Tự động hóa hay không tự động hóa? Điểm ưu điểm của PAT: Phần 1
1 thg 4, 2020
Bài viết
Chia sẻ bài viết
Tôi phải thừa nhận rằng thế giới kỹ thuật của phân tích quá trình dường như xa lạ với tôi trong một khoảnh khắc nào đó. Lần đầu nghe về tự động trong quá trình, tôi liên tưởng đến robot trong tương lai đang làm việc như các phim khoa học viễn tưởng. Có lẽ nhiều người có cùng ấn tượng như vậy.
Phần lớn mọi người sẽ mơ hồ về ý nghĩa thực mà câu nói «chúng tôi tự động quá trình của bạn» muốn đề cập. Trong chuỗi bài viết, tôi giúp bạn hiểu rằng kỹ thuật phân tích quá trình (Process Analytical Technology, PAT) ít phức tạp hơn và mang đến nhiều lợi điểm cho người dùng.
Kĩ thuật phân tích quá trình (PAT) là gì?
Tôi đã đề cập trong một cuộc trò chuyện:
Phân tích quá trình dành cho tất cả những ai tin rằng họ không cần đến nó.
,
at
Đây là một nhận định hoàn toàn đúng và tiềm năng ứng dụng lớn. Thời điểm hiện tại và trong tương lai, kĩ thuật phân tích quá trình được quan tâm đầu tư không dừng lại ở những công nghệ đo thông thường (đo trực tiếp, TDLAS, GC) mà còn tăng cường với những phép đo tính chất của những hợp chất và thành phần vật liệu.
PAT ứng dụng để phân tích, tối ưu hóa, kiểm soát quá trình thiết yếu và những thông số quan trọng. Điều này đóng góp đáng kể vào công việc đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của toàn bộ quá trình sản xuất tại nhà máy. Nhìn lại một số thảm họa hóa chất nổi tiếng (như Minamata, Toulouse hay Tianjin) sự cố rò rỉ các chất đã gây ra tổn thất to lớn về con người và môi trường là minh chứng rõ ràng cho tầm quan trọng của việc theo dõi thường xuyên các thông số chủ chốt. Danh mục các chất cần giám sát rất dài, từ tạp chất nhiễm bẩn trong nước thải có nguồn gốc từ nhà máy xử lí nước thải đô thị hoặc khu công nghiệp đến các thành phần biệt dược trong sản xuất dược phẩm, khí và sol khí trong môi trường xung quanh.
Brochure: Applications for Process Analytics – Manual
Download our free applications e-book based on 45 years of global installations
Từ Phòng Thí Nghiệm đến Quá Trình Sản Xuất
Xem xét về yêu cầu của nhà máy sản xuất và những quá trình công nghiệp, mục tiêu tối thượng là tăng năng suất trong quãng thời gian ngày càng ngắn với các biện pháp an toàn và tối thiểu hóa chi phí nhất có thể. Sự ưu tiên hàng đầu cho hệ thống độc lập thông qua khả năng tự động hóa và khả năng truyền dữ liệu nhanh đủ tin cậy.
Nhằm tạo quy trình có giá trị kinh tế trong toàn bộ chuỗi giá trị, thành phẩm phải được sản xuất trong điều kiện chất lượng cao nhất cùng quãng thời gian ngắn với lượng tiêu tốn vật liệu và năng lượng tối thiểu. Đặc biệt trong điều kiện vận hành 24/7, sự am hiểu về thành phần nguồn gốc vật liệu và sản phẩm trung gian (đúng hơn là phụ phẩm, tạp chất) là thiết yếu để kiểm soát tối ưu quy trình và gia tăng độ tin cậy.
Làm thế nào việc kiểm soát quá trình được đảm bảo vận hành liên tục? Một số nhà máy có phòng thí nghiệm riêng vận hành thực tế trong 3 ca và cần thường xuyên gửi mẫu đến phòng thí nghiệm bên ngoài. Mặc khác, mẫu sẽ được lấy cách quãng trong thời gian đủ dài. Điều này tiềm ẩn nhiều rủi ro.
Một mặt, thời gian chờ từ lúc lấy mẫu cho đến nhận kết quả từ phép thử là rất lớn. Điều này chỉ có thể phù hợp cho sự biến thiên hoặc dao động từ giá trị nồng độ mong muốn hoặc giá trị giới hạn trong với độ trễ nhất định.
Mặt khác, điều kiện môi trường và điều kiện làm việc không thích hợp dẫn đến sự biến đổi tính chất mẫu. Sự oxi hóa, thay đổi nhiệt độ và áp suất , sự xâm nhập của hơi ẩm cùng nhiều yếu tố khác sẽ sự thay đổi tính chất cơ bản của mẫu trong suốt quá trình vận chuyển, gian đoạn chờ và phân tích thủ công tại phòng thí nghiệm.
Bạn muốn tìm hiểu thêm về lịch sử công nghệ phân tích online tại Metrohm? Hãy tìm hiểu thêm về blog của chúng tôi:
Thiết bị Phân Tích Online: vận hành tự động liên tục
Phép phân tích thông thường được thực hiện thủ công, nay được tự động hóa bởi các thiết bị phân tích dùng trong công nghiệp. Mẫu sẽ được tự động lấy ra khỏi điểm cố định trong quá trình sản xuất và được xử lí tiếp đó. Thông tin thu nhận được dùng để kiểm soát quá trình mà không có độ trì hoãn vì dữ liệu được chuyển tiếp trực tiếp đến hệ thống máy tính trung tâm của nhà máy. Phép thử được thực hiện ngay tại điểm lấy mẫu giúp gia tăng độ chính xác và hiệu quả thu thập dữ liệu.
Trong thực tế, điều này dẫn đến việc định tuyến lại một phần dòng mẫu từ quá trình được đề cập để đến thiết bị phân tích bằng các bộ phận hỗ trợ như van, bơm nhu động hoặc đường ống phụ. Vì thế, mẫu được vận chuyển nhanh chóng và đồng bộ với điều kiện của quá trình hiện tại. Thanh đo có thể được tích hợp trực tiếp vào quá trình để đo nội tuyến một cách liên tục.
Phép phân tích được thực hiện sử dụng những phương pháp trong phòng thí nghiệm như chuẩn độ, quang phổ, sắc kí ion và điện hóa được tối ưu hóa để tích hợp vào trong những thiết bị phân tích online đáp ứng yêu cầu của từng ứng dụng. Phương pháp đo có thể được dùng kết hợp và cho phép các điểm đo được giám sát đồng thời trên cùng hệ thống. Có thể đạt được điều kiện tối ưu để quá trình giám sát ổn định nhờ thiết bị được cấu hình riêng và dễ dàng mở rộng ứng dụng.
Tải xuống thông tin tổng quan về hệ thống thiết bị phân tích online của Metrohm tại đây!
Phương pháp phân tích quang phổ trở nên phổ biến những năm gần đây đối với thiết bị phân tích và mục đích tối ưu hóa quá trình. Ngược lại với phương pháp phân tích thông thường, kĩ thuật quang phổ Cận Hồng Ngoài (NIR, near–infrared specstrocopy) có ưu thế nổi bật đặc biệt là thời gian phân tích. Kết quả phân tích có thể nhận được trong vài giây và được chuyển tiếp trực tiếp đến hệ thống giám sát để quá trình sản xuất được tối ưu hóa một cách nhanh chóng và đáng tin cậy. Mẫu được phân tích trực tiếp và hoàn toàn không sử dụng hóa chất, một kĩ thuật không phá hủy mẫu, góp phần đáng kể đến tính an toàn trong quá trình.
Bạn có câu hỏi về NIRS? Hãy tìm thông tin trong bài blog của chúng tôi.
Frequently asked questions in near-infrared spectroscopy analysis – Part 1
Những ưu điểm nổi bật của PAT
Tự động hóa trong khái niệm kĩ thuật phân tích quá trình không có phải lúc nào cũng liên quan đến robot trong tương lai. Thay vào đó, PAT mang đến chuỗi những giá trị vượt trội:
- Hoàn toàn tự động , giám sát liên tục 24/7
- Phản hồi kịp thời và tự động kết quả của phép thử đến hệ thống giám sát để điều chỉnh quá trình tự động.
- Giảm thiểu sự dao động trong chất lượng sản phẩm
- Thúc đẩy sự am hiểu về quá trình nhằm tăng hiệu quả sản xuất
- Không phụ thuộc vào phòng thí nghiệm hay phòng thử nghiệm dịch vụ
- Kết quả phân tích được kĩ thuật số hóa dễ dàng cho việc truy xuất
- Giải pháp tổng thể từ chuẩn bị mẫu, tiết kiệm thời gian và tăng tính an toàn
What’s next?
In our next post in this series, you will discover the role process analysis technology plays in digital transformation with regard to «Industry 4.0». Click here to go there directly!
