Feeds:
Beiträge
Kommentare

Posts Tagged ‘Modellierung’

Ideen für die „digitale Chemieindustrie“ werden nun schon seit einigen Jahren diskutiert. Während die Hersteller von Feinchemikalien und Pharmazeutika das Konzept höherer Flexibilität und kleinerer Losgrößen zunehmend aufgreifen, hat die „traditionelle“ chemische Grundstoffindustrie immer noch Schwierigkeiten damit, die neue Philosophie mit einem Geschäft in Einklang zu bringen, das über Jahrzehnte vor allem auf Effizienz und weniger auf Flexibilität getrimmt wurde. Ein Argument, das man gar nicht so selten hört: Wir produzieren Grundstoffe in großen Mengen, die sich kaum individualisieren lassen – „Losgröße 1“ ist etwas für Unternehmen, die näher am Kunden sind.

Michael Dejmek von hte, Forschungs- und Entwicklungsdienstleister für katalytische Prozesse, lässt das nicht gelten: „Nur weil die Industrie im Tonnenmaßstab pro Kampagne denkt, heißt das nicht, dass kleinere Losgrößen nicht gebraucht würden – bisher sind sie nur nicht möglich.“ Er sieht eine ganze Reihe von Vorteilen, die mit der Umsetzung von „Industrie 4.0“ in der chemischen Industrie realisiert werden könnten: Höhere Flexibilität, kleinere Losgrößen zu wettbewerbsfähigen Kosten, kleinere Produktionsanlagen, eine weit größere Produktvielfalt. „Im Moment dauert das Umrüsten viel zu lang. Wir sind zur Reaktion verdammt – wenn etwas anderes produziert werden soll, müssen viele Parameter angepasst werden, und wir starten bei Null. Industrie 4.0 bedeutet Aktion: Wenn man seinen Prozess gut genug kennt, kann die erste oder zweite Produktcharge schon marktfähig sein.“

 

Anzeige Future Production quer web

Was bedeutet „Future Production“ für Ihr Unternehmen? Diskutieren Sie mit anderen Experten beim PRAXISforum – hier finden Sie das Programm.

Das bedeutet nicht nur Zeitersparnis, sondern eine viel geringere Ausschussrate. Auch sein eigenes Unternehmen spürt den Druck sich verändernder Marktanforderungen: Zogen sich Projekte früher über Monate oder sogar Jahre hin, verlangen die Kunden heute alle paar Wochen Anpassungen. „Deshalb sind die Umrüstzeiten so wichtig geworden“, sagt Dejmek. Sein Rat: Wer so viele Daten wie irgend möglich nutzt, kann seine Prozesse besser verstehen, daraus extrapolieren und so beim Aufsetzen eines neuen Prozesses im ersten Schritt dem Optimum deutlich näher kommen. Wer darüber hinaus technische Lösungen einsetzt, um händische Arbeit zu vermeiden und Wochenenden und Nächte außerhalb der Schichtzeiten zu nutzen, kann seine Umrüstzeiten erheblich verringern.

Eine der Voraussetzungen, um verfügbare Daten zu nutzen, ist die entsprechende IT. Mark Talford von Britest Ltd. weist darauf hin, dass diese nun endlich Schritt hält mit Ideen, die schon seit 10 oder 15 Jahren im Umlauf sind: „Wir sind heute tatsächlich in der Lage, das Prozesswissen mit Wissen zur Modellierung von modularen Anlagen zu verknüpfen und so schnell und kostengünstig zu besseren Entscheidungen zu kommen.“ Besonders Hersteller von Pharmazeutika und Feinchemikalien prüfen nun, wie Konzepte der „Future Production“ für die Formulierung und die modulare Produktion einsetzbar sind, und sie denken auch darüber nach, inwieweit sie sich in die Herstellung von Wirkstoffen im Pilotmaßstab übertragen lassen. Große Firmen wie BASF bereiten sich derweil darauf vor, neue Geschäftsmodelle umzusetzen. Dabei erweitern sie ihr Angebot entlang der Wertschöpfungskette hin zu integrierten Lösungen, etwa beim 3D-Druck oder bei der Nutzung von Echtzeitdaten in Lackierstraßen, um Lackfarben zu optimieren. Der Schlüssel zum Erfolg liegt darin, auch unkonventionelle Ideen zu entwickeln – oder, wie Michael Dejmek sagt: „Henry Ford soll gesagt haben „hätte ich die Leute gefragt, was sie wollen, hätten sie gesagt: schnellere Pferde“. Wenn man nicht weiß, was überhaupt möglich ist, kann man es auch nicht nachfragen.“ Herauszfinden, was möglich ist, ist also die nächste große Aufgabe für Technologieanbieter und Chemieproduzenten.

 

Werbeanzeigen

Read Full Post »

Summer School: Quantitative Biology: Current concepts and tools for strain development. Straubing, 18.-22.07.2016

banner-909710_1920

Im Sommer statt ins Freibad in den Seminarraum? Für die Teilnehmer der Summer School Quantitative Biology hoffentlich keine schwere Entscheidung. Bereits zum 8. Mal haben junge Wissenschaftler aus verschiedenen Institutionen ein Programm zusammengestellt, das jungen Ingenieuren, Biologen und Biotechnologen eine einmalige Chance zum fachübergreifenden und praxisnahen Lernen bieten soll. „Wer in der Biotechnologie unterwegs ist, muss interdisziplinär arbeiten – das erfährt man bei der Summer School unmittelbar“, sagt Dr. Jochen Schmid von der TU München, der die Summer School in diesem Jahr leitet. Während der Summer School lernen die Teilnehmer neben den theoretischen Grundlagen der quantitativen Biologie den praktischen Umgang mit unterschiedlichen Anwendungsprogrammen. Um Versuchsergebnisse und große Datenmengen auszuwerten oder biologische Systeme zu modellieren, brauchen Biotechnologen statistisches Grundwissen. Umgekehrt kann ein Ingenieur einen industriellen Prozess nur dann optimieren, wenn er ein Grundverständnis für biologische Prozesse mitbringt. Dabei geht es nicht um graue Theorie: Das amerikanische Unternehmen Amyris zum Beispiel entwirft neue Stämme und Stoffwechselwege am Computer und stellt sie dann automatisiert her.

Und nach der Summer School? „Das, was man hier lernt, kann man immer wieder einsetzen und in die eigene Arbeit einfließen lassen“, sagt Jochen Schmid. „Die Teilnehmer können sogar ihre eigenen Daten mitbringen und im Rahmen der Summer School bearbeiten.“

Wie nachhaltig die Summer School wirkt, das zeigt sich auch daran, dass viele Referenten nach wie vor aus den Reihen des Zukunftsforums der DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie stammen oder zumindest ehemalige Mitglieder sind. Dieser Kreis von Nachwuchswissenschaftlern arbeitet regelmäßig fachübergreifend zusammen und hat die Summer School 2008 ins Leben gerufen. „Wir haben selbst erlebt, wie wichtig es ist, die verschiedenen Disziplinen zu vernetzen. Das möchten wir jetzt weitergeben“, sagt Jochen Schmid.

Und das Freibad? Der Veranstaltungsort Straubing bietet genügend Natur im direkten Umfeld, um auch den Sommer ein wenig zu genießen. Gemeinsame Abende im Biergarten und ein Ausflug zur Thermo Fischer Geneart GmbH in Regensburg versprechen zudem Abwechslung. „Und die vermittelten Inhalte sollten in jedem Fall nachhaltiger sein als ein Sonnenbrand“, verspricht Jochen Schmid.

Kurzentschlossene können sich noch bis 20.06.2016 anmelden – bitte hier klicken: http://dechema-dfi.de/QBio.html. Die freien Restplätze werden in der Reihenfolge der Anmeldung vergeben.

 

Read Full Post »

Minolta DSCvon Dr. Hans Kral

Die Katalyse hat eine zentrale Bedeutung in der Chemischen Industrie und deshalb auch einen hohen wirtschaftlichen Stellenwert. Dies hat eine Datenflut – Literatur, Patentliteratur, Studien, Kongresse, u. v. m. – zur Folge, was die Orientierung erschwert. Eine Übersicht über die aktuellen Neuigkeiten und Publikationen findet man auf den Seiten der Deutschen Gesellschaft für Katalyse (GeCatS).

Im Jahr 1990 diskutierten vier Katalytiker – zwei aus der Industrie (Dr. Karl Kochloeffl, Süd-Chemie AG, München und Dr. Matthias Schwarzmann, BASF AG, Ludwigshafen) und zwei Hochschulvertreter (Prof. Dr. Manfred Baerns, Ruhr-Universität Bochum und Prof. Dr. Jochen Block, Fritz-Haber Institut der Max Planck-Gesellschaft, Berlin) über den Stand der Technik und die Entwicklung des Fachgebietes (Chemische Industrie“, 1990, 10, Oktober, 43 – 46; hier in vollständiger Länge: Katalyse und Alchemie).

Die damals von Dr. Kral gestellten Fragen haben auch nach 23 Jahren noch Bestand, sie wurden nun erneut von kompetenten Partnern, die paritätisch die industrielle und die nichtindustrielle Forschung repräsentieren, diskutiert und ergeben ein Meinungsbild über Fortschritt, Trends und ungelöste Probleme sowie über die Streitfrage nach dem Realitätsbezug der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Katalyse.

Sie können wie ein Wegweiser in einer unübersichtlichen Landschaft auf die gelösten und anstehenden Probleme hinweisen und außerdem den Fortschritt der letzten 23 Jahre aufzeigen. Diesen Beitrag finden Sie auch in gekürzter Version in der Chemie Ingenieur Technik 12/2013 [DOI: 10.1002/cite.201250750].

Über die Autoren

Demuth_klein fischer_klein freund_klein baerns_klein
Dr. Dirk Demuth
Senior Vice President, Catalysis Research, BASF SE
Prof. Dr. Richard W. Fischer
Koordinator der strategischen Allianz MuniCat an der TU München, vormals Süd-Chemie
Prof. Dr. Hans-Joachim Freund
Direktor der Abteilung Chemische Physik am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft
Prof. em. Dr. Manfred Baerns
Professor Emeritus und Gast am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft
Am Anfang des letzten Jahrhunderts hat die Grundlagenforschung den technischen Fortschritt auf dem Gebiet der heterogenen Katalyse bestimmt. Das belegen vier Nobelpreise für katalytische Prozesse. Was hat sich seitdem geändert?
„Auch nach den bahnbrechenden Entwicklungen in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts hat es grundlegend-spektakuläre Entwicklungen gegeben.“ „Im Verlauf der letzten 25 Jahre ist auch eine Verzahnung der verschiedenen Katalyse-Systeme erfolgt.“ „Die Grundlagenforschung in der Katalyse hat sich in den letzten Jahrzehnten sehr weit fortentwickelt.“ „Die im letzten Interview 1990 von mir gegebene Antwort ist heute noch gültig , obwohl in den letzten 20 – 25 Jahren erhebliche Fortschritte erzielt wurden.“
Die zentrale Bedeutung der Katalyse in der chemischen Industrie ist unbestritten. Trotzdem erfolgen Entwicklung und Optimierung neuer Katalysatoren meist empirisch. Warum?
„Ein System ab initio vollständig zu verstehen, würde bedeuten, dass man alle wichtigen statischen und dynamischen Aspekte quantifizieren kann. Dies ist nur für einen Bruchteil der industriellen katalytischen Prozesse ansatzweise erreicht. „ „Jedes neue Problem bzw. Thema muss daher auch als solches behandelt werden. Aber dies erfolgt nicht immer ausschließlich empirisch!“ „Da das Auffinden von neuen Katalysatoren sowie deren Optimierung ein mehrdimensionales Problem darstellt, wird die Kombination von theoretischem Wissen, bereichert durch die Ergebnisse der „surface science“, mit empirischen Methoden nach wie vor den dominierenden Zugang darstellen.“ „Die Optimierung der Herstellungsverfahren erfolgt mehr oder weniger empirisch, da dieses Erfahrungsgebiet nicht im Fokus der Grundlagenforschung steht. „
Wie kann der oft zitierte „gap“ zwischen der Grundlagenforschung (Modellkatalysatoren) und der technischen Entwicklung realer Systeme überwunden werden?
„Ein Teil des „gaps“ erklärt sich daraus, dass die in der Grundlagenforschung untersuchten Systeme das katalytische Problem nicht „repräsentativ vereinfachen.““ „Eine Möglichkeit diesen oft systemimmanenten Gap deutlich zu verkleinern, ist die entsprechenden Parteien (Akademie und angewandte industrielle Entwicklung) so nahe wie möglich zusammen zu bringen. Code-Word hierfür: Industry on Campus.“ „Insofern kann man optimistisch auf die kommenden Entwicklungen blicken und schließen, dass sich in absehbarer Zeit ein weitergehendes Zusammenspiel von Grundlagen- und angewandter Katalyse-Forschung ergeben wird.“ „Durch theoretische Modellierung der katalytischen Reaktion und durch in-situ-Charakterisierung von Katalysatoren, insbesondere nanostrukturierter katalytischer Materialien, nimmt das Verständnis über heterogen katalysierte Reaktionen stetig zu.“
Das große Ziel, Katalysatoren für neue Prozesse vorherzusagen, ist noch nicht erreicht. Sind aussichtsreiche Methoden erkennbar?
„Ich möchte sogar die These aufstellen, dass es gar keinen Bedarf für diese Art von „Vorhersage“ gibt.“ „Eine „Weltformel“ für die Katalyse ist nicht zu erwarten.“ „Die Entwicklung von Prognosemethoden in Kooperation mit anderen Disziplinen wird erst dann erfolgen, wenn für das Realsystem die entscheidenden Faktoren identifiziert sind.“ „In den letzten zwei Jahrzehnten wurde die Verwendung von in-situ-Charakterisierungs-methoden ausgedehnt; damit können die katalytischen Materialien unter Bedingungen der katalytischen Reaktion, d.h. in Gegenwart der Reaktanden über einen weiten Bereich der experimentellen Bedingungen charakterisiert werden. „
Welche Entwicklungslinien sind erfolgversprechend und sollten deshalb mehr Beachtung finden?
„Last but not least ist es unabdingbar, dass auch in der akademischen Welt verschiedene Disziplinen projektorientiert zusammenfinden, um mit ihren jeweiligen Lösungspotentialen Gesamtprobleme und nicht nur isolierte Ausschnitte eines Problems zu lösen.“ „einige Anregungen:
– Intensive Kooperation der Verfahrenstechnik, der Anlagenbauer und der Katalysatorentwickler,
– Betrachtung des Katalysators als entscheidenden Prozess-Parameter und nicht lediglich nur als Mittel zum Zweck,…
„Die gegenwärtigen ökologischen und energiepolitischen Herausforderungen bestimmen auch die Entwicklungslinien der Katalyse- Forschung“ „Manche Anliegen verlieren nicht ihre Aktualität, wie aus meiner vor 23 Jahren gegebenen Antwort zu entnehmen ist“

(mehr …)

Read Full Post »