Analisi di laboratorio vs analisi di processo: Fattori chiave per una decisione consapevole
29 gen 2024
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Ogni giorno, i manager del mondo industriale affrontano innumerevoli domande difficili e devono prendere decisioni cruciali. Una di queste domande è se gli strumenti analitici debbano essere collocati online/in linea (direttamente nel processo) o offline (ad esempio in un laboratorio) per scopi di monitoraggio del processo e controllo qualità. Poiché la conoscenza è potere, disporre di tutte le informazioni rilevanti è importante affinché i manager possano prendere decisioni intelligenti in base alle circostanze del processo individuale. In definitiva, ogni processo è diverso e richiede soluzioni analitiche personalizzate – che è ciò che offre Metrohm. Questo articolo del blog discute i fattori più importanti che i gestori dell'impianto dovrebbero considerare prima di decidere di implementare uno strumento online/in linea o se utilizzare uno strumento di laboratorio offline.
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Tracciabilità dei dati e comunicazione
I gestori e gli operatori degli impianti devono rimanere sempre aggiornati sui loro processi. Può essere piuttosto impegnativo gestire diverse tecniche di misurazione in un impianto di produzione o analizzare tendenze cumulative di dati provenienti da più fonti.
Dati dall'analizzatore di processo
Gli analizzatori di processo possono archiviare, valutare e utilizzare i dati di analisi in modo intelligente per intraprendere azioni immediate in base ai requisiti di processo definiti. I Metrohm process analyzers possono essere utilizzati per aiutare a controllare e ottimizzare un processo mediante il feedback diretto dei risultati al DCS/PLC/SCADA per vari scopi (ad esempio, il corretto dosaggio dei prodotti chimici).. Il software IMPACT completamente integrato è responsabile della raccolta dei dati. Quando necessario, attiva segnali di allarme e di allarme per l'adozione immediata di azioni correttive.
Dati dagli strumenti di laboratorio
Comunicare i dati più aggiornati alle sale di controllo degli impianti non è così semplice quando si utilizzano strumenti di laboratorio. Per raggiungere questo obiettivo, la struttura dovrebbe investire in più piattaforme di integrazione software. Ciò non solo comporta costi aggiuntivi, ma può anche essere un compito difficile soddisfare tutti i requisiti necessari e ottenere l’approvazione di tutte le parti interessate.
Se il processo è relativamente semplice e stabile con fluttuazioni minori, è sufficiente un'analisi poco frequente con risultati generalmente utilizzati per monitorare le tendenze. In questo caso l'invio dei dati direttamente alla sala controllo non è strettamente necessario. Uno strumento da laboratorio potrebbe essere la scelta giusta. Fornisce la stessa precisione di misurazione di un analizzatore di processo, ma con l'ulteriore vantaggio che un unico strumento può eseguire molte di queste analisi meno critiche per un ritorno sull'investimento (ROI) più rapido.
Scopri di più sui vantaggi dell'automazione dei processi nel nostro precedente post sul blog.
Automatizzare o non automatizzare? Vantaggi di PAT – Parte 1
Frequenza di analisi
Prima di decidere e acquistare la strumentazione analitica, i gestori dell'impianto e gli operatori di processo dovrebbero considerare la frequenza con cui devono effettuare misurazioni di processo per un migliore controllo.
Più spesso
MPotrebbero essere necessarie più analisi che richiedono il pretrattamento del campione per turno o per giorno. In questo caso, uno strumento online o in linea con un pannello di precondizionamento del campione è la soluzione ideale.
I risultati in tempo reale forniscono il feedback più rapido per un controllo del processo automatico e continuo senza costosi ritardi. Un'elevata frequenza di analisi offre una visione più dettagliata delle attuali condizioni del processo, riducendo così le possibilità di consegnare prodotti fuori specifica o tempi di fermo macchina non programmati (Figura 1).
Inoltre, gli analizzatori di processo online possono essere programmati per utilizzare azioni condizionali intelligenti basate su istruzioni «if», rivoluzionando il controllo del processo. Monitorando continuamente i parametri critici in tempo reale, consentono agli operatori di processo di prendere decisioni più informate quando conta di più. Quando il processo monitorato rimane entro i limiti di controllo specificati, l'analizzatore di processo riduce automaticamente la frequenza di campionamento, ottimizzando così l'efficienza e riducendo i costi di gestione.
Allo stesso tempo, quando il processo si avvicina ai limiti critici di controllo, l'analizzatore di processo reagisce rapidamente aumentando automaticamente la frequenza di analisi per acquisire ancora più dati. Ciò consente di ricevere avvisi di rilevamento tempestivo, richiedendo l’adozione di misure correttive immediate prima che la situazione abbia la possibilità di degenerare.
Grazie alla capacità di adattarsi alle diverse condizioni di processo, gli analizzatori di processo online migliorano la produttività, riducono al minimo i difetti e gli sprechi (ovvero riducono i costi) e garantiscono la massima precisione nel mantenimento della stabilità del processo.
Inoltre, gli analizzatori di processo Metrohm sono stati progettati per archiviare i risultati in un database crittografato. Tutti i dati raccolti sono completamente tracciabili, impedendo la manomissione dei dati. Un buffer di alimentazione e una sequenza di spegnimento controllato prevengono la corruzione dei dati. Il sistema operativo è integrato e blocca l'accesso dell'utente per una maggiore protezione.
Vantaggi dall'utilizzo dell'analisi dei processi online/inline:
- Visualizzazione più accurata delle effettive condizioni di processo mediante campionamento rappresentativo
- Riduci gli errori dovuti all’errore umano
- Meno sprechi di prodotto grazie ai tempi di risposta rapidi
- Prevenire il ritrattamento
Meno spesso
D'altro canto, se determinati parametri devono essere misurati una volta per turno di produzione o giorno o anche meno frequentemente, l'utilizzo di uno strumento da laboratorio ha più senso ai fini del controllo qualità. Tuttavia, prestare attenzione alle condizioni generali del processo e all'ambiente. Il campionamento manuale ha un processo di elaborazione molto più lento che richiede il trasporto del campione in un laboratorio vicino per la conservazione e l'eventuale analisi. Questo ritardo significa che il campione catturato non riflette più le attuali condizioni di processo per quanto riguarda pH, temperatura e contenuto di umidità.
I campioni vengono prelevati molto meno frequentemente per le analisi di laboratorio offline rispetto alle analisi online/in linea, rendendo molto più probabile una sovracompensazione dei trattamenti chimici e dei rifornimenti.
L'analisi di laboratorio offline, sebbene non priva di sfide, offre comunque preziose informazioni sul processo. È vero che il campionamento manuale potrebbe introdurre alcuni errori, ma questi possono spesso essere mitigati seguendo protocolli accurati e utilizzando analisti ben addestrati. Inoltre, la frequenza di analisi complessivamente inferiore nelle impostazioni offline fornisce tempo sufficiente per un esame meticoloso, portando a risultati approfonditi e completi.
In conclusione
Gli analizzatori di processo online e in linea presentano i loro vantaggi, in particolare in termini di fornitura di dati in tempo reale e coerenza tra le misurazioni. Tuttavia, se eseguite e gestite correttamente, le analisi di laboratorio possono comunque fornire informazioni affidabili e preziose che aiutano il controllo e l’ottimizzazione dei processi industriali.
Sicurezza
Il contatto con sostanze chimiche pericolose è pericoloso e dovrebbe essere ridotto al minimo. Nelle aree non sicure della pianta, è meglio prevenire l'esposizione ed evitare il più possibile l'intervento umano. In questo caso, le soluzioni analitiche offline chiaramente non sono preferite.
Utilizzando un analizzatore di processo online o in linea in tali situazioni, le fasi di movimentazione manuale sono limitate e il rischio di esposizione a sostanze chimiche pericolose è ridotto. Inoltre, il campionamento può essere effettuato su base temporizzata e può essere programmato in modo che avvenga più frequentemente di quanto sia possibile con i metodi manuali. Ciò consente un controllo del processo molto maggiore con un analizzatore di processo online o in linea.
- Evitare l'esposizione del personale a sostanze chimiche pericolose durante il campionamento e le analisi di laboratorio
- Approfittare del rilevamento tempestivo della composizione pericolosa del campione
- Analisi possibile in zone esplosive con analizzatore di processo antideflagrante
Scopri di più sulle nostre soluzioni di processo a prova di esplosione qui.
Il luogo in cui avviene l'analisi può avere un impatto significativo sulla scelta dello strumento. Ad esempio, per verificare l’identità delle materie prime in entrata, un tempo gli strumenti di laboratorio erano la scelta più ovvia. Tuttavia, dato il carico di lavoro e i tempi di consegna, è possibile ottenere una maggiore efficienza utilizzando dispositivi spettroscopici portatili di facile utilizzo, come un analizzatore Raman istantaneo Metrohm (MIRA, Figura 2).
Questi strumenti portatili possono determinare direttamente l'identità e la qualità di una sostanza nel punto di ricevimento (ad esempio, presso la banchina di ricevimento del magazzino) e nel suo recipiente di trasporto originale, come una bottiglia, un sacchetto o un altro tipo di contenitore. Pertanto, il processo non viene disturbato.
Per la misurazione dei parametri di controllo qualità in più punti di processo in una struttura, gli analizzatori online/in linea sono la soluzione preferita. Il costo per analisi è inferiore, con conseguente ROI più rapido. Senza l’utilizzo di soluzioni automatizzate di analisi dei processi, sarebbero necessari più analisti e strumenti di laboratorio. Trovare tecnici di laboratorio ben istruiti e formati può essere impegnativo e costoso.
Scopri di più sulle nostre soluzioni di analisi portatili qui.
Implementazione
Nella sezione sulla sicurezza, è stata discussa l'importanza dell'utilizzo degli analizzatori di processo in aree pericolose. Questa sezione tratta i vincoli di spazio fisico che si possono incontrare in un impianto di produzione e come possono essere affrontati quando deve essere effettuato il campionamento.
A volte gli impianti industriali hanno a disposizione uno spazio molto limitato per installare un sistema di analisi automatizzato. Pertanto, in queste situazioni a volte sono preferite le soluzioni offline poiché ciò consente una gamma più ampia di layout delle postazioni di lavoro.
Metrohm Process Analyticsoffre armadi remoti per risolvere questa sfida. Grazie alla flessibilità del 2060 platform, l'armadio di analisi può essere montato vicino al punto di campionamento mentre l'interfaccia umana può essere installata in una posizione in cui è disponibile più spazio (Figura 3).
La distanza tra un analizzatore di processo e il/i punto/i campione/i può essere significativa. Con il 2060 The NIR Analyzer ad esempio, è possibile monitorare fino a cinque punti campione per armadio nel vicino infrarosso (NIR) in posizioni a centinaia di metri di distanza dall'analizzatore. Questa configurazione può collegare senza soluzione di continuità i punti campione allo strumento attraverso l'utilizzo di fibre ottiche a bassa dispersione.
I sensori in linea sono inoltre indipendenti dai vincoli di spazio. Ad esempio, i sensori ProTrode pH possono essere montati direttamente in tubi, reattori o serbatoi. Il connettore del sensore VarioPin integrato garantisce una trasmissione affidabile del segnale dal sensore a un analizzatore di processo 2060 o a un trasmettitore situato altrove nella struttura.
Scopri di più sui vantaggi derivanti dall'utilizzo dei sensori di pH in linea nel nostro precedente post sul blog.
Conclusioni
È evidente che sia le tecnologie online/inline che quelle offline svolgono un ruolo cruciale nel mondo industriale, ciascuna con i propri vantaggi, a seconda della situazione. La decisione se implementarne uno piuttosto che l'altro dipende dalle esigenze e dalle circostanze specifiche di ciascun impianto.
Gli strumenti di laboratorio non sono migliori degli analizzatori di processo e viceversa. Ogni caso è unico. Qualunque scelta tu faccia, Metrohm ti offre la soluzione giusta per risolvere le tue sfide, sia in laboratorio che direttamente sul processo.
