精益设计是什么，能给企业带来什么？化工行业大型化工项目如何做好精益 设计方案？天行健精益生产管理专家王先生介绍：２００８年全球经济危机以来，中国化工行业逐步步入产能过剩、税负偏高、关键人员流失快、劳动力成本不可逆增长、土地购置租赁成本增加、原材料成本波动、环保压力加大、人民币升值、大而不强、专而不精、产品同质化、竞争范围狭窄等困境。国家提出了越来越严格的环保标准和节水节能要求，不能再以规模、速度、高投入、低质量为中心。
据统计，设计阶段节省投资的可能性为８８％，而建成后节省投资的可能性仅为１２％。大型化工项目设计阶段，业主要以设计方为主导，充分遵循节地、节材、省人、节能、节水、减排的理念，采用和探索一些精益和设计的思路和做法，打造工厂投产后的比较优势。
在满足国家和行业标准规范对工业企业总平面设计、总平面交通设计、消防设计要求的前提下，总平面及设施布置应注重节能、节地、省人、安全等。：
１）变电站不宜过于集中，靠近主要大型电气设备，分布适当。
２）中央控制室合二为一，考虑取消或减少压缩、水系统、储运、锅炉、烟气脱硫等单独分散的控制室。
３）实验室的集中设置应与适当分离相结合，部分岗位可考虑操作与检验一体化。
４）设备和装置的立体紧凑布置，使装置之间的距离最小化，减少物料运输的能耗。
５）除非地处北方地区，属于间歇运行，尽量考虑露天，泵型不一定有房子，压缩机组不一定有大房子。
６）尽可能将同一启停合并到一个装置（主项）中，避免单纯为满足防火规范要求而增加装置间距。
７）注重自然化，根据工艺流程的需要布置各设备，考虑利用物料的无动力自然流动，避免物料的往返运输和无意义停留。
８）火炬、蒸汽等。应集中布置并作为一个整体来考虑。
重庆某３００ｋｔ／ａ煤制甲醇项目，在设计启动会上，总图设计人员认为５００亩地不够，无法安排。在业主的参与下，充分考虑上述原则，经过十余版总图修改，完成了３０２亩的布局。项目建成后，通过分析研究，土地利用仍存在一定的浪费；由于设备间不必要的距离，增加了一些不必要的传输能耗。
化学产品也是由相应的资源和能量通过一系列的物理和化学变化而产生的。
２０１０年９月，国家发改委提出了项目节能评估和审查的要求。企业应以此为契机，对项目可能涉及的节能技术进行详细的调研，积极采用可靠的节能新技术，而不是仅仅将其视为“多一道工序”。鉴于项目的可行性研究报告，企业和设计单位必须从节能降耗和“三废”排放等方面进行客观、深入、细致的论证，做好环境评估和能源评估工作，避免因前期工作不扎实而给后续工作带来不可挽回的困难或麻烦。
大型化工项目从精益到设计的实践与思考
节能降耗减排，利企业、利社会、利子孙。在大型化工项目中，应积极选择经济可行的节能、降耗、减排技术。目前可用的技术有：
１）优先采用转化率高的新型化学反应设备技术。
２）降低循环水浓缩倍率：探讨高浓缩倍率（５ ～ ６以上）循环水技术、凝结水闭路循环技术、水网集成优化技术。
３）当循环水冷却塔设计时，考虑利用循环水回水压力的透平来驱动冷却塔推进器。
４）地下循环水和消防水管网充分使用三维斜三通和大半径弯头；管廊上的直角拐角处，除非便于清理，应采用斜三通和大半径弯头。
５）锅炉空气预热器、省煤器等。采用高效节能的热管换热器；高效、节能、结构紧凑的板壳式换热器应用于化工厂的适当位置。
６）锅炉、气化炉等工业炉升温干燥时，用甲醇、二甲醚代替柴油或柴油。
７）选择完整的硫磺回收和尾气处理工艺，做好粗硫、精硫、硫酸和二甲基亚砜的选择。
８）采用能量回收和梯级利用技术，利用余热、余压、排汽发电或低位能余热吸收制冷。
９）根据生产负载的调节范围，积极合理地选择变频电机。
１０）如果附近有电厂，积极探索由电厂直接供电。
设计投标时考虑技术专利权人和设计单位是否要捆绑在一起，这样更容易达到技术和经济的最佳匹配。对于采用ＥＰＣ模式的项目，有经验的造价工程师和结构、建筑、技术、设备等方面的专家应认真审核各投标人的投标价格或概算。如果被考察的承包商没有ＥＰＣ经验，有项目管理经验，最好不要采用ＥＰＣ管理模式。采用设计招标时，可举行设计方案竞赛，从工艺流程、设备选型、建筑结构实体工程量、造价、设计取费等方面选出最佳设计机组。设计方案对成本的影响远大于设计成本。项目越大越复杂，设计方案对成本的影响越大。设计评标不应以设计造价为主要定标因素。
与选定的设计公司签订设计合同时，应明确以下要求：
１）项目组要专门成立，最好能专心工作。应规定每个设计专业负责人和设计人员的经验和数量，并评估其能力以满足项目的需要。
２）在合同总额中，列出一定比例作为对设计人员的激励，督促其快速出具满足安全、质量、节约成本要求且尽量少返工的设计图纸。这笔奖金的分配需要建设单位的同意。
３）必须详细说明成套供货设备或装置的设计分工，并要求供货商提交的中间资料和设计所的审查质量。
４）明确要求使用ＰＤＭＳ（工厂设计管理系统）３Ｄ模型布置管道、设备和建筑物，使用ＨＴＲＩ（过程传热与换热器技术）计算软件优化换热器结构设计。
５）专用条款设计和施工图设计关于安全、环保、消防、职业健康、雷电灾害风险评估等方面的规定。不仅必须满足国家相关法律和标准的要求，还必须满足建设项目所在地相关部门的要求。若两次评审均未通过，评审费及相关费用由设计单位承担。
６）对各设备间距、管廊层数及预留情况提出建议。
设计前，组织设计单位各专业负责人一起参观已投运的同类装置，听取已投运单位对设计改进的意见；在设计正式之前，提前了解当地政府相关部门的特殊要求，避免和减少设计返工。在此调研总结的基础上，召开设计启动会，邀请专家参与，精心策划初赛设计。除了前期的设计复习，最好有３０％、６０％、９０％的３ｄ模型设计复习。
要在项目设计团队内部大力宣传“浪费可耻”的理念，实现“满足功能不浪费，国产生产满足需求不进口”的目标。
建设单位相关人员要深入参与设计，不能盲目相信或放纵设计。重庆３０万吨／年煤制甲醇项目，设计机组初估投资２２亿元，业主要求调整为１５亿元。车主全面参与设计过程，尽量考虑精益转化。最后实际总投资１３。１亿元。是同一个主人。在１０万吨／年甲醇制二甲醚项目中，业主利用取消、合并、重排、简化、重复、自动化等技术，与技术专利权人和设计名人员一起研究和确定已投产的同规模二甲醚装置在工艺路线、占地面积、设备类型、结构和数量、设备布局、节能减排等方面的优化点。设计建成后，生产厂房面积比同类６５０～７００ｍ２厂房少１５０～１９０ｍ２，总投资费用比同类厂房少近７００万元，吨醚０。７５ｔ蒸汽消耗远低于其他同类厂房，实现精益和设计。
必须先讨论较大口径管道上设置阀门的必要性，再讨论选型的合理性。ＰＥ管在地下管网尤其是消防水管网中要慎重使用，ｐｅ管的热焊接工艺目前还不够。
设计电气，应充分考虑外部电网和内部电气控制的防闪络设施和措施。对于主变电站，根据厂区附近国家电网２２０ｋＶ变电站和１１０ｋＶ变电站的距离和实际负荷，综合考虑主变电站的线路建设投资、线路损耗、防雷安全、投资和占地等因素，确定外部电网采用３５ｋＶ线路还是１１０ｋＶ线路。在非防爆区域，探讨了电缆铜芯采用铝芯的可能性。厂区道路侧的路灯设置应充分考虑道路两侧设备上已设置的灯具的照明。根据厂区夜间照明最低要求照度和实际使用情况，可适当取消厂区中间道路的路灯，保留厂区环形道路的路灯。根据实际功率计算，对于电机泵，可以用高压电机代替低压电机，以减少线路损耗。
除非成本太高，设备尽量不要用单系列备用机或一开一备用机设计，用二开一备用机或三全开二全开机，这样一台机器负荷降低生产，全厂不停机。
在适当的地方采用标准设计，对工程设计积极有效地运用价值工程原理。
采取设计和设计激励，鼓励设计人员出具准确的材料汇总表，规范设计变更程序。
设计与设计，设计与采购，设计与施工要快速友好沟通，正确衔接，合理交叉平行，减少内审和专业间沟通过程中的停留和不及时现象；设计应充分考虑方便施工的可能性。在设计项目中，要积极采纳施工专家的意见和建议，在保证质量、安全、投资可控的前提下，尽量采用易于施工、经济实惠的设计方案。设计在时间上为采购和施工创造条件。
总承包项目要把设备和大宗材料采购纳入设计计划，这样应该更容易实现精益。
对于一些特殊的专业化装置，可以采用合同能源管理来解决节能减排问题，可以进行专业化外包配套建设来解决未来的专业化管理问题，可以采用专业化完全采购来更有效地保证采购质量。
