Process miniaturization
کیمیائی عمل کو چھوٹا کرنے سے مراد عمل کے ڈیزائن کے شعبے میں ایک فلسفیانہ تصور ہے جو "پیمانے کی معیشت" یا "بڑا بہتر ہے" کے تصور کو چیلنج کرتا ہے۔ اس تناظر میں، عمل ڈیزائن سے مراد وہ نظم و ضبط ہے جو بنیادی طور پر کیمیائی انجینئروں کو سکھایا جاتا ہے۔ تاہم، عمل کو چھوٹا کرنے کے ابھرتے ہوئے شعبے میں بہت سے شعبوں سے مربوط علم شامل ہوگا ؛ مثال کے طور پر، سسٹم انجینئرنگ اور ڈیزائن، ذہین سینسرز کا استعمال کرتے ہوئے ریموٹ پیمائش اور کنٹرول، حیاتیاتی عمل سسٹم انجینئرنگ، اور جدید مینوفیکچرنگ روبوٹکس وغیرہ۔ کیمیائی انجینئرنگ کے چیلنجوں میں سے ایک کیمیائی لیبارٹری پیمانے کے طریقوں پر مبنی عمل کو ڈیزائن کرنا، اور عمل کو بڑھانا رہا ہے تاکہ ایسی مصنوعات تیار کی جا سکیں جو اقتصادی طور پر سستی ہوں۔ جیسے جیسے عمل بڑا ہوتا جاتا ہے، فی یونٹ وقت میں مزید مصنوعات تیار کی جا سکتی ہیں، لہذا جب کوئی عمل ٹیکنالوجی قائم یا پختہ ہو جاتی ہے، اور بغیر کسی پریشانی یا "ڈاؤن ٹائم" کے مستقل طور پر کام کرتی ہے، تو پیمانے سے زیادہ معاشی کارکردگی حاصل کی جا سکتی ہے۔ فیڈ اسٹاک کی ایک مقررہ قیمت دی گئی ہے (مثال کے طور پر۔ خام تیل کی فی بیرل قیمت)، بڑے پیمانے کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے مصنوعات کی لاگت کو کم کیا جا سکتا ہے کیونکہ سرمایہ کاری اور آپریشنل اخراجات عام طور پر پیمانے کے ساتھ لکیری طور پر نہیں بڑھتے ہیں۔ مثال کے طور پر، کسی مصنوع کو تیار کرنے کے لیے استعمال ہونے والے سلنڈریکل برتن کی صلاحیت یا حجم سلنڈر کے رداس کے مربع کے متناسب بڑھتا ہے، اس لیے فی یونٹ حجم میں مواد کی قیمت کم ہو جاتی ہے۔ لیکن جہاز کو ڈیزائن کرنے اور بنانے کی لاگت روایتی طور پر پیمانے کے لیے کم حساس رہی ہے۔ دوسرے لفظوں میں، کوئی بھی ایک چھوٹے برتن کو ڈیزائن کر سکتا ہے اور اسے بڑے جہاز کی قیمت کے برابر بنا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، کسی عمل (یا عمل یونٹ جزو) کو کنٹرول کرنے اور چلانے کی لاگت پیمانے کے ساتھ کافی حد تک تبدیل نہیں ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، اگر ایک آپریٹر کو ایک چھوٹے سے عمل کو چلانے میں وقت لگتا ہے، تو وہی آپریٹر شاید بڑے عمل کو چلا سکتا ہے۔ پیمانے کے تصور کی معیشت، جیسا کہ کیمیائی انجینئروں کو سکھایا جاتا ہے، اس خیال کو جنم دیا ہے کہ عمل کی ترقی اور ڈیزائن کے مقاصد میں سے ایک سب سے بڑے ممکنہ سائز کے پروسیسنگ پلانٹ تک پہنچ کر "پیمانے کی معیشت" حاصل کرنا ہے تاکہ مصنوعات کی لاگت اقتصادی طور پر سستی ہو سکے۔ اس نظم و ضبط کے فلسفے کو پیٹرولیم ریفائننگ اور پیٹرو کیمیکل صنعتوں میں مثال کے ڈیزائنوں سے تقویت ملی ہے، جہاں فیڈ اسٹاک کو پائپ لائنوں، بڑے ٹینکر جہازوں اور ریل کاروں میں سیال کے طور پر منتقل کیا گیا ہے۔ سیال، تعریف کے مطابق وہ مواد ہیں جو بہتے ہیں اور پمپ یا کشش ثقل کا استعمال کرتے ہوئے منتقل کیے جا سکتے ہیں۔ لہذا، عمل کی صنعتوں میں بڑی مقدار میں سیالوں کی منتقلی کے لیے بڑے پمپ، والو اور پائپ لائنیں موجود ہیں۔ اس کے برعکس، عمل کو چھوٹا کرنے میں قابل تجدید بائیو ماس وسائل سے بڑی مقدار میں ٹھوس مادوں کی پروسیسنگ شامل ہوگی ؛ لہذا، ٹھوس مادوں کی پروسیسنگ کے لیے بہتر بنائے گئے عمل کے ڈیزائن کے بارے میں نئی سوچ کی ضرورت ہوگی۔ مائکرو پروسیسنگ کے تصور کی وضاحت ایس ایس سوفر نے اس وقت کی ہے جب وہ نیو جرسی انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی میں پروفیسر تھے۔ مائکرو پروسیس میں درج ذیل خصوصیات ہوتی ہیں: 1) پورٹیبلٹی 2) جدید روبوٹک مینوفیکچرنگ کے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر تیار ہونے کے قابل 3) کل آٹومیشن تک پہنچنا 4) الیکٹرانک آلات کی ایک نئی ٹیکنالوجی منیٹورائزیشن مائکرو پروسیس ڈیزائن کے فلسفے کا تصور بڑی حد تک اس کردار کے تاریخی تجزیے سے کیا گیا ہے جو اجزاء منیٹورائزیشن نے انفارمیشن ٹیکنالوجی کی صنعت میں ادا کیا ہے۔ یہ کمپیوٹر ہارڈ ویئر کی منی ٹورائزیشن کا ارتقاء ہے جس نے کیمیائی انجینئرنگ ڈیزائن کے تناظر میں عمل منی ٹورائزیشن کے بارے میں سوچ کو فعال کیا ہے۔ روایتی ڈیزائن کے مقصد کے بجائے ایک مرکزی بڑے پروسیسنگ پلانٹ میں پروسیسنگ کے "پیمانے" کے طور پر (جیسے. مین فریم)، کوئی "اسکیل آؤٹ" فلسفہ کا استعمال کرتے ہوئے معاشی مقاصد کے حصول کا تصور کر سکتا ہے (مثال کے طور پر۔ متعدد مائیکرو کمپیوٹرز)۔ الیکٹریکل اور الیکٹرانک آلات نے ہمیشہ کیمیائی عمل پلانٹ آٹومیشن میں اہم کردار ادا کیا ہے۔ تاہم، ابتدائی طور پر، سادہ تھرمامیٹر جیسے پارے پر مشتمل، اور پریشر گیج جو مکمل طور پر مکینیکل نوعیت کے تھے، عمل کے حالات (جیسے کیمیائی ری ایکٹر میں درجہ حرارت، دباؤ اور سطح) کی نگرانی کے لیے استعمال کیے جاتے تھے۔ عمل کے حالات کو بڑی حد تک عمل کے رویے کے انسانی آپریٹر کے تحقیقی علم کی بنیاد پر ایڈجسٹ کیا گیا تھا۔ یہاں تک کہ الیکٹرانک آٹومیشن نصب ہونے کے باوجود، بہت سے عمل میں اب بھی آپریٹر کے کافی تعامل کی ضرورت ہوتی ہے، خاص طور پر عمل کے ابتدائی مرحلے کے دوران، یا نئی ٹیکنالوجی کی تعیناتی کے دوران۔ مستقبل کے عمل پر قابو پانے میں ذہین سینسرز، اور بڑے پیمانے پر تیار کردہ ذہین چھوٹے آلات جیسے پروگرام کے قابل منطق کنٹرولرز کا وسیع پیمانے پر استعمال شامل ہوگا جو ایکچوایٹرز کو پروسیس کرنے کے لیے وائرلیس طور پر بات چیت کرتے ہیں۔ چونکہ ان آلات کو مینوفیکچرنگ لاگت کو کم کرنے کے لیے چھوٹا کیا جائے گا، اس سے آلات کو ڈھانچوں میں سرایت کرنے کے قابل بناتا ہے تاکہ وہ غیر معمولی مبصر کے لیے پوشیدہ ہو جائیں۔ اس طرح کے سینسرز کی لاگت ممکنہ طور پر اس مقام تک کم ہو جائے گی جہاں وہ یا تو "کام کرتے ہیں یا کام نہیں کرتے"۔ جب اس لاگت کی حد تک پہنچ جائے گی، تو مرمت کا طریقہ کار سینسر کو غیر فعال کرنا، اور بے کار کام کرنے والے سینسر کو متحرک کرنا ہوگا۔ دوسرے لفظوں میں، پورے پیچیدہ کنٹرول سسٹم اتنے کم لاگت والے ہو جائیں گے کہ مرمت اقتصادی طور پر قابل عمل نہیں ہوگی۔ عمل کی ذہانت کو سائنسی بنیادی اصولوں پر مبنی عمل کے تخروپن ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جائے گا۔ تحقیقی اصولوں کو مائیکرو کنٹرولرز میں پروگرام کیا جائے گا، جو عمل کے رویے کے انسانی تحقیقی علم کے ذریعے مسلسل نگرانی کی ضرورت کو بڑی حد تک ختم کر دے گا۔ ایسا عمل جو مائیکرو پروسیس انجینئرز کے تیار کردہ جدید الگورتھم کے ذریعے خود بخود خود کو بہتر بنا سکتا ہے، سرایت کیا جائے گا، اور صرف علم کے مالک کے لیے قابل رسائی ہوگا۔ اس سے خود مختار مائیکرو پروسیسنگ کے بڑے نیٹ ورک کی تعمیر ممکن ہو سکے گی۔ علم پر مبنی کاروبار کے لیے عمل کو چھوٹا کرنا عمل کو چھوٹا کرنے کے لیے جدید عمل کنٹرول سسٹم علم پر مبنی کاروبار میں عمل ذہانت کی سلامتی اور ملکیت کو کنٹرول کرنے کی ضرورت کو بڑھائے گا۔ پیٹنٹ کے روایتی طریقہ کار کے ذریعے دانشورانہ املاک کو کنٹرول کرنا زیادہ مشکل ہو جائے گا ؛ اس لیے ٹریڈ مارک، برانڈ کی شناخت، اور کاپی رائٹ کے قوانین مستقبل کے علم پر مبنی کاروباروں کے لیے قدر کی حفاظت میں زیادہ اہم کردار ادا کریں گے۔ تکنیکی اقتصادی تجزیہ، جیسا کہ روایتی کیمیائی عمل کے ڈیزائن میں سکھایا جاتا ہے، تاریخی رجحان معاشیات اور نقد بہاؤ کے تجزیے کے استعمال کے قدامت پسند نقطہ نظر سے بھی ڈرامائی طور پر بدل جائے گا۔ کسی دیئے گئے انٹرپرائز کی معاشی عملداری حقیقی وقت کی معاشی معلومات کے حصول سے زیادہ منسلک ہوگی، جو مائیکرو پروسیس ڈویلپمنٹ سسٹم کے ابھرتے ہوئے شعبے کے ذریعہ بنائے گئے تجرباتی مشاہدات کی بنیاد پر تیزی سے تبدیل ہو سکتی ہے۔ لہذا، ماڈل "کیا ہو سکتا ہے؟" پر زیادہ مبنی ہوں گے۔ بلکہ یہ کہ "ماضی نے کیا دکھایا ہے؟" مستقبل کی سوسائٹیوں کے لیے عمل کو چھوٹا کرنا قابل تجدید مواد پر مبنی ایک بڑے مرکزی پلانٹ کے بجائے، جسے بڑی مقدار میں فیڈ اسٹاک فراہم کرنا پڑتا ہے، جیسے کہ ایک ریفائنری جو سمندر کے ساتھ واقع ہونے پر پٹرولیم کے ٹینکر شپمنٹ کو اتار سکتی ہے، عمل کو چھوٹا کرنے کا نظم ان علاقوں میں عمل ٹیکنالوجی کی تقسیم کا تصور کرتا ہے جہاں فیڈ اسٹاک بڑی مقدار میں آسانی سے کسی بڑے مرکزی پروسیسنگ پلانٹ میں منتقل نہیں ہوتا ہے۔ چھوٹے پیمانے پر عمل کی ٹیکنالوجی میں متعدد تقسیم شدہ مائکرو پروسیس سے ٹھوس بائیو ماس مواد کو زیادہ آسانی سے قابل انتظام سیالوں میں تبدیل کرنا شامل ہو سکتا ہے۔ اس کے بعد سیالوں کو روایتی سیال نقل و حمل کی ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر ذہین پروسیسنگ نوڈس میں منتقل یا تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ تاریخی طور پر، چھوٹے عمل یا مائکرو پروسیس ہمیشہ موجود رہے ہیں۔ مثال کے طور پر، چھوٹے انگور کے باغات اور شراب خانوں نے فیڈ اسٹاک تیار کیا ہے، اس پر کارروائی کی ہے، اور مصنوعات کو ذخیرہ کیا ہے جسے پیٹرو کیمیکل انڈسٹری ماڈل یا مثال کے طور پر، بیئر کی بڑے پیمانے پر پیداوار پر مبنی عمل کے مقابلے میں "مائکرو پروسیسنگ" سمجھا جا سکتا ہے۔ ہندوستان اور دنیا کے دیگر مقامات کے چھوٹے دیہاتوں نے جانوروں کی کھاد سے بائیو گیس تیار کرنا سیکھا ہے جسے توانائی کی پیداوار کے لیے چھوٹے پیمانے پر مائکرو پروسیسنگ سمجھا جا سکتا ہے۔ تاہم، ایک ڈیزائن کے فلسفے کے طور پر مائکرو پروسیسنگ اور پروسیس منی ٹورائزیشن میں کل آٹومیشن تک پہنچنے کا تصور شامل ہے، اور یہ ایک نئی ٹیکنالوجی ہے جسے کمپیوٹر ہارڈ ویئر منی ٹورائزیشن کے ذریعے فعال کیا گیا ہے، مثال کے طور پر، مائکرو پروسیسر۔ ایسے عمل کا تصور کرنا آسان ہے جو بڑے پیمانے پر تیار اور منتقل کیے جا سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، بہت سے آلات جیسے ایئر کنڈیشنر، گھریلو دھونے کی مشینیں، اور ریفریجریٹرز کو مائکرو پروسیسنگ سمجھا جا سکتا ہے۔ پروسیس منی ایچرائزیشن کے ڈیزائن فلسفہ میں تصور کیا گیا ہے کہ متعدد پروسیس یونٹ آپریشنز پر مشتمل پیچیدہ عمل کا "اسکیل ڈاؤن" حاصل کیا جا سکتا ہے، اور یہ کہ پیمانے کی معیشت تقسیم شدہ خود مختار مائکرو پروسیسز کے نیٹ ورک کے سائز سے زیادہ متعلق ہوگی۔ چونکہ ایک خود مختار مائکرو پروسیسنگ کی ناکامی پورے نیٹ ورک کو بند کرنے کا سبب نہیں بنتی ہے، اس لیے مائکرو پروسیسنگ روایتی طور پر پٹرولیم پر مبنی معاشرے کے لیے تیار کی جانے والی مصنوعات کی زیادہ اقتصادی طور پر موثر، مضبوط اور مستحکم پیداوار کا باعث بنے گی۔ چونکہ تعریف کے لحاظ سے جیواشم ایندھن استعمال کیے جا رہے ہیں اور غیر قابل تجدید ہیں، مستقبل کا ایندھن اور مواد قابل تجدید بائیو ماس پر مبنی ہوگا۔ مائیکروبیل ایندھن کے خلیوں کے لیے عمل کو چھوٹا کرنا بائیو ماس کو توانائی میں تبدیل کرنا شاید تکنیکی ماہرین کے لیے جیواشم ایندھن سے حاصل ہونے والی توانائی سے زیادہ مشکل ہے۔ پانی، تحلیل شدہ نامیاتی اور غیر نامیاتی مرکبات، اور مختلف سائز کے ٹھوس ذرات بائیو ماس کے عمل میں موجود ہو سکتے ہیں۔ یہ شاید مائکروبیل ایندھن کے خلیوں کی نشوونما ہے جہاں عمل کو چھوٹا کرنے کی فلسفیانہ سوچ ایک وسیع کردار ادا کرے گی۔ چھوٹے آلات کے ذریعے جدید، دلچسپ انداز میں علم کی تقسیم کو کم بجلی استعمال کرنے والے آلات (جیسے سمارٹ فون) کے ذریعے کافی حد تک بڑھایا جا سکتا ہے (تیز کیا جا سکتا ہے)۔ "پاور پلانٹ کیا ہے؟" کے بارے میں دوبارہ سوچنا۔ تعمیر کے جھلی کے مواد میں حالیہ پیشرفت، متحرک پورے سیل کے طریقوں، میٹابولک انجینئرنگ، اور نینو ٹیکنالوجی کو دیکھتے ہوئے، بہت زیادہ اختراعات پیدا کر سکتے ہیں۔ مائکروبیل فیول سیلز کے چیلنجز بنیادی طور پر کم لاگت والے مینوفیکچرنگ کے طریقوں، تعمیر کے مواد، اور سسٹم کے ڈیزائن کو تلاش کرنے سے متعلق ہیں۔ پین اسٹیٹ یونیورسٹی سے تعلق رکھنے والے بروس لوگن نے کئی تحقیقی مضامین میں ان چیلنجوں کو بیان کیا ہے اور ان کا جائزہ لیا ہے۔ تاہم، کم بجلی پیدا کرنے والے موجودہ ڈیزائنوں کے باوجود، افریقہ کے دور دراز علاقوں میں برقی ریچارجنگ سسٹم کی تقسیم میں ایپلی کیشنز موجود ہیں، جہاں سمارٹ فون، انٹرنیٹ کی وسیع معلومات تک رسائی اور روشنی فراہم کرنے کے قابل بن سکتا ہے۔ یہ نظام قدرتی طور پر پائے جانے والے بیکٹیریا کا استعمال کرتے ہوئے زرعی، جانوروں اور انسانی فضلے کی ندیوں پر چل سکتے ہیں۔ منی نیوکلیئر ری ایکٹروں کے لیے عمل کو چھوٹا کرنا نیوکلیئر پاور کو "گرین ٹیکنالوجی" سمجھا جاتا ہے کیونکہ یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ، گرین ہاؤس گیس پیدا نہیں کرتا، جیسا کہ روایتی قدرتی گیس یا کوئلے سے چلنے والے پاور پلانٹس کرتے ہیں۔ منی نیوکلیئر ری ایکٹروں کی تعیناتی کی معاشیات پر "دی اکنامسٹ" کے ایک مضمون میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ منی نیوکلیئر ری ایکٹرز کے فوائد پر بھی سکریٹری توانائی سٹیون چو نے تبادلہ خیال کیا ہے۔ جیسا کہ چو نے بحث کی، ری ایکٹروں کو فیکٹری جیسی صورتحال میں تیار کیا جائے گا اور پھر انہیں ریل یا جہاز کے ذریعے ملک یا دنیا کے مختلف حصوں میں منتقل کیا جائے گا۔ سائز کے لحاظ سے پیمانے کی معیشت کی جگہ تعداد کے لحاظ سے پیمانے کی معیشت لے لیتی ہے۔ بہت سی کمپنیاں ایک بڑے ری ایکٹر میں 8 بلین ڈالر سے 9 بلین ڈالر کی سرمایہ کاری کے خطرے کو قبول کرنے کے لیے تیار نہیں ہیں، اس لیے عمل کو چھوٹا کرنے کی سب سے پرکشش خصوصیات میں سے ایک سرمایہ کاری کے خطرے میں کمی ہے، اور فنکشنل ٹرن کلیدی مائکرو پروسیسنگ کو نئے مالک کو دوبارہ بیچ کر اور منتقل کر کے سرمایہ کاری کی بازیابی کا امکان ہے-مائکرو پروسیسنگ کی پورٹیبلٹی کا ایک بڑا معاشی فائدہ۔ حوالہ جات کیمیائی عمل انجینئرنگ