Sensor-Intelligenz

Positionspapier zu smarten Sensoren in der Biotechnologie

Ein Positionspapier zum Thema „Smarte Sensoren für die Biotechnologie“ hat eine DECHEMA-Fachgruppe verfasst. Hintergrund: Die Sensortechnologie richtet sich neu aus. Sensorintelligenz, Dezentralisierung, Multisensorsysteme und Miniaturisierung sind die Anforderungen, die Sensoren zukünftig erfüllen müssen. Im Positionspaper „Smarte Sensoren für die Biotechnologie“ erklärt die DECHEMA-Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“ genauer, welche Funktionen ein Sensor für die Prozesstechnik von morgen mitbringen muss. Sie reichen von der Selbstdiagnostik bis zur dezentralen Interaktion mit anderen Komponenten. Das Papier ist unter www.dechema.de/SmartSensors zum Herunterladen verfügbar.

Hintergrund für den Paradigmenwechsel in der Sensortechnologie sind neue Ansätze in der Prozesstechnik, die der Philosophie von „Industrie 4.0“ und „Internet der Dinge“ folgen: Auch in der Bioverfahrenstechnik sollen Prozesse zukünftig integriert und kontinuierlich laufen und möglichst in Echtzeit gesteuert und optimiert werden. Die Biotechnologie stellt dabei besonders hohe Ansprüche an Produktqualität und –sicherheit; gleichzeitig sind die Prozesse und Strukturen teils hochkomplex.

Messen und komplexe Signale verarbeiten

Eine Vielzahl an Messdaten allein nützt wenig; die Datenflut muss gleichzeitig ausgewertet und die Ergebnisse in den Prozess zurückgespeist werden. Sogenannte „Smart Sensors“ sind in der Lage, nicht nur zu messen, sondern auch Aufgaben der komplexen Signalverarbeitung zu übernehmen und zusätzliche Informationen über sich und die Prozessumgebung bereitzustellen. Diese erweiterte „Sensorintelligenz“ umfasst Selbstdiagnose, die Ausführung dezentraler Logikfunktionen, die eigenständige Validitätsprüfung der Messwerte, die Selektion und Bewertung von Prozessprofilen bis hin zur Vorhersage von Prozessabläufen und die direkte Interaktion mit zugeordneten Akteuren über dezentrale Steuereinheiten.

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Damit die Vision des Smart Sensors Wirklichkeit werden kann, sind allerdings noch einige Hürden zu überwinden – vom Nachweis der Prozess- und Produktsicherheit über Schnittstellengestaltung und Standards für Daten bis hin zur Datensicherheit.

In der Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“ arbeiten Experten aus Wissenschaft und Industrie zusammen. Im Zentrum der Aktivitäten der Fachgruppe steht die Entwicklung und Evaluierung einer möglichst umfassenden sensorbasierten Prozessintelligenz in der Biotechnologie. Die Fachgruppe analysiert daher kontinuierlich den aktuellen Forschungs- und Entwicklungsstand der Mess- und Analysentechnik.

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