Process miniaturization
রাসায়নিক প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়ন প্রক্রিয়া নকশার শৃঙ্খলার মধ্যে একটি দার্শনিক ধারণাকে বোঝায় যা "স্কেলের অর্থনীতি" বা "বড় ভাল" ধারণাকে চ্যালেঞ্জ করে। এই প্রসঙ্গে, প্রক্রিয়া নকশা মূলত রাসায়নিক প্রকৌশলীদের শেখানো শৃঙ্খলা বোঝায়। যাইহোক, প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়নের উদীয়মান শাখায় অনেক ক্ষেত্র থেকে সমন্বিত জ্ঞান জড়িত থাকবে; উদাহরণস্বরূপ, সিস্টেম ইঞ্জিনিয়ারিং এবং ডিজাইন, বুদ্ধিমান সেন্সর ব্যবহার করে রিমোট পরিমাপ এবং নিয়ন্ত্রণ, জৈবিক প্রক্রিয়া সিস্টেম ইঞ্জিনিয়ারিং এবং উন্নত উত্পাদন রোবোটিক্স ইত্যাদি। রাসায়নিক প্রকৌশলের চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি হল রাসায়নিক পরীক্ষাগার-স্কেল পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে প্রক্রিয়াগুলির নকশা তৈরি করা এবং প্রক্রিয়াগুলি স্কেল-আপ করা যাতে অর্থনৈতিকভাবে সাশ্রয়ী মূল্যের পণ্য তৈরি করা যায়। একটি প্রক্রিয়া বড় হওয়ার সাথে সাথে প্রতি একক সময়ে আরও বেশি পণ্য তৈরি করা যেতে পারে, তাই যখন একটি প্রক্রিয়া প্রযুক্তি প্রতিষ্ঠিত বা পরিপক্ক হয় এবং কোনও বিপর্যয় বা "ডাউনটাইম" ছাড়াই ধারাবাহিকভাবে কাজ করে, তখন স্কেল-আপ থেকে আরও অর্থনৈতিক দক্ষতা অর্জন করা যেতে পারে। ফিডস্টকের জন্য একটি নির্দিষ্ট মূল্য দেওয়া হয়েছে (যেমন। অপরিশোধিত তেলের প্রতি ব্যারেলের দাম), একটি বৃহত্তর স্কেল প্রক্রিয়া ব্যবহার করে পণ্যের খরচ হ্রাস করা যেতে পারে কারণ মূলধন বিনিয়োগ এবং পরিচালন খরচ সাধারণত স্কেলের সাথে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায় না। উদাহরণস্বরূপ, একটি পণ্য উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত একটি নলাকার পাত্রের ক্ষমতা বা আয়তন সিলিন্ডারের ব্যাসার্ধের বর্গক্ষেত্রের অনুপাতে বৃদ্ধি পায়, তাই প্রতি একক আয়তনে উপকরণের খরচ হ্রাস পায়। কিন্তু জাহাজটির নকশা এবং নির্মাণ খরচ ঐতিহ্যগতভাবে স্কেলের প্রতি কম সংবেদনশীল। অন্য কথায়, একজন একটি ছোট জাহাজের নকশা তৈরি করতে পারে এবং বড় জাহাজের সমান দামে এটি তৈরি করতে পারে। উপরন্তু, একটি প্রক্রিয়া (বা একটি প্রক্রিয়া ইউনিট উপাদান) নিয়ন্ত্রণ এবং পরিচালনা করার খরচ স্কেলের সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয় না। উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি ছোট প্রক্রিয়া পরিচালনা করতে একজন অপারেটর লাগে, তবে সেই একই অপারেটর সম্ভবত বৃহত্তর প্রক্রিয়াটি পরিচালনা করতে পারে। রাসায়নিক প্রকৌশলীদের শেখানো স্কেল ধারণার অর্থনীতি এই ধারণার দিকে পরিচালিত করেছে যে প্রক্রিয়া বিকাশ এবং নকশার অন্যতম উদ্দেশ্য হল সম্ভাব্য বৃহত্তম আকারের প্রক্রিয়াকরণ কারখানায় স্কেল-আপ করে "স্কেলের অর্থনীতি" অর্জন করা যাতে পণ্যের খরচ অর্থনৈতিকভাবে সাশ্রয়ী হতে পারে। এই শৃঙ্খলা দর্শন পেট্রোলিয়াম পরিশোধন এবং পেট্রোকেমিক্যাল শিল্পের উদাহরণ নকশা দ্বারা শক্তিশালী করা হয়েছে, যেখানে পাইপলাইন, বড় ট্যাঙ্কার জাহাজ এবং রেলকারগুলিতে তরল হিসাবে ফিডস্টক পরিবহন করা হয়েছে। তরল, সংজ্ঞা অনুসারে এমন পদার্থ যা প্রবাহিত হয় এবং পাম্প বা মাধ্যাকর্ষণ ব্যবহার করে স্থানান্তরিত করা যেতে পারে। অতএব, প্রক্রিয়া শিল্পগুলিতে প্রচুর পরিমাণে তরল স্থানান্তরের জন্য বড় পাম্প, ভালভ এবং পাইপলাইন রয়েছে। এর বিপরীতে, প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়নের সঙ্গে পুনর্নবীকরণযোগ্য জৈববস্তুপুঞ্জ সম্পদ থেকে প্রচুর পরিমাণে কঠিন পদার্থ প্রক্রিয়াকরণ জড়িত থাকবে; অতএব, কঠিন পদার্থ প্রক্রিয়াকরণের জন্য অনুকূলিত প্রক্রিয়া নকশার প্রতি নতুন চিন্তাভাবনার প্রয়োজন হবে। নিউ জার্সি ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির অধ্যাপক থাকাকালীন এস. এস. সফার একটি মাইক্রোপ্রসেসের ধারণাটি সংজ্ঞায়িত করেছেন। একটি মাইক্রোপ্রসেসের নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি রয়েছেঃ 1) বহনযোগ্যতা 2) উন্নত রোবোটিক উৎপাদন পদ্ধতি ব্যবহার করে ব্যাপকভাবে উৎপাদন করতে সক্ষম 3) মোট স্বয়ংক্রিয়করণের দিকে এগিয়ে যাওয়া 4) বৈদ্যুতিন যন্ত্রগুলির একটি নতুন প্রযুক্তি ক্ষুদ্রায়ন তথ্য প্রযুক্তি শিল্পে উপাদান ক্ষুদ্রায়ন যে ভূমিকা পালন করেছে তার ঐতিহাসিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে মাইক্রোপ্রসেস ডিজাইন দর্শনের ব্যাপক কল্পনা করা হয়েছে। এটি কম্পিউটার হার্ডওয়্যারের ক্ষুদ্রায়নের বিবর্তন যা রাসায়নিক প্রকৌশল নকশার প্রেক্ষাপটে প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়নের চিন্তাভাবনাকে সক্ষম করেছে। একটি কেন্দ্রীভূত বড় প্রক্রিয়াকরণ কারখানায় প্রক্রিয়াকরণের "স্কেল-আপ" হিসাবে ঐতিহ্যবাহী নকশার উদ্দেশ্যের পরিবর্তে (যেমন। মূল কাঠামো), একটি "স্কেল-আউট" দর্শন ব্যবহার করে অর্থনৈতিক উদ্দেশ্য অর্জনের কল্পনা করা যেতে পারে (যেমন। একাধিক মাইক্রো কম্পিউটার)। রাসায়নিক প্রক্রিয়া উদ্ভিদ স্বয়ংক্রিয়করণে বৈদ্যুতিক এবং বৈদ্যুতিন যন্ত্রগুলি সর্বদা গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে। যাইহোক, প্রাথমিকভাবে, সাধারণ থার্মোমিটার যেমন পারদ এবং চাপ মাপক যা সম্পূর্ণ যান্ত্রিক প্রকৃতির ছিল প্রক্রিয়া পরিস্থিতি (যেমন একটি রাসায়নিক চুল্লির তাপমাত্রা, চাপ এবং স্তর) পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহৃত হত। প্রক্রিয়া শর্তগুলি মূলত প্রক্রিয়া আচরণ সম্পর্কে মানব অপারেটরের অনুসন্ধানমূলক জ্ঞানের উপর ভিত্তি করে সামঞ্জস্য করা হয়েছিল। এমনকি বৈদ্যুতিন অটোমেশন ইনস্টল করার পরেও, অনেক প্রক্রিয়ার জন্য এখনও যথেষ্ট অপারেটর মিথস্ক্রিয়া প্রয়োজন, বিশেষত প্রক্রিয়াটির সূচনা পর্যায়ে বা একটি নতুন প্রযুক্তি স্থাপনের সময়। ভবিষ্যতের প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণে বুদ্ধিমান সেন্সরগুলির ব্যাপক ব্যবহার এবং প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলারগুলির মতো গণ-উত্পাদিত বুদ্ধিমান ক্ষুদ্রতর ডিভাইসগুলি জড়িত থাকবে যা অ্যাকচুয়েটরগুলি প্রক্রিয়া করার জন্য ওয়্যারলেস যোগাযোগ করে। যেহেতু এই যন্ত্রগুলি উৎপাদন খরচ কমাতে ক্ষুদ্রতর করা হবে, তাই এটি যন্ত্রগুলিকে কাঠামোর মধ্যে এম্বেড করতে সক্ষম করে যাতে তারা নৈমিত্তিক পর্যবেক্ষকের কাছে অদৃশ্য হয়ে যায়। এই ধরনের সেন্সরগুলির খরচ সম্ভবত এমন একটি বিন্দুতে হ্রাস পাবে যেখানে তারা হয় "কাজ করে বা কাজ করে না"। যখন সেই খরচের সীমা পৌঁছে যাবে, তখন মেরামতের পদ্ধতি হবে সেন্সরটি নিষ্ক্রিয় করা এবং একটি অপ্রয়োজনীয় কার্যকরী সেন্সর সক্রিয় করা। অন্য কথায়, সম্পূর্ণ জটিল নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা এত কম খরচে পরিণত হবে যে, মেরামত অর্থনৈতিকভাবে কার্যকর হবে না। বৈজ্ঞানিক মৌলিক বিষয়ের উপর ভিত্তি করে প্রক্রিয়া সিমুলেশন মডেল ব্যবহার করে প্রক্রিয়াটির বুদ্ধিমত্তার বিকাশ ঘটানো হবে। অনুসন্ধানমূলক নিয়মগুলি মাইক্রো-কন্ট্রোলারগুলিতে প্রোগ্রাম করা হবে, যা মূলত প্রক্রিয়া আচরণ সম্পর্কে মানুষের অনুসন্ধানমূলক জ্ঞান দ্বারা অবিচ্ছিন্ন পর্যবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা দূর করবে। মাইক্রোপ্রসেস ইঞ্জিনিয়ারদের দ্বারা উন্নত উন্নত অ্যালগরিদমের মাধ্যমে স্বয়ংক্রিয়ভাবে স্ব-অনুকূলিত হতে পারে এমন প্রক্রিয়াটি এম্বেড করা হবে এবং শুধুমাত্র জ্ঞান-মালিকের কাছে অ্যাক্সেসযোগ্য হবে। এর ফলে স্বায়ত্তশাসিত মাইক্রোপ্রসেসগুলির বড় নেটওয়ার্ক তৈরি করা সম্ভব হবে। জ্ঞান-ভিত্তিক ব্যবসার জন্য প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়ন প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়নের জন্য উন্নত প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা জ্ঞান-ভিত্তিক ব্যবসায় প্রক্রিয়া বুদ্ধিমত্তার নিরাপত্তা এবং মালিকানা নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজনীয়তা বাড়িয়ে তুলবে। পেটেন্টের ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতির মাধ্যমে বৌদ্ধিক সম্পত্তি নিয়ন্ত্রণ করা আরও কঠিন হয়ে উঠবে; অতএব, ট্রেডমার্ক, ব্র্যান্ড স্বীকৃতি এবং কপিরাইট আইন ভবিষ্যতের জ্ঞান-ভিত্তিক ব্যবসার জন্য মূল্য নিরাপত্তায় আরও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে। প্রযুক্তিগত-অর্থনৈতিক বিশ্লেষণ, যেমন ঐতিহ্যবাহী রাসায়নিক প্রক্রিয়া নকশায় শেখানো হয়, ঐতিহাসিক প্রবণতা অর্থনীতি এবং নগদ প্রবাহ বিশ্লেষণের ব্যবহারের রক্ষণশীল দৃষ্টিভঙ্গি থেকে নাটকীয়ভাবে পরিবর্তিত হবে। একটি প্রদত্ত উদ্যোগের অর্থনৈতিক কার্যকারিতা বাস্তব সময়ের অর্থনৈতিক তথ্য অর্জনের সঙ্গে আরও বেশি যুক্ত হবে, যা মাইক্রোপ্রসেস উন্নয়ন ব্যবস্থার একটি উদীয়মান শাখা দ্বারা তৈরি অভিজ্ঞতাগত পর্যবেক্ষণের উপর ভিত্তি করে দ্রুত পরিবর্তিত হতে পারে; অতএব, মডেলগুলি আরও বেশি "কী হতে পারে?" বরং "অতীত কী দেখিয়েছে?" পুনর্নবীকরণযোগ্য উপকরণের উপর ভিত্তি করে ভবিষ্যৎ সমাজের জন্য প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়ন একটি বড় কেন্দ্রীয় কারখানার পরিবর্তে, যেখানে প্রচুর পরিমাণে খাদ্যদ্রব্য সরবরাহ করতে হয়, যেমন একটি শোধনাগার যা সমুদ্রের পাশে অবস্থিত হলে পেট্রোলিয়ামের একটি ট্যাঙ্কার চালান খালাস করতে পারে, প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়নের শৃঙ্খলাটি এমন অঞ্চলে প্রক্রিয়া প্রযুক্তি বিতরণের কল্পনা করে যেখানে খাদ্যদ্রব্য সহজেই বড় পরিমাণে একটি বড় কেন্দ্রীভূত প্রক্রিয়াকরণ কারখানায় পরিবহনযোগ্য নয়। ক্ষুদ্রতর প্রক্রিয়া প্রযুক্তিতে একাধিক বিতরণকৃত মাইক্রোপ্রসেস থেকে কঠিন জৈববস্তুপুঞ্জের উপাদানগুলিকে আরও সহজে পরিচালনাযোগ্য তরলে রূপান্তরিত করা যেতে পারে। প্রচলিত তরল পরিবহন প্রযুক্তি ব্যবহার করে তরলগুলি তখন বড় আকারের বুদ্ধিমান প্রক্রিয়াকরণ নোডে পরিবহন বা বিতরণ করা যেতে পারে। ঐতিহাসিকভাবে, ছোট প্রক্রিয়া বা মাইক্রোপ্রসেসগুলি সর্বদা বিদ্যমান ছিল। উদাহরণস্বরূপ, ছোট দ্রাক্ষাক্ষেত্র এবং মদ তৈরির কারখানাগুলি পেট্রোকেমিক্যাল শিল্প মডেল বা উদাহরণস্বরূপ, বিয়ারের বড় আকারের উৎপাদনের উপর ভিত্তি করে পরিকল্পিত প্রক্রিয়াগুলির তুলনায় খাদ্যদ্রব্য উৎপাদন করেছে, এটি প্রক্রিয়াজাত করেছে এবং "মাইক্রোপ্রসেস" হিসাবে বিবেচিত পণ্য সংরক্ষণ করেছে। ভারত এবং বিশ্বের অন্যান্য জায়গায় ছোট ছোট গ্রামগুলি প্রাণীর সার থেকে জৈব গ্যাস উৎপাদন করতে শিখেছে যা শক্তি উৎপাদনের জন্য ছোট আকারের মাইক্রোপ্রসেস হিসাবে বিবেচিত হতে পারে। যাইহোক, একটি নকশা দর্শন হিসাবে মাইক্রোপ্রসেস এবং প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়ন মোট অটোমেশনের ধারণা অন্তর্ভুক্ত করে এবং এটি একটি নতুন প্রযুক্তি যা কম্পিউটার হার্ডওয়্যার ক্ষুদ্রায়ন দ্বারা সক্ষম করা হয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, মাইক্রোপ্রসেসর। এমন প্রক্রিয়াগুলির কল্পনা করা সহজ যা ব্যাপকভাবে উত্পাদিত এবং পরিবহন করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, এয়ার কন্ডিশনার, গার্হস্থ্য ওয়াশিং মেশিন এবং রেফ্রিজারেটরের মতো অনেক সরঞ্জামকে মাইক্রোপ্রসেস হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়নের নকশা দর্শনে কল্পনা করা হয়েছে যে একাধিক প্রক্রিয়া ইউনিট ক্রিয়াকলাপের সাথে জড়িত জটিল প্রক্রিয়াগুলির "স্কেল-ডাউন" অর্জন করা যেতে পারে এবং স্কেলের অর্থনীতি বিতরণকৃত স্বায়ত্তশাসিত মাইক্রোপ্রসেসগুলির একটি নেটওয়ার্কের আকারের সাথে আরও বেশি সম্পর্কিত হবে। যেহেতু একটি স্বায়ত্তশাসিত মাইক্রোপ্রসেসের ব্যর্থতার ফলে পুরো নেটওয়ার্কটি বন্ধ হয়ে যায় না, তাই মাইক্রোপ্রসেসগুলি আরও অর্থনৈতিকভাবে দক্ষ, শক্তিশালী এবং স্থিতিশীল উৎপাদনের দিকে পরিচালিত করবে যা ঐতিহ্যগতভাবে পেট্রোলিয়াম-ভিত্তিক সমাজের জন্য উত্পাদিত হয়েছে। যেহেতু সংজ্ঞা অনুসারে জীবাশ্ম জ্বালানি ব্যবহার করা হচ্ছে এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য নয়, তাই ভবিষ্যতের জ্বালানি এবং উপকরণগুলি পুনর্নবীকরণযোগ্য জৈববস্তুপুঞ্জের উপর ভিত্তি করে হবে। মাইক্রোবিয়াল জ্বালানি কোষের জন্য প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়ন জৈববস্তুকে শক্তিতে রূপান্তর করা সম্ভবত জীবাশ্ম জ্বালানি থেকে শক্তির চেয়ে প্রযুক্তিবিদদের কাছে আরও বেশি চ্যালেঞ্জিং। জৈববস্তুপুঞ্জ প্রক্রিয়াগুলিতে জল, দ্রবীভূত জৈব ও অজৈব যৌগ এবং বিভিন্ন আকারের কঠিন কণা উপস্থিত থাকতে পারে। এটি সম্ভবত মাইক্রোবিয়াল জ্বালানী কোষের বিকাশ যেখানে প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়নের দার্শনিক চিন্তাভাবনা একটি বৃহত্তর ভূমিকা পালন করবে। ক্ষুদ্রতর যন্ত্রের মাধ্যমে একটি ফ্যাশনেবল, কৌতূহলোদ্দীপক শৈলীতে জ্ঞানের বিতরণ, কম বিদ্যুৎ ব্যবহারকারী যন্ত্র (যেমন স্মার্ট ফোন) দ্বারা যথেষ্ট পরিমাণে উন্নত (ত্বরান্বিত) করা যেতে পারে। একটি পুনর্বিবেচনা "একটি পাওয়ারপ্ল্যান্ট কি?" নির্মাণের ঝিল্লি উপকরণ, অচল পুরো কোষ পদ্ধতি, বিপাকীয় প্রকৌশল এবং ন্যানোটেকনোলজির সাম্প্রতিক অগ্রগতির পরিপ্রেক্ষিতে প্রচুর উদ্ভাবন তৈরি করতে পারে। মাইক্রোবিয়াল ফুয়েল সেলের চ্যালেঞ্জগুলি মূলত কম খরচের উৎপাদন পদ্ধতি, নির্মাণের উপকরণ এবং সিস্টেম ডিজাইনের সাথে সম্পর্কিত। পেন স্টেট ইউনিভার্সিটির ব্রুস লোগান বেশ কয়েকটি গবেষণা নিবন্ধে এই চ্যালেঞ্জগুলি বর্ণনা করেছেন এবং পর্যালোচনা করেছেন। তবে, কম বিদ্যুৎ উৎপাদনকারী বিদ্যমান নকশাগুলির মধ্যেও, আফ্রিকার প্রত্যন্ত অঞ্চলে বৈদ্যুতিক রিচার্জিং সিস্টেম বিতরণের প্রয়োগ রয়েছে, যেখানে স্মার্ট ফোন ইন্টারনেটের বিশাল তথ্য অ্যাক্সেস করতে এবং আলো সরবরাহ করতে সক্ষম হতে পারে। এই ব্যবস্থাগুলি প্রাকৃতিকভাবে ঘটে যাওয়া ব্যাকটেরিয়া ব্যবহার করে কৃষি, প্রাণী এবং মানুষের বর্জ্য স্রোতে চলতে পারে। ক্ষুদ্র পারমাণবিক চুল্লির জন্য প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়ন পারমাণবিক শক্তিকে "সবুজ প্রযুক্তি" হিসাবে বিবেচনা করা হয় কারণ এটি ঐতিহ্যবাহী প্রাকৃতিক গ্যাস বা কয়লাভিত্তিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির মতো কার্বন ডাই অক্সাইড, একটি গ্রিন হাউস গ্যাস উৎপাদন করে না। "দ্য ইকোনমিস্ট"-এর একটি নিবন্ধে ক্ষুদ্র পারমাণবিক চুল্লি স্থাপনের অর্থনীতি নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। মিনি পারমাণবিক চুল্লির সুবিধাগুলিও জ্বালানি সচিব স্টিভেন চু আলোচনা করেছেন। চু যেমন আলোচনা করেছেন, চুল্লিগুলি কারখানার মতো পরিস্থিতিতে তৈরি করা হবে এবং তারপরে রেল বা জাহাজে অক্ষত অবস্থায় দেশ বা বিশ্বের বিভিন্ন অংশে পরিবহন করা হবে। আকার দ্বারা স্কেলের অর্থনীতি সংখ্যা দ্বারা স্কেলের অর্থনীতি দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। অনেক সংস্থা একক বড় চুল্লিতে 8 বিলিয়ন ডলার থেকে 9 বিলিয়ন ডলার বিনিয়োগের ঝুঁকি গ্রহণ করতে রাজি নয়, তাই প্রক্রিয়া ক্ষুদ্রায়নের সবচেয়ে আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি হল মূলধন বিনিয়োগের ঝুঁকি হ্রাস করা, এবং একটি কার্যকরী টার্ন-কী মাইক্রোপ্রসেসকে নতুন মালিকের কাছে পুনরায় বিক্রয় ও স্থানান্তর করে বিনিয়োগ পুনরুদ্ধারের সম্ভাবনা-মাইক্রোপ্রসেসগুলির বহনযোগ্যতার একটি প্রধান অর্থনৈতিক সুবিধা। তথ্যসূত্র রাসায়নিক প্রক্রিয়া প্রকৌশল