過程即時線上分析技術 PAT – 軟體篇

利泓科技 技術支援 陳姵君

你為什麼需要知道這個資訊？  

由於工業4.0跟大數據的興起，製程反應都會藉由不同的質譜跟光譜技術取得成千上百的線上數據。但接下來的問題也相應而生，有沒有一個方式可以代替傳統由現場人員判斷光譜數據結果。  
化學演算法可以快速分析多個偵測數據資料，並且分析判斷結果。最終可以藉由軟體的結果控制製程的多種參數。

這篇文章我們會介紹甚麼？ 
我們會在這篇應用文章簡短介紹(1)什麼是化學計量學 (2)藥廠造粒過程應用 (3)軟體協助判斷反應終點 (4)免費線上軟體資源

化學演算法到底是算什麼？  

試想我們在一個製程反應上，利用化學分析技術取得各式各樣不同的數據資料，數據資料隨著時間越來越多，越來越龐大。傳統的分析技術得到結果以後，其實還是依賴人的判斷去決定下一步動作。比方說：雖然我看到訊號的消長，但還是由『我』決定真正的反應終點並停止化學反應。但人為的判斷沒有辦法經過數據記錄，也不可能一天24小時，一週七天不停地監控數據。所以分析化學家設計了不同的演算法應用在不同的化學反應上，另用資料科學的方式判斷及分析數據。

   
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軟體可以做到線上預測、最佳化製程跟監控產品品質。

軟體可以進行反應製程的即時線上監控，可以做到製程的視覺化、早期的錯誤判斷、製程錯誤的警告及不間斷的改善。軟體可以結合多種不同的製程數據，在單一的面板上進行控制。  

即時的反應監控可以幫助操作員發現前期問題，辨認以及了解製程的狀況，並收到軟體的異常警告。藉由製程參數的修正可以截由圖像化的結果了解對優化製程的影響。無論是在線還是線上監控（at line、on line、inline)皆可以藉由此方式達到製程的優化跟費用的降低。 所有的數據可以滿足Process Analytical Technology (PAT)、Quality by Design (QbD)，縮短了R&D跟現場的落差。

看看軟體如何控制反應條件

藥廠的一個單一工作單元下，製程預計要完成造粒及乾燥。過往分析上的挑戰是製程當中必須控制在最佳的濕度條件下。所以我們利用線上分析儀器做反應的實時監控比如NIR去分析化學實驗時，多變量分析法可以擷取光譜數據並且以圖像化的方式表現目前的可信度區間。

超過可信度區間的反應狀況，可以發警告訊息至工廠的人的手機端，協助現場人員快速排除問題。

反應終點的判斷  

我們可以利用演算法得到批次實驗的反應終點，比方說在藥廠總共針對三個批次得到FTIR的數據。每一個批次得到了四十組光譜，可以借助化學計量學軟體得到實時濃度值。方便判斷反應終點。

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