Processkemometri, 7,5 hp

Innehåll

I kursen behandlas empirisk modellering och visualisering av multivariata data från olika typer av dynamiska processer. Fokus ligger på att extrahera information ur multivariata och tidsberoende data och ger fördjupning i hur processdata kan användas för förståelse, övervakning, prediktion och förbättring av industriella och experimentella processer. Kursen inkluderar kemometrisk försöksplanering, dataanalys, modellering och övervakning av kemiska och biotekniska processer. Kursen bygger vidare på grundläggande kunskaper i kemometri.

Kursen täcker univariat och multivariat tidsserieanalys av processdata, med särskilt fokus på latenta variabelmodeller såsom principalkomponentanalys (PCA) och partiella minstakvadratmetoden (PLS) för explorativ analys, regression och tolkning. Vidare behandlas statistisk och multivariat processövervakning, det vill säga multivariat statistisk processkontroll av kontinuerliga och batchprocesser, inklusive övervakning, avvikelsedetektion och tolkning av processförändringar. Kursen inkluderar också dynamisk modellering och tidsserieanalys – analys av tidsberoende processdata med dynamiska modeller samt grundläggande principer för analys av dynamiska processförlopp. Därtill ges en introduktion till maskininlärning och data-driven modellering, med moderna metoder såsom regressionsalgoritmer, klassificering och enklare neurala nätverk tillämpade inom processdataanalys. Kvalitet genom design (QbD) och experimentell försöksplanering introduceras genom statistisk försöksplanering (DoE) för processer, med principer för modellvalidering, robusthet och generaliserbarhet. Avslutningsvis behandlas processanalytisk teknologi och realtidsapplikationer, med integration av sensordata, spektroskopiska metoder och soft sensors för online-, in-line- och at-line-analys i industriella processer. Kursen betonar kopplingen mellan metodval, datakvalitet, processförståelse och ämneskunskap. Orientering mot mer avancerade metoder för dynamisk processmodellering kan ingå genom föreläsningar eller gästinslag, men kursens kärna utgörs av metoder som studenterna förväntas kunna tillämpa och kritiskt värdera i realistiska processfall.

Modul 1 Teori Empirisk modellering och processanalys (3 hp): Modulen ger en fördjupad teoretisk grund i kemometriska metoder för analys och modellering av multivariata processdata.

Modul 2 Laborationer Tillämpad dataanalys och processmodellering (2 hp): här omsätts kursens teoretiska innehåll i praktisk analys av verkliga eller realistiska processdata

Modul 3 Projektarbete Integrerad processanalys (2,5 hp): självständigt eller i grupp genomförs en sammanhållen analys av ett processfall hämtat från industriell kontext.

Förväntade studieresultat

Kunskap och förståelse:
Efter genomgången kurs ska studenten kunna:
• redogöra för centrala principer för kemometrisk modellering och övervakning av kontinuerliga och satsvisa processer,
• förklara hur försöksplanering och datadrivna modeller kan användas för prediktion, klassificering och övervakning av kemiska och biotekniska processer,
• beskriva principer för experimentell design samt modellvalidering och deras betydelse för tillförlitlig dataanalys.

Färdigheter och förmåga:
Efter genomgången kurs ska studenten kunna:
• analysera och tolka multivariata och tidsberoende processdata med hjälp av relevanta kemometriska metoder,
• utveckla, tillämpa och utvärdera modeller för processövervakning, prediktion, optimering eller processförståelse samt identifiera avvikelser med hjälp av statistiska och multivariata processkontrollmetoder,
• planera experimentell försöksplanering samt validera modeller baserat på insamlade processdata,

Värderingsförmåga och förhållningssätt:
Efter genomgången kurs ska studenten kunna:
• kritiskt granska och värdera modellers tillförlitlighet, begränsningar och generaliserbarhet i relation till processdata och tillämpning,
• reflektera över val av metod och datakvalitet vid analys av komplexa processer,
• relatera kemometriska metoder till moderna industriella tillämpningar, inklusive realtidsövervakning och processanalys, samt diskutera deras möjligheter och begränsningar.

Behörighetskrav

120hp varav 60hp kemi inkl. Kemometri 7.5hp eller motsvarande

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, datorövningar, laborationer och projektarbete. Kursen innehåller både teori- och tillämpningsmoment. Kursen kan innehålla studiebesök och gästföreläsningar med anknytning till industriella tillämpningar och mer avancerade processanalytiska metoder.

Examination

Kursen examineras genom följande moment:

Modul 1 Teori, 3,0 hp: examineras individuellt skriftligt eller muntligt som betygsätts med något av följande betyg: Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4), Med beröm godkänd (5).

Modul 2 Datorövningar och laborationer, 2,0 hp: examineras med skriftliga inlämningsuppgifter som betygsätts med något av följande betyg: Underkänd (U) eller Godkänd (G)

Modul 3 Projektarbete, 2,5 hp: examineras med skriftlig projektrapport och muntlig redovisning som betygsätts med något av följande betyg: Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4), Med beröm godkänd (5).

För betyget Godkänd på kursen krävs att samtliga moduler och obligatoriska moment är godkända. Kursbetyget motsvarar det lägsta av modul 1 och 3, förutom kombinationen 3/5 eller 5/3 som ger 4.

Student med godkänt resultat får ej genomgå examination igen för att få ett högre betyg. En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att skriftligen ansöka om att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Ansökan om ny examinator ställs till prefekten vid Kemiska institutionen.

Övriga föreskrifter

Anpassad examination:
För student som har beslut om rekommenderat stöd på grund av funktionsnedsättning kan Examinator besluta om avsteg från kursplanens examinationsform. Individuell anpassning av examinationsformen ska övervägas utifrån studentens behov och kursens förväntade studieresultat. För mer information se Handläggningsordning för stöd till studenter med funktionsnedsättning samt Regel för betyg och examination.

Student som har behov av en anpassad examination, och som har erhållit ett beslut om rätt till stöd från samordnare för studenter med funktionsnedsättning vid Studentcentrum, ska senast 10 arbetsdagar innan examinationen begära anpassning hos kursansvarig institution. Examinator beslutar om anpassad examination som sedan meddelas studenten.

**Tillgodoräknande:
**Ansökningar om tillgodoräknande prövas individuellt. I en examen får denna kurs ej ingå tillsammans med annan kurs med likartat innehåll. Vid osäkerhet bör den studerande rådfråga studievägledaren för det aktuella programmet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övergångsbestämmelser

I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla.