نقش مهندسی طراحی فرایند در طراحی و بهره‌برداری واحدهای فرایندی در عصر صنعت ۴.0 و هوش مصنوعی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد

2 عضو هیئت علمی دانشگاه

چکیده
موضوع تحقیق: طراحی فرایندهای شیمیایی یکی از ارکان اصلی توسعه صنایع نفت، گاز و پتروشیمی است. پیچیدگی‌های ذاتی فرایندهای شیمیایی و چندبعدی بودن طراحی آن‌ها، پروژه‌های طراحی مهندسی را به همکاری بین رشته‎ای تبدیل کرده است. علاوه بر چالش‌های طراحی فرایندهای شیمیایی، همگام‌سازی و هموارسازی همکاری بین حوزه‌های مختلف مهندسی جزو چالش‌های اصلی پروژه‌های طراحی هستند. حضور مهندسان طراح فرایند، به‌عنوان تخصصی از مهندسی شیمی با ایفای نقش‌های مختلف، برای حل این چالش‌ها ضروری است.
روش تحقیق: در این مقاله، با تمرکز بر خصوصیات پیچیده سامانه‌های صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، ساختار پروژه‌های طراحی مهندسی از مرحله ایده‌پردازی تا انتهای طراحی و ساخت و عملیات، تحلیل شده است. نقش مهندسان طراح فرایند در بخش‌های مختلف پروژه تبیین و دسته‌بندی شده، با بهره‌گیری از روش‌های مهندسی سامانه‌های فرایندی، چارچوب تصمیم‌گیری آن‌ها مدل‌سازی شده است. برای بهبود تعامل میان‌رشته‌ای و یکپارچه‌سازی داده‌ها، از رویکرد هستی‌شناسانه به‌منظور تعریف مفاهیم بنیادین و استانداردسازی ارتباط بین اجزای مختلف پروژه استفاده شده است. همچنین برای شفاف‌سازی سازوکار تصمیم‌گیری و درک بهتر از چالش‌ها و مراحل طراحی، تمامی ساختارهای اطلاعاتی بصری‌سازی شده، جریان تصمیمات و نقش‌آفرینی مهندسان طراح فرایند ترسیم شده است.
نتایج اصلی: نتایج پژوهش نشان می‌دهد که مهندسان طراح فرایند بر اساس ماهیت و سطح تصمیم‌گیری، میزان تأثیر بر اهداف پروژه، نوع تعامل با سامانه‌های فرایندی و کاربرد ابزارها و فناوری‌ها، در سه سطح تأثیر/دخالت مستقیم، تأثیر/دخالت غیرمستقیم و نظارت بالاسری در موفقیت پروژه‌های طراحی نقش کلیدی ایفا می‌کنند. نقش مهندسان طراح فرایند و تصمیم‌گیری آن‌ها در مواجه با چالش‌های موجود در پروژه‌های صنایع نفت، گاز و پتروشیمی در بخش‌های مختلف از ایده تا بهره‌برداری، به کمک بررسی خصوصیت‌های سامانه‌های فرایندی، تحلیل شده، نحوه به‌کارگیری این ابزار در تقویت کیفیت تصمیم‌گیری و شناخت از سامانه‌های فرایندی ارائه شده است. ابزارهای نوظهور هوش مصنوعی با فراهم‌سازی امکان مدل‌سازی، شبیه‌سازی، تحلیل داده‌ها و تصمیم‌سازی بهینه، توانسته‌اند اثربخشی تصمیمات مهندسان طراح فرایند را افزایش داده،در کاهش هزینه‌ها و زمان اجرای پروژه‌ها مؤثر باشند. همچنین به‌کارگیری این ابزارها باعث ارتقای سطح شناخت از سامانه‌های پیچیده و بهینه‌سازی عملکرد در مواجهه با عدم‌قطعیت‌ها شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

The role of process design engineering in the design and operation of process units in the era of Industry 4.0 and artificial intelligence

نویسندگان English

Amir Arsalan Sobhani 1
Mohammad fakhroleslam 2
1 Master of science student
2 University faculty member
چکیده English

Research subject: Chemical process design is one of the foundational pillars for the advancement of oil, gas, and petrochemical industries. The inherent complexity and multidimensional nature of chemical processes have transformed process engineering projects into highly interdisciplinary collaborations. Consequently, beyond the challenges of process design itself, the synchronization and facilitation of cooperation among diverse engineering disciplines are among the core difficulties of such projects. The involvement of process design engineers as experts in chemical engineering is essential to address these challenges through direct engagement, indirect contribution, or overarching supervision.
Research approach: This study analyzes the structural framework of chemical process engineering projects, from the ideation phase to the end of the design life cycle, focusing on the complexities of oil, gas, and petrochemical systems. The roles of process design engineers across different project phases are identified and categorized. Their decision-making frameworks are modeled using process systems engineering (PSE) methodologies. To improve interdisciplinary collaboration and data integration, an ontology-based approach is adopted to define foundational concepts and standardize relationships between project components. Additionally, to clarify decision-making mechanisms and better understand the challenges and design stages, visualization techniques are applied to map information structures and depict the decision flows and responsibilities of process design engineers.
Main results: The findings demonstrate that process design engineers play a pivotal role in the success of engineering projects at three levels: direct involvement, indirect influence, and supervisory oversight. The role of process design engineers and their decision-making in addressing challenges within oil, gas, and petrochemical projects, across all stages from concept to operation, has been analyzed through the examination of process system characteristics. The application of these analytical tools in enhancing decision-making quality and improving understanding of process systems has been presented. Emerging AI tools significantly enhance the effectiveness of engineering decisions and contribute to cost and time reduction through enabling modeling, simulation, data analysis, and optimized decision-making. Moreover, the application of these tools improves understanding of complex industrial systems and enhances performance under uncertainty.

کلیدواژه‌ها English

Design projects
process design engineers
oil-gas- petrochemical industries
artificial intelligence tools

  • تاریخ دریافت 21 خرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 10 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 01 بهمن 1404
  • تاریخ اولین انتشار 01 بهمن 1404
  • تاریخ انتشار 01 بهمن 1404