程序工程

程序工程（英語：Process engineering）是化學、物理、生物過程的設計、運行、控制、優化與強化。涉及大量的工業領域，如化學、石化、農業、冶金、先進材料、食品、製藥、軟件開發、生物技術工業等。通過建模（modeling），模擬（simulation）和優化（optimization），基於電腦的系統方法應用稱為「程序系統工程」（process systems engineering）。

簡介

程序工程把客戶的需求轉化為生產設施處理原材料，產生增值的成份；這些成分運送到供應鏈的下一階段。

程序工程在設計時，使用塊圖表示原材料與期望的變換（單元處理），然後使用程序流程圖（PFD）表示物料流程（英語：material flow）路徑、存儲設備（如罐、箱、料倉等），變換（如蒸餾塔、進料罐、出料罐、混合、分離、泵等）、程序測量（英語：Flow measurement），以及所有的管線、傳送、內容物、材料屬性如密度、黏度、粒度分佈、流速、壓力、溫度、管線材質、單元操作等。

根據程序流程圖，設計出管線與儀表圖（英語：piping and instrumentation diagram）（P&ID），包括管線、傳送器的尺寸信息以滿足期望的流速、程序工作（如罐體液位指示、物料流儀表、稱重設備、引擎速度控制、溫度壓力指示/控制等）。P&ID是「系統操作指南」與功能說明書（英語：Functional specification）。

根據P&ID，可以制出程序的建議佈局（總體安排）。其他工程領域如土木工程的場地平整、基礎設計、混凝土結構設計、鋼結構設計、項目成本估算、工程進度安排、採購、製造、安裝、試車、啟動、投產。

重要技能

程序系統工程包含的重要技術領域：^[1]

程序設計：能量回收（英語：energy recovery）網的綜合、蒸餾系統（共沸）綜合、反應器網絡綜合、層次分解流程圖、上層結構優化、 optimization, 多產品批產廠設計。
程序控制: 預測模型控制、可控制性測量、魯棒控制、非線性控制、統計程序控制、程序監控、基於熱力學控制
單元程序: 調度程序網絡（scheduling process networks）、多階段規劃與優化（multiperiod planning and optimization）、數據協調（data reconciliation）、實時優化、靈活措施（flexibility measures）、故障診斷
支持工具: 序貫模塊模擬（sequential modular simulation）、基於方程的程序模擬（英語：process simulation）（equation-based process simulation）、人工智能/專家系統、大規模非線性規劃(NLP)、代數微分方程優化 (DAEs)、混合整數非線性規劃(MINLP)、全局優化

程序系統工程歷史

程序系統工程(PSE)是化學工程中一個年輕領域。1961年美國化學工程學會會刊出的一卷特刊，首次使用了這個術語。1982年在日本京都召開了首次程序系統工程國際學術會議，PSE才開始被廣泛使用。

該領域第一本教科書是Strategy of Process Engineering，作者Dale F. Rudd（英語：Dale F. Rudd）與Charles C. Watson（Wiley, 1968）。美國化學工程學會第10領域，於1977年組建了Computing and Systems Technology (CAST) Division，包含四個子領域：

Process Design
Process Control
Process Operations
Applied Mathematics

該領域第一本專業期刊是Computers and Chemical Engineering，1977年創刊。

1980年在亨尼克（英語：Henniker, New Hampshire）召開的Foundations of Computer-Aided Process Design (FOCAPD) conference是該領域第一個定期會議。

參見

Chemical process modeling（英語：Chemical process modeling）
Chemical technologist（英語：Chemical technologist）
工業工程學
Industrial process（英語：Industrial process）
材料科學
Modular process skid（英語：Modular process skid）
Process chemistry（英語：Process chemistry）
Process flowsheeting（英語：Process flowsheeting）
Process integration（英語：Process integration）
系統工程

參考文獻

^ Research Challenges in Process Systems Engineering （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） by Ignacio E. Grossmann and Arthur W. Westerberg, Department of Chemical Engineering at Carnegie Mellon University in Pittsburgh, PA

外部連結

Advanced Process Engineering at Cranfield University (Cranfield, UK) https://www.cranfield.ac.uk/courses/taught/advanced-process-engineering （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Centre for Process Systems Engineering (Imperial) http://www3.imperial.ac.uk/centreforprocesssystemsengineering （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Process Systems Engineering at Cornell University (Ithaca, New York) http://you.cbe.cornell.edu/
Department of Process Engineering at Stellenbosch University http://processengineering.sun.ac.za/ （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Process Research and Intelligent Systems Modeling (PRISM) group at BYU http://apm.byu.edu/prism/ （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Process Systems Engineering at CMU https://www.cmu.edu/cheme/research/process-systems-engineering/index.html （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Process Systems Engineering Laboratory at RWTH Aachen http://www.avt.rwth-aachen.de/cms/AVT/Forschung/Forschungsschwerpunkte-der-AVT/~ioaf/Systemverfahrenstechnik/lidx/1/ （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
The Process Systems Engineering Laboratory (MIT) http://yoric.mit.edu/ （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Research Challenges in Process Systems Engineering by Ignacio E. Grossmann and Arthur W. Westerberg http://egon.cheme.cmu.edu/Papers/GrossmannWestChall.pdf （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

[cmu-1] Research Challenges in Process Systems Engineering （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） by Ignacio E. Grossmann and Arthur W. Westerberg, Department of Chemical Engineering at Carnegie Mellon University in Pittsburgh, PA

[1]