انقلاب فناوری در صنایع شیمیایی| حسگرهای دیجیتال؛ بهینه سازی تولید و کنترل عملیات کارخانه

تهمینه غمخوار؛ بازار: اگر صنعت فناوری های شیمیایی در سال ۲۰۲۰ در یک کلمه خلاصه شود، این کلمه « اختلال» خواهد بود. به عنوان مثال، برخی از شرکتها، تولیدکنندگان مواد ضدعفونی کننده و شناساگرها را افزایش دادند، در حالی که برخی دیگر که با بازارهای خودرو، پالایش و ساخت و ساز سر و کار داشتند، با مشکلاتی سخت روبرو شدند. با این حال، چه برای آمادگی برای برآوردن افزایش ناگهانی تقاضا یا تلاش برای زنده ماندن، هر دو نتیجه منجر به اختلال بزرگی شد.

 در طول یک سال اخیر خیلی چیزها تغییر کرده است. استراتژی های تعیین شده گذشته، دیگر مناسب و کارآمد نیستند و این پاندمی ضعف های صنایع را آشکار کرده و برنامه هایی را در جهت ایجاد تحولات به میزان قابل توجهی تسریع نموده است.

بنابراین، همانطور که مشاغل در قلمرو ترسیم نشده و ناشناخته ای حرکت می کردند، تحولات دیجیتالی، نجات حیاتی را ثابت کرد و همچنان به سرعت در همه جنبه های صنایع شیمیایی دنبال شد.

به طور کلی، در حال حاضر صنایع شیمیایی شاهد موج جدیدی از دیجیتالی شدن در دوره پاندمی می باشد، زیرا فناوری های مختلف دیجیتالی به سرعت در حال پذیرش توسط شرکت های تولید مواد و محصولات شیمیایی به امید ایجاد نوآوری، سودآوری و پیشرو در این صنعت هستند.

علاوه بر آن، امروزه شرکت ها به داده های بلادرنگ نیاز دارند و بر همین اساس، به تولیدکنندگان مواد شیمیایی اجازه می دهند تا مشاغل خود را در دنیای آنلاین نیز اداره کنند. علاوه بر آن، اتوماسیون به طور چشمگیری به کاهش ناکارآمدی در بخشهای تولیدی و شیمیایی کمک کرده است.

در میان کشورهای مختلف، صنایع شیمیایی هند یکی از بزرگترین مشارکت کنندگان در اقتصاد هند است که هفت درصد از تولید ناخالص داخلی این کشور را تامین می کند و انتظار می رود که تا سال ۲۰۲۵ به ۳۰۴ میلیارد دلار برسد و نرخ رشد مرکب سالانه آن ۹.۳ درصد باشد.

این صنعت، تقریباً در هر محصول تولیدی مشارکت دارد و به عنوان ستون فقرات بسیاری از صنایع  و بازار نهایی مانند کشاورزی، خودروسازی، ساختمان سازی و داروسازی عمل می کند. ناگفته نماند که تحول دیجیتالی در صنایع شیمیایی را نیز نمی توان نادیده گرفت، زیرا با ارتقاء رشد استراتژیک و ساده سازی عملیات از طریق اتوماسیون و دیجیتالی شدن، صنایع شیمیایی به طور بالقوه متحول شده که البته راه درازی در پیش دارد.

اکنون؛ به برخی از فناوری های دیجیتالی که پیشرفت های چشمگیری در صنعت شیمیایی در سطح جهان داشته است، نگاهی می اندازیم:

«اینترنت اشیاء صنعتی »(IIoT)
به کابرد اینترنت اشیا در صنعت، «اینترنت اشیا صنعتی» می گویند که انقلابی را در تولید با فراهم آوردن امکان دستیابی به مقادیر بسیار بیشتری از داده ها، با سرعتی بسیار بالاتر و بهره وری بیشتر فراهم می کند.

علاوه بر آن، اینترنت اشیاء صنعتی بینش بهتری را در خصوص عملیات و قابلیت های سیستم های تولیدی ارائه می دهند و امکان مشاهده بیشتر وضعیت و یکپارچگی و همچنین کاوش عمیق جایگزین ها برای تصمیم گیری عملیاتی را فراهم مینماید. 

با ظهور اینترنت اشیاء صنعتی، زمینه بیشتری برای تسریع برتری عملیاتی در زمینه تولید وجود دارد. از طریق شبکه های اینترنت اشیا صنعتی و تجهیزات هوشمند که به یکدیگر متصل کرده اند، داده ها بین تمامی بخش ها از جمله افراد و کارخانه و غیره مبادله می شود و مدیران بخش های صنعتی می توانند به کمک اینترنت اشیا صنعتی بر نحوه انجام و پیشرفت فعالیت های شرکت شان نظارت داشته باشند.

علاوه بر آن، یکی از مزایای کلیدی این فناوری این است که بینش عملی را برای ذینفعان اصلی ارائه داده و به آنها در تصمیم گیری های فعال کمک می کند. بینش های عملی مبتنی بر داده در پیش بینی بیشتر عملیات، موثر و اثرگذار هستند و تأثیر مثبتی بر کارایی، عملکرد، زمان به کارگیری و دیگر شاخص های عملکرد کلیدی مهم می گذارد.

  اما IIoT به عنوان یک منبع دست نیافتنی در صنایع شیمیایی، می تواند موجب افزایش کارایی و سودآوری شرکت های شیمیایی به منظور تضمین مزیت رقابتی، ایمنی و رعایت مقررات در صنایع شیمیایی شود. همچنین، موجب بهبود کارآیی قابل توجهی در فرآیندهای تولید می گردد.

در صنایع شیمیایی، IIoT می تواند به عنوان یک پلتفرم پایه برای ایجاد یک شبکه هوشمند از دستگاه ها باشد و داده ها و فرآیندها را به هم متصل کرده و به طور موثر سیستم های کنترل بازخورد را در زمینه اتوماسیون صنعتی ایجاد کند تا ارتباط بیشتر، تطبیق پذیری، مقیاس پذیری، بازده زمانی، امنیت، مقرون به صرفه بودن، بهره وری و بهره وری عملیاتی را افزایش یابد.

«دوقلوهای دیجیتالی»
دوقلوهای دیجیتال یکی دیگر از فناوری های دیجیتالی است که می تواند به اپراتورها به ویژه در شرکت های نوپا در عملیات غیر معمول، خاموش شدن دستگاهها، کاهش سرعت و سایر رویدادهای غیرمنتظره کمک کند.

 چنین آموزشی برای اجتناب از شرایط بالقوه خطرناک که می تواند منجر به حوادث زیست محیطی شود، بسیار مهم است. دوقلوهای دیجیتال در کارخانه به میزان زیادی در بهینه سازی شرایط احتمالی تولید کمک می کند و محیط های متناوب مواد اولیه را جایگزین می کند که در نهایت به آمادگی چندین صنعت برای مقابله با هرگونه بحران می افزاید.

علاوه بر این، یک دوقلو دیجیتالی همچنین اپراتورهای شیمیایی را قادر می سازد تا محیطی منحصر به فرد برای مشاهده تمام فرایندهای پیچیده خود و ارائه راه حل های بهینه ایجاد کنند و  یک برنامه رایانه‌ای است که با استفاده از داده‌های دنیای واقعی، شبیه‌سازی‌هایی را ایجاد می‌کند که می‌توانند عملکرد یک محصول یا یک فرآیند را پیش‌بینی کنند.

همچنین، یک دوقلوی دیجیتال به کاربران این امکان را می‌دهد تا راه‌حل‌های مربوط به توسعه چرخه عمر محصول، تولید و بهبود فرآیند تولید محصول و آزمایش نمونه اولیه را بررسی کنند که عملاً می‌تواند مشکل را در نمونه، شناسایی و قبل از مرحله تولید، آن را رفع کند.

«تحلیل داده ها»
استفاده از علم داده ها و تجزیه و تحلیل آن به طور قابل توجهی در صنایع شیمیایی افزایش یافته است.این صنعت به سرعت به سمت اتوماسیون حرکت می کند، زیرا یک فناوری بادوام و مقاوم است که در هر صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

تعداد زیادی از شکست های ثبت شده از جمله خطاهایی در ضبط پارامترها که می تواند شبیه سازی ها و فرایندهای مختلف را خراب کند، در صنایع شیمیایی وجود دارد. در چنین شرایطی، تحلیل داده ها با ارائه راه حل های فوری، مانند کمک در شناسایی سریع روندها و الگوها، یک ضرورت مطلق در صنایع شیمیایی برای بررسی مجدد یافته ها و کاهش تلاش های انسانی است که به معنی خطاهای کمتر و هزینه های کمتر می باشد.

تحلیل داده ها همچنین امکان دستیابی به مهارت در یک محیط پیچیده و غیرقابل پیش بینی را به دلیل توانایی آن در برخورد موثر با داده های چند بعدی و متنوع ممکن می سازد.

علم داده و تحلیل داده می تواند به شرکت های شیمیایی کمک کند تا گزارشات خود را تجزیه و تحلیل کرده و خطرات احتمالی ناشی از داده ها را بررسی کنند. بنابراین، به ما قابلیت پیش بینی می دهد و کمک می کند تا اقدامی انجام دهیم و احتمال وقوع چنین حوادثی را کاهش دهیم.

«امنیت سایبری»
سایتها و پایگاههای تولید محصولات و مواد شیمیایی و زیرساخت های مربوطه که در آن مقادیر قابل توجهی از مواد خطرناک، تولید، ذخیره یا حمل می شوند، به طور فزاینده ای در برابر تهدیدات امنیتی آسیب پذیر هستند.

در نتیجه قرنطینه و اقدامات فاصله گذاری اجتماعی که در طول همه گیری کرونا معرفی شد، تغییر نحوه کار به دورکاری و انجام کار در یک بازه زمانی فشرده، شبکه های شرکت را گسترده تر از گذشته کرده و موجب افشای تعدادی از آسیب پذیری هایی که هکرها به دنبال سوء استفاده از آنها هستند، شده است.

امنیت سایبری به حفاظت از شبکه های کامپیوتری، رایانه ها و سایر دارایی های الکترونیکی در برابر داده هایی که احتمال افشا شدن دارند و همچنین حملات سایبری و یا دسترسی غیر مجاز کمک می کند.

علاوه بر آن، امنیت سایبری از رویکردهای گوناگونی استفاده می کند که از رشته های مختلف مانند علوم رایانه، جرم شناسی و رمزنگاری استفاده شده است تا اطمینان حاصل شود که داده ها و خواص یک سازمان در برابر هکرها، مجرمان سایبری و سایر عوامل مخرب محافظت می شود.

حملات سایبری به یک کارخانه تولید محصولات شیمیایی ممکن است دو شکل داشته باشد: یکی این که می تواند یک فعالیت اطلاعاتی برای دستیابی به مالکیت معنوی، مانند فرمول ها یا نمودارهای جریان فرآیند، یا حمله به «راه حل یکپارچه سازی امنیت اطلاعات و شبکه» که عملکردهای حیاتی نیروگاه را کنترل می کند، باشد که این شکست ناشی از حمله برنامه ریزی شده می تواند منجر به آسیب فیزیکی شود.

 صنایع شیمیایی در زمینه ذخیره و پردازش مواد شیمیایی خطرناکی مانند کلر، کلرید هیدروژن، اسید نیتریک، آمونیاک، وینیل کلرید و متیل ایزوسیانات در میان سایر مواد شیمیایی فعالیت می کنند که نسبت به سایر مواد شیمیایی درجه خطر آنها بیشتر است.

 ناگفته نماند، داشتن یک چارچوب امنیت سایبری قوی یک ضرورت است که نمی توان از آن برای حفظ ایمنی در محل کار غافل شد.

«پردازش ابری»
مهاجرت صنایع شیمیایی به محاسبات ابری ممکن است برای شرکت ها زمان بر باشد، اما شروع زودهنگام این سفر می تواند مزایای مالی قابل توجهی را به همراه داشته باشد. مدیران هنوز با خطرات، امکانات و هزینه سرمایه گذاری های فعلی فناوری اطلاعات دست و پنجه نرم می کنند. با این حال، برای چندین شرکت، انتقال به محیط ابر ترکیبی در حال انجام است. کسانی که زودتر از این آینده حرکت می کنند، خود را به مشاغل با عملکرد بالا در فردا تبدیل خواهند کرد.

در پایان می توان گفت که جهان شاهد افزایش محبوبیت مواد نوآورانه و قدرتمند است که توسط روندهای فناوری در صنایع شیمیایی به وجود آمده است. بازیگران کنونی در صنعت مواد شیمیایی به برخی پیش نیازهای حیاتی احتیاج دارند که شامل تجدید ساختار سبد محصولات آنها، بازنویسی مدل های تجاری برای ایجاد بازدهی بیشتر از سرمایه گذاری آنها در نوآوری و بهره برداری موفق از فناوری های دیجیتال است.

 با این حال، در ۳۰ سال آینده، شرکت های صنایع شیمیایی بر رشد خود از طریق توسعه جهانی تمرکز خواهند کرد. در واقع، تولیدکنندگان مواد شیمیایی یکی از اولین شرکت های صنعتی بوده اند که با استفاده از کنترل کننده ها و حسگرهای دیجیتال برای بهینه سازی تولید و کنترل عملیات کارخانه، از روندهای فناوری دیجیتال به طور گسترده استفاده کرده اند.

در دوران اخیر، بخش مواد شیمیایی سرعت نوآوری دیجیتالی خود را کند کرده است، در حالی که بخش های دیگر، مانند خرده فروشی، بانکداری و ارتباطات از راه دور، پیشگام بوده و از نوآوری دیجیتالی در تعامل و عملیات مشتریان استقبال کرده اند.

اما خبر خوب این است که در حال حاضر برخی از مدیران محصولات شیمیایی مجددا در حال نوآوری هستند تا ارزش جدیدی را از طریق فناوری دیجیتال پیدا کنند.