ENGINEERINGNET.BE - Bij het ontwerpen van chemische fabrieken worden computermodellen ingezet om onder meer druk, temperatuur en stromingen van gassen te meten.
Zo bepalen ingenieurs hoe groot bepaalde onderdelen moeten zijn of hoe een installatie veilig kan draaien. Als er een fout zit in de gebruikte vergelijkingen, kan dat grote gevolgen hebben: van verkeerd ontworpen apparatuur tot inefficiënte processen.
De 60-jarige promovendus Rob Faessen van TU Eindhoven, ook werkzaam bij ASML, onderzocht hoe zulke fouten betrouwbaarder zijn op te sporen en ontwikkelde methoden om procesmodellen veiliger en robuuster te maken.
De meeste software die chemisch ingenieurs gebruiken, kijkt namelijk niet goed of de vergelijkingen zelf logisch zijn. Alleen eenvoudige fouten, zoals het bij elkaar optellen van meters en kilo’s, worden herkend.
Faessen ontwikkelde daarom een controle die kijkt naar vijf aspecten van een vergelijking: de chemische inhoud, het differentieel gedrag, de geometrische structuur, patronen in de relaties tussen variabelen en een nieuw concept dat hij tensiveness noemt.
Dat laatste verfijnt het klassieke onderscheid tussen intensieve eigenschappen, die niet veranderen als je de hoeveelheid stof vergroot of verkleint, zoals temperatuur, en extensieve eigenschappen, die wél toenemen of afnemen met de hoeveelheid materiaal, zoals massa.
Op basis daarvan ontwikkelde Faessen twee tools: de computertaal Equate en de software Equator. Met Equate kunnen ingenieurs hun procesmodellen op een duidelijke en gestructureerde manier opschrijven, terwijl Equator automatisch controleert of alles klopt.
Het programma analyseert ook wat de variabelen precies voorstellen en hoe ze zich tot elkaar verhouden. Daardoor krijgt de gebruiker gerichtere feedback over mogelijke fouten.
Faessen testte zijn aanpak op eenvoudige modellen waarin expres fouten waren verwerkt, en Equator ontdekte ze allemaal. Daarna paste hij zijn methode toe op een complexer, echt voorbeeld: een oliescheidingsinstallatie met honderden vergelijkingen. Ook daar wees het systeem gelijk de fouten aan.
Het onderzoek bracht ook een fundamenteler probleem aan het licht: het Internationaal Stelsel van Eenheden is niet precies genoeg beschreven om altijd goed te werken in computers die wiskundige modellen controleren of berekenen.
Door deze basis beter te definiëren, legt Faessen's werk het fundament voor betrouwbaarde modellen. In de toekomst kunnen deze methoden hun weg vinden naar commerciële software, voor betere ontwerpen, minder kostbare fouten en chemische installaties die veiliger en efficiënter zijn.
