EN
Αυτοματοποίηση Κινούμενη Από ΤΝ Στις Διαδικασίες Συμβουλευτικής Χημικής
Προγνωστική Διαφυγή Για Αυξημένη Λειτουργική Αποτελεσματικότητα
Σε εργοστάσια χημικής μηχανικής σε όλη τη χώρα, η προγνωστική συντήρηση, που υποστηρίζεται από την τεχνητή νοημοσύνη, αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο διεξάγονται οι καθημερινές εργασίες. Αυτά τα έξυπνα συστήματα εξετάζουν τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο που προέρχονται από αντλίες, βαλβίδες και αντιδραστήρες για να εντοπίζουν προβλήματα πριν αυτά προκύψουν, μειώνοντας έτσι τις εκπληκτικές απρογραμμάτιστες διακοπές που όλοι απεχθόμαστε. Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες από τη βιομηχανική διαίρεση της PwC, οι εταιρείες που υιοθέτησαν την τεχνητή νοημοσύνη για συντήρηση, είδαν τα έξοδα επισκευής τους να μειώνονται κατά περίπου 30%, ενώ οι μηχανές τους είχαν μία διάρκεια ζωής αρκετά επιπλέον χρόνια κατά μέσο όρο. Για να αποκομίσουν το μέγιστο όφελος από αυτά τα προγνωστικά εργαλεία, απαιτείται ωστόσο διαρκής παρακολούθηση των εξόδων των αισθητήρων. Ορισμένοι μηχανικοί αναφέρουν μεικτά αποτελέσματα όταν η συλλογή δεδομένων δεν είναι αρκετά συνεπής, γι' αυτό το σωστό στήσιμο παραμένει κρίσιμο για την ομαλή λειτουργία των εγκαταστάσεων και για τις άμεσες επιδιορθώσεις όταν κάτι πάει στραβά.
Έξυπνη Βελτίωση Προϊόντων Με Μηχανική Μάθηση
Η μηχανική μάθηση πραγματικά αλλάζει τους κανόνες του παιχνιδιού όσον αφορά τη βελτιστοποίηση διεργασιών στη χημική μηχανική. Αυτά τα συστήματα ψάχνουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων για να εντοπίσουν τα βέλτιστα σημεία λειτουργίας. Ρίξτε μια ματιά σε αυτά που έχουν κάνει κάποιες εταιρείες με αυτήν την τεχνολογία. Μια μεγάλη χημική εταιρεία υλοποίησε στην πραγματικότητα μηχανική μάθηση σε όλες τις διεργασίες της και είδε την αποδοτικότητα να αυξάνεται κατά περίπου 20%. Αυτής της τάξης βελτίωση δεν είναι εντυπωσιακή μόνο στο χαρτί. Ωστόσο, οι εταιρείες που σκέφτονται να υιοθετήσουν τη μηχανική μάθηση θα έπραπε να ξεκινούν μικρές. Χρειάζεται χρόνος και προσεκτικός σχεδιασμός για να μπορέσουν αυτά τα νέα εργαλεία να λειτουργήσουν δίπλα-δίπλα με τα υπάρχοντα συστήματα. Το κλειδί είναι να διασφαλιστεί ότι όλα τα δεδομένα μπορούν να μετακινούνται ελεύθερα μεταξύ των παλιών και των νέων τεχνολογιών, χωρίς να δημιουργούνται εμπόδια ή σύγχυση.
Αυτόνομα συστήματα στην αντιμετώπιση επικίνδυνων υλικών
Τα αυτόνομα συστήματα αλλάζουν τον τρόπο που χειριζόμαστε επικίνδυνα υλικά, φέρνοντας πραγματικές βελτιώσεις στην ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα που προηγουμένως ήταν αδύνατο να φανταστούμε. Απομακρύνοντας τους ανθρώπους από την άμεση επαφή με επικίνδυνες ουσίες, αυτές οι τεχνολογίες μειώνουν τα λάθη και τα ατυχήματα που συχνά συμβαίνουν κατά τη διάρκεια χειροκίνητων εργασιών. Έχουμε δει εξαιρετική πρόοδο τα τελευταία χρόνια στον σχεδιασμό ρομπότ για εφαρμογές χειρισμού χημικών. Ορισμένα μοντέλα μπορούν πλέον να εντοπίζουν ελάχιστες αλλαγές στις ιδιότητες των ουσιών και να προσαρμόζουν αντίστοιχα την προσέγγισή τους, κάτι που κανένας εργαζόμενος δεν θα μπορούσε να το επιτύχει με συνέπεια. Για τις επιχειρήσεις που σκέφτονται να υιοθετήσουν αυτήν την τεχνολογία, υπάρχουν πολλά πράγματα να σκεφτούν πέρα από την απλή αγορά εξοπλισμού. Η συμμόρφωση με τους κανονισμούς παραμένει κρίσιμη, αλλά οι έξυπνες εταιρείες βρίσκουν τρόπους να λειτουργούν μέσα στους κανόνες αυτούς και παράλληλα να αποκομίζουν τη μέγιστη δυνατή αξία από την αυτοματοποίηση. Το αποτέλεσμα; Επιχειρήσεις που δεν προστατεύουν μόνο καλύτερα τους εργαζόμενους, αλλά και λειτουργούν πιο ομαλά κάθε μέρα.
Επινοήσεις Σταθερής και Πράσινης Χημείας
Μείωση Περιβαλλοντικής Επιβάρυνσης Μέσω Φρονιμού Καταλύσεως
Οι έξυπνοι καταλύτες αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο πραγματοποιούνται οι χημικές αντιδράσεις, μειώνοντας απόβλητα και κατανάλωση ενέργειας κατά τη διαδικασία. Τι τα κάνει τόσο αποτελεσματικά; Αυξάνουν την εκλεκτικότητα των αντιδράσεων, ενώ παράλληλα κάνουν τις διαδικασίες πιο αποτελεσματικές, με αποτέλεσμα να μειώνονται τα ενοχλητικά υποπροϊόντα που τα παλιότερα συστήματα καταλυτών άφηναν πίσω. Για παράδειγμα, μια έρευνα από το Nature Chemistry έδειξε πως η μετάβαση σε αυτούς τους πιο έξυπνους καταλύτες μπορεί να μειώσει την περιβαλλοντική επίπτωση βιομηχανικών διαδικασιών κατά περίπου 30 τοις εκατό. Πέρα από την εξοικονόμηση χρημάτων στις λειτουργικές δαπάνες, αυτή η τεχνολογία ταιριάζει τέλεια στους στόχους μας για προστασία του περιβάλλοντος. Καθώς προχωράμε, υπάρχει τεράστιο δυναμικό στην τεχνολογία των καταλυτών για να βοηθήσει στην επίτευξη των δύσκολων στόχων βιωσιμότητας. Φανταστείτε ολόκληρες βιομηχανίες να γίνονται πιο πράσινες απλώς και μόνο επειδή οι χημικές τους διαδικασίες γίνονται καθαρότερες και πιο αποτελεσματικές από τη μια στιγμή στην άλλη.
Ενσωμάτωση ανανεώσιμων πόρων μέσω ΕΙ-ενεργού βιομετατροπής
Η βιοεπεξεργασία μετατρέπει βιολογικά υλικά σε χρήσιμες χημικές ουσίες, και η τεχνητή νοημοσύνη έχει πραγματικά ενισχύσει αυτήν τη διαδικασία. Με καλύτερα εργαλεία ανάλυσης δεδομένων, η τεχνητή νοημοσύνη βοηθά στη μείωση των σπαταλώμενων πόρων, ενώ κάνει τις βιοεπεξεργαστικές μονάδες πιο αποτελεσματικές. Για παράδειγμα, η Neste τα χρησιμοποιεί στις εγκαταστάσεις της εδώ και χρόνια, κάτι που στην πραγματικότητα αύξησε αρκετά την παραγωγή βιώσιμων καυσίμων της. Παρ' όλα αυτά, υπάρχουν προβλήματα που πρέπει να λυθούν, κυρίως της επαρκούς προμήθειας ανανεώσιμων υλικών για να διασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία. Η τεχνολογία θα πρέπει να συμπληρώσει αυτόν τον τομέα με νέες προσεγγίσεις για την ενσωμάτωση αυτών των πράσινων πόρων, κάτι που ίσως αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο παράγονται σημαντικές χημικές ουσίες σε διάφορες βιομηχανίες.
Ελαχισμός αποβλήτων με σχεδιασμό κλειστών συστημάτων
Τα συστήματα κλειστού κυκλώματος έχουν σημαντικό ρόλο στη μείωση των αποβλήτων στις χημικές βιομηχανικές διαδικασίες. Λειτουργούν παίρνοντας τα υποπροϊόντα από την παραγωγή και τα επανατροφοδοτούν στην ίδια διαδικασία, αντί να τα απορρίπτουν σε χώρους διάθεσης. Με αυτή την προσέγγιση, τα υλικά χρησιμοποιούνται ξανά πολλές φορές, αντί να καταλήγουν στα απόβλητα. Κάποιες εταιρείες που μεταπήδησαν σε αυτό το είδος συστήματος είδαν την παραγωγή των αποβλήτων τους να μειώνεται κατά περίπου 50%, σύμφωνα με στοιχεία που δημοσιεύθηκαν πέρυσι στο περιοδικό Chemical Engineering Journal. Ενώ αυτά τα συστήματα βοηθούν σίγουρα στη μείωση του περιβαλλοντικού αντίκτυπου, οι παραγωγοί χρειάζονται ακόμη καλύτερους τρόπους ανακύκλωσης και ανάκτησης υλικών, προκειμένου να επιτύχουν μεγαλύτερη βιωσιμότητα στον χημικό τομέα.
Advanced Materials and Nanotechnology Applications
Νανοϋλικα για ακριβή σύνθεση χημικών
Η αποτελεσματικότητα των νανοϋλικών στην ακριβή χημική σύνθεση οφείλεται σε ορισμένα εξαιρετικά σημαντικά χαρακτηριστικά που διαθέτουν. Αυτό που τα καθιστά ξεχωριστά είναι η εξαιρετική επιφάνεια σε σχέση με το μέγεθός τους, κάτι που επιταχύνει σημαντικά τις χημικές αντιδράσεις, καθιστώντας τες πιο επιλεκτικές ως προς τα προϊόντα που παράγονται. Ορισμένες πρόσφατες μελέτες δείχνουν πώς αυτά τα μικροσκοπικά υλικά μειώνουν στην πραγματικότητα την ενέργεια που απαιτείται για να ξεκινήσουν ορισμένες χημικές αντιδράσεις, με αποτέλεσμα καλύτερες επιδόσεις και λιγότερα απόβλητα. Στο μέλλον, φαίνεται πως η χρήση τους θα οδηγήσει σε σημαντικές εξελίξεις σε βιομηχανίες όπως η παραγωγή φαρμάκων και η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, κυρίως λόγω της μεγάλης σημασίας της ακριβούς χημείας σε αυτούς τους τομείς.
Έξυπνοι Καταλύτες με Ελεγχόμενη Αντίδραση
Οι έξυπνοι καταλύτες αλλάζουν τους κανόνες του παιχνιδιού όσον αφορά τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των χημικών αντιδράσεων, καθώς μπορούν πραγματικά να προσαρμόζονται καθώς μεταβάλλονται οι συνθήκες κατά τη διάρκεια των χημικών διεργασιών. Αυτό που ξεχωρίζει αυτά τα ειδικά υλικά είναι η δυνατότητά τους να τροποποιούν τόσο τη δομή όσο και τη λειτουργία τους εν κινήσει, κάτι που βοηθά στην επίτευξη καλύτερων αποτελεσμάτων από τις χημικές αντιδράσεις. Έχουμε ήδη δει αρκετά καλά αποτελέσματα σε πραγματικές βιομηχανικές συνθήκες, ιδιαίτερα σε πετροχημικές εγκαταστάσεις, όπου οι έξυπνοι καταλύτες μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας ενώ ταυτόχρονα αυξάνουν την παραγωγή προϊόντων. Για τους κατασκευαστές που επιδιώκουν να «πράσινουν» τις επιχειρησιακές τους διαδικασίες, αυτή η τεχνολογία προσφέρει πραγματικές δυνατότητες, όχι μόνο για εξοικονόμηση χρημάτων στους λογαριασμούς ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και για τη μείωση του περιβαλλοντικού αντίκτυπα στον τομέα της χημικής παραγωγής.
Υλικά Βιομιμητικά Που Εμπνέονται Από Υπολογιστική Μοντελοποίηση
Οι μηχανικοί της χημικής βιομηχανίας αρχίζουν να στρέφονται προς τη φύση για έμπνευση, όταν δημιουργούν βιομημετικά υλικά που αντιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο τα οργανισμοί λειτουργούν με τόση αποτελεσματικότητα. Αυτά τα υλικά προσπαθούν να αντιγράψουν πράγματα που παρατηρούμε στη βιολογία, όπως ο τρόπος με τον οποίο ορισμένα φυτά απωθούν το νερό ή ο τρόπος με τον οποίο τα έντομα δημιουργούν εξαιρετικά ανθεκτικές κατασκευές από απλά συστατικά. Ο τομέας αυτός έχει ήδη παράγει αρκετά εντυπωσιακά προϊόντα. Για παράδειγμα, επιφάνειες που καθαρίζουν μόνες τους και δεν βρομιάζουν ποτέ, επειδή μιμούνται τις φύλλες του λωτού, ή τα εξαιρετικά ελαφριά σύνθετα υλικά που χρησιμοποιούνται πλέον σε αυτοκίνητα και αεροπλάνα. Στη βάση όλων αυτών των καινοτομιών βρίσκεται η υπολογιστική μοντελοποίηση, η οποία επιτρέπει στους ερευνητές να διενεργούν δοκιμές εικονικά, πριν ξοδέψουν χρήματα για πραγματικές πρωτότυπες κατασκευές. Αυτό που κάνει όλη αυτή την προσέγγιση τόσο συναρπαστική είναι το γεγονός ότι δεν βελτιώνει απλώς τη δυνατότητα των υλικών, αλλά μεταμορφώνει ολοσχερώς τον τρόπο με τον οποίο σκεφτόμαστε την παραγωγή χημικών ουσιών.
Ψηφιοποίηση και Ανάλυση Πραγματικού Χρόνου Δεδομένων
Ενσωμάτωση Βιομηχανικού IoT για Φροντιστική Παραγωγή
Η εφαρμογή της τεχνολογίας Industrial IoT στη χημική βιομηχανία αυξάνει σημαντικά την απόδοση και την παρακολούθηση των διεργασιών. Με όλους αυτούς τους συνδεδεμένους αισθητήρες και συστήματα που είναι διασκορπισμένα σε όλη την παραγωγική μονάδα, οι χειριστές αποκτούν αυτοματισμό και συνεχή εποπτεία των διαδικασιών σε πραγματικό χρόνο. Το αποτέλεσμα; Μειωμένος χρόνος αδράνειας λόγω βλαβών στον εξοπλισμό και βελτιωμένη διαχείριση των υλικών και της ενέργειας σε όλη τη μονάδα. Αναλύοντας πραγματικές περιπτώσεις εργοστασίων που υλοποίησαν λύσεις IoT, παρατηρείται πως οι γραμμές παραγωγής τους λειτουργούν πιο ομαλά, καθώς οι εργαζόμενοι μπορούν να εντοπίζουν προβλήματα πριν μετατραπούν σε σοβαρές διακοπές. Μάλιστα, ορισμένοι κατασκευαστές ισχυρίζονται πως μείωσαν τις απώλειες πρώτων υλών κατά περίπου 30% μετά την εγκατάσταση αυτών των έξυπνων συστημάτων παρακολούθησης, αν και τα αποτελέσματα ποικίλλουν ανάλογα με το πόσο εκτεταμένη είναι η ενσωμάτωση της τεχνολογίας στις υπάρχουσες διαδικασίες.
Για να λειτουργήσει σωστά το IoT σε χημικές εγκαταστάσεις, απαιτείται να προχωράμε βήμα-βήμα αντί να βουτάμε απευθείας στη διαδικασία. Ξεκινήστε εξετάζοντας ποια τεχνολογία υπάρχει ήδη στη διάθεση της εγκατάστασης και κατανοήστε πού θα μπορούσαν να αποδώσουν οι έξυπνοι αισθητήρες. Κατά την επιλογή εξοπλισμού IoT, η συμβατότητα μεταξύ των διαφόρων συστημάτων είναι πολύ σημαντική, γι' αυτό τα εργοστάσια πρέπει να σκέφτονται εκ των προτέρων πώς όλα θα λειτουργούν μαζί στο μέλλον. Μην ξεχνάτε όμως και τους ανθρώπους - η εκπαίδευση των εργαζομένων ώστε να κατανοούν τα δεδομένα που προέρχονται από τις συνδεδεμένες συσκευές δεν είναι απλώς επιθυμητή, είναι απαραίτητη για να επιτευχθούν πραγματικά αποτελέσματα. Οι εγκαταστάσεις που ακολουθούν αυτήν τη σταδιακή προσέγγιση έχουν καλύτερα αποτελέσματα από τις επενδύσεις τους στο IoT με την πάροδο του χρόνου, ιδιαίτερα όταν οι εργαζόμενοι γνωρίζουν ακριβώς τι να κάνουν με όλους εκείνους τους αριθμούς που κυκλοφορούν.
Μοντέλα Μηχανικής Μάθησης για Πρόβλεψη Απόδοσης
Η πρόβλεψη των αποδόσεων ξεχωρίζει ως μία από τις βασικές περιοχές στη χημική μηχανική, όπου η σωστή προσέγγιση καθιστά τη διαφορά ανάμεσα σε κερδοφόρες επιχειρήσεις και εγχειρήματα που υφίστανται ζημίες. Αυτή τη στιγμή συμβαίνει κάτι αρκετά ενδιαφέρον: τα αλγοριθμικά συστήματα μηχανικής μάθησης αρχίζουν να υπερτερούν των συμβατικών προσεγγίσεων όσον αφορά την πρόβλεψη αυτών των αποδόσεων. Αναλύουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων και εντοπίζουν σχέσεις που θα χρειαζόταν αιώνες στους ανθρώπους να ανακαλύψουν μόνοι τους. Για τους χημικούς μηχανικούς που εργάζονται στην παραγωγική διαδικασία, αυτό σημαίνει περισσότερη δύναμη στη λήψη αποφάσεων· μπορούν να ρυθμίζουν παραμέτρους της διαδικασίας γνωρίζοντας ακριβώς ποια επίπτωση θα έχει η κάθε προσαρμογή στην τελική ποσότητα του προϊόντος, διατηρώντας παράλληλα τα πρότυπα. Υπάρχουν παραδείγματα χημικών εργοστασίων που έχουν ξεκινήσει να χρησιμοποιούν αυτά τα έξυπνα συστήματα και έχουν δει τις προβλέψεις των αποδόσεων τους να αυξάνονται κατά 15% έως και 25% σε σχέση με τα επίπεδα πριν την εφαρμογή τους.
Η πορεία για την πρόβλεψη της απόδοσης φαίνεται να περιλαμβάνει τη βελτίωση αυτών των μοντέλων, ώστε να αντιμετωπίζουν διαρκώς πιο πολύπλοκες χημικές αντιδράσεις. Ωστόσο, υπάρχουν ακόμη πολλές προκλήσεις. Οι ερευνητές αντιμετωπίζουν δυσκολίες στη συγκέντρωση διαφόρων ειδών δεδομένων, καθώς και στη διατήρηση της αξιοπιστίας των μοντέλων, όταν οι συνθήκες μεταβάλλονται από μία διάταξη σε άλλη. Η επίλυση αυτών των προβλημάτων δεν είναι μόνο σημαντική, είναι απολύτως κρίσιμη, αν θέλουμε να δούμε πραγματική πρόοδο σε αυτόν τον τομέα. Οι χημικές εταιρείες μπορούν να κερδίσουν τεράστιες βελτιώσεις στην παραγωγικότητα και στα οικονομικά αποτελέσματα, αφού επιλυθούν αυτά τα ζητήματα.
Ψηφιακά Δίδυμα στην Πλήρη Βελτιστοποίηση Εγκαταστάσεων
Η τεχνολογία του ψηφιακού διδύμου μεταβάλλει τον τρόπο με τον οποίο βελτιστοποιούμε τις διαδικασίες μέσω εικονικών αντιγράφων χημικών εγκαταστάσεων που αποτυπώνουν αυτό που συμβαίνει επί τόπου σε πραγματικό χρόνο. Οι μηχανικοί μπορούν πλέον να εκτελούν δοκιμές και να βλέπουν πιθανά αποτελέσματα, χωρίς να αγγίζουν τίποτα στην πραγματική εγκατάσταση, κάτι που σημαίνει λιγότερες διακοπές και καλύτερη ασφάλεια για όλους όσους εμπλέκονται. Εταιρείες από διαφορετικούς τομείς έχουν δει πραγματικές βελτιώσεις χάρη στη χρήση αυτών των ψηφιακών μοντέλων. Στον τομέα του πετρελαίου και του φυσικού αερίου για παράδειγμα, οι χειριστές αναφέρουν εξοικονόμηση εκατομμυρίων ετησίως χάρη σε πιο εύστροφες αποφάσεις σχετικά με τη γεώτρηση που καθίστανται δυνατές από αυτές τις προσομοιώσεις. Οι ομάδες συντήρησης επίσης επωφελούνται, αφού μπορούν να εντοπίζουν προβλήματα πριν μεγαλώσουν, κάτι που οι παραδοσιακές μέθοδοι δεν μπορούν να ανταγωνιστούν όσον αφορά τις προγνωστικές δυνατότητες.
Η τεχνολογία του ψηφιακού διδύμου προσφέρει πολλά στους χημικούς βιομηχανικούς χώρους, ωστόσο υπάρχουν ορισμένα σημαντικά ζητήματα στα οποία πρέπει να δοθεί προσοχή από την αρχή. Τα βασικά ζητήματα έχουν να κάνουν με τη δυνατότητα εισαγωγής δεδομένων υψηλής ποιότητας στο σύστημα και με τη διασφάλιση ότι όλα αυτά τα σημεία δεδομένων λειτουργούν σωστά μαζί. Επίσης, έχει σημασία η υπολογιστική ισχύς, καθώς η εκτέλεση ακριβών προσομοιώσεων απαιτεί σημαντική επεξεργαστική δύναμη. Εξαιρετικά κρίσιμη είναι επίσης η εξασφάλιση της ευθυγράμμισης της ψηφιακής έκδοσης με την πραγματική κατάσταση στον χώρο εργασίας καθημερινά. Χωρίς αυτήν τη συγχρονισμένη εναρμόνιση, το μοντέλο καθίσταται σύντομα άχρηστο. Όταν οι εταιρείες τηρούν αυτές τις βασικές αρχές, αρχίζουν να αντλούν πραγματική αξία από τους ψηφιακούς διδύμους. Οι εγκαταστάσεις λειτουργούν πιο ομαλά, ο σχεδιασμός συντήρησης βελτιώνεται και η συνολική λειτουργία γίνεται πολύ πιο αποτελεσματική, μειώνοντας παράλληλα τα απόβλητα σε όλους τους τομείς.