Automatisierung unterstützt Prozesssicherheit

Die qualitätsorientierte Echtzeitsteuerung komplexer Prozesse hat große Vorteile für das Management von Gefahrenbereichen

Mit jeder Modernisierung und Neuinstallation von Prozessanlagen schreitet die Automatisierung der Prozessindustrie voran und verbessert ganz wesentlich die Produktqualität und -einheitlichkeit sowie die Anlagenproduktivität und -effizienz. Für das Management gefährlicher Prozesse bieten Automatisierungslösungen auf der Basis von prozessanalytischer Technologie (PAT) sogar einen doppelten Vorteil: Der reaktionsschnelle „Live“-Zugriff auf kritische Qualitätsattribute (Critical Quality Attributes, CQA) ermöglicht nicht nur die Einhaltung engerer Toleranzen bei den Prozessparametern, sondern reduziert auch die Notwendigkeit menschlichen Zutuns bei der Überwachung dieser Prozesse und Prüfung der Produkte.

Martin Gadsby, Vice President bei Optimal Industrial Technologies, erläutert, wie PAT das Risiko in gefährlichen Bereichen managen bzw. minimieren und gleichzeitig die Produktivität der Anlagen steigern kann.

In vielen Betrieben der Prozessindustrie werden brennbare, explosive, hochreaktive oder giftige Stoffe verarbeitet. Häufig ist auch der optimale Syntheseweg gefährlich, beispielsweise bei schnell ablaufenden, stark exothermen Reaktionen. Die Gewährleistung sicherer Prozessabläufe und Strategien zur Risikovermeidung sind daher eine ständige Herausforderung für diese Betriebe.

Viele Unternehmen der Prozessindustrie setzen deshalb auf automatisierte Lösungen, die das Betreten von Gefahrenbereichen durch Personal auf ein Minimum reduzieren. Knickarmroboter können zum Beispiel Materialien in der Anlage transportieren oder Reaktionen herbeiführen, indem sie die Aufgaben des Chemikers übernehmen.

Automatisierte Echtzeit-Detektionssysteme

Im Rahmen des Risikomanagements ist eine Verringerung der Exposition sehr sinnvoll, und eine geeignete automatisierte Infrastruktur kann bestimmte Gefährdungen durch striktere Prozesslenkung minimieren oder sogar ganz ausschalten. Entsprechende Lösungen der Fabrikautomation mit ihren automatischen Regelkreisen müssen für eine optimale Früherkennung und ein hohes Schutzniveau aber nicht nur die univariate, sondern auch die multivariate Analyse (MVA) beherrschen.

Die wichtigste Methode zur Schaffung dieser Voraussetzungen ist prozessanalytische Technologie (PAT), ein System, das Roh- und Prozessmaterialien mit Inline-Instrumenten in Echtzeit analysiert und Qualitäts- oder Prozessprognosen liefert. Auf dieser Grundlage können Prozessparameter so korrigiert werden, dass sie hochwertige Produkte hervorbringen und zugleich optimale Betriebsbedingungen aufrechterhalten. Dabei bietet PAT zusätzliche Sicherheit, weil Prozessabweichungen zuverlässig und mit hoher Genauigkeit erkannt werden, insbesondere wenn Prozesse sich einem gefährlichen Zustand annähern.

Ein weiterer Vorteil von PAT mit prozessbegleitender Echtzeit-Analyse ist, dass externe Chargenprüfungen entfallen. Dadurch wird die Exposition von Menschen gegenüber Chemikalien bei der Probenahme und Laboruntersuchung auf ein Minimum reduziert, oder sogar unnötig. Außerdem kann PAT der Prozessindustrie die Umstellung von Chargenprozessen auf eine kontinuierliche Flow Chemistry erleichtern, die von Natur aus sicherer ist.

Bei der Chargenverarbeitung werden große Mengen von Chemikalien gleichzeitig in das Behältnis gegeben, in dem die Reaktion abläuft. Bei der kontinuierlichen Herstellung werden dagegen immer nur geringe Mengen an Rohstoffen in den Reaktor eingespeist, sodass lediglich ein kleines Gefahrstoffvolumen entstehen kann. Darüber hinaus ermöglicht das große Oberflächen-Volumen-Verhältnis von Flow-Reaktoren eine hervorragende Beherrschbarkeit exothermer Reaktionen.

Von Flow Chemistry profitieren auch Hersteller, die mit energie- und kostenintensiven Lösungen arbeiten, um hochgefährliche, wenn auch effizientere Verfahren zu umgehen. Durch Umstellung ihrer Systeme auf Flow Chemistry können diese Unternehmen ihre Produktivität steigern und gleichzeitig ein Höchstmaß an Sicherheit gewährleisten.

Die Denkzentrale von PAT

Um von PAT maximal zu profitieren, zum Beispiel in Form höherer Produktqualität und  einheitlichkeit oder durch Effizienzsteigerung, und gleichzeitig die Sicherheit unter schwierigen, gefährlichen Bedingungen entscheidend zu erhöhen, ist es notwendig, jederzeit genau zu wissen, was auf der Prozessebene geschieht – und zwar auch dann, wenn die Qualitäts- und Prozesslenkung vollständig automatisiert ist.

Dies wird durch eine transparente und benutzerfreundliche Software zur Prozessorchestrierung wie den PAT-Wissensmanager synTQ von Optimal erreicht. Diese Plattform erfasst, verarbeitet und speichert Daten und präsentiert sie dem Anwender in Form unmittelbarer und verständlich aufbereiteter Informationen. Diese Erkenntnisse helfen Herstellern, Prozessabweichungen in Echtzeit zu erkennen und zu beheben. Darüber hinaus unterstützt die Software durch Berichtserstellung die Compliance. Unternehmen der Prozessindustrie können mit dieser Lösung ein ganzheitliches und wissenschaftlich fundiertes System aufbauen, um ihre Prozesse sicherer und zuverlässiger zu gestalten.

Über Optimal Industrial Technologies Ltd

Innerhalb der Optimal-Group verfügen wir über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Automatisierung und Optimierung von Steuerungs- und Datenmanagementsystemen für die Bereiche Lebensmittel, Chemie, Pharma, Biotech, Life Sciences und andere Segmente der Prozessindustrie.

Der Druck auf die Hersteller, ihre Produkte schneller auf den Markt zu bringen, die Entwicklungs- und Produktionskosten zu minimieren und gleichzeitig die Produktqualität und die wirtschaftliche Nachhaltigkeit zu steigern, nimmt immer mehr zu. Unser primäres Ziel sind daher messbare Verbesserungen in all diesen Bereichen.

Neben der Praxiskompetenz in der Automatisierung und Systemintegration hat Optimal Industrial Technologies auch die weltweit führende PAT-Wissensmanagement-Softwareplattform synTQ® entwickelt, die bereits bei 60 % der weltweit führenden Pharma- und Biotech-Unternehmen im Einsatz ist und zunehmend Anwendung auch in anderen Prozessindustrien findet. synTQ hat sich als Erfolgsfaktor für Quality by Design (QbD) durch prozessanalytische Technologie (PAT) bewährt, indem es die Produktivität und Qualität erheblich steigert und zugleich Ausschuss sowie Time-to-Manufacture und Time-to-Market sowohl für Chargen- als auch kontinuierliche Prozesse reduziert.