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　　第四節 生產工藝技術方案設計

　　生產工藝技術是生產原理，生產工藝，流程，參數，制造方法，設備選型，物料、能量平衡，和提出配套公用工程需求等全套技術的總稱。

　　工藝技術同設備聯系在一起，體現項目的生產力水平，是項目經濟合理的重要條件。所以在擬建項目的市場與資源研究的基礎上，在產品方案與建設規模基本確定后，應在多方案比較的基礎上選取符合國情和廠情的，同時又先進可靠、經濟合理的工藝技術。在此基礎上，再分析項目的財務和經濟可行性。

　　一、生產工藝技術建設方案設計的內容

　　(一)研究各種生產工藝

　　隨著現代生產的發展，可供選擇的工藝越來越多。必須首先對各種可能采用的工藝進行研究，通常包括以下幾方面：

　　(1)收集相關資料。注意分析這些資料的可靠性和精確性。

　　(2)分析生產工藝發展趨勢。重點分析和預測項目擬用工藝的壽命期，注重采用處于發展期和成熟期的工藝。

　　例題4：分析生產工藝發展趨勢。重點分析和預測項目擬用工藝的壽命期，注重采用處于( )的工藝。

　　A、導入期

　　B、發展期

　　C、成熟期

　　D、衰退期

　　E、孕育階段

　　答案： B、C

　　(3)項目的原材料、輔助材料和燃料等資源條件的適應性。

　　(4)生產工藝的可得性。

　　(5)研究擬采用的生產工藝是否符合節能環保。

　　研究生產工藝問題時，一般先劃分問題的層次，突出重點，抓住決定性影響的關鍵問題。然后對各方案開展技術經濟分析。通過多方案的比較、選擇最佳的生產工藝方案。

　　(二)研究生產流程

　　同一生產工藝可采用不同的生產流程。生產流程反映由原料到產品的生產過程中，物料和能量的流向、變化以及所經歷的設備、儀器和工藝過程。它是工藝技術設計的核心，與設備選型、工藝計算、設備布置等工作有直接的關系。對各種生產流程的研究內容如下：

　　(1)對產品質量的保證程度。

　　(2)各工序間是否合理銜接，是否通暢、簡捷。

　　(3)物料消耗定額。

　　(4)工藝參數。

　　(5)是否合理安排(應既能保證主工序生產的穩定性，又能根據市場需要在品種規格上有靈活性)。

　　例題5：( )反映由原料到產品的生產過程中，物料和能量的流向、變化以及所經歷的設備、儀器和工藝過程。

　　A、 產品方案

　　B、物料衡算

　　C、產品組合

　　D、生產流程

　　答案： D

　　(三)選擇主要生產裝置和設備(掌握)

　　在選擇了生產工藝方案以后，應考慮各選用哪些主要機器設備，及其型號、規格和數量。主要比選各設備方案對建設規模的滿足程度，對產品質量和生產工藝要求的保證程度，設備使用壽命，物料消耗指標，操作要求、備品備件保證程度，安裝試車技術服務，以及所需的設備投資等。設備選擇應當提供使用某項生產工藝技術和達到既定的生產能力所需要的、最佳的和高效能的設備和機械類型。

　　1.主要設備選型的原則

　　主要設備選型的原則是技術先進、可靠和經濟合理。

　　(1)應與項目建設規模、產品方案和工藝技術方案相適應。

　　(2)適應產品品種和質量的要求。

　　(3)高勞動生產率。

　　(4)節能環保。

　　(5)設備可靠、成熟。

　　(6)符合技術標準要求。

　　(7)經濟合理。

　　(8)主輔設備配套。

　　例題6：主要設備選型的原則是( )。

　　A、技術先進

　　B、可靠

　　C、經濟合理

　　D、裝備水平

　　E、適應市場變化

　　答案：A、 B、C

　　2.進行設備選型時，需注意一些約束條件

　　(1)基礎設施條件的約束。

　　(2)投資和外匯的約束。

　　(3)人才的限制。

　　(4)是否有保修，備品、備件的可獲得性。

　　(5)引進設備同國內配套設備的適應和銜接。

　　(6)有關政策約束。

　　3.設備選擇工作的深度

　　可行性研究階段的設備選擇工作應達到如下深度：

　　(1)提出所需主要設備的規格、型號和數量。

　　(2)對國內外制造商調查和初步詢價，提出設備來源和設備費方案。

　　(3)擬引進國外設備時，應提出設備供應方式。

　　(4)選用超大、超重、超高設備，應提出相應的運輸和安裝技術措施方案。

　　(5)利用和改造原有設備的，應提出改造方案，并分析改造的效果。

　　(6)經設備比選后，提出推薦方案并編制主要設備表。

　　(四)研究工藝參數和進行物料衡算

　　工藝參數是生產過程中應控制的各種技術數據，是進行物料衡算、公用工程量計算和設備計算的重要依據。生產工藝和生產流程基本確定之后，應確定生產工藝參數。工藝參數應具有先進性，同時必須是切實可行的。

　　例題7：工藝參數是生產過程中應控制的各種技術數據，是進行( )的重要依據。

　　A、物料衡算

　　B、公用工程量計算

　　C、設備計算

　　D、生產流程選擇

　　E、生產工藝選擇

　　答案：A、B、C

　　物料衡算的理論基礎是質量守衡定律，可行性研究階段要求對每個生產過程的物料量進行初步平衡計算，從而初步得出正，常生產所需要的原材料、輔助材料、公用工程的用量，以及產生的主、副產物及廢料量。物料衡算通常把主要原料在各工序的流動量繪成圖表，即所謂物料平衡表或物料平衡圖(示意圖見圖4―1)。它關系到生產成本與運輸，對項目的經濟技術指標有著舉足輕重的影響。詳細計算將在初步設計階段進行。

　　物料衡算的基本公式如下：

　　∑G1=∑G2十∑G3

　　式中∑GI――輸入系統中各物料的總和;

　　∑G2――自系統中輸出各物料的總和;

　　∑G3――系統中物料損失量的總和。

　　(五)開展能量平衡計算，提出公用工程用量

　　公用工程計算是將生產過程中所需的水、蒸汽、電功率、冷凍、加熱劑、冷卻劑、壓縮空氣、氮氣和真空等的用量，通過物料衡算和能量衡算的方法計算出來。能量計算的理論依據是能量守衡定律。公用工程的耗用量也是評價項目建設方案設計的技術經濟指標之一。在進行物料衡算和主要工藝設備計算之后，即可開展公用工程用量的計算。工藝技術建設方案設計提出的公用工程用量，是各公用工程專業進行建設方案設計的依據。

　　例題8：公用工程計算的對象有( )。

　　A、電功率

　　B、冷卻劑

　　C、真空

　　D、環保工程

　　E、供電工程

　　答案：A、B、C

　　例題9：在進行物料衡算和主要工藝設備計算之后，即可開展( )的計算。

　　A、公用工程用量

　　B、公用工程與輔助工程

　　C、配套工程

　　D、原材料與燃料供應

　　E、生產流程

　　答案：A

　　1.生產用水

　　2.蒸汽

　　蒸汽用量的計算基于熱量衡算。

　　3.電

　　項目供電設計分為動力、照明、電加熱等方面。動力電是按照設備及機器的電機容量，進行動力負荷計算。照明用電是根據各車間、機臺、辦公室等各種輔房的照明度標準要求，進行照明用量計算。設備的電加熱功率的計算依據也是能量守衡定律，首先進行熱量平衡計算，然后根據熱功當量換算成電熱功率。

　　4.熱量

　　運用熱量守衡定律計算。

　　5.壓縮空氣

　　可按公式或經驗計算用量。

　　6.真空

　　抽吸真空量，可以根據設備機器的要求進行計算。

　　7.其他

　　(六)全面比較各可能使用的工藝技術方案

　　可按生產工藝選擇原則列表進行全面分析、比較。必要時采用老師評議法實施比選。

　　二、生產工藝技術選擇的原則

　　(一)先進性和前瞻性

　　工藝技術的先進性決定項目的市場競爭力。

　　技術的先進性主要應體現在產品質量性能、工藝水平和裝備水平幾個方面。

　　1.產品質量性能

　　2.工藝水平

　　3.裝備水平

　　(二)適用性

　　技術的適用性主要體現在：

　　(1)應同項目的生產能力相匹配，不同的建設規模需要選用不同的工藝技術。

　　(2)應與原材料、輔助材料和燃料相適應。

　　(3)應與設備相適應。

　　(4)應與員工素質和管理水平相適應。

　　(5)應與環境保護要求相適應。

　　(三)可靠性

　　可靠性是指生產工藝技術的成熟度。可靠性將直接影響項目的產品產量、質量、勞動生產率、成本和經營利潤。

　　技術必須成熟和可靠，能保證產品質量、性能和生產能力，能避免資源浪費、生態污染和安全危害。一般應采用已充分驗證并已在使用的技術(提供方應有成功使用的經驗)。

　　(四)經濟合理

　　(五)確認知識產權

　　對于專利技術，應研究工業產權問題，包括它的使用范圍和有效期限。

　　(六)適應市場變化

　　必須根據市場變化趨勢，分析工藝技術的適應性。同一生產線上希望能進行多層次、多品種、多方法的加工，有能力進行生產調節，以適應市場變化。尤其是高新技術產品的壽命期短，更應注意市場的適應性。

　　(七)安全和環保

　　例題10：工藝技術的( )決定項目的市場競爭力。

　　A、先進性

　　B、經濟合理

　　C、工藝水平

　　D、適用性

　　答案：A

　　三、選擇高新技術的要求

　　采用高新技術，要注意國家有關部門對高新技術的先進性、創新性、成熟性和實用性的要求。

　　(一)先進性

　　(二)創新性

　　(三)成熟性

　　(四)實用性

　　例題11：選擇高新技術關于( )的要求：項目發展前景明確，產品的市場潛力大，容易實現規模化生產 (或規模化前景較好)。

　　A、先進性

　　B、創新性

　　C、成熟性

　　D、實用性

　　答案： C

　　四、工藝技術轉讓的形式和方法

　　工藝技術的轉讓有多種形式，各有其特點，財務處理方式也不同。研究工藝技術方案時，必須考慮采用何種方法取得何種形式的工藝技術的問題。

　　(一)工藝許可證交易

　　許可證貿易是一種單純的技術引進，它可以是專利技術、專有技術、商標三項工業產權(有時可能為使用權)中的一至三項的多種組合的技術貿易。許可證可以給予使用專利工藝的權力，并提供有關的專有技術的轉讓。工業項目的大多數工藝許可證必須向掌握這些工業產權或擁有專有技術的公司取得。

　　(二)工藝的購買

　　若擬通過整套采購來取得生產工藝，可行性研究過程中應研究涉及許可證持有者出口發展能力的全部問題和必要的措施。成套的生產工藝應當分解為各種不同的組成部分，例如工藝包、工程設計服務、分階段的國內配套、中間產品分供應，甚至包括由發出許可證者提供的設備供應。可行性研究應當指出對所研究項目的工藝分解或“拆套”的等級，把工藝的重要部分同那些應當單獨評價的部分區別開來。

　　(三)許可證持有者參與合資經營分享所有權

　　是否讓生產工藝供應者參與項目的股份，項目業主單位應予慎重對待。可行性研究應當考慮：是否能夠獲得長期的、持續的工藝上的支持;通過工藝供應者進入可能而獲得國外市場的可能性;是否共同分擔在特定市場推銷新產品的風險;在投資大的項目中，是否需要工藝供應商參與以減輕投資壓力等。還應當計算工藝供應商可能得到的財務利益。當外商主要以工藝技術投資時，應當計算項目對他們的付出是否同以專利權使用費方式支付的相當。

　　應當注意擬引進工藝的性質和復雜性，考慮是否需要許可證持有者的股本參與。

　　五、生產工藝技術比選

　　生產工藝技術方案的設計要通過多方案比較來完成。技術、原料路線、工藝流程和主要設備的選擇都需要由方案比較的結論來確定。

　　(一)生產工藝技術方案比選的主要內容

　　方案比選的主要內容包括技術、安全和環保、配套、操作穩定性、費用(包括一次性投資和運營及維護費用)和效益諸多方面，涉及上述生產工藝技術選擇原則中所提及的所有因素。其比選的具體內容可隨行業有所區別，實踐中應視情選擇。若產出相同、收益相同，則可只考慮費用的比選，以能體現方案優劣為宜。

　　一般首先進行技術和工藝流程的比選，有些行業同時還要進行原料路線的比選。然后比選主要設備和自控方案。

　　例題12：生產工藝技術方案比選：一般首先進行技術和工藝流程的比選，有些行業同時還要進行原料路線的比選。然后比選(　)。

　　A、生產流程

　　B、工藝流程

　　C、主要設備

　　D、自控方案

　　E、工藝方案

　　答案：C、D

　　在調查研究國內外設備生產、制造、供應、運行狀況的基礎上，對擬選的主要設備作多方案比選時，往往重點進行引進和國產設備的比選。根據上述原則和內容進行研究和比較，比較各設備方案對建設規模的滿足程度、對產品質量和生產工藝要求的保證程度、設備使用壽命、物料消耗指標、備品備件保證程度、安裝試車技術服務，以及所需設備的投資等。最后從投資費用、運營費用、壽命周期和更新改造費用等方面進行經濟性的分析比較和選定。

　　(二)常用的生產工藝技術方案比選方法

　　常用的工藝技術方案比選方法詳見《現代咨詢方法與實務》第三章，實踐中可根據具體情況選用。一般采用定性分析和定量分析相結合的方法。

　　生產工藝技術設計案例：

　　1.生產工藝選擇

　　2.生產流程選擇

　　以化纖生產項目為例說明工藝流程設計中經常遇到的問題。

　　(1)連續化流程的考慮。

　　(2)產品品種規格對工藝流程的影響。

　　(3)物料輸送方式的考慮。

　　(4)重力流程的考慮。

　　(5)重視輔助流程的設計。

　　3.設備選擇

　　4.物料平衡

　　六、自控方案設計

　　自控方案設計的任務是為保證工藝生產正常運行，降低原料、動力消耗，提高產品質量和改善勞動條件，而對生產過程的主要參數進行監視和控制。自控設計決定于工藝生產過程的要求，并為工藝生產過程服務。

　　1.設計原則

　　自控設計應遵循“方案合理、技術先進、運行可靠、操作方便”的原則。

　　(1)必須保證控制的可靠性，這是對自動控制要求的核心。

　　例題13：自控設計應遵循“方案合理、技術先進、運行可靠、操作方便”的原則。必須保證( )，這是對自動控制要求的核心。

　　A、方案的合理性

　　B、技術的先進性

　　C、運行的可靠性

　　D、操作的方便性

　　答案： C

　　(2)根據工藝生產要求合理選擇控制系統。要求控制性能穩定，控制精度高，在控制功能方面按不同需要實現多能化。

　　(3)在考慮先進性的同時，必須注意經濟的合理性。

　　(4)在有高溫、高壓、高粘度以及有火災、爆炸危險的場合，在選擇設備方面，應考慮生產的安全性。在調節系統中對可能引起事故的關鍵變量，應采用自動聯鎖和報警措施。

　　2.系統選擇

　　生產車間控制系統根據工藝生產的特點和控制要求來確定，一般分為：常規儀表控制系統、分散型控制系統(DCS)、可編程序控制系統(PLC)。要結合自動化儀表現狀和自控系統技術的發展選擇，一般連續化生產、工藝流程較長、產品質量要求高的宜采用分散型控制系統(DCS)，它具有控制功能完善、實現復雜控制、聯鎖保護、人機接口友好、操作方便、網絡通訊的軟件組態方便、擴展容易、集中管理、維護工作量小等優點。分散型控制系統采用模件化結構，有較完善的自診斷功能，因此系統具有很高的可靠性。

　　3.儀表選型

　　應根據工藝過程的需要、介質特性、環境條件、儀表的技術性能和結構特點以及性能價格比，并考慮操作、維修簡便，綜合考慮后選擇適用的儀表。