiet der Prozessanalytik im zurückliegenden Jahr 2013 vergeben. Aus den Bewerbungen wird ein Preis-Komitee des erweiterten Vorstandes des Arbeitskreises den Preisträger auswählen. Vorschläge für den Prozessanalytik-Award sind bis zum 31.12.2013 an den Vorstand des Arbeitskreises ( vorstand@arbeitskeis-prozessanalytik.de Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. ) mit einer kurzen Begründung zu richten. Ebenso wird der 4. Siemens-Preis für eine herausragende Publikation auf dem Gebiet der Prozessanalytik an junge Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler vergeben. Vorschläge für den Siemens-Preis sind ebenfalls bis zum 31.12.2013 an den Vorstand zusammen mit der Publikation und einer Begründung zu richten.

Eine ganz besonderer Veranstaltungsrahmen wird dem Arbeitskreis vom 12.–15. Oktober 2014 von der DECHEMA ermöglicht: Das 53. Tutzing-Symposion in der Evangelischen Akademie Schloss Tutzing am Starnberger See steht unter dem Motto „Prozessanalytik – Werkzeug oder Zukunftstechnologie?“ und beleuchtet die Chance der Prozessanalytik als wichtige Schlüssel-Technologie. Mit interessanten Impulsvorträgen und viel Raum für Diskussionen besteht die Chance, Meinungen und Gedanken in einem durchaus kontroversen Katalog von Ansichten und Randbedingungen zusammenzutragen, die einen Schlüssel zum Verständnis des Themenfelds Prozessanalytik bieten und damit die kulturelle Grundlage ausbauen. Prozessanalytik wird hier in einer Spanne von ihrem volkswirtschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Kontext bis hin zu ihrer Einbindung in den Prozess (Daten, Qualität, Steuerung, Sicherheit) betrachtet werden. Zudem ist auch eine Technologiediskussion vorgesehen, die zur Aktualisierung/Ergänzung der Technologie-Roadmap Prozess-Sensoren 2015+ herangezogen werden soll.

Schwerpunktthemen und Ereignisse 2012/2013

Berufung eines erweiterten Vorstands für die Amtsperiode 01.01.2013 bis 31.12.2016

Im Sommer 2012 wurden die Vorstandswahlen für die Amtsperiode vom 2013-2016 durchgeführt. Der Erweiterte Vorstand setzt sich nach Berufung interessierter Persönlichkeiten aus der Fachwelt  zusammen. Neben vielen bekannten Gesichtern, die sich bereits sehr lange für die Prozessanalytik engagieren – darunter auch die Mitglieder des alten Vorstandes  – ist die spontane Unterstützung aller Kandidatinnen und Kandidaten, die sich 2012 zur Vorstandswahl bereit erklärt hatten, besonders erfreulich. In 2013 kam der erweiterte Vorstand bereits dreimal zusammen, um über das Selbstverständnis und die zukünftige strategische Ausrichtung zu diskutieren und kommende Veranstaltungen zu planen. Der erweiterte Vorstand setzt sich wie folgt zusammen:

  • Dr. Helmut Berg, Bayer Technology Services GmbH
  • Dr. Martin Hajduk, Evonik Degussa GmbH
  • Dr. Monika Heisterkamp, Endress+Hauser Conducta GmbH+Co. KG
  • Dr. habil. Wolf-Dieter Hergeth, Wacker Polymer Systems GmbH & Co. KG
  • Prof. Dr. Christoph Herwig, Technische Universität Wien
  • Elke Hilscher, KWS (Vorstand)
  • Prof. Dr. Bernd Hitzmann, Universität Hohenheim
  • Dr. Volker Kehlenbeck, Nestlé
  • Prof. Dr. Rudolf W. Kessler, Hochschule Reutlingen
  • Dr. Michael Kloska, BASF SE
  • Dr. Renata Körfer, DECHEMA
  • Dr. Armin Lambrecht, Fraunhofer IPM Inst. f. Physikalische Messtechnik
  • Klaus-Jochen Lisner, Bühler AG
  • Dr. Michael Maiwald, BAM (Vorsitzender)
  • Joachim Mannhardt, ART Photonics
  • Dr. Torsten Maurer, Siemens AG
  • Dr. Jens Nolte, Polytec (Vorstand)
  • Dr. Heinrich Prüfer, SensoLogic GmbH
  • Dr. Manfred Rahe, Sartorius AG
  • Dr. Jens Schewitz, Merck KGaA
  • Dr. Thomas Steckenreiter, Bayer Technology Services GmbH (Vorstand)
  • Dr. Dirk Steinmüller, Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG

Weiterbildung im Bereich der Prozessanalytik

Der Arbeitskreis Prozessanalytik ist ein Arbeitskreis, der gemeinsam von der GDCh und der DECHEMA getragen wird. Ziel ist dabei die verfahrenstechnische Kompetenz der DECHEMA mit der analytischen Kompetenz der FG Analytik in der GDCh zu vereinen. Beide Institutionen gestalten und organisieren die geplanten Fort-und Weiterbildungskurse gemeinsam unter dem Logo des Arbeitskreises. Durch die Aus- und Weiterbildung sollen berufsspezifische Fertigkeiten vertieft, die Handlungskompetenzen erweitert und die persönliche Entwicklung gefördert werden.

Im Jahr 2013 wurden folgende Module von Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Industrie angeboten. Wegen mangelnder Nachfrage kamen leider einige Kurse nicht zustande.

  • Quality by Design – Wissenschaftliche Grundlagen, 15.–16. April 2013 in Stuttgart (Prof. Kessler, DECHEMA)
  • Data Mining mit Multivariaten Methoden und Support Vector Machines, 10.–12. Juni 2013 in Stuttgart (DECHEMA, Prof. W. Kessler),
  • Schwingungsspektroskopie für die chemische Qualitäts- und Prozesskontrolle, 17.–19. September 2013 in Essen (GDCh, Prof. Siesler)
  • Laserbasierte Prozessanalytik, 25.–26. September 2013 in Freiburg (GDCh Dr. Armin Lambrecht)
  • Prozessanalytik: Konzepte und Strategien, 05.–07. November 2013, voraussichtlich im Umfeld von Frankfurt am Main (DECHEMA, Prof. Kessler)
  • Prozessanalytik in der Biotechnologie, 11. –13. November 2013 in Hohenheim (DECHEMA, Prof. Ulber, Prof. Hitzmann)
  • Prozess-Spektroskopie – Grundlagen, 05.–07. November 2013 in Berlin (GDCh, Dr. Maiwald)
  • Online Chromatographie, 18.–19. November 2013 in Leverkusen (GDCh, Prof. Rehorek)

Weitere Aktivitäten des Arbeitskreises

Zahlreiche Mitglieder des AK und auch des erweiterten Vorstandes arbeiten in verschiedene Gremien und verbreiten so die Ideen des Arbeitskreises. Die facettenreiche Überlappung zu weiteren Themen, Kreisen und Gremien wurde in ein – sicher noch nicht vollständiges – Diagramm entwickelt (vgl. Abb). Der AK PA will Vermittler und Gestalter der Prozessanalytik zwischen den Feldern sein.

 

Vernetzung des Arbeitskreises Prozessanalytik mit angrenzenden Themenfeldern und Organisationen im „Trialog“

Perspektiven

Die Hochschule Reutlingen gründet derzeit ein neues Lehr- und Forschungszentrum mit dem Titel Process Analysis & Technology (PA&T). In den nächsten zwei Jahren werden insgesamt 4 Professorenstellen besetzt. Auf die erste W3-Stelle wurde im Oktober 2013 Dr. Karsten Rebner berufen, der bis dahin in der Prozessanalysentechnik der BASF tätig war. Diese Entwicklung ist natürlich genauso wichtig wie erfreulich. Neben dem Kapazitätszuwachs für gezielt prozessanalytische Forschungsarbeiten wird insb. auch mit der Etablierung eines entsprechenden Masterstudienganges ein wichtiger Meilenstein zur Ausbildung spezialisierter Fachkräfte erreicht. Ferner wird ein erheblicher Beitrag zur weiteren Festigung einer eigenen Branche Prozessanalytik insb. am Standort Deutschland geleistet.

Die chemische Industrie steht vor gravierenden Veränderungen durch den demografischen Wandel. Hier ist insbesondere das Know-how in der chemisch-technischen Anlagenführung zu nennen, da viele chemische Prozesse nicht vollständig automatisch, sondern von technischen Mitarbeitern mit jahrzehntelanger, anlagenspezifischer Erfahrung gesteuert werden. Produktions- und Rezepturdaten werden vielfach nicht elektronisch erfasst, um Produktions- und Qualitätsparameter miteinander im Sinne von „Quality by Design“ in Verbindung zu bringen.

Zur gleichen Zeit setzt die technologisch anspruchsvolle Prozessindustrie auf Innovationen, wenn sie den Markt fortwährend mit neuen Produkten und Materialien bedienen will. Hier werden sich auch in Zukunft erhebliche Einschränkung durch äußere Zwänge, vor allem durch die Preisentwicklung und Verfügbarkeit von Rohstoffen ergeben, auf die die Prozessindustrie reagieren muß. Der Quality-by-Design-Ansatz und die Nutzung von Qualitätswissen über einen Prozess, kurz eine technisch wissenschaftliche Kultur, können dazu beitragen, dass unsere Prozesse flexibler bezüglich der Rohstoffschwankungen geführt werden können.

Die Prozessindustrie wäre heute schon in der Lage, ihre innovativen Tätigkeiten schneller umzusetzen und die damit verbundenen Qualitätssicherungs- und Freigabeprozesse mit Hilfe von konsequenterem Einsatz von Prozessanalytik zu beschleunigen. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass die Anwender die dazu nötige Zeit für eine Lern- und Vertrauensphase investieren, weil viele der eingesetzten Werkzeuge anspruchsvoll sind. Wer sich diese technisch wissenschaftliche Erfahrung verschafft wird mit phantastischen Möglichkeiten belohnt.

 

Gezeichnet

Elke Hilscher, Dr. Michael Maiwald, Dr. Jens Nolte, Dr. Thomas Steckenreiter
Vorstand des AK Prozessanalytik