उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण

नियंत्रण सिद्धांत में, उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण (एपीसी) औद्योगिक प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालियों के अन्दर कार्यान्वित तकनीकों और प्रौद्योगिकियों की विस्तृत श्रृंखला को संदर्भित करता है। उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण सामान्यतः वैकल्पिक रूप से और मूलभूत प्रक्रिया नियंत्रण के अतिरिक्त तैनात किए जाते हैं। मूलभूत संचालन, नियंत्रण और स्वचालन आवश्यकताओं को सुविधाजनक बनाने के लिए, मूलभूत प्रक्रिया नियंत्रण प्रक्रिया के साथ ही डिज़ाइन और निर्मित किए जाते हैं। प्रक्रिया में विशिष्ट प्रदर्शन या आर्थिक सुधार के अवसरों को संबोधित करने के लिए, उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण सामान्यतः अनेक वर्षों के पश्चात् में जोड़े जाते हैं।

प्रक्रिया नियंत्रण (मूलभूत और उन्नत) का तात्पर्य सामान्यतः प्रक्रिया उद्योगों से है, जिसमें रसायन, पेट्रोकेमिकल, तेल और खनिज शोधन, खाद्य प्रसंस्करण, फार्मास्यूटिकल्स, बिजली उत्पादन आदि सम्मिलित हैं। इन उद्योगों को भिन्न-भिन्न भागो के विपरीत निरंतर प्रक्रियाओं और तरल प्रसंस्करण की विशेषता होती है। विनिर्माण, जैसे ऑटोमोबाइल और इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण प्रक्रिया स्वचालन शब्द मूलतः प्रक्रिया नियंत्रण का पर्याय है।

प्रक्रिया नियंत्रण (मूलभूत और साथ ही उन्नत) प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली के अन्दर कार्यान्वित किए जाते हैं, जिसका अर्थ वितरित नियंत्रण प्रणाली या वितरित नियंत्रण प्रणाली (डीसीएस), प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रक या प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रक (पीएलसी), और/या पर्यवेक्षी नियंत्रण कंप्यूटर हो सकता है। डीसीएस और पीएलसी सामान्यतः औद्योगिक रूप से कठोर और दोष-सहिष्णु होते हैं। पर्यवेक्षी नियंत्रण कंप्यूटर अधिकांशतः कठोर या दोष-सहिष्णु नहीं होते हैं, किन्तु वह मूल्यवान, किन्तु महत्वपूर्ण नहीं, उन्नत नियंत्रण अनुप्रयोगों को होस्ट करने के लिए नियंत्रण प्रणाली में उच्च स्तर की कम्प्यूटेशनल क्षमता लाते हैं। एप्लिकेशन के आधार पर उन्नत नियंत्रण या तो डीसीएस या पर्यवेक्षी कंप्यूटर में उपस्थित हो सकते हैं। मूलभूत नियंत्रण डीसीएस और पीएलसी सहित इसके उपप्रणालियों में रहते हैं।

उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण के प्रकार

उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण के प्रसिद्ध प्रकारों की सूची निम्नलिखित है:

• उन्नत नियामक नियंत्रण (एआरसी) अनेक सिद्ध उन्नत नियंत्रण तकनीकों को संदर्भित करता है, जैसे ओवरराइड या अनुकूली लाभ (किन्तु सभी स्थितियों में, विनियमन या प्रतिक्रिया)। एआरसी भी कैच-ऑल शब्द है जिसका उपयोग किसी अनुकूलित या गैर-सरल तकनीक को संदर्भित करने के लिए किया जाता है जो किसी अन्य श्रेणी में नहीं आती है। एआरसी को सामान्यतः डीसीएस स्तर पर फ़ंक्शन ब्लॉक या कस्टम प्रोग्रामिंग क्षमताओं का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है। कुछ स्थितियों में, एआरसी पर्यवेक्षी नियंत्रण कंप्यूटर स्तर पर रहते हैं।
• उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण (एपीसी) अनेक सिद्ध उन्नत नियंत्रण तकनीकों को संदर्भित करता है, जैसे कि फीडफॉरवर्ड, डिकॉउलिंग और अनुमान नियंत्रण या एपीसी में नीचे वर्णित मॉडल पूर्वानुमान नियंत्रण भी सम्मिलित हो सकता है। एपीसी को सामान्यतः डीसीएस स्तर पर फ़ंक्शन ब्लॉक या कस्टम प्रोग्रामिंग क्षमताओं का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है। कुछ स्थितियों में, एपीसी पर्यवेक्षी नियंत्रण कंप्यूटर स्तर पर रहता है।
• मल्टीवेरिएबल मॉडल पूर्वानुमानित नियंत्रण (एमपीसी) लोकप्रिय तकनीक है, जिसे सामान्यतः पर्यवेक्षी नियंत्रण कंप्यूटर पर तैनात किया जाता है, जो महत्वपूर्ण स्वतंत्र और निर्भर प्रक्रिया चर और उनके मध्य गतिशील संबंधों (मॉडल) की पहचान करता है, और अधिकांशतः मैट्रिक्स-गणित आधारित नियंत्रण और अनुकूलन एल्गोरिदम का उपयोग करता है। साथ अनेक वैरीएबल को नियंत्रित करने के लिए एमपीसी की आवश्यकता यह है कि मॉडल नियंत्रक की ऑपरेटिंग रेंज में रैखिक होना चाहिए। एमपीसी तब से एपीसी का प्रमुख भाग रहा है जब से 1980 के दशक में पर्यवेक्षी कंप्यूटर पहली बार सिस्टम को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक कम्प्यूटेशनल क्षमताओं को लेकर आए थे।
• नॉनलाइनियर एमपीसी: मल्टीवेरिएबल एमपीसी के समान इसमें गतिशील मॉडल और मैट्रिक्स-गणित आधारित नियंत्रण सम्मिलित है; चूँकि, इसमें मॉडल रैखिकता की आवश्यकता नहीं है। नॉनलाइनियर एमपीसी उन मॉडलों के साथ प्रक्रियाओं को समायोजित करने में सक्षम है जिनमें भिन्न-भिन्न प्रक्रिया लाभ और गतिशीलता (अर्थात डेड-टाइम और लैग टाइम) हैं।
• अनुमान माप: अनुमान के पीछे की अवधारणा तापमान और दबाव जैसे सरलता से उपलब्ध प्रक्रिया माप से धारा संपत्ति की गणना करना है, जो अन्यथा वास्तविक समय में सीधे मापने के लिए बहुत महंगा या समय लेने वाला हो सकता है। अनुमान की स्पष्टता को प्रयोगशाला विश्लेषण के साथ समय-समय पर क्रॉस-चेक किया जा सकता है। अनुमानों का उपयोग वास्तविक ऑनलाइन विश्लेषकों के स्थान पर किया जा सकता है, चाहे ऑपरेटर जानकारी के लिए, बेस-लेयर प्रक्रिया या बहुपरिवर्तनीय नियंत्रक सीवी नियंत्रकों के लिए कैस्केड किया गया हो।
• अनुक्रमिक नियंत्रण से तात्पर्य निरंतर प्रक्रियाओं के अन्दर होने वाले असंतत समय- और घटना-आधारित स्वचालन अनुक्रमों से है। इन्हें समय और तर्क फ़ंक्शन ब्लॉकों के संग्रह, कस्टम एल्गोरिदम, या औपचारिक अनुक्रमिक फ़ंक्शन चार्ट पद्धति का उपयोग करके कार्यान्वित किया जा सकता है।
• इंटेलीजेंट नियंत्रण नियंत्रण सिद्धांत तकनीकों का वर्ग है जो तंत्रिका नेटवर्क, बायेसियन संभावना, फजी लॉजिक, मशीन लर्निंग , विकासवादी गणना और जेनेटिक एल्गोरिद्म जैसे विभिन्न आर्टिफीसियल इंटेलिजेंस कंप्यूटिंग दृष्टिकोणों का उपयोग करता है।

संबंधित प्रौद्योगिकियां

निम्नलिखित प्रौद्योगिकियां एपीसी से संबंधित हैं और कुछ संदर्भों में एपीसी का भाग माना जा सकता है, किन्तु सामान्यतः भिन्न-भिन्न प्रौद्योगिकियां होती हैं जिनके अपने स्वयं के (या स्वयं की आवश्यकता वाले) विकी लेख होते हैं।

• सांख्यिकीय प्रक्रिया नियंत्रण (एसपीसी), अपने नाम के बावजूद, निरंतर प्रक्रिया नियंत्रण की तुलना में भिन्न भागों के निर्माण और बैच प्रक्रिया नियंत्रण में बहुत अधिक सामान्य है। एसपीसी में, "प्रक्रिया" का तात्पर्य निरंतर प्रक्रिया नियंत्रण के अतिरिक्त कार्य और गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया से है।
• बैच प्रक्रिया नियंत्रण (एएनएसआई/आईएसए-88 देखें) का उपयोग गैर-निरंतर बैच प्रक्रियाओं, जैसे अनेक फार्मास्यूटिकल्स, रसायन और खाद्य पदार्थों में किया जाता है।
• सिमुलेशन-आधारित अनुकूलन वास्तविक समय में अधिक इष्टतम ऑपरेटिंग लक्ष्य निर्धारित करने के लिए गतिशील या स्थिर-स्थिति कंप्यूटर-आधारित प्रक्रिया सिमुलेशन मॉडल को सम्मिलित करता है, अर्थात आवधिक आधार पर, प्रति घंटे से लेकर दैनिक तक इसे कभी-कभी एपीसी का भाग माना जाता है, किन्तु व्यवहार में यह अभी भी प्रदर्शित हुई तकनीक है और अधिकांशतः एमपीओ का भाग होती है।
• विनिर्माण योजना और अनुकूलन (एमपीओ) इष्टतम परिचालन लक्ष्यों तक पहुंचने के लिए चल रही व्यावसायिक गतिविधि को संदर्भित करता है जिसे तब ऑपरेटिंग संगठन में प्रयुक्त किया जाता है, या तो मैन्युअल रूप से या कुछ स्थितियों में स्वचालित रूप से प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली को सूचित किया जाता है।
• सुरक्षा उपकरण प्रणाली ऐसी प्रणाली को संदर्भित करती है जो प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली से भौतिक और प्रशासनिक दोनों रूप से स्वतंत्र है, जिसका उद्देश्य प्रक्रिया की मूलभूत सुरक्षा सुनिश्चित करना है।

एपीसी व्यवसाय और व्यावसायिक

एपीसी अनुप्रयोगों के डिजाइन, कार्यान्वयन और रखरखाव के लिए उत्तरदायी लोगों को अधिकांशतः एपीसी इंजीनियर या नियंत्रण एप्लिकेशन इंजीनियर के रूप में जाना जाता है। सामान्यतः उनकी शिक्षा विशेषज्ञता के क्षेत्र पर निर्भर होती है। उदाहरण के लिए, प्रक्रिया उद्योगों में अनेक एपीसी इंजीनियरों के पास रासायनिक इंजीनियरिंग पृष्ठभूमि होती है, जो प्रक्रिया नियंत्रण और रासायनिक प्रसंस्करण विशेषज्ञता का संयोजन करती है।

अधिकांश बड़ी परिचालन सुविधाएं, जैसे कि तेल रिफाइनरियां, फील्ड इंस्ट्रूमेंटेशन, नियामक नियंत्रण प्रणाली (डीसीएस और पीएलसी), उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण और नियंत्रण प्रणाली नेटवर्क और सुरक्षा से लेकर अनेक नियंत्रण प्रणाली विशेषज्ञों और व्यावसायिकों को नियुक्त करती हैं। सुविधा के आकार और परिस्थितियों के आधार पर, इन कर्मियों की अनेक क्षेत्रों में उत्तरदायी हो सकती हैं, या वह प्रत्येक क्षेत्र के लिए समर्पित हो सकते हैं। ऐसी अनेक प्रक्रिया नियंत्रण सेवा कंपनियाँ भी हैं जिन्हें प्रत्येक क्षेत्र में सहायता और सेवाओं के लिए नियुक्त किया जा सकता है।

आर्टिफीसियल इंटेलिजेंस और प्रक्रिया नियंत्रण

प्रक्रिया नियंत्रण में आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस, मशीन लर्निंग और डीप लर्निंग तकनीकों के उपयोग को उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण दृष्टिकोण के रूप में भी माना जाता है जिसमें परिचालन मापदंडों को और अधिक अनुकूलित करने के लिए इंटेलिजेंस का उपयोग किया जाता है।

तेल और गैस में प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालियों में संचालन और तर्क दशकों से केवल भौतिकी समीकरणों पर आधारित हैं जो अनुभव और ऑपरेटिंग मैनुअल के आधार पर ऑपरेटरों की इंटरैक्शन के साथ-साथ मापदंडों को निर्धारित करते हैं। आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और मशीन लर्निंग एल्गोरिदम गतिशील परिचालन स्थितियों को देख सकते हैं, उनका विश्लेषण कर सकते हैं और अनुकूलित मापदंडों का सुझाव दे सकते हैं जो या तो सीधे तर्क मापदंडों को ट्यून कर सकते हैं या ऑपरेटरों को सुझाव दे सकते हैं। ऐसे इंटेलीजेंट मॉडलों के हस्तक्षेप से व्यय, उत्पादन और सुरक्षा में अनुकूलन होता है।

शब्दावली

• एपीसी: उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण, जिसमें फीडफॉरवर्ड, डिकॉउलिंग, अनुमान और कस्टम एल्गोरिदम सम्मिलित हैं; सामान्यतः इसका तात्पर्य डीसीएस-आधारित होता है।
• एआरसी: उन्नत नियामक नियंत्रण, जिसमें अनुकूली लाभ, ओवरराइड, लॉजिक, फ़ज़ी लॉजिक, अनुक्रम नियंत्रण, डिवाइस नियंत्रण और कस्टम एल्गोरिदम सम्मिलित हैं; सामान्यतः इसका तात्पर्य डीसीएस-आधारित होता है।
• बेस-लेयर: इसमें डीसीएस, एसआईएस, फील्ड डिवाइस और अन्य डीसीएस सबसिस्टम, जैसे विश्लेषक, उपकरण स्वास्थ्य प्रणाली और पीएलसी सम्मिलित हैं।
• बीपीसीएस: मूलभूत प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली (बेस-लेयर देखें)
• डीसीएस: वितरित नियंत्रण प्रणाली, अधिकांशतः बीपीसीएस का पर्यायवाची
• एमपीओ: विनिर्माण योजना अनुकूलन
• एमपीसी: मल्टीवेरिएबल मॉडल प्रेडिक्टिव कंट्रोल
• एसआईएस: सुरक्षा उपकरण प्रणाली
• एसएमई: विषय वस्तु विशेषज्ञ

बाहरी संबंध

• Article about Advanced Process Control.