以电脑模拟与大数据分析建构虚拟工厂与绿色製程
綠色科技研究中心 黃安婗副教授
綠色科技研究中心成立於 2007 年，現成立前瞻光電技術組、綠色元件系統組、綠色製程模擬組，本文主要介紹綠色製程模擬組。綠色製程模擬組主要成員為機械系石心怡老師、化材系許瑞祺老師、王國彬老師和綠色科技研究中心黃安婗老師。本組的目標是藉由理論的電腦模擬技術與大數據分析，開發與強化產業製程，並降低能耗與碳排，以促進產業綠色化升級。
隨著科技的進步及電腦計算能力與日俱增，電腦模擬設計於推動工業 4.0 及新型態產業智慧化中扮演著重要角色。在新產品的研發階段，不僅可透過不同尺度的電腦模擬進行虛擬設計，來協助判斷產品的合成性及及製程的可執行性，以降低實驗成本。對於現有製程，電腦模擬則可提供在實務上難以量測的資訊(如製程中不同時空的溫度、壓力、速度、濃度等各種物理量)，幫助我們了解細部的製程參數，以進一步分析與改善製程的操作。此外，也可依需求改變反應器的設計以及製程條件，來達到製程優化的目的。
目前绿色製程模拟组开发的模拟技术分為两类，第一类技术着重於单一反应单元的模拟设计，详细分析「单元」内部的组态；另一类技术着重於流程设计与回馈控制设计，探讨生产线甚至「整厂」之设计。藉由这两种模拟技术的结合，建构数位绿色化虚拟工厂并非是遥不可及的梦想。近两年本组成员与产业界的合作案计画金额达一千五百万，藉由透过电脑模拟技术搭配现场製程的大数据分析，来达成高可信度的製程设计与优化。
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反应器单元设计示意图 |
连结程序理论模型的高阶製程控制示意图 |