مهندسی فرایند

مهندسی فرایند ( به انگلیسی: Process engineering ) از شاخه های مهندسی است، که به طراحی، بهره برداری، کنترل، بهبود و بهینه سازی فرایندهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی می پردازد. مهندسی فرایند شامل طیف گسترده ای از صنایع شیمیایی، پتروشیمی، مهندسی کشاورزی، مهندسی معدن، مواد پیشرفته، صنایع غذایی، دارویی، توسعه نرم افزار و بیوتکنولوژی می شود.
مهندسی فرایند شامل ترجمه نیازهای خریداران، به دستگاه ها و ابزارهای ساخت است، تا مواد خام را به موادی با ارزش افزوده تبدیل نماید، که به گام بعدی زنجیره تأمین مواد ( مرحله بسته بندی ) می رسد. در برخی فرایندهای در حجم های بزرگ تر مانند پالایشگاه های نفت، گرایش به انتقال فراورده، با شبکه ترابری ( جاده ای یا ریلی ) هست، که بدین گونه فراورده، به خریداران بزرگ یا پخش کنندگان هدایت می شود.
پیش از ساخت، کارهای طراحی مهندسی فرایند با یک نمودار بلوکی آغاز می شود، که مواد، عملیات واحد و عملیات انتقال موردنیاز، در آن نشان داده می شود. سپس کارهای طراحی انجام می شود تا یک نمودار جریان فرایند ( PFD ) ایجاد شود. در این نمودار مسیر جریان مواد، تجهیزات ذخیره سازی ( مانند تانک ها و سوله ها ) عملیات واحد یا انتقال ( مانند برج های تقطیر، تانک های اصلی و یا دریافت کننده، آمیزنده ها، جدا کننده ها و پمپ ها ) همچنین میزان دبی ها روشن می گردد. سپس نمودارهای روند فرایند برای گسترش نمودار خطوط لوله و ابزار دقیق ( P& ID ) بکار می رود، که دارای اطلاعات اندازه خطوط لوله و تسمه نقاله می باشد، تا دبی های دلخواه و کنترل های فرایندی نیز فراهم شوند. سپس نمودارهای خطوط لوله و ابزار دقیق، همچون پایه ای برای گسترش "راهنمای عملیات سامانه" به کار گرفته می شوند، که عملیات فرایند را بیان می کند.
فعالیت مهندسان فرآیند را می توان در چند بخش تقسیم بندی کرد:
• طراحی فرآیند: ایجاد شبکه های بازیابی انرژی، ایجاد برج های تقطیر ( آزوتروپیک ) ، ایجاد شبکه راکتورها، طراحی کارخانه های چندمحصولی ناپیوسته.
• کنترل فرآیند: کنترل مقاوم، کنترل غیرخطی، کنترل فرآیند آماری، مانیتورینگ فرآیند، کنترل برپایه ترمودینامیک.
• عملیات واحد: زمان بندی برای شبکه ای از فرآیندها، طرح ریزی و بهینه سازی دوره ای، تطبیق داده ها، بهینه سازی آنی، عیب یابی.
• ابزارهای کمکی: شبیه سازی های ماژول های متوالی، شبیه سازی های بر پایه تعادل، برنامه نویسی غیرخطی ( NLP ) در مقیاس وسیع، بهینه سازی معادلات دیفرانسیل ( DAE )
• اقتصاد فرآیند: که شامل استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی مانند ASPEN برای یافتن نقطه سربه سر، ارزش خالص کنونی، هزینه نهایی، زمان بازگشت سرمایه کارخانه پس از تبادلات جرم و انرژی است.
• تجزیه و تحلیل داده های فرآیندی: ترکیب روش های آنالیز داده و یادگیری ماشین به منظور یافتن راه حل برای مشکلات فرآیندی.