Võ Văn Sim

Sự xuất hiện của các công cụ AI được xem như bước đột phá lớn cho giói công nghệ hiện nay. Các phần mềm chuyên dụng Aspen Plus, Comsol, Ansys, Multiphysics, Matlab, Python,.. hỗ trợ cho kỹ sư khối kỹ thuật nói chung và kỹ sư Hoá học nói riêng, đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ.  Các ứng dụng giúp người sử dụng từ các bước cơ bản đến chuyên môn hoá trong quá trình. Các phần mềm cho phép lập mô hình, phân tích, tối ưu hóa các quy trình và hệ thống hóa học phức tạp. Cho dù bạn đang thiết kế một phản ứng mới, cải thiện một quy trình hiện có hay phát triển một chất xúc tác mới, mô phỏng quy trình có thể giúp bạn đạt được mục tiêu của mình nhanh hơn và hiệu quả hơn. Trong bài viết này sẽ giới thiệu sơ lược các ứng dụng cho kỹ sư hoá học áp dụng cho việc học và làm việc trong cá nhà máy hiện nay.

Trong thập niên 90 thế kỉ trước, Autodesk đã tạo ra bước ngoặt cho giới kỹ thuật khi cho ra ứng dụng Autocad. Các kỹ sư cơ khí, xây dụng, kiến trúc, hoá học… đã tiết kiệm rất nhiều công sức và thời gian để hoàn thành công việc của họ. Sau đó, phiên bản nâng cao 3D được Inventer và Solid Work tiếp tục nâng cấp, phát triển và đến nay như nguồn tài nguyên cho hệ sinh thái chung cho kỹ thuật mô phỏng quá trình. Trong hệ thống quản lý, kiểm soát và tối ưu hoá các quá trình bên trong hoạt động nhà máy, Aspen Hysys như một công cụ không thể thiếu để hỗ trợ vận hành hệ thống. Phần mềm mô phỏng công nghệ Aspen Hysys là phần mềm mô phỏng quy trình công nghệ trong trạng thái tĩnh (steady state) và trạng thái động (dynamic state) được sử dụng để tính toán tính chất của một quá trình công nghệ hoặc các cụm thiết bị. Các mối quan hệ và các kết nối trong quy trình công nghệ được xác định thông qua cân bằng vật chất – năng lượng, sự cân bằng pha và cân bằng hóa học, tốc độ biến đổi hóa học. Bằng cách này, phần mềm mô phỏng sẽ xây dựng mô phỏng nhà máy với mục tiêu cải thiện các thông số kỹ thuật thiết kế hoặc nghiên cứu và cải thiện lợi nhuận, hiệu quả và an toàn của một quy trình công nghệ đang hoạt động. Song song đó, các phần mềm Comsol hay Ansys giúp cho các kỹ sư dễ dàng mô phỏng và dự đoán được biến động bên trong các yếu tố nhiệt động của thiết bị. Đây là những công cụ mạnh mẽ để dự đoán và tối ưu hoá quá trình.

Ngoài ra, trong quá trình tính toán và thiết kế thiết bị, các công cụ giúp chúng ta giải quyết bài toán phức tạp nhanh chóng hơn nhờ sự giúp sức của phân mềm Matlab hay EEB (Engineering Equation Solver). Ưu điểm Matlab cung cấp một công cụ tính toán và lập trình bậc cao dễ sử dụng, hiệu quả và thân thiện với người dùng. Ngoài ra, Matlab - Simulink giúp cho người sử dụng dễ dàng thực hiện các bài toán mô hình hoá, mô phỏng trên máy tính, sau đó ghép máy tính với thiết bị phần cứng để thực hiện mô phỏng có phần cứng hay còn gọi là hardware in the loop và cuối cùng là chế tạo nhanh mẫu thử nghiệm từ kết quả mô phỏng. Trong khi đó, EES cung cấp các công cụ để giải các bài toán kỹ thuật nhiệt một cách nhanh chóng và chính xác. Do đặc thù của bài toán nhiệt thường đi cùng với các bảng tra, các đồ thị, các phương trình thực nghiệm và hệ thống đơn vị khá phức tạp, vì thế EES là một chọn lựa phù hợp để vượt qua những rào cản này. Ngoài ra, Python là một công cụ mạnh để giúp cho đội ngũ kỹ sư kiểm soát đước được quá trình sản xuất trong nhà máy bằng các thuật toán thông kê. Hiện nay, Coco Simulator đang nổi lên như một công cụ mạnh với nền tảng mở. Nền tảng này chứa bộ chia, bộ trộn, bộ trao đổi nhiệt, máy bơm và lò phản ứng trong số các hoạt động của đơn vị khác.  Nhiệt động lực học cho các ứng dụng kỹ thuật của COCO, dựa trên mã của thư viện nhiệt động lực học của ChemSep và bao gồm một ngân hàng dữ liệu gồm hơn 430 hóa chất thường được sử dụng.

Ngoài ra, những phần mềm khác giúp kỹ sư Hoá ưa thích và sử dụng rất rộng rãi như: MiniTab, SPSS, Chemdraw, Origin. Đây là những công cụ đã và đang hỗ trợ người dùng rất lớn