Chemische fabriek in een container

De chemische en farmaceutische industrie ondervinden net als de maakindustrie een toenemende vraag naar individualisering van producten en ook voor deze sectoren is het de uitdaging om hierbij dezelfde kostenefficiëntie te realiseren als bij massaproductie. Een van de mogelijke antwoorden is modularising, een thema dat nadrukkelijk aan bod komt op Achema.

De driejaarlijkse vakbeurs Achema heeft dit jaar plaats van 11 tot 15 juni in het Duitse Frankfurt am Main. ProcessNet, NAMUR en de ingenieursvereniging ZVEI organiseren er een gezamenlijke stand over modularisering – een van de hot topics in de procesindustrie.

Bij modularisering wordt een proces gerealiseerd door een aantal Process Equipment Assemblies (PEAs) bij elkaar te voegen. Elke PEA neemt dan een stap in het proces voor zijn rekening. Het doel is om de productie veel flexibeler te maken dan in de klassieke, grote process plants. Indien men een proces wil aanpassen zou het volstaan om alleen de betreffende module te vervangen. Het opschalen van de productie kan eenvoudig gerealiseerd worden door bijkomende modules toe te voegen. En ook de verpakking en logistiek kunnen op een flexibele manier aangepakt worden.

De afgelopen jaren werd in Duitsland al heel wat ervaring opgedaan in modularisering, onder meer in het F3 Factory onderzoeksproject. BASF, Evonik, Merck en Clariant zijn slechts een paar van de bedrijven die al met het concept geëxperimenteerd hebben.

Process Equipment Frame

Een van de grote voordelen van modularisering is dat het een snellere time-to-market mogelijk maakt door een verdeel-en-heers strategie toe te passen. Een productieproces wordt in de designfase meteen opgesplitst in afzonderlijke modules die dan los van elkaar verder uitgewerkt kunnen worden. De connecties tussen de modules worden gedefinieerd in het zogenaamde Process Equipment Frame (PEF) dat de fysieke afmetingen, beveiliging en toevoer van utilities vastlegt.

Modularisering is ook sterk gelinkt aan een andere actuele trend: procesintensificatie. Daarbij wordt gebruikgemaakt van kleinschalige reactoren die een eigen dynamiek met zich meebrengen. Typisch aan modularisering is ook het toenemend belang van online en inline analyse. Elke module heeft tot doel om een productstroom met een gedefinieerde samenstelling af te leveren. Online analyse moet het mogelijk maken om het proces in zo een module te sturen in functie van die gewenste samenstelling.

Het opzet van modularisering is te komen tot gestandaardiseerde modules die in verschillende processen hergebruikt kunnen worden. Daartoe moeten de modules zelf ook voldoende flexibel zijn zodat ze bijvoorbeeld in verschillende procescondities ingezet kunnen worden. Het typische beeld van modularisering is dat van processtappen die ingebouwd worden in gestandaardiseerde containers die verplaatst kunnen worden en in diverse configuraties samengevoegd kunnen worden om een proces te realiseren.

Standaardisering

Hoewel er dus al heel wat initiatieven genomen zijn rond modularisering en er ook al modules commercieel beschikbaar zijn, heeft het concept nog een lange weg af te leggen om een gangbare praktijk te worden in de industrie. Een van de grote uitdagingen is precies de standaardisering die een van de uitgangspunten is van het concept. Bedoeling is niet alleen dat er op termijn gestandaardiseerde modules komen die direct inzetbaar zijn. Er moet ook een gestandaardiseerde aanpak ontwikkeld worden voor het ontwerp en de productie van nieuwe modules.

In eerste instantie kijkt de sector daarbij naar eenvoudige processen zoals doseren en mengen. Bij de meer essentiële productiestappen stelt zich het probleem dat processen vaak zeer specifiek zijn en vaak ook knowhow bevatten die bedrijven niet zomaar wensen uit te wisselen met leveranciers en concurrenten. Dat is op zich begrijpelijk maar legt tegelijk ook een van de knelpunten bloot in modularisering. Als elk productieproces een aantal zeer specifieke processen bevat komt men al snel tot geïndividualiseerde modules die niet direct herbruikbaar zijn. Een gestandaardiseerde aanpak zal dus rekening moeten houden met de bewegingsvrijheid die nodig is om geen toegevingen te moeten doen op het vlak van flexibiliteit en efficiëntie. Tegelijk is het een uitdaging om modules voldoende flexibel en herbruikbaar te maken zonder de kostprijs enorm te verhogen. Er moet dus gezocht worden naar een standaard die veel compromissen en variatie toelaat, wat in de wereld van standaardisering lang niet vanzelfsprekend is.

© Productivity.be, 26/02/2018, Tekst: Erwin Vanvuchelen, Foto: GEA