CHEMOMETRIA W KONTROLI PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH

średnio zaawansowany

praktyczny

studenci powinni mieć ukończony kurs matematyki, a w szczególności posiadać podstawową wiedzę z zakresu algebry liniowej, znać podstawy rachunku wektorowo-macierzowego, posiadać podstawową wiedzę z technologii chemicznej, wymieniać i charakteryzować procesy jednostkowe, znać i interpretować przebieg wybranych procesów technologicznych ze szczególnym uwzględnieniem różnych aspektów technologicznych w tym identyfikować czynniki mające wpływ na przebieg procesu.

celem wykładu jest przedstawienie studentom podstawowych zagadnień i kwestii warunkujących efektywną kontrolę procesu technologicznego w trybie „off” i „on-line”, z wykorzystaniem podstawowych narzędzi statystycznych i wybranych zaawansowanych technik chemometrycznych.

kontrola procesów technologicznych stanowi szczególnie istotne zagadnienie w ramach przedmiotu technologii chemicznej. Obejmuje m.in. efektywne zarządzanie bezpieczeństwem danego procesu jak i jego różne aspekty natury ekonomicznej. Obserwowany w ostatnich latach postęp technologiczny, dostępność nowoczesnego oprzyrządowania pomiarowego, a także szybki rozwój i miniaturyzacja wybranych technik analizy instrumentalnej przyczyniają się do skuteczniejszego monitorowania procesów, poprzez dostosowanie zakresu technik pomiarowych do wymogów środowiska procesowego. Coraz częściej, analizując/monitorując proces technologiczny uwzględnia się informacje pochodzące z różnych i zarazem komplementarnych źródeł pomiarowych rozmieszczonych w wielu kluczowych punktach procesu. W efekcie takie podejście daje technologom i inżynierom procesów dużo lepszy obraz zachodzących przemian, które bada się na bieżąco (tzn. w trakcie realizacji danego procesu), bardziej wnikliwy wgląd na poziomie chemicznym, a także możliwość szybszej interwencji czy modyfikacji parametrów procesu. Zważywszy, że na realizację procesu technologicznego i uzyskaną jakość końcowego produktu potencjalnie przeważnie wpływa bardzo wiele czynników jednocześnie, a sam proces odbywa się w sposób ciągły w określonym interwale czasowym, zagadnienie efektywnej kontroli procesu jest niezwykle złożone. W praktyce, może okazać się, że klasyczne podejścia, weryfikujące zmienność jednego parametru w oparciu o np. metody statystyczne w tym karty kontrolne, w rezultacie dają wynik niezadowalający, a w pewnych przypadkach ich stosowanie nawet może okazać się całkowicie nieskuteczne. Relatywnie duża liczba punktów próbkowania procesu oraz próbkowanie w czasie jego trwania, użycie zaawansowanych i komplementarnych technik instrumentalnych, prowadzi do pozyskiwania ogromnej ilości rozmaitych danych procesowych. Tak złożone wielowymiarowe dane wymagają zaawansowanych technik przetwarzania i modelowania danych, które obejmują różne techniki chemometryczne umożliwiające pracę z wielowymiarowymi, skorelowanymi i wielomodalnymi danymi procesowymi.

Nadrzędnym celem niniejszego przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi metodami statystycznymi stosowanymi do kontroli procesów technologicznych, a przede wszystkim z nowoczesnymi podejściami chemometrycznymi, które są oparte na konstrukcji i praktycznym wykorzystaniu tzw. „ukrytych” zmiennych.

Samodzielna praca studenta ma na celu przyswojenie zagadnień przedstawianych w ramach wykładu w oparciu o treści wykładu i wskazaną literaturę. Obejmuje także indywidualne pogłębianie wiedzy na temat kontroli procesów poprzez korzystanie z innych źródeł literaturowych niż wskazane, a także przygotowanie do zaliczenia.

Ćwiczenia laboratoryjne stanowią wsparcie procesu kształcenia i zawierają praktyczne elementy wykorzystania w praktyce omawianych podejść. Indywidualna praca studenta obejmuje przygotowanie do ćwiczeń, które polega na studiowaniu zagadnień wykładu w kontekście realizowanych ćwiczeń. Ćwiczenie umiejętności rachunkowych poprzez rozwiązywanie zadań. Indywidualna praca z komputerem i aparaturą kontrolnopomiarową. Rozwiązywanie zadań problemowych. Przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego. Przygotowanie raportu.

[1] T. Kourti, Multivariate statistical process control and process control, using latent variables, w S.D. Brown, R. Tauler i B. Walczak (Eds.), Comprehensive chemometrics, tom 4, Elsevier, 2009, pp. 21-54.

[2] S. Wold, N. Kettaneh-Wold, J.F. MacGregor i K.G. Dunn, Batch process modeling and MSPC, w S.D. Brown, R. Tauler i B. Walczak (Eds.), Comprehensive chemometrics, tom 2, Elsevier, 2009, pp. 163-197.

[3] S. Kucharski, J. Głowiński, Podstawy obliczeń projektowych w technologii chemicznej, Oficyna wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2005.

[4] Norma PN-EN 14181:2015

[5] R. Sałat, K. Korpysz, P. Obstawski, Wstęp do programowania sterowników PLC, Wydawnictwo HELION, 2009.

pisemne zaliczenie wraz z oceną raportu, który obejmuje zagadnienia związane z ćwiczeniami laboratoryjnymi. Końcowa ocena modułu stanowi średnią ważoną z oceny uzyskanej na pisemnym zaliczeniu (z wagą 0,7) i oceny z raportu (z wagą 0,3).

W ramach pisemnego zaliczenia student odpowiada na 10 pytań, które obejmują treści omawiane w ramach wykładów oraz ćwiczeń laboratoryjnych. Za każdą odpowiedź można maksymalnie uzyskać jeden punkt. Całkowita liczba uzyskanych punktów jest następnie przeliczana na wynik wyrażony w procentach.

Przyjmuje się następującą skalę ocen:

51 - 60% prawidłowych odpowiedzi – 3,0

61 - 70% prawidłowych odpowiedzi – 3,5

71 - 80% prawidłowych odpowiedzi – 4,0

81 - 90% prawidłowych odpowiedzi – 4,5

91 - 100% prawidłowych odpowiedzi – 5,0

W ramach ćwiczeń laboratoryjnych, w sposób ciągły ocenia się i monitoruje aktywność oraz zaangażowanie studentów, a także przygotowanie do zajęć. W przypadku ponadprzeciętnej aktywności studenta, ocena końcowa modułu może zostać podwyższona o 0,5 stopnia.

Podstawą zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest oddanie w przewidzianym terminie poprawnie opracowanego raportu, który zawiera wskazane w wytycznych elementy. W przypadku oddania raportu po ustalonym terminie (bez wskazania uzasadnionych przesłanek) końcowa ocena z raportu jest obniżana o 0,5 stopnia. W trakcie ćwiczeń laboratoryjnych studenci nabywają przewidziane umiejętności praktyczne, które prowadzący na bieżąco potwierdza.

Nie dotyczy