AI-Operator für den effizienten und zuverlässigen Betrieb von Prozessanlagen, Hochschule für Technik und Umwelt FHNW

Die Schweizer Pharma-, Chemie-, Biotechnologie- und Lebensmittelindustrie zeichnet sich durch eine hohe Wertschöpfung aus. Diese basiert auf komplexen, grosstechnischen Anlagen sogenannten Reaktions- und Trennanlagen (Rektifikationskolonnen) zur Produktion und Verarbeitung verschiedenster Wirkstoffe und Feinchemikalien. Gleichzeitig steht die Branche vor erheblichen Herausforderungen – insbesondere im Hinblick auf Energie- und Ressourcenverbrauch, verbesserte Produktqualität sowie sich stetig wandelnde regulatorische Anforderungen. Interviews mit Branchenvertretern haben ein enormes Optimierungspotenzial aufgezeigt. Derzeit sind die Anlagen individuell konfiguriert, was eine systematische Optimierung erschwert. Die Vielzahl an Betriebsparametern wird meist auf Basis der Erfahrung der Anlagenführer gesteuert. Obwohl moderne Sensorik eine Fülle an Daten liefert, werden diese bislang nur überwiegend offline und retrospektiv zur Diagnose genutzt.

In einer Machbarkeitsstudie wurde ein Business Case mit der Firma CTE - ControlTech Engineering AG für die Online-Optimierung innerhalb regulatorischer Parameterbandbreiten und ein erster optimaler Parameterraum definiert. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend, zielt das aktuelle Projekt darauf ab, den Regelkreis vom optimalen Parameterraum bis zur Aktorik zu schliessen.

Im Rahmen des Projektes wird ein Prototyp eines digitalen Zwillings namens AI-Operator entwickelt und validiert, welcher dem Bedienpersonal einer thermischen Versuchsanlage (Rektifikationskolonne am Process Technology Center PTC der Hochschule für Life Science FHNW) eine Echtzeit-Visualisierung intelligenter Handlungsempfehlungen generiert.

Der innovative Ansatz sieht darüber hinaus vor, dass das Marktpotenzial des AI-Operators zur Energie- und Prozessoptimierung von verfahrenstechnischen Anlagen in der DACH-Region ermittelt wird. Zudem soll der Nutzen des AI-Operators für Aus- und Weiterbildungszwecke sowohl in Unternehmen als auch an der Hochschule für Life Science FHNW und anderen Bildungseinrichtungen untersucht werden.