การออกแบบโรงงานทางวิศวกรรม : การสังเคราะห์และวิเคราะห์กระบวนการผลิต

Abstract

กว่าศตวรรษที่ผ่านมาวิทยาการทางด้านวิศวกรรมกระบวนการได้รับการพัฒนาทั้งนี้เพื่อเป็นการแสวงหาแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการสร้างสรรค์วัสดุใหม่ที่มีคุณค่าเพิ่มขึ้นต่อมวลมนุษยชาติ (ถึงแม้ว่าจะมีหลายส่วนของการพัฒนาความรู้ไปในเพื่อการสร้างอาวุธเพื่อการทำลายล้าง) สำหรับวิทยาการทางด้านวิศวกรรมเคมีนั้นการบรรลุเป้าหมายในการสร้างวัสดุหรือผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ นี้ถูกทำให้เกิดขึ้นได้โดยการทำให้มีการเปลี่ยนแปลงหรือการแยกทางเคมีหรือโดยกระบวนการเป็นกิจกรรมที่เกิดขึ้นจากแนวความคิดที่ได้รับการพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่จะพัฒนาในเชิงพาณิชย์ ซึ่งต่อมาวิศวกรเคมีได้ถ่ายทอดแนวคิดนี้ไปสูการเลือกใช้เครื่องจักรและอุปกรณ์การผลิตให้เหมาะสมสำหรับกระบวนการผลิตที่กำลังถูกออกแบบ การทุ่มเทพยายามสร้างแนวความคิดใหม่ๆ ขึ้นมาในองค์กรหรือบริษัทผู้ผลิตผลิตภัณฑ์หนึ่งๆ นั้นก็เพื่อที่จะ • ผลิตวัตถุดิบให้กับกระบวนการอื่นๆ • เปลี่ยนของเสียที่ได้จากกระบวนการผลิตให้เป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีคุณค่า • ผลิตวัสดุชนิดใหม่ๆ เช่น อาหาร เส้นใยสังเคราะห์ ฯลฯ • พัฒนากระบวนการผลิตใหม่ เช่น กระบวนการผลิตทางเทคโนโลยีชีวภาพ • แสวงหาวิธีการใหม่ๆ เพื่อใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่แล้ว เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาและกระบวนการผลิตทางชีววิทยาที่เป็นแนวทางเลือกใหม่ • ค้นหาเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น วิทยาการทางด้านพันธุวิศวกรรม และระบบอัจฉริยะในกระบวนการผลิต • ค้นหาวัสดุใหม่เพื่อรองรับเทคโนโลยีการก่อสร้างใหม่ๆ และผลิตวัสดุสำหรับใช้งานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่มีเงื่อนไขในการปฏิบัติงานที่อุณหภูมิและความดันสูง เช่น พอลิเมอร์สังเคราะห์ชนิดพิเศษ ฯลฯ ถึงแม้ว่ามีกระบวนการผลิตจำนวนมากได้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่อำนวยความสะดวกต่อการดำรงชีวิตของมนุษยชาติ แต่ในความเป็นจริงแล้วการออกแบบกระบวนการผลิตที่จะได้รับการพิจารณาเพื่อนำไปสู่การออกแบบให้มีความเหมาะสมเพื่อการผลิตในเชิงพาณิชย์นั้นมีอัตราการประสบความสำเร็จในการนำไปพัฒนาเป้นกระบวนการผลิตในเชิงพาณิชย์ ส่วนกระบวนการผลิตที่อยู่ในขั้นตอนการพัฒนากระบวนการที่ประสบความสำเร็จในการนำไปใช้เป็นกระบวนการผลิตในเชิงพาณิชย์นั้นมีเพียง 10-20% เท่านั้น และกระบวนการผลิตที่อยู่ในขั้นตอนการออกแบบการผลิตในโรงงานทดลองแล้วประสบความสำเร็จในการนำไปสู่การผลิตในเชิงพาณิชย์มีเพียง 40-60% เท่านั้น จากข้อมูลดังกล่าวในข้างต้นจะเห็นว่าไม่มีแนวความคิดใหม่ทุกแนวคิดที่จะประสบความสำเร็จถึง 100% สำหรับการที่แนวความคิดใดๆ จะถูกพิจารณาเลือกไปพัฒนาเป็นกระบวนการผลิตในเชิงพาณิชย์ต่อไปนั้นแนวความคิดนั้นจะผ่านการประเมินคุณค่าในทางเศรษฐศาสตร์ก่อน ดังนั้นขั้นตอนการประเมินคุณค่า (Evaluation) ของแนวความคิดจึงเป็นกิจกรรมที่มีความสำคัญอย่างมากในการออกแบบกระบวนการผลิตและโรงงาน บทความนี้จะได้นำเสนอการสังเคราะห์และการวิเคราะห์กระบวนการผลิตเพื่อใช้ในการวิเคราะห์คุณค่าของแนวความคิดหรือกระบวนการผลิตในเชิงเศรษฐศาสตร์เพื่อการออกแบบโรงงานอุตสาหกรรมเคมี