操作劳动力和制造总成本是根据工艺流程图、设备数量和年度运营费用进行估算的。首先，使用一种主要基于主要非泵类设备数量和颗粒固体处理步骤数量的经验关联式，估算每班所需的操作员人数。然后将每班人员配置转换为年度直接劳动力成本，并结合原材料、废物处理、公用工程和固定资本投资，采用标准制造成本关联式进行计算。
该估算是一个综合经济模型：设备复杂程度决定劳动力需求，而材料和公用工程消耗、废物处理、劳动力及资本投资共同决定制造总成本。
估算操作劳动力需求
统计主要非输送设备
首先统计主要工艺设备的数量，用 (N_{np}) 表示。典型设备包括：
- 反应器
- 蒸馏塔和分离塔
- 换热器
- 加热炉
- 压缩机
- 其他主要工艺单元
泵和其他输送设备通常不包括在这一特定经验关联式中。
考虑颗粒固体处理
该关联式还包括 (P)，即处理颗粒固体的步骤数量：
[ N_{OL}=\left(6.29+31.7P^2+0.23N_{np}\right)^{1/2} ]
其中：
- (N_{OL}) 表示估算的每班所需操作员人数
- (P) 表示颗粒固体处理步骤的数量
- (N_{np}) 表示主要非泵类设备的数量
(31.7P^2) 项使固体处理具有特别重要的影响，因为固体处理可能需要额外的加料、转移、围护、清洗和物料搬运工作。
将每班人员配置转换为总人数
对于连续运行的工厂，一个操作员岗位每班都需要有人值守，并且要覆盖多个班次、替班、休假和缺勤。初步估算中常用的系数为：
[ N_{\text{operators}}=4.5N_{OL} ]
因此，如果该关联式估算出一个班次所需的操作员人数，则乘以约 4.5，即可得到连续运行所需操作员岗位总数的近似值。
将人员配置转换为直接操作劳动力成本
直接操作劳动力成本可根据操作员总人数和全负担劳动力费率估算：
[ C_{OL}=N_{\text{operators}}\times R_{OL} ]
费率 (R_{OL}) 应与成本核算周期保持一致，并包括适用的工资、福利、工资附加负担以及其他直接劳动力费用。
在年度制造成本计算中，(C_{OL}) 和其他成本项都必须以相同的年度口径表示。
估算成本输入项
确定原材料成本
原材料成本根据工艺物料衡算获得：
[ C_{RM}=\sum_i \dot{m}_i,p_i,t ]
其中，每种材料的流量乘以其单位价格和所选期间内的运行时间。
物流表应提供确定材料消耗量和产品产量所需的流量、组成及操作条件。
计算公用工程支出
公用工程成本基于设备的能源和服务需求。常见公用工程包括：
- 冷却水
- 蒸汽
- 锅炉给水
- 电力
- 加热炉燃料
- 制冷，适用时
公用工程需求根据物料衡算和能量衡算、设备负荷及功率需求确定。所得消耗量再乘以当地公用工程单位价格：
[ C_{UT}=\sum_j U_j p_j ]
在所选成本核算方法允许的情况下，蒸汽收益或回收能源可作为抵扣项处理。
纳入废物处理成本
废水及其他废物处理费用可用 (C_{WT}) 表示。这些成本应反映液态、固态或气态废物流的数量及处理要求。
尽管某些简化汇总会将废物成本与公用工程或运营费用合并，但所述制造成本关联式将 (C_{WT}) 作为单独输入项处理。
估算固定资本投资
固定资本投资 (FCI) 包括已安装的工艺装置，而不仅仅是单台设备的供应商采购价格。
概念性估算通常从设备购置成本开始，并应用安装系数或模块系数。这些系数涵盖以下项目：
- 管道
- 结构支撑
- 电气系统
- 仪表和控制系统
- 保温和涂漆
- 安装劳动力
设备类别的示例系数包括：换热器约为 3.5，泵和压力容器约为 4.0，压缩机约为 2.5，加热炉约为 2.0。适用系数取决于成本核算方法、项目范围、设备规格和估算精度。
计算制造总成本
应用标准制造成本关系式
直接制造成本估算式为：
[ COM_D= 1.23(C_{RM}+C_{WT}+C_{UT}) +2.215C_{OL} +0.146FCI ]
各项代表：
- (C_{RM})：原材料成本
- (C_{WT})：废物处理成本
- (C_{UT})：公用工程成本
- (C_{OL})：直接操作劳动力成本
- (FCI)：固定资本投资
这些系数大致涵盖间接运营费用、工厂管理费用、实验室费用、维护相关负担、监督管理费用及其他制造相关成本。
正确解读权重系数
该方程并未将每个成本输入项等同对待。直接劳动力的系数大于 1，是因为制造总费用不仅包括工资本身。
同样，固定资本项代表维护、折旧、地方税费、保险及所选关联式中包含的其他所有权负担等资本相关费用。
确保所有项采用一致的口径
常见错误来源之一是混用小时、日和年度数值。例如，不能将年度原材料成本与小时劳动力成本以及一次性设备采购价格直接合并。
选择一个口径——通常为每年金额——并在应用方程前将所有成本项转换为该口径。
根据流程图构建估算
从物料衡算和能量衡算开始
流程图为变动成本和设备相关成本提供基础。物流流量、温度、压力、组成和物态支持原材料使用量、产品产量、废物生成量、热负荷和功率需求的计算。
这些衡算还可识别劳动力关联式和资本估算所需的主要设备。
编制公用工程汇总
公用工程汇总表应列出每个公用工程消耗单元、其消耗速率、运行时间和单位价格。应包括冷却换热器、压缩机中间冷却器、泵、循环鼓风机、过滤设备、加热器和余热回收系统。
这种方法比采用销售额的单一百分比，或假设公用工程消耗量与设备数量直接成比例，更为可靠。
将中试装置数据关联到商业化估算
中试装置可以提供单位产品的原材料和公用工程实测消耗率。然后可根据预期产量对这些消耗率进行放大，并乘以预测市场价格。
中试数据对于识别收率损失、异常高的公用工程需求、难处理的固体以及纯理论设计可能无法发现的废物处理要求尤其有用。
理解各种权衡
将劳动力关联式视为初步估算
(N_{OL}) 关联式是一种经验性筛选工具，而不是详细的人员配置方案。它无法充分反映自动化水平、危险物料要求、维修人员配置、控制室组织、厂区布局或操作区域之间的距离。
可将其用于概念设计和方案比较，但在最终投资决策前，应以更详细的人员配置研究替代或验证该方法。
避免重复计算劳动力
直接操作劳动力应通过 (C_{OL}) 纳入。安装劳动力应计入已安装资本估算，而维修劳动力可能已通过所选成本关联式中的资本相关系数或管理费用系数体现。
具体处理方式取决于关联式的来源，因此在与其他成本模型结合前，必须核对其定义。
不要将设备采购成本与资本投资混淆
换热器、泵或塔的供应商报价并不等同于固定资本投资。安装材料和服务可能会显著增加建造工厂的总成本。
将设备采购成本直接用于 (0.146FCI) 项，通常会低估与资本相关的制造费用。
认识成本系数的不确定性
安装倍数和制造成本系数是宽泛的估算工具。其准确性取决于工厂规模、地点、材料、工艺条件、劳动力费率、公用工程价格和估算日期。
因此，应同时报告估算假设、成本年份、产量口径、运行计划和估算方法。
如何将其应用于项目
使用以下顺序构建具有说服力的初步估算：
- 如果重点是操作劳动力：统计主要非泵类设备，确定颗粒固体处理步骤，计算 (N_{OL})，连续运行时乘以约 4.5，并应用全负担劳动力费率。
- 如果重点是变动生产成本：利用物料衡算和能量衡算计算原材料、废物处理和公用工程消耗量，然后分别乘以适用的单位价格。
- 如果重点是制造总成本：将 (C_{RM})、(C_{WT})、(C_{UT})、(C_{OL}) 和 (FCI) 统一到一致的口径，并应用 (COM_D) 关联式。
- 如果重点是资本规划：在计算固定资本贡献之前，使用针对不同设备的安装系数或模块系数，将设备采购成本转换为已安装成本。
- 如果重点是设计精度：在早期筛选阶段使用经验方法，然后通过详细工程估算验证人员配置、公用工程需求、资本范围和成本系数。
可靠的估算应将流程图、运行要求、已安装设备和成本口径连接成一个一致的经济模型。
汇总表：
| 估算组成部分 | 关键输入或方程 | 用途 |
|---|---|---|
| 每班操作员人数 | N_OL = (6.29 + 31.7P² + 0.23N_np)¹ᐟ² |
根据主要设备和颗粒固体处理步骤估算人员配置 |
| 连续运行操作员岗位数 | N_operators = 4.5N_OL |
将每班人员配置转换为连续覆盖所需的总人数 |
| 直接操作劳动力 | C_OL = N_operators × R_OL |
计算全负担劳动力成本 |
| 原材料 | 流量 × 单位价格 × 运行时间 | 确定材料消耗成本 |
| 公用工程 | C_UT = Σ(U_j × p_j) |
计入蒸汽、冷却水、电力、燃料和制冷费用 |
| 固定资本投资 | 设备采购成本加安装系数 | 体现已安装工厂的投资 |
| 直接制造成本 | COM_D = 1.23(C_RM + C_WT + C_UT) + 2.215C_OL + 0.146FCI |
合并变动成本、劳动力成本和资本相关费用 |
| 成本口径 | 将所有成本项转换为相同期间 | 避免混合小时、日、年度和一次性成本 |
需要为化工工程项目制定可靠的初步估算？联系 LABPARK，了解面向化学工程、生物过程与生物技术以及环境与水处理应用的教育和职业单元操作中试装置。LABPARK 帮助大学、研究机构和企业将流程图数据与设备选型、运行要求、公用工程需求、中试装置性能及初步制造成本分析连接起来。通过根据工艺目标定制的实用中试装置系统，为教学、研究、放大和投资决策建立更清晰的依据。
