项目前期的决策影响着未来多年的生产成本。本文提出的严谨的决策方法可以挖掘出潜在的节约能力。

化学过程工业（CPI）每年都会有大量的投资并花费更多成本去用于产品生产。2007年，名列《财富》500强的各家CPI公司投入了超过1000亿美元的投资，生产成本超过1.2万亿美元。这些资金的绝大部分都是根据在过程开发和工厂设计前期所做出的决策而拨付的。本文介绍了一种称为“经济设计”的方法，这种方法可应用于项目前期决策，并可为项目带来显著的可持续节约效益。

大规模的投资

为了说明讨论所涉及到的投资规模，表1列出了以上所述的CPI公司及这些公司2007年度的资本投资以及所生产产品的成本。虽然这个列表没有包含规模较小的公司，但却确实地显示了这些行业所花费的资本和生产成本的大多数份额。正如以上所述，工程师在产品开发、过程开发以及工厂设计方案的可行性和概念设计阶段做出各种关键决策时，就拨出了这些款项的绝大部分。他们的决策会带来长期而持久的影响，正如下面这些例子所示：

决策采用高纯度原材料就使得公司要承担高于选用较低纯度原材料时的原材料成本。但是，采用较低纯度的原材料有可能要求工厂增设过程以用于提纯原材料或处理低纯度原材料所导致的循环流。无论采用哪一种原材料，公司的原材料成本结构会因此而建立起来。

决策自行生产而不是外购某一种原料会永久性地改变公司的资本和生产成本结构。

而决定建设批次生产过程而不是连续生产过程时，就会带来无法再更改的资本和生产成本衍生后果。

而在细节的层面上来说，选用容积式泵代替ANSI标准离心泵将导致长期较高的资本、折旧和维护成本。

多年以来，我观察了所有规模等级的项目团队并与这些团队共同工作。我了解到，资本和生产成本非常依赖于项目领导者及设计团队给予成本的关注水平。对成本严谨度较高的团队会将成本控制得较低，反之亦然。

根据这样的经验，我总结出一种更为严谨的决策过程，这个过程会培养我们提早关注成本问题并更加注重对备选方案的分析工作，从而会降低绝大多数项目的成本并会更好地平衡资本与生产成本。正如我所预期的那样，这个过程是有效的。

由于拥有这方面的经验，我相信未采用此方法所得到的资本和生产成本有可能超出最优水平5%。由于那些规模最大的化学过程公司在2007年花费了超过1000亿美元的资本，这就等于用这种方法可以节约高达50亿美元的资本并可将其投资到其他地方。另外，非最优化产品成本（或生产成本）累计可达每年600亿美元。这两项令人震惊的数字告诉我们，如果从各个开发阶段一直到包括工厂设计都对决策方法做出了这样的调整，那么我们应该能够节约多么巨额的成本。

本文所描述的方法可以让工程师发掘利用好这方面的潜力。这种方法的三大关键特色如下：

为了找出最好的方案，需要在项目前期进行多方面的探索研究，考虑多种备选方案，然后汇聚形成决策。这样就要求先形成更为综合而全面的备选方案清单，而不只是典型方案清单。

在可实施的技术方案超过一个以上时（据我的经验来看，这种情况经常出现），我们应当运用经济学来从中选择最优秀的方案。

在平衡好资本与生产成本的基础上才能做出最好的经济决策，这意味着要决定，是支出更多资本而获得较低生产成本的方式更好，还是少支出资本而得到较高生产成本的方式更好。

在项目进行期间，最后一项会随着对备选方案的研究深入而不断地再三考虑。决策要求我们查明，通过支出资本来减少生产成本是否得当。为了证明其得当，备选方案必须拥有等于或超过公司最低资本回收率的投资回报率（ROI）。投资回报率是经济设计的基础。请注意，这里的平衡并不采用最低资本成本、最低生产成本以及最高回报率或其他经济度量指标作为决策标准。

经济设计

经济设计方法可让工程师通过调整自己的决策过程来降低资本和生产成本。该模型（图1）分为3个阶段：设定项目目标；创建详尽而全面的备选方案清单；对技术上可行的备选方案进行完整的经济分析。经济设计方法的特色如下：

各个阶段集合成为一个完整的决策和项目管理过程。

这种方法可以很理想地应用于项目前期做出决策，包括产品和过程开发、可行性研究和概念设计阶段。由于在这些阶段的决策确立了未来的经济框架，因此会涉及到大量的资金和成本。

在创建设计备选方案清单时，需要备加重视，要做到更为全面而不是典型。成本较低、经济性较好的设计方案就来源于备选方案清单的全面周到和出色质量。

在分析和对比备选方案时采用税后现金流来计算净现值（NPV）或税后年费用（AC）。这些计算将采用公司的最低资本回收率作为折现率。

项目目标

项目的设定包括在经济设计模型内，因为工程设计工作会经常地在项目目标尚未真正明确之前就开始了。缺乏明确的目标主要基于下列原因：工程师没有从商业经理处得到输入信息，从而导致项目的商业逻辑理由不明确；项目负责人总会相信所有事情都很清楚，而事实并非如此；项目团队谈论了自己的目标但并没有明文记载，导致后期发生混淆。在项目目标尚未得到良好设定的情况下，就会在项目执行期间通过尝试和错误才能理清这些目标，这样就会发生一些问题。这些项目会经历一系列的设计变更，而变更经常导致进度表延误和成本增加。

项目团队需要设定目标以便项目参与各方就项目的目的达成一致。良好的目标（a）根据关键利益相关方——商业和技术经理——以及项目团队的输入信息发展而来，（b）书面确定并分发给每一个利益相关方，（c）现实可行并且可以测量，以及（d）随着项目条件变化而更新。更新通常发生在每个项目的开始阶段。

我建议分两步来设定目标，第一步设定商业目标，第二步将商业目标转化成技术目标。商业目标将用于回答诸如以下的各种问题：项目的商业理由是什么？推出新产品或改进产品？降低成本，增加生产能力？以及诸如此类的理由？ 对项目的生产能力的要求是什么？过程必须能够生产多大的生产量？项目必须一次性投产吗，还是要分期投产？需要哪些进度表？新产品应当何时投入销售，何时需要开始测试市场需求，何时需要开始成本节约，以及诸如此类的需要？项目的经济需求是什么？有最低合格回报率吗？有资本支出限额吗？有生产成本限值吗，还有诸如此类的需要吗？还有其他要求吗？这些要求包括适合于项目的任何要求。

一旦项目的技术负责人与商业经理层协作设定了商业目标后，技术负责人及其管理层将把商业目标转化成技术目标。这两组目标需要完全兼容。从本质上看，技术目标比商业目标更为详尽而且包括以下方面：

商业需要：商业需要经常重申商业理由并增加所需要的技术细节。

生产能力：生产能力经常重申生产要求并添加技术细节，诸如具体指明工厂或过程的目标运行效率。

进度表：进度表通常详细描述了商业目标所强制性要求的中间进度表要求，例如，何时需要完成中试装置的建设工作以便过程开发可以按进度表开展。

经济性：经济性将重申商业目标并加上所有对技术专业重要的事项。例如，如果对研究、开发或工程设计支出设定了限额，则需要在此处列明。

技术因素：这部分包含了诸如技术数据（中间试验装置报告）的关键来源；如何处理辅助和公用工程系统；健康、安全和环境考虑事项；以及诸如此类的事项。

下面给出了一个油品氢化项目在过程开发和可行性工程设计阶段的商业和技术目标的4个示例（经CRC Press允许使用）。请注意商业目标与技术目标之间的差异以及这些目标在项目阶段之间是如何演进的。参考文献1第7章对设定项目目标做出详尽的描述。

例1：商业目标 （过程开发阶段）。

商业计划：发现一个针对现有油品线拓展的市场机会。应针对此产品进行工艺过程开发（代码名称为“X产品”）。

项目计划产量：在目前阶段，可能的生产量非常不确定。估计范围从2~7亿磅/年。需要进一步做出消费者测试以便更准确地估算生产量。

时间安排：要完成开发工作以便可于2006年下半年开始在全国推出X产品。用于消费者测试的产品需要按照消费测试进度表的安排提供。

经济因素：我们希望能够按照与我们现有产品相同的价格销售X产品。因此，成品的生产成本不能超过1.27美元/磅。应按此开发过程。

例2：商业目标 （可行性工程设计阶段）。

商业计划：确定X产品的经济可行性。包括正在研究中的测试市场设施的成本。可行性响应应当包括一个初步的项目进度表，进度表从可行性研究结束直至全国性生产开始。假设进行1年期的市场测试。

项目计划产量：全国产品估算为4~6亿磅/年。测试市场容量估计为600万磅/年。

时间安排：在3个月内完成此项研究。如果项目是可行的，则要在9个月内开始测试市场发货。我们希望于2006年下半年开始全国发运。

经济因素：ROI至少为15%；产品氢化部分的全国生产成本不超过0.292美元/磅；成品生产成本不超过1.27美元/磅；全国和测试市场设施的资本支出不超过600万美元。

其他：按照公司的健康、安全和环境政策执行。

例3：技术目标 （过程开发阶段）。

商业需要：为新油品（X产品）制订原材料规格以及氢化过程（包括催化剂选型）。

进度表：中间试验装置建设必须于6个月内完工。需保证过程开发于2004年1月之前完成，以便可以在2006年下半年开始全国生产。用于消费者测试的样品必须于2003年7月之前提供。

经济因素：此项氢化油产品的生产成本不得超过0.292美元/磅。成品的生产成本不超过1.27美元/磅。

技术因素：产品特性已在研究报告中给出。项目计划生产（2~7亿磅/年）表明要采用连续过程。但是，应当与工厂设计工程师合作，从经济角度来确定采用批次过程还是连续过程。这可能涉及到要确定多少个生产地点最好。工厂运行将按24小时/天、7天/周和50周/年进行。剩余2周将用于维护停运。

健康、安全和环境：应遵守所有法规和公司政策。由于氢化催化剂极有可能含有重金属，您的工厂中必须考虑如何正确地弃置和回收催化剂。

例4：技术目标 （可行性工程设计阶段）。

商业需要：为生产X产品所需要的测试市场和全国性生产设施制订可行性研究级设计方案并做出估算。假设测试市场为600万磅/年的产量，而全国性生产为6亿磅/年的产量。向财务部提供这些数据以便财务部可以确定X产品是否可行。作为研究的一部分，为测试市场和全国性生产设施制订一份融资、设计、建设和启动的进度表。假设进行1年期的市场测试。

假设X产品满足了以下的经济因素并且经济性可行，则您还应当编制专项资金要求，以便为测试市场建设、全国性概念工程设计以及长订货周期设备采购提供融资。

进度表：在3个月内完成可行性研究和专用款项要求编制。

经济因素：ROI必须至少为15%。食油氢化产品的生产成本不得超过0.292美元/磅，成品生产成本不得超过1.27美元/磅。测试市场和全国性生产的资本支出不得超过600万美元。

技术因素：X产品包含了特殊氢化处理过的70/20/10的大豆油/棉籽油/红花油的混合物。运行条件和氢化终点均在中试点报告内列明。运行将按24小时/天、7天/周和50周/年进行。剩余2周将用于维护停运。

健康、安全和环境：应遵守所有法规和公司政策。不得存在健康危险。氢气处理是惟一的特殊安全风险。从环境方面，耗尽的A3催化剂将返回生产厂商进行回收。要确保油脂沉淀池拥有充足的处理能力，以保持废水内的含油量处于污水处理厂能够处理的水平。

创建备选方案清单

经济设计的核心就是详尽和全面的备选方案清单。没有一份这样的清单，选择最具经济性技术方案的工作就变成了一场靠运气的游戏。而在一再申明备选方案清单重要性的情况下，仍然会让人吃惊地看到备选方案的创建经常达不到要求。我相信其原因是多方面的。其一是通常对工程师给出了很沉重的进度表要求。紧张的进度表会导致备选方案的研究难于进行，因为根本没有充足的时间，以致于只能找出一些可行的答案。虽然较短的进度表从工期上说是正确的路径，但决策者需要权衡从增加资本和生产成本方面带来的代价。第二个原因是工程师有一种迅速为其设计方案给出答案的愿望。从其本性上来说，工程师都是解决方案的行家，享受着为设计问题找出答案的乐趣。

另一个备选方案得不到考虑的原因是许多公司对自己的工厂和过程设计进行了标准化。在这种情况下，工程师通常不愿意采用那些有可能会改变标准化设计方案的备选方案，即使已有了改进型的技术或在经济条件已经改变的情况下。公司内部也会存在不要改变任何部分的压力。最后的原因，备选方案的创建本身就是困难的。

备选方案创建工具。头脑风暴法及其变型经常用于形成备选方案。还有3种易于使用的工具可以帮助我们沟通以上所述方案创建方面的鸿沟。这些都将严谨自律的精神带入备选方案的创建过程。只需要最低工作量以及时间消耗，这些工具能够在选择设计答案之前促进思路的发散，将设计方案的理解水平提升到更高，并帮助激发创造性。

第一个工具与流程图开发方式有些不同。此工具集中关注的是过程每一步的技术目的或技术功能，而不是具体的装置运行。一旦选定了技术功能，工程师就可分析过程和研究备选方案。这些工作最终体现在过程的流程图内。技术功能方法让工程师能够在选择装置运行方式之前考虑各个备选方案。

第二个工具是一套分为8项的装置运行导则。这些运行导则列出了绝大多数可用于实现不同技术功能的装置运行方式，诸如干燥或反应。运用这些运行导则，工程师可以只需若干分钟就可以在流程图上，针对这些技术功能开发出一份装置运行备选方案的清单。如果没有这些指导，工程师可能要花费数天时间才能完成此项工作。

第三个工具是一组问题，这组问题旨在拓展工程师对于过程的理解。这些问题的几个例子如下：上游装置运行或过程会如何影响当前正在考虑中的装置的运行？有哪些不同等级和来源的原材料可供选用，这些原材料会怎样影响过程？某一种产品或原材料要采购还是要生产？如果必须生产，则要由合同加工商生产还是由公司自行生产？这些种类问题的好处在于能够增进理解，从而形成改进的设计方案和其他备选方案。

流程图开发。用于开发流程图的方法在很大程度上影响着备选方案清单的详尽性和完备性。请参见以下示例。

如果要求设计一个能够满足上一节例1和例3所给出的商业和技术目标的油品氢化过程，有经验的工程师会草绘出如图2所示的流程图。这个过程是可行的而且采用标准设备。在这个条件下，设计工作就可以在这个流程图的基础上继续进行下去。

但是，我们应该思考一下，当工程师采用图2作为起始流程图时会出现什么现象。如图所示，这个流程图显示了一个连续过程；所有传热运行均采用了管式热交换器；一个多级搅拌柱式反应器及一个冷却夹套；一套用于冷却反应器的循环水系统；用来自反应器的高温食油对原料流进行预热；采用工作在120F下的板框式压滤机来清除催化剂。

在全部这些设计选项都可行的同时，在研究探索其他备选项之前就选定它们会将许多可选方案排除在外不予考虑，而其中一些方案却正是技术上优秀且经济性可能更好的方案。例如，以下这些方案将不会得到考虑：批次生产过程；板式热交换器；静态混合器；连续、混合良好的反应器或其他连续搅拌罐式反应器（CSTR）配置方式；利用原料流作为反应器冷却剂（与使用循环水相反）排走反应热的反应器内盘管；闭式立式管过滤器，这种过滤器可以实现高温过滤（减少过滤器的体积）；或者圆盘式离心机。

为了避免这种设计解决方案，经济设计从采用了方框图的流程图创建过程开始，方框图表示出过程内的各项技术功能而不是具体的装置运行方式或设备类型。这些方框图称为技术功能流程图（TFFS）。TFFS方法有助于延缓设计细节的汇聚过程，以便可以在汇聚之前对不同备选方案进行彻底的检视。表2说明了技术功能与装置运行之间的差异。

请注意，技术功能描述采用了动宾组合方式。例如，分离（动词）、固体（宾语）。装置运行描述是名词，通常用形容词加以修饰。另外，技术功能描述比起装置运行描述来说具体内容较少并且更为通用化，为备选方案创建和检查创造了机会。TFFS以正确的次序显示出过程当中的每一项功能以及所有主要的流，包括其流动的方向。图3和图4是油品氢化用TFFS的示例。将图3与图2相比，图3表示了第一版的TFFS看起来是什么样子，请注意TFFS给予了工程师找出和探索备选方案的自由。

图4是TFFS的最终版本。将其与TFFS第一版相比，就会注意到，工程师解答了许多设计上的问题，诸如将H2排空至大气以及回收耗尽的催化剂,缩窄了反应器的选型和催化剂去除方式至各两种选择；并且留下了一些空白待解决的事项，诸如所要采用的传热设备类型，热回收方案以及反应器冷却方式。在更详细的设计工作开始之前，最好尽可能地保留更多项目空白。这样的方式让工程师能够根据最新的技术和经济性来做出最终选择。

为了在设计中做好追踪和意见交流工作，工程师需要记录远多于TFFS所示的大量数据。这样，TFFS就能得到物料和能量平衡（通常以中试装置数据为基础）以及一个称为技术功能定义的详细表格的支持。本表格按照技术功能排列，解释了每个功能的目的，列出了重要的运行条件（流量、温度、压力以及诸如此类）并描述了选择这些运行条件的基础[2]。

装置运行导则。采用TFFS方法设定了备选方案清单创建的阶段。当要对不同技术功能选择装置运行方式时，装置运行导则[1]将帮助工程师定义出绝大多数的可能备选方案。这些运行导则仅列出了较为常见的装置运行方式，因此有可能未包括非典型的运行方式。例如，质量传递导则未包括反应精馏这一较为不常见的运行方式。可供运用的8项导则涵盖了以下主题：混合—搅拌；干燥（仅用于除去水份）；传热（包括蒸发）；质量传递（包括结晶）；物料传递；机械分离；反应以及规模修改。每一主题均可细分为由技术功能转化而来的各个阶段。例如，混合—搅拌导则有5个阶段细分：气体－液体、液体－固体、气体－气体、液体－液体和固体－固体。在定义了技术功能之后，其中就应当包括了对所涉及阶段的掌握，这样就可以简单地运用适当的导则，建立一份应当予以考虑的装置运行方式的清单。这些运行导则还包括了用于编辑这个清单的参考文献以及一些其他的中肯意见。

为了更好地说明导则的运用方式，我们将用较为复杂的导则1－反应导则，作为例子。我们假设当前任务是制订一份如图3“氢化油品以将三元不饱和物转化为二元不饱和物”项所示技术功能的可能装置运行方式的清单。其中数据包括了反应温度、压力、氢气用量以及在原料油品当中采用处于某一特定浓度的精细分割镍催化剂。由于需要解释的技术功能所属反应类型，所以找到反应导则项。此项导则拥有6个不同的阶段选项，包括了气体－液体、液体－固体、气体－固体、液体－液体或单一液体、固体－固体或单一固体，以及气体－气体或单一气体反应物[3]。

由于我们的示例是一种催化气体－液体反应，所以我们应进入本导则的气体－液体列（如标题为“氢化反应器备选方案”框内所示）。这里要小心的是，先不要开始评估这些备选方案；此项工作要留待经济设计模型的备选方案分析阶段再执行。如果同步执行评估和思路生成，则评估工作会遏制思路的产生；而且备选方案的质量也会受到波及。如果没有这些导则，制订一份诸如此类的清单有可能非常耗费时间并有可能做不到完整。事实上，很少可以看到如此完备的清单。以下一个模型阶段，我们将评估每一个备选方案，首先从技术上评估，然后从经济上评估。

只是反应器就有这么长的清单看起来似乎有点使人畏缩，但是首次技术分析通常会进行得非常之快，并消除掉许多备选方案。请牢记，目标是创建一份全面的清单，也就是要包含了那些不一定会进入绝大多数清单的备选方案。这才是真正具有创造性和崭新设计思想的根源，其中一些思想将产生优于典型方案的结果和利润。

问题清单。这一系列的问题旨在增进对过程的理解深度，帮助形成更多的备选方案及质量更高的设计方案。参考文献1给出了3组问题：一般过程、过程互动及可行性/概念设计。前两项在性质上比可行性/概念设计问题更为通用。正因如此，它们在过程开发、工厂或过程设计前期的应用就更为经常。

一般过程和过程互动的问题应对着广阔的项目事项，举例如下：某一种产品或中间产品要采购还是要自行生产？ 过程应当是批次过程还是连续过程？应该采购哪一种等级和纯度的原材料？如果使用了循环流或冲洗流，那么这些流需要在重新利用或弃置前进行处理吗？此装置的运行会影响下游运行吗？

我一再发现，就像这样一些奠定了项目基础的问题并没有得到很好的应对，因为答案似乎很明显，而且看起来也没有足够的时间来回答这些问题，或者因为没有人想要去回答这些问题。我还观察到这些问题在项目后期得到了应对，但在这种情况下答案很有可能强制性地要求在方向上做出根本性的改变，而这种改变的实施通常是痛苦的。在这种情况发生时，这些问题有时候会在浮浅的层次上回答一下，以免给项目造成阻碍。我曾经看到过一些企图压制这种回答的努力，因为改变的痛苦非常之大。因此，需要在项目早期彻底地处理好这些问题。

让我们在稍微详细一点儿考虑这个“生产或采购”的选择。如果原料产品或中间产品可以由供应商运送到您工厂，而且其费用比您自行生产便宜，那么选择就很明显是采购这种产品。但是，当您可以用比采购更便宜的成本生产它时，答案就不那么简单了。如果这种产品存在高市场风险，那么直至市场作出好的验证后再采购这种原材料可能会更为合理。以这种方式，如果市场失败了，那么就不需要注销资本。在市场取得成功时，您可以建设所需要的任何设施来内部生产这种原材料。如果您的公司存在现金流限制，那么采购原材料所获得的现金流就低于资本采购和建设所获得的现金流。如果采购能让公司更快地将产品投放市场，则也可能是合理的选择。您自己的工厂可以稍迟建设。这样也获得了降低市场风险的好处。另外，您可以生产一部分，而采购另一部分。这样可以让您充分利用自己设施的生产能力，并利用供应商来解决产量上的波动。

由于我们在工程设计尚处于前期时考虑了这些问题，那么可行性和概念设计的问题就会较为宽广，但却能集中在工厂设计方面。一些来自一般过程清单的问题，诸如生产还是采购，以及批次还是连续，则有可能仍然需要得到处理。其他问题的示例如下：有多少处生产地点是经济上是最优的，这些生产地点应当位于哪些位置？过程所用到或生产的材料从健康、安全或环境的角度是危险的吗？需要进行环境处理吗？如果答案是肯定的，那些可以消除这些材料吗？可以减少使用数量吗？可以用危险度较低或无危险的材料进行替代吗？
经济上最优的生产地点选择值得在这里多讨论一些。对生产地点数量的决定涉及到资本和生产成本的平衡。由于规模经济的原因，采用更多生产地点通常会导致更高的资本、启动和生产成本。当工厂的选址以供应商和客户地点为基础时，那么采用更多生产地点就能降低到货运费和产品发货成本，因为工厂更靠近供应商和客户。

分析和选择

一旦确立了一个备选方案清单，就可以进入经济设计模型的分析和选择阶段了。这是一个分成两阶段的过程，先是技术分析，然后是经济分析。

技术分析。在技术分析阶段，要检视每一个备选方案以决定其是否符合过程的技术需要。这些需要由项目目标、质量和运行效率规格、生产能力要求以及诸如此类的事项来定义。

任何不能满足技术需要的备选方案都会被删除。剩下的备选方案将针对最优经济性做出分析。工程师会采用许多种不同的方式来做出自己的技术评价。例如，工程师有可能采用工厂运行数据；来自实验室规模试验、中间试验装置、中试厂或全规模工厂的结果；其他公司的经验；过程专家的经验；以及过程设计和装置运行手册或论文。

经济分析。在技术分析之后，备选方案清单上通常会剩下一个以上的方案。在该情况下，就应当采用经济分析。经济分析是一个分为5步的过程。第一步，选择经济研究用的自变量和因变量。第二步，选定自变量的初始值。如果这些数值未能确定下来经济最优方案，则返回并选择另一组数值。第三步，对于自变量的每一个数值，粗略地估算和选择所涉及的设备，并估计设备的资本成本、所有其他投资以及生产成本。第四步，将第三步的成本数据转化成税后（AT）现金流，并针对自变量的每一个数值计算净现值（NPV）或年费用（AC）。第五步，选择具有最大NPV或AC的数值。这个方案就是最佳方案，也就是经济设计点。

在第三步的粗略设备设计以及投资和生产成本估算当中，只需要估算那些随着自变量数值变化而出现差异的成本。标题为“成本变量核查清单”的框内的核查清单将有助于确保考虑到了所有的经济因变量。

举例来说，如果正在尝试找出3in管径管子保温层的经济厚度时，自变量就会是保温层的厚度，所以要选择不同的厚度进行研究。针对每一个厚度（自变量的每一个数值），还应当计算出能量损失。运用框内的核查清单，工程师可以决定哪些成本将随着自变量的改变而改变。这个过程在表3内进行了总结。

因此，对于每一个保温层厚度，都可以估算出资本、公用工程、维护、保险和税金以及减值成本。在第四步，这些成本将用于计算每个厚度的NPV或AC。在第五步也就是最后一步，选定拥有最大NPV或AC的厚度。这就是拥有最佳经济性的方案，因此就是经济设计点。

计算方法。这里提供有关计算方法的几个意见。

在项目前期备选方案分析期间的估算成本（上节所述第三步）时，并没有许多可供使用的细节。研究级估算方法（参考文献1的第3章和第4章）设计用于在可用数据极少时形成合理精确的估算值。在分析绝大多数方案时，根本不需要更为详尽的设计和估算技巧。

在计算NPV或AC（上述第四步）时，我信奉采用税后现金流的方法，因为这种方法以实际流出和流入公司银行账户的款项为基础。使用NPV或AC是合理的，因为这两种指标都可以用于对多个备选方案做出轻松的比较，不仅因为它们能够考虑到不均匀的现金流，而且因为它们可以采用公司的最低资本回收率来计算。

上面概述的第五步提及了经济设计点。经济设计点就是拥有最高NPV或AC的备选方案。极为经常地，处于经济设计点的数值为负值，这是因为备选方案之间绝大多数不同的现金流均为成本，因此用负值表示。当只有数量有限的备选方案时，诸如保温层厚度的例子，则经济设计点就是拥有最高NPV或AC的保温层厚度。在存在数量无限的备选方案时，诸如选择热回收热交换器最为经济的出口温度时，则应当以自变量为坐标绘制NPV或AC特性图以找到最优方案。这种方法在图5进行了说明。

参考文献

【1】Brown, Thane, “Engineering Economics  and Economic Design for Process Engineers”, CRC Press, 2006.

【2】在www.che.com上搜索本文标题即可找到一张对应于图4内TFFS的技术功能定义表格。

【3】在www.che.com上搜索本文标题即可找到完整的“反应装置导则”。

产品成本

产品成本包括以下组成部分：

原材料：到货运费；各种产品原料；催化剂和溶剂；副产品赊购

包装材料：到货运费；产品包装物（例如罐、袋、桶、塑料瓶、纤维纸板箱以及瓦楞纸包装箱）。

制造：运营人工（工资）；公用工程；雇员福利；监管（工资和福利）；实验室；维护；保险和税金；运营（易耗品）供应品；工厂管理费用；减值；以及合同制造。

产品发货：发运成本。

氢化反应器备选方案

本清单取自“反应导则”[1,3]的气体－液体列。此清单为工程师提供了一种过程设计当中应考虑备选方案的易于查找的来源。

批次反应器 固定催化剂床 连续搅拌罐式反应器（CSTR）

静态混合器 滴流催化剂床 -串联罐体

管壳式热交换器，管侧 流化催化剂床 -立式多级搅拌容器

填充塔 升膜反应器 -卧式、隔仓、搅拌容器

盘式塔 降膜反应器

喷雾塔 连续充分搅拌反应器

文丘里管混合器 膜式反应器

泵轮

成本变量核查清单

运用下列核查清单就能确保所有相关经济变量得到了考虑。

投资：资本；流动资金；启动支出；供货商预付款和许可证使用费。

生产成本：原材料；包装材料；制造（包括运营人工、雇员福利、监督层、实验室、公用工程、维护、保险和税金、运营供应品、工厂管理费用、减值）；产品发货。（经CRC Press允许使用）

作者简介

Thane Brown先生目前担任Dayton大学化学工程系顾问委员会主席。他作为兼任教授在Dayton and Cincinnati大学教授工厂设计和工程经济学课程。在任教前，Brown为宝洁公司工作了36年，担任了各种工程设计和制造职位，主要工作在食品饮料业务部门以及健康、安全和环境工程设计。他在宝洁的最后职位为北美工程设计总监。Brown最近出版一本有关工程经济学和设计的著作[1]，介绍了了一系列有关工程经济学、批次压滤和传热方面的文章。他是俄亥俄州的注册专业工程师并持有俄勒冈州立大学的化学工程科学学士学位。