Sequence/Batch Monitoring und Ursachenanalyse mit MPCA

Abstract

Medikamente, Polymere, Spezialchemikalien oder andere hochwertige Erzeugnisse der pharmazeutischen, chemischen oder Halbleiterindustrie werden häufig mittels Chargenprozessen hergestellt. Die große Menge hierbei anfallender Prozessdaten wird in Prozesshistorien gesammelt. Diese wertvolle Quelle an Prozessdaten wird heute nicht systematisch genutzt, da es an Werkzeugen und Methoden fehlt, verlässliche Informationen hieraus zu extrahieren. Mit der stetig wachsenden Menge und Komplexität gespeicherter Daten wird es immer schwieriger, unbeabsichtigte Abweichungen vom Normalbetrieb und deren Ursachen zu erkennen. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wird in dieser Arbeit ein mehrstufiger Analyseprozess vorgeschlagen der auf einer Kombination von Standard-Monitoring-Techniken basiert und einen hierarchischen Ansatz zur Chargenüberwachung ermöglicht. Die Analyse auf Chargenebene detektiert automatisch abnormale Chargen aus einer Anzahl aufgezeichneter Chargenverläufe. Die Analyse auf Zeitebene erkennt den Zeitpunkt des Auftretens der Abweichung und isoliert die Prozessvariablen, die maßgeblich zur Prozess- oder Bedienungsabweichung beigetragen haben. Am Beispiel eines Sprühgasgranulationsprozesses der chemischen Industrie wird gezeigt, dass die vorgeschlagene Methode zu robusten Ergebnissen selbst in rauer Umgebung führt.