Hersteller, Anwender und Forscher im Trialog

Arbeitskreis Prozessanalytik feiert 15-jähriges Bestehen

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Der AK-PAT ist ein Arbeitskreis der Fachgruppe Analytische Chemie der GDCh und arbeitet eng mit der Dechema zusammen. Er wurde vor 15 Jahren gegründet, das Netzwerk zählt heute rund 350 Mitglieder. Über Schwerpunkte, Trends und das Herbstkolloquium sprachen wir mit dem Vorstandsvorsitzenden des Arbeitskreises Prozessanalytik Prof. Dr. Christoph Herwig von der TU Wien.

Herr Prof. Herwig, der jährliche Höhepunkt, das Herbstkolloquium des AK-PAT, steht kurz bevor. Wann findet die Veranstaltung statt und worauf können sich die Besucher freuen?

Prof. Herwig: Der Trialog des Arbeitskreises Prozessanalytik zwischen Herstellern, Anwendern und Forschern findet in diesem Jahr bereits zum 15. Mal statt. PAT-Interessierte treffen sich vom 25. bis 27. November bei der Evonik in Marl. Themenschwerpunkt ist dieses Jahr die Prozessanalytik in der industriellen Anwendung: Innovative Prozessanalytik als zentrales Element im Produktlebenszyklus. Das Herbstkolloquium umfasst Vorträge von Forschern und industriellen Anwendern, aber auch moderierte Round-Table-Diskussionen, zu denen jeder beitragen kann. Fragen und Kommentare zu den Vorträgen können am Ende vorgebracht oder auch online (Slido) per Smartphone direkt während des Vortrages gestellt werden.

Gibt es weitere Highlights auf der Veranstaltung?

Prof. Herwig: Ein Highlight ist sicherlich die Poster-Ausstellung und der Poster-Slam. Jungforscher stellen ihre wissenschaftlichen Arbeiten in kürzester Zeit und hintereinander weg auf dem Podium vor. Die Poster sind an den beiden Veranstaltungstagen in einer Ausstellung zu sehen und können mit den Vortragenden diskutiert werden. Am Ende der Veranstaltung gibt es dann eine Preisverleihung. Ebenso verleihen wir bei der Abendveranstaltung unseren „Prozessanalytik Award“ an die beste akademische Arbeit in diesem Jahr.

Die Prozessanalysentechnik ist international. Findet denn auch ein Austausch auf europäischem Niveau statt?

Prof. Herwig: Ja, natürlich. Auch der europaweite Trialog wird vom AK Prozessanalytik betrieben. Gemeinsam mit den europäischen Organisationen der Prozessanalytik organisieren wir federführend alle drei Jahre die Konferenz Europact. Sie findet diesmal vom 18. bis zum 20. Mai 2020 in Kopenhagen statt. Diese Veranstaltung inkludiert über die Prozessanalytik hinaus auch den Bereich der Prozesskontrolle. Das ist einzigartig in Europa. 2020 werden die zukünftigen Herausforderungen der Prozessanalytik in den Dimensionen „Prozessanalytik im realen Produktionsumfeld“, „Von Daten zur Prozessüberwachung, Prozesskontrolle und Optimierung“ und „Innovative PAT-Messtechniken“ abgebildet.

Vor 15 Jahren noch ein Außenseiter, ist die Prozessanalytik heute ein zentraler Faktor im Produktlebenszyklus. Wie sehen Sie die Rolle des AK-PAT?

Prof. Herwig: Wir verstehen uns eigentlich nicht als Spezialthema innerhalb der analytischen Chemie, wir, die Prozessanalytiker, sind nicht die Spezialisten der Spezialisten. Es geht vielmehr darum, die analytischen Wissenschaften in ihrer Vielfalt von analytischen Methoden und Verfahren in den ingenieurwissenschaftlich-technischen Kontext der Prozesssteuerung und -führung einzubringen und zu vernetzen. So finden zum Beispiel die im Labor seit Langem etablierten Verfahren wie die NMR-Spektroskopie oder die Laserspektroskopie den von pH-Sonden und Infrarot-Spektrometern geebneten Weg in die Prozesslandschaft. Weitere aktuelle Themen der Grundlagenforschung werden mit Sicherheit ebenfalls bald Einzug in die Prozessanalytik halten. Sie stehen auch dieses Jahr im Mittelpunkt unseres Herbstkolloquiums.

Wie würden Sie die Prozessanalysentechnik selbst gerade charakterisieren?

Prof. Herwig: Die Prozessanalytik ist dynamischer denn je. Neue analytische Verfahren wie etwa die Quantensensorik sind in der Entwicklung und die bestehenden, anspruchsvollen Laborverfahren wie NMR werden für die Anforderungen der Prozessanalytik tauglich gemacht. Die Prozessanalytik wird dadurch präziser, selektiver und schneller – vor allem aber robuster. Hinzu gesellen sich die Möglichkeiten, deren Realisierung wir von der Digitalisierung erwarten: einheitliche Kommunikation, selbstüberwachende Systeme, vorausschauende Wartung, mehr relevante Information und nicht zuletzt robuste Prozesskontrolle auf Basis von künstlicher Intelligenz.

Wenn Sie das Thema Digitalisierung ansprechen: Was kann man von der Prozessanalysentechnik zukünftig erwarten?

Prof. Herwig: Themen wie digitale Zwillinge, künstliche Intelligenz und das Deep Learning entfalten eine erhebliche Dynamik und erschließen Wissen über tiefere Zusammenhänge in den Prozessen. Neuartige Sensorkonzepte, basierend auf miniaturisierten Bauelementen aus dem IT-Bereich (z. B. leistungsstarke „embedded“ Prozessoren, Raspberry 4.0, 5G-Datenübertragung), senken die Kosten auch für einfache Sensoren drastisch und lassen einen Abbau der Hemmschwelle bei der Beschaffung und Implementierung von Prozesssensoren erwarten. Plug-in-Software für Smartphones und Tablets macht die Information an den Orten verfügbar, an denen sie gebraucht wird. Der heute noch z. T. erhebliche Aufwand für die physische Beschaffung der Information entfällt dann fast gänzlich.

Das sind sehr viele Ansatzpunkte, die Prozessanalysentechnik in Zukunft positiv zu gestalten. Welche Schwerpunkte bearbeitet der Arbeitskreis davon aktuell?

Prof. Herwig: Ein Schwerpunkt, an dem wir gerade arbeiten, sind smarte Sensoren. Sie messen mehrere Messgrößen, kalibrieren und optimieren sich selbst, sind leicht in Anlagen zu integrieren und erhalten ihren Betrieb selbstständig. Eine solche Prozessintelligenz ist dazu geeignet, aus den multisensorischen und multivariaten Messdaten übergeordnete Informationen zu generieren. Dies ermöglicht eine flexible, aber zielgenaue prädikative Prozessführung, die Einflüsse von Schwankungen der Prozessumgebung begegnen kann. Uns beschäftigen aktuell Fragen, wie zum Beispiel eine Selbstkalibrierung erreicht und wie das Lebenszyklusmanagement zum Erhalt eines validen Messsystems durch den Anwender gesichert werden kann.

Gibt es weitere Schwerpunkte?

Prof. Herwig: Bei dem, was wir in der Prozessanalysentechnik tun, drängt sich natürlich schnell die Frage auf, wie solche PAT-Systeme konsistent in Automatisierungskonzepten vernetzt werden können. D. h., wir fokussieren uns nicht allein auf die Erfassung von physikalischen und chemischen Messgrößen oder das Verständnis der Prozesse, sondern befassen uns auch intensiv mit flexibilisierten Automatisierungskonzepten, Kontrollkonzepten und Prozesstopologien, und zwar von der Versuchsplanung bis hin zu einer modell- und datengetriebenen Prozessführung. Wichtig ist, alle Interessierten im Trialog mitzunehmen. Daher haben wir zum Beispiel Ad-hoc-Arbeitskreise gegründet, wo wir zu einzelnen Themen,
wie gegenwärtig zu Smart Labs und Prozesskontrollstrategien mittels digitalen Zwillingen, Definitionen und Fallbeispiele erarbeiten und publizieren.

Der letzte Punkt bedarf sicherlich eines intensiven Austausches mit den Automatisierern?

Prof. Herwig: Ja, das ist für uns als Arbeitskreis Prozessanalysentechnik ein wichtiges Anliegen. Mehr noch: Wir verstehen uns als Arbeitskreis, der die Themenführerschaft in der Prozessanalytik innehat, und Kommunikation ist uns sehr wichtig. Der Austausch der PAT-Gemeinde mit anderen Disziplinen ist unbedingt erforderlich, um das vorhandene Potenzial der Prozessanalytik effektiv für die Prozesse zu nutzen. Durch den gelebten Trialog erreichen wir diesen Austausch hervorragend.

Ein anderes Thema: Jungakademiker liegen Ihnen besonders am Herzen. Was tut der AK-PAT, um die Nachwuchsforscher auf das Thema PAT vorzubereiten?

Prof. Herwig: Jungakademiker werden ja nicht geboren, sondern ausgebildet und finden so ihren Weg in die PAT-Gemeinde. Wir fördern den jungen Nachwuchs und haben dafür ein spezielles Forum entwickelt: das Doktorandenseminar. Es bereitet Jungakademiker auf die spätere wissenschaftliche Arbeit in einer PAT-Abteilung vor. Im Doktorandenseminar wird die eigene Arbeit im Kreis von Gleichgesinnten kommuniziert und diskutiert und durch Feedback mit Querverbindungen angereichert. Man könnte auch sagen: Hier wird der Austausch geübt. Fachlich tiefgehende Vorträge von Praktikern aus der Industrie tragen dazu bei. Übungen zu Kreativitätstechniken und zur Ideenentwicklung, Design Thinking zum Beispiel, vermitteln Arbeitstechniken, die in der Industrie geschätzt werden.

Und das trägt Früchte?

Prof. Herwig: Aber ja. So mancher angehende Analytiker trägt auf dem jährlichen Kolloquium des AK-PAT seine Arbeit in einem Poster-Slam vor, diskutiert sie mit den Teilnehmenden und gewinnt Kontakte. Und der eine oder andere Jungakademiker wird später selbst Trialog-Partner oder geht als Vertreter der jungen Analytiker in den Vorstand des AK-PAT. Wir sind stolz, dass wir die Junganalytiker auch im Vorstand gleichberechtigt vertreten haben. So lernen wir auch viel von den Junganalytikern über heutig anzuwendende Technologien. Also eigentlich leben wir einen Quattrolog.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: AK-PAT


Der Arbeitskreis Prozessanalytik ist Vermittler zwischen Herstellern, Anwendern und Forschern

AK-PAT: Was tun die eigentlich?

Der Arbeitskreis Prozessanalytik ist ein Zusammenschluss von Einzelpersonen, der als Arbeitskreis der Fachgruppe Analytische Chemie in der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) verortet ist. Gleichzeitig pflegt er eine enge fachliche Anbindung an die Fachgruppe Prozess-, Apparate- und Analysentechnik in der Dechema. Aus diesen Gremien kommen technische Konzepte, Empfehlungen und Good Practices, vor allem aber auch Standardisierung in sehr systematischer Arbeit.

Der Arbeitskreis AK-PAT bietet Industrieanwendern, Geräteherstellern, Anwendern der Prozessanalytik und Forschern im Bereich der Prozessanalytik ein Forum und eine Wissensplattform im deutschsprachigen Raum. Gleichzeitig soll das Forum auch Schnittstelle zu internationalen Organisationen auf dem Gebiet der Prozessanalytik sein.

Für seine Themenführerschaft in der DACH-Region verbindet der AK-PAT Fachleute aus den drei Sektoren Forscher, Anwender und Hersteller im Trialog und bildet daraus ein fachkundiges Netzwerk mit Community-Charakter. Das ermöglicht einen professionellen Einstieg in das Thema, insbesondere auch für Junganalytiker.

Der Arbeitskreis befasst sich mit neuen, prozessanalytischen Technologien, die zeitlich vor den Themen der Gremienarbeit angesiedelt sind, und tauscht zudem Betriebserfahrung und Lernprozesse aus. Standards, Empfehlungen und Good Practice hingegen werden in Gremien erarbeitet.

www.arbeitskreis-prozessanalytik.de


„Die Prozessanalytik ist dynamischer denn je. Neue analytische Verfahren sind in der Entwicklung und die bestehenden Laborverfahren werden prozesstauglich gemacht.“



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