Trong thời đại bùng nổ về công nghệ và kỷ nguyên số, các ngành công nghiệp sản xuất đang phải đối mặt với sự gia tăng đáng kể về khối lượng, tốc độ và tính đa dạng của dữ liệu. Khoa học dữ liệu và số hóa đang chuyển đổi nhiều ngành công nghiệp, trong đó có ngành Kỹ thuật Hóa học. Các kỹ sư Hóa học tương lai phải tham gia vào xử lý dữ liệu, tích hợp các công nghệ để tối ưu hóa quy trình, nâng cao năng suất, thúc đẩy đổi mới, và hạn chế tối đa các sai sót trong quá trình sản xuất.

Một cách tổng quát, dưới đây là một số tác động của khoa học dữ liệu và số hóa đến ngành công nghệ Hóa học mà các kỹ sư Hóa học tương lai phải đối mặt và giải quyết:

Tối ưu hóa quy trình

- Sử dụng các mô hình học máy để dự đoán lỗi thiết bị, sự cố quy trình và nhu cầu bảo trì. Điều này sẽ làm giảm thời gian chết và cải thiện hiệu quả quy trình.

- Mô phỏng các quy trình hóa học phức tạp và tối ưu hóa các thông số quy trình dựa trên các mô hình sẽ giúp kiểm soát quá trình sản xuất, giảm chi phí và đem lại hiệu suất cao.

Ảnh minh họa khoa học dữ liêu và số hóa trong hệ thống sản xuất

Kiểm soát và đảm bảo chất lượng

- Triển khai và sử dụng các cảm biến, dụng cụ đo hiện đại để thu thập dữ liệu theo thời gian về các thông số quy trình, giám sát liên tục và phản hồi ngay lập tức khi có sai lệch.

- Sử dụng phân tích dữ liệu để giám sát và kiểm soát các quá trình, đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng một cách nhất quán.

Tính bền vững và tác động môi trường

- Phân tích dữ liệu tiêu thụ năng lượng để xác định các lĩnh vực cần cải thiện, dẫn đến tiết kiệm năng lượng và giảm lượng khí thải ra môi trường.

-  Sử dụng dữ liệu để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và giảm thiểu sản xuất chất thải trong các quy trình sản xuất.

Đổi mới và phát triển sản phẩm

- Tận dụng dữ liệu lớn để đẩy nhanh quá trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm, xác định các hợp chất hoặc vật liệu mới với các đặc tính mong muốn.

Quản lý rủi ro

- Sử dụng phân tích các tài nguyên hệ thống để dự đoán các mối nguy tiềm ẩn về an toàn và triển khai các biện pháp phòng ngừa.

Tuy nhiên, ngoài những ưu điểm rất lớn trên, kỹ sư Hóa học tương lai sẽ đối diện những thách thức khi tiếp cận với kho dữ liệu và số hóa, như sau:

- Đảm bảo và bảo vệ dữ liệu nhạy cảm, tài liệu mật khỏi các mối đe dọa mạng.

- Tích hợp liền mạch các công cụ và thiết bị với hệ thống, đồng bộ quy trình sản xuất.

- Kỹ sư Hóa học cần được đào tạo và tự học hỏi liên tục để thích ứng với kiến thức cũng như kỹ năng trong việc tiếp thu khoa học dữ liệu và số hóa trong thời đại mới.

Tóm lại, việc tích hợp khoa học dữ liệu và số hóa trong kỹ thuật Hóa học sẽ nâng cao hiệu quả, thúc đẩy đổi mới sáng tạo và bền vững hơn. Sự phát triển mạnh mẽ về công nghệ này sẽ tạo ra nguồn của cải, vật chất lớn cho xã hội và đáp ứng tối đa nhu cầu của con người trong cuộc sống. Do đó, các kỹ sư Hóa học ngay từ bây giờ phải tiếp cận và hoàn thiện các kỹ năng cần thiết để làm chủ được các quá trình sản xuất.

Nguồn:

1.      What Will a Fully Digitalised Chemical Industry Look Likez, The Chemical Industry, 13 February 2024

2.      Chemical Industry on the Edge of a Disruptive Digital Revolution, DigiChem SurvEY 2020 Shows: Digitalization Is Gaining Momentum

3.      The Role of Digitalization in Transforming the Chemical Industry: A Path to Efficiency and Innovation, 21 August 2024

4.     How the proliferation of data and ways to use it is impacting the role of chemical engineers, Matthew Proctor AMIChemE and Leo Chiang, 27 April 2023

Khoa Công nghệ Hóa học