Well done – 17. AK PAT Colloquium in Amersfoort

On September 19 – 21, 2022 the AK PAT (Arbeitskreis Prozessanalytik – Working Group Process Analytics) expanded its sphere of  activity  geographically when it held its 17. Colloquium at YOKOGAWA Europe B.V. in Amersfoort in the Netherlands. In a very nice environment participants from numerous countries met for two and a half days in persona to listen, talk and exchange with each other about.

• EUROPEAN SUCCESS STORIES
• PAT INNOVATION: LAB TO LARGE SCALE
• PAT AND DATA
• PAT INNOVATION: NOVEL REAL TIME PAT
• PAT MINIATURIZATION

Latest PAT developments could also be seen in the Poster session. In just 1 minute 15 young researchers each briefly introduced their work and described it in detail in front of the posters in the poster exhibition. Three of them finally went out with a price! We will report later in more detail.

Another party of our trialog concept are PAT manufacturers who each gave an introduction to their products and technologies in an exhibitors‘ pitch session. Detailed talks took place then in the manufactureres exhibition in Yokogawa’s hall.

AK PAT once again advertised the Process Analytics Award for a master‘s thesis or a dissertation done in 2021. Traditionally the winner will be announced and the award handed over during the social event in the evening. This time this ended with a surprise: We had even two winners with quite different topics. We will report later about this in detail as well. Finally Prof. Martin Jäger had another surprise: The winners did not need to split the prize; they both got the full award! Congratulation.

It finally turned out that this exchange across the borders was more then fruitful and the right approach with the colloquium to get an even broader exchange on applications, direction and innovation of process analytics as a contribution to solve the problems  of our world.

Special thanks to Yokogawa for being our appreciated host and major sponsor; thank you to all sponsors and contributors for your support.

Leidenschaft für die PAT: Gesichter im Vorstand

post by Werner Worringen

Vorstand, erweiterter Vorstand und die in den Arbeitskreisen Aktiven im AK PAT arbeiten nun seit über einem Jahr zusammen. Die jeweiligen Mitglieder wollen wir in einer lockeren Reihe vorstellen. Werner Worringen, seit 2017 im erweiterten Vorstand dabei, spricht mit ihnen.

Maik Müller ist nicht nur Repräsentant der Hersteller im Vorstand, sondern auch Vorsitzender des Vorstands. Hier ist seine Vita:

Hallo Maik, heute ist der Chef dran. Maik, zunächst: Was hat Dich zur PAT gebracht?

Was hat mich zur PAT gebracht?

Mein ganzes Berufsleben bewege ich mich in der PAT. Ich bin nach dem Studium 1995 in die relativ junge tec5 AG eingestiegen und wir haben uns zu der Zeit auf die noch neue Diodenarray-Spektroskopie spezialisiert. Diodenarray-Spektroskopie wurde über die Jahre immer stärker in Prozess-Applikationen angewendet und hat viel Verbreitung gefunden. tec5 hat sich in den letzten Jahren noch stärker auf die Prozessanwendungen, insbesondere die oft schwierigen, nichtfunktionalen Anforderungen spezialisiert. Dies prägte mein Berufsleben in Entwicklung und Projektleitung, bis ich immer mehr in Managementfunktionen abgedriftet bin und nun seit über elf Jahren auf Vorstandsebene das Thema PAT weiter treibe.

Und was hat Dich zum AK PAT gebracht?

Das war ein längerer Weg. Der AK PAT war mir schon viele Jahre sehr vertraut; wir waren ja auch in der Vorstandsarbeit mehrfach mit anderen Mitarbeitern der tec5 präsent. Aber was mich so richtig zum AK gebracht hat, ist die Überzeugung, dass wir uns aus Herstellersicht noch mehr in diese Arbeitskreise einbringen müssen, damit die tollen Technologien, die wir teilweise schon vor zehn Jahren entwickelt haben, auch ankommen. Ja, und so habe ich mich dann Mitte 2020 entschieden, im AK PAT als Vorstand für die Hersteller zu kandidieren.

Heißt das, die Hersteller waren Dir nicht präsent genug?

Das war aus der Überzeugung heraus, dass wir als Hersteller uns noch stärker einbringen müssen, um diese Technologien dann auch zum Nutzen der Anwender im Prozess ankommen zu lassen. Ich glaube, da sind die Hersteller aus technologischer Sicht an vielen Stellen schon weiter. Nicht von den Konzepten her, da arbeiten wir sicherlich auf Augenhöhe mit den Anwendern und der Wissenschaft, jedoch in Bezug auf die tatsächliche Verfügbarkeit der Technologien. Es standen aber auch größere Veränderungen im Vorstand und erweiterten Vorstand des AK PAT an. Ja, das hat mich dann motiviert, für den Vorstand des Arbeitskreises zu kandidieren. Sozusagen von null auf hundert.

Von null auf hundert. Nun bist Du ja nicht nur Vorstand für die Herstellerseite geworden, sondern auch der Vorsitzende des Vorstands. Kommt der nicht traditionell aus der Akademia?

Ja, das ist ungewöhnlich, aber zum Vorsitzenden des Vorstands bin ich etwas wie die Jungfrau zum Kind gekommen. Nachdem die Wahl stattgefunden hat, haben wir alle uns gegenseitig kontaktiert, Katharina Dahlmann, Tobias Eifert und natürlich auch der Martin Jäger, und am Ende bin ich darum gebeten worden, dass ich den Vorsitz übernehme. Meine Antwort war, „ja, ich tue das“, aber mit einer klaren Botschaft an den Vorstand, den erweiterten Vorstand und auch an die Mitglieder: wir sehen das als echte Teamarbeit und teilen es uns auf: Wer kümmert sich um welche Dachorganisationen? Wer um welche Veranstaltungen? Wer um welche Schnittstellen? Und ich nehme es gerne vorweg, es funktioniert hervorragend!

Neuer Vorsitz, neue Richtung? Welche Richtung wird der AK PAT nehmen? Werden sich Themen ändern? Werden sich Schwerpunkte ändern? Wird’s neue geben? Auch Kontinuität?

Ja, wir wollen Dinge ändern und wir haben auch schon Dinge verändert. Das war der Teil, von dem ich gedacht habe, „da kann ich einen echten Mehrwert liefern“. Ich glaube wir führen den AK PAT schon so ein bisschen wie ein Unternehmen, angefangen mit „Mission, Vision, Strategie, Ziele, Maßnahmen“, alles runtergebrochen und detailliert niedergeschrieben, sodass wir eine gemeinsame Marschrichtung haben. Das muss jetzt noch in der Außendarstellung ankommen, da sind wir noch nicht weit genug. Das ist mein Input aus der Managersicht. Also Kontinuität und auch Veränderung im Sinne von Professionalisierung, mit einer Portion Erfahrung aus der Unternehmensführung heraus. Und, ja, natürlich auch mit neuen Themen.

Für mich hört sich das nach mehr Kommunikation, mehr Sichtbarkeit an. Muss die Prozessanalytik mehr aus sich herausgehen? Muss der AK PAT mehr aus sich herausgehen?

Auf jeden Fall. Die Bedeutung der PAT wird total unterschätzt, jedoch inzwischen nicht mehr in den großen Unternehmen, die Veränderungen aktiv vorantreiben. Dadurch, dass, außer bei den PAT-Spezialisten, stark unterschätzt wird, welchen Mehrwert wir bringen können, ist die PAT viel zu wenig in den kleineren und mittelständischen Unternehmen angekommen. Es gibt durchaus mittelgroße Unternehmen, die wenig PAT-Kompetenz haben und die sich an das Thema nicht rantrauen, oder die das Investment scheuen, dort dediziert Kapazitäten aufzubauen – weil eben das Thema nicht so präsent ist, weil die Manager die Wichtigkeit nicht erkennen auf der Ebene der Entscheider, als auch auf der Ebene der Anwender. Deswegen haben wir auch die Arbeitsgruppe „PAT für Einsteiger“ oder „PAT für KMUs“ gegründet, um dort Hilfestellung zu leisten. Und das ist nur eine der inzwischen 10 neu gegründeten Arbeitsgruppen.

Zweimal Vorstand, Maik, wieviel Zeit steckst Du eigentlich in den AK PAT?

Also, ich würde schon sagen, dass ich an die 10% meiner Zeit in den AK PAT stecke; da ist natürlich viel Freizeit mit dabei. Das hatte ich etwas unterschätzt.

Unterschätzt? Wie erklärst Du Dir das?

Das hat neben der inhaltlichen Arbeit auch damit zu tun, dass wir im Arbeitskreis so viele Schnittstellen haben. Wir haben eine Haupt-Dachgesellschaft mit der GDCh. Wir haben einen zweiten Träger und engen Partner mit der DECHEMA. Wir sind in Fachgruppen beider Bereiche vertreten, wir sind in Wissenschafts-Ausschüssen, wir organisieren Veranstaltungen selbst, aber auch in Co. Es ist sehr komplex und ich gebe gerne zu, dass wir ein paar Monate gebraucht haben, um uns eine Landkarte zu erstellen, wo der AK überall Schnittstellen hat und wer sich um welche Schnittstelle kümmert. Und es kommen weitere dazu. Wir haben gerade intensive Gespräche mit der AMA und Wanted Technologies, weil die Prozessanalytik immer mehr Berührungspunkte mit anderen Bereichen bekommt. Und die sind alle hochinteressiert, mit uns zusammenzuarbeiten. Wir müssen uns aber auch fokussieren und dabei ist das Kriterium: Helfen uns die neuen Themen, Partnerschaften und Kooperationen und vor allem unseren Mitgliedern wirklich? Das ist schon eine Herausforderung.

Abschließend: Was ist Deine Botschaft an die Mitglieder?

PAT ist ein total spannendes Thema und hat mehr denn je eine Daseinsberechtigung. Aber es muss eine noch intensivere, partnerschaftliche und übergreifende Zusammenarbeit geben zwischen den Anwendern, die am Ende ja den Nutzen haben sollen, der Wissenschaft und den Herstellern. In vielen Bereichen, in denen Technologie oder Methodik entwickelt wird, ist das eine bilaterale Partnerschaft. Der Trialog des AK PAT, glaube ich, ist das Besondere, weil ohne einen von den Dreien, und nehmen wir gerne die Jungakademiker als Nukleus der Zukunft mit dazu, wird’s nicht funktionieren.

Ja, ich glaube, der Trialog ist etwas, das alle im Arbeitskreis leben und schätzen. Das spürt man. Vielen Dank für das Interview Maik und gute Fahrt im und mit dem AK PAT.

Vielen Dank und ich freue mich auf die weitere Zusammenarbeit.

Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2027+“ der NAMUR – ein programmatisches Dokument

post by Martin Gerlach

Die Prozessanalysentechnik bringt Transparenz in qualitative Prozessvorgänge, wenn die Feld­mess­technik, so wie Druck, Temperatur und Durchfluss, keine schlüssige Interpretation des Prozessstatus erlaubt. Heutige verfahrenstechnische Produktionsprozesse und technologische Fortschritte stellen daher höhere Anforderungen an die Prozessführung, wodurch die Bedeutung der PAT und die Durch­dringung unserer Anlagen mit Prozess-Sensoren zugenommen hat und weiter zunehmen wird. Dies geht im Wesentlichen auf die drei vorhergehenden Technologie-Roadmaps zurück.

Die Herausforderungen, die die Endlichkeit von Öl-, Gas- und Kohlevorkommen gepaart mit dem Klima­wandel an die Prozessindustrie stellen, erfordern gewaltige Veränderungen in der Prozesslandschaft, um diesen Herausforderungen gerecht werden zu können.

„Carbon neutral“ und Kreislaufwirtschaft mit geschlossenen Stoffströmen sind im Augenblick Vor­haben, welche in den nächsten 10-15 Jahren in unsere industriellen Prozesse vollständig integriert werden müssen. Dies muss in nur einem Zehntel der Zeit erfolgen, welche die Menschheit hatte, um die heutigen Prozesse zu entwickeln und zu optimieren. Die Anforderungen an moderne Mess­techniken und Sensorik sind, um in diesem Kontext entsprechende Beiträge liefern zu können, ent­sprechend hoch.

Die im November 2022 vorgelegte, vierte Technologie-Roadmap 2027+ ist wieder ein Gemeinschafts­werk von Anwendern, Herstellern und der Akademia und bündelt diese neuen Anforderungen in 19 alte und neue Thesen, welche den Bedarf an technologischer Entwicklung etwa bis zum Jahr 2027 wider­spiegeln. Die Roadmap liefert damit einen programmatischen Beitrag für die Transformation der Prozessindustrie und deren gesellschaftliche Akzeptanz.

Die Inhalte gliedern sich in fünf Themencluster, wobei Digitalisierung und Nachhaltigkeit über­greifende Kernthemen der künftigen Entwicklung sind und somit Effizienz- und Gewinnsteigerung als Treiber überholt haben bzw. als Unterthemen darin aufgegangen sind.

Allgemein zunehmende Anforderungen an Genauigkeit, Empfindlichkeit und Robustheit der Mess­technik und Software, sowie die immer wichtiger werdende Zustandsüberwachung und Selbstdiagnose erfordern zunehmend digitale Kommunikationsschnittstellen für Neu- und Bestandsanlagen.

Neue Produktionsprozesse und Applikationsfelder im Bereich der Nutzung nachwachsender Roh­stoffe sowie erforderliche Energieeinsparungen sind sehr wichtige, zusätzliche Einsatzgebiete der Prozessanalytik. Auch Bioprozesse werden eine immer größere Rolle spielen. Der zunehmend erforder­liche gesteigerte Einsatz von Messtechnik für rezyklierte oder nachwachsende Rohstoffe stellt wegen der hohen Variabilität dieser Stoffe neue Anforderungen an die Prozess-Sensorik.

Die Entwicklung neuer Messstrategien greift den schon seit vielen Jahren laufenden Prozess zur Übertragung von Laboranalysenverfahren in den Prozess auf, um Messergebnisse zeitnah aus dem Prozess zu erhalten. Dieser bereits länger andauernde Prozess wird sich weiter fortsetzen. Einweg-Sensoren werden eine zunehmende Rolle in der Biotechnologie bei Prozessen, welche in Einweg-Behältern stattfinden, spielen.

Die Nutzung digitaler Daten wird in der Digitalisierung eine zentrale Rolle spielen. Prozess-Sensoren werden aus diesem Grunde zunehmend „smart“ werden. Digitale Zwillinge der Sensoren werden bei der Planung neuer Messtechnik eine größere Bedeutung erhalten. Die Konfiguration und Para­metrisierung erfolgen dann bereits weit im Vorfeld der physischen Inbetriebnahme. Daraus ergeben sich neue Geschäftsmodelle für Anwender, Hersteller und Service-Provider. Die Anreicherung der Mess- und der Vitaldaten durch weitere interne und externe Daten, und deren Zusammenführung durch KI-Methoden, kann weitere Erkenntnisse, über die originären Sensor-Daten hinaus, zum Prozess selbst und zu Anlagenkomponenten generieren.

Um die Nutzung digitaler Daten durchgängig und nahtlos verfügbar zu machen, bedarf es eines übergreifend standardisierten Informationsmodells. Das dafür spezifizierte NOA Informationsmodell setzt auf PA-DIM^TM und OPC UA Definitionen auf und berücksichtigt auch Anforderungen an die Informationssicherheit. Dies öffnet den Zugang zur übergeordneten IT-Welt. Die Welten von OT und IT wachsen dadurch mehr und mehr zusammen. OT-Implementierungen können dabei Multi-Cloud Architekturen nutzen, für die Cloud- und Edge-Anteile genutzt werden können.

Die fünf Themencluster der Roadmap „Prozess-Sensoren 2027+“ (Quelle: Arbeitskreis)

Handlungsfelder

Die Roadmap definiert als Handlungsbereiche folgende Arbeitsfelder für die Weiterentwicklung der Prozess-Sensorik:

Hersteller:

Die Standardisierung von Vitalitätsdaten soll den nachhaltigen und zuverlässigen Betrieb der Mess­technik unter Zuhilfenahme der Digitalisierung effektiver und effizienter gestalten. Dazu muss das NOA-Konzept (NAMUR Open Architecture), welches der NAMUR- Arbeitskreis 3.6 gemeinsam mit dem ZVEI für die Analysentechnik erarbeitet hat, vollständig in die nächste Gerätegeneration einfließen.

Akademia:

Sehr frühe technologische Entwicklungen sollen in Zukunft unter Einbeziehung der Akademia (Universitäten, Hochschulen und Forschungseinrichtungen) erfolgen. Die Inhalte der vorliegenden Roadmap sollen Teil öffentlicher Förderprogramme werden, die diese Einbeziehung der Akademia ermöglichen sollen. Um den zukünftigen Herausforderungen gerecht zu werden, müssen sich die Anforderungen an die Ausbildung an den Hochschulen und Universitäten im Sinne eines übergreifenden, vernetzten Denkens verändern.

Anwender:

Anwender müssen entsprechende Testmöglichkeiten für die Zusammenarbeit mit den Geräte­herstellern und den Hochschulen für die in Entwicklung befindliche Sensorik zur Verfügung stellen. Die Digitalisierung erfordert eine Anpassung der Arbeitsabläufe bei den Anwendern wie zum Beispiel sensor- und messstellenspezifische Dashboards in der Fachabteilung und die Mitnahme von Tablets in Anlagen zur Unterstützung der täglichen Arbeit bei der Planung und des Betriebs von Sensorik und Messtechnik.

Die Technologie-Roadmap „Prozesssensoren 2027+“ könnt ihr hier herunterladen.