輾轉(zhuǎn)于實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量技術(shù)

文/ Domink Stephan

從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)過(guò)程，Endress+Hauser公司的全方位分析方法是否仍然有效？——隨時(shí)隨地地進(jìn)行測(cè)量：無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行高靈敏度的檢測(cè)分析，還是在滿足極限值要求的生產(chǎn)線中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，測(cè)量方法無(wú)處不在。

實(shí)驗(yàn)室中的“紅”和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的“藍(lán)”：Endress+Hauser公司開(kāi)發(fā)出了可以在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的傳感器解決方案

實(shí)驗(yàn)室和控制室中的工作人員可以清楚地看到隱藏在可見(jiàn)世界背后的東西。但不同應(yīng)用領(lǐng)域提出的要求又有很大不同：過(guò)程分析可以是通常的在線分析、實(shí)時(shí)分析，同樣，實(shí)驗(yàn)室的同事也可以在生產(chǎn)過(guò)程之外安安靜靜地分析樣本——但這些樣本必須安全可靠地送達(dá)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這兩個(gè)世界真的相隔甚遠(yuǎn)嗎？換而言之：實(shí)驗(yàn)室中的檢測(cè)分析方法能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用嗎？有什么可行的方法嗎？

至 少，Basel市 附 近 的人堅(jiān)信這一點(diǎn)：自2016年Endress+Hauser公司接管了實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化技術(shù)公司Analytik Jena之后，紅與藍(lán)就成為了這2家公司的標(biāo)志性顏色，Endress+Hauser公司也由此成為一家擁有全方位檢測(cè)分析技術(shù)的供應(yīng)商企業(yè)。但全方位檢測(cè)分析供應(yīng)商的頭銜真的名副其實(shí)嗎？最終是否能找到一個(gè)真正合適的測(cè)量解決方案？

從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)

得出臨時(shí)結(jié)論的時(shí)間：2020年，Endress+Hauser公 司 在Scandrop 2型紫外可見(jiàn)光譜儀旁展示了2款過(guò)程分析傳感器——Memosens Wave CKI50和CAS80E。從外觀來(lái)看，這2款過(guò)程分析傳感器沒(méi)有太多的共同點(diǎn)：Memosens Wave CKI50集成了10英寸觸摸屏的緊湊型“臺(tái)式設(shè)備”，兼顧著令人愉悅的圓角和符合人體工程學(xué)的使用操作設(shè)計(jì)；一個(gè)有著簡(jiǎn)潔外觀的不銹鋼外殼，使得CAS80E可以在滿是污垢的污水中直接使用。合適的變速器使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以在LCD顯示屏上看得清清楚楚，從而不需要高清的GUI顯示屏；除了具有符合人體工程學(xué)原理的使用操作性能之外，還具有即插即用功能，能夠方便地集成到控制系統(tǒng)之中。盡管如此，但實(shí)際上這2款傳感器屬于同一類別的產(chǎn)品。

實(shí)際檢測(cè)時(shí)，2款傳感器所采用的光譜技術(shù)是相同的：早在2013年，Endress+Hauser公司在收購(gòu)Kaiser公司時(shí)就已經(jīng)具備生產(chǎn)這類傳感器的能力了。Endress+Hauser公司不僅自己從不斷擴(kuò)大的投資中受益，而且也使廣大用戶從中受益?！拔覀兊膶?shí)驗(yàn)室檢測(cè)儀器和設(shè)備能夠應(yīng)用于所有的生產(chǎn)過(guò)程中。”Endress+Hauser公司首席執(zhí)行官M(fèi)enfred Jagiella博士非?？隙ǖ卣f(shuō)道。這樣一來(lái)，可以更好地利用實(shí)驗(yàn)室樣本檢測(cè)和化學(xué)計(jì)量模型，并能對(duì)檢測(cè)值進(jìn)行比較。經(jīng)歐洲衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)組織（EHEDG）認(rèn)證的CKI50也可以在有衛(wèi)生要求和易燃易爆的危險(xiǎn)環(huán)境中使用。

測(cè)量技術(shù)專家Endress+Hauser公司計(jì)劃將更多的采用Memosen技術(shù)、可以在流體技術(shù)領(lǐng)域中統(tǒng)一使用的即插即用光譜檢測(cè)方法和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器設(shè)備推向市場(chǎng)。這些測(cè)量?jī)x器設(shè)備搭配使用了感應(yīng)式的能源供應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，無(wú)需連接導(dǎo)線，類似于電動(dòng)牙刷的充電方式。這樣，即使在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也能像在實(shí)驗(yàn)室中一樣簡(jiǎn)單地完成一些高精度的檢驗(yàn)測(cè)量工作了。

“將實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)技術(shù)轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不僅僅是簡(jiǎn)單地下放到生產(chǎn)層的問(wèn)題。”Endress+Hauser公司業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Dirk Neirinck解釋道。通過(guò)向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移檢測(cè)數(shù)據(jù)，未來(lái)的數(shù)據(jù)管理工作也會(huì)更加密切地聯(lián)系在一起。原來(lái)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）與生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）或者過(guò)程控制系統(tǒng)始終是相互分離的兩個(gè)世界，將來(lái)則有可能在通用標(biāo)準(zhǔn)、接口技術(shù)和共享數(shù)據(jù)庫(kù)的幫助下將整個(gè)流程工藝生產(chǎn)過(guò)程整合到一起。Endress+Hauser公司的解決方案、軟件和硬件工具M(jìn)emobase將會(huì)為用戶提供巨大的支持，最多可以將4個(gè)Memosenso傳感器連接到計(jì)算機(jī)中，并能完成保持?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)據(jù)輸入輸出的任務(wù)。在這些傳感器應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之前，應(yīng)首先在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)它們進(jìn)行計(jì)量鑒定。

在克服障礙中前行

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了學(xué)習(xí)就意味著完全了解了這一技術(shù)嗎？可以說(shuō)不完全是。工作強(qiáng)度、項(xiàng)目進(jìn)展的加快和縮短項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)間等也是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人必須承受的壓力。按照采樣的先后順序依次檢驗(yàn)樣本的檢測(cè)方法已經(jīng)跟不上全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)代的步伐。另外，通過(guò)審核認(rèn)證的生產(chǎn)工藝流程通常不會(huì)進(jìn)行改動(dòng)，除非必要時(shí)，但也只需在很小范圍內(nèi)進(jìn)行局部的修改。

另外，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，大多數(shù)藥典都沒(méi)有充分考慮使用數(shù)字技術(shù)傳感器的可能性。通常都是通過(guò)復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的采樣技術(shù)采集產(chǎn)品樣本，繼而送到實(shí)驗(yàn)室中檢查產(chǎn)品的質(zhì)量。但其他方法也能達(dá)到同樣的目的：利用參數(shù)確認(rèn)法就可以認(rèn)定在流程工藝參數(shù)誤差允許范圍內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量是否合格。利用流程工藝過(guò)程分析技術(shù)（PAT）就可以判斷產(chǎn)品是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。從質(zhì)量檢驗(yàn)到質(zhì)量保證——省略了復(fù)查檢驗(yàn)過(guò)程會(huì)為生產(chǎn)節(jié)約大量的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)室的工作也會(huì)更加輕松。但真正做到這一點(diǎn)還有很長(zhǎng)的一段路要走。人們通常喜歡借鑒那些久經(jīng)考驗(yàn)的工藝技術(shù)，而不是采用創(chuàng)新性的新方法。

在實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)過(guò)程攜手并進(jìn)之前，還有許多需要克服的障礙。也許數(shù)字化技術(shù)就是實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)分析技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù)之間的橋梁和紐帶。在Endress+Hauser公司的總部里，人們除了要克服技術(shù)上的障礙之外，還必須克服來(lái)自自己頭腦中的障礙。