第十七章发酵经济学-生产过程工程经济学概述.docx

第十七章 发酵经济学
发酵工程在技术上的成功，仅仅是其实现产业化开发过程的基本前提条件。生物技术最终能否转化成生产力，真正成为经济上可行的过程，要取决于对该过程的经济学分析(process economic analysis)。
简单来说，发酵经济学(Fermentation economics)就是对—项技术上成功的发酵技术在实现产业化，即建立—个完整生产工厂过程中进行成本及其预期经济效益分析。
当所从事的研究项目在技术上已具备投资建厂将其转化成生产力的条件，并且所有资质文件(qualifications)(生产、排污及产品许可)已经或将会被批准之后，就需向投资者进行该项目的说明。这时，过程经济分析便显得尤其重要。本章主要简介过程经济学的基本知识并举例说明设计和投资建厂过程。

第一节 成本估计
对投资者来说，没有成本估计(cost estimates)，就不能做出合理的投资决定。也就是说，对生产过程的成本估计是决定投资与否的基础。成本估计包括两个主要方面：资本成本(capital costs)和营业成本(operating costs)。前者是与工厂建立有关的成本，如土地准备、生产车间等；后者是与经营工厂有关的成本。如劳力、原材料、公用设施(蒸汽、水和电)等。

一、资本成本估计
资本成本通常分成直接(固定)成本(direct costs)和间接(营运)成本(indirect costs)两个部分。直接成本，又称固定成本(fixed capital costs)，是建造和装修工厂所花费的资金；间接成本，又称营运成本(working fixed capital costs)，是建设工厂过程中需要的费用、运输费和税金(taxes)等。资本成本估计(capital cost estimates)一般包含的项目如下。
资本成本估计项目
n 生产设备及功用设施（水、电、蒸汽及其配套工程）
n 仪器
n 设备、仪器及管道的安装及劳力费用
n 建筑工程（土地购买、筹建、工程承包费用）
n 管理
n 保险和税金
n 应急（预备）费用

二、营业成本
营业成本，又称生产成本(manufacturing costs)，是衡量生产产品所需费用的一个简单尺度。营业成本分成固定成本和可变成本(variable costs)。固定成本是与产品无关的项目费用，如经费(overheads)、折旧费(depreciation costs)和税金；可变成本是与产品有关的，如原材料、劳力、公用设施等。营业成本估计一般也含的项目如下。
营业成本估计的项目
n 原材料
n 公用设施
n 三废处理
n 劳力（包括培训）
n 管理
n 经费
n 专利权适用费
n 研发
n 销售成本
n 厂房维护
n 保险和税金
与每一项相关的费用均包含在该项目中，如劳力成本包括薪水、加班、额外福利、假期、培训、病假工资，电话、职务补给、专业费用(高级行政人员的昂贵轿车)。同样，原材料包括不同生长时期的各种培养基组分、过程监控所需的化学品、气体供应和催化剂等。
税金是指产品销售税金及附加、所得税等。产品销售税及附加包括产品税、增值税、营业税、资源税、城市维护建设税及教育费附加。

第二节 盈利能力分析与清偿能力分析
一、盈利能力分析
盈利能力分析主要是考察投资的盈利水平，用以下指标表示。
1，内部收益率(IRR)
内部收益率是指项目在整个计算期内各年净现金流量累计等于零时的折现率，它反映项日所占用资金的盈利率，是考察项目盈利能力的主要动态评价指标。其表达式为：
（1）
式中 CI：现金流人量；
CO：现金流出量；
(CI- CO)t：第t年的净现金流量；
FIRR：预计内部收益率；
n：计算期。
内部收益率可根据现金流量表用试差法计算所求得。在经济评价中，将求出的全部投资或自有资金(投资者的实际出资)的内部收益率(IRR)与行业的基准收益率或设定的折现率ic比较，当FIRR＞ic时，即认为其盈利能力已满足最低要求，在经济上是可以考虑接受的。
2，投资回收期Pt
投资回收期是指项目的净收益抵偿全部投资所需要的时间。它是考察项目在经济上的投资回收能力的主要静态评价指标。投资回收期一般从建设开始年算起，如果从投产年算起时，应予注明。其表达式为：
（2）
投资回收期可根据现金流量表(全部投资)中累计净现金流量来计算求得。其计算公式为：
在经济评价中，求出的投资回收期Pt与行业的基准投资回收期Pc相比较，当Pt＜Pc时，表明项目投资能在规定的时间内回收。
(3)净现值(NPV)
净现值是指按行业的基准收益率或设定的折现率，将项目计算期内各年净现值流量折现到建设期初的现值之和。它是考察项目在计算期内盈利能力的动态评价指标。其表达式为：

式中 FNPV：预计净现值。
净现值可根据经济现金流量表计算求得。净现值大于或等于零的项目是可以考虑接受的。
4，投资利润率
投资利润率是指项目达到设计生产能力后的一个正常生产年份的年利润总额与项目投资的比率，它是考察项目单位投资盈利能力的静态指标。对生产期内各年的利润总额变化幅度较大的项目，应计算生产期年平均利润总额与项目总投资的比率。其计算公式为：

年利润总额＝年产品销售收入-年产品销售税金及附加—年总成本费用
项目总投资＝固定资产投资+投资方向调节税+建设期利息+流动资金
5，投资利税率
投资利税率是指项目达到设计生产能力后的一个正常生产年份的年利税总额或项目生产期内的年平均利税总额与项目总投资的比率。其计算公式：

年利税总额＝年销售收入-年总成本费用
或 年利税总额＝年利税总额+年销售税金及附加
投资利税率根据权益表中的有关数据计算水得。在经济评价中。将投资利税与行业平均利税率对比，以判别单位投资是否达到本行业的平均水平。
6，资本金利润率
资本金利润率是指项目达到设计生产能力后的—个正常生产年份的年利润总额或项目生产期内的平均利润总额与资本金的比率，它反映投入项目的资本金的盈利能力。其计算公式为：

二、项目清偿能力分析
项目清偿能力分析主要是考察计算期内各年的经济状况及偿还能力。可以用以下指标表示。
1，资产负债率
资产负债率是反映项目各年所面临的经济风险程度及偿还能力的指标。

2，借款偿还期
借款偿还期由资金来源与运用表及国内借款还本付息计算表直接推算，以年表示。详细的计算公式为：

当借款偿还期满足贷款机构的要求期限时，即认为项目是有偿还能力的。
3，流动比率
流动比率是反映项目各年偿付流动负债能力的指标。

第三节 项目经济评价的基本报表
项目经济评价的基本报表有现金流量表、损益表、资金来源与运用表、资产负债表等。
1，现金流量表
反映项目计算期内各年的现金收支(现金流入和现金流出)用以计算各项动态和静态评价指标，计算经济内部收益率、经济净现值、投资回收期等评价指标，进行项目经济盈利能力分析。
2，损益表
该表反映项目计算期内各年的利润总额、所得税及税后利润的分配情况，用以计算投资利润率、投资利税率和资本金利润率等指标。
3，资金来源与运用表
该表反映项目计算期内各年的资金盈余或短缺情况，用以选择资金的筹措方案，制定适宜的借款及偿还计划，并为编制资产负债表提供依据。
4，资产负债表
该表综合反映项目计算期内各年末资产、负债和所有者权益的增减变化及对应关系，以考察项目资产、负债、所有者权益的结构是否合理。资产负债表用以计算资产负债率、流动比率及速动比率，进行清偿能力分析。

第四节 不确定性分析
项目评价所采用的数据，大部分来自预测和估算，有一定程度的不确定性。为了分析不确定性因素对经济评价指标的影响，需要进行不确定分析，以估计项目可能承担的风险，确定项目在经济上的可靠性。
不确定分析包括敏感性分析、盈亏平衡分析和概率分析等。
1，敏感性分析
通过分析、预测项目主要因素发生变化时对经济评价指标的影响，从中找出敏感因素，并确定其影响程度。在项目计算期内可能发生变化的因素有产品产量、产品价格、产品成本或主要原材料与动力价格、固定资产投资、建设工期等。敏感性分析通常是分析这些因素单独变化或多因素变化对内部收益率的影响。必要时也可分析对静态投资回收期和借款偿还期的影响。项目对某种因素的敏感程度可以表示为该因素按一定比例变化时引起评价指标变动的幅度，也可以表示为评价指标达到临界点如经济内部收益率等于经济基准收益率或经济内部收益率等于社会折现率时允许某个因素变化的最大幅度，即极限变化。为求此极限，可绘制敏感性分析图。
2，盈亏平衡分析
通过盈亏平衡点(BEP)分析项目成本与收益的平衡关系的一种方法。盈亏平衡点通常根据正常生产年份的产品产量或销售量、可变成本、固定成本、产品价格和销售税金及附加等数据计算，用生产能力利用率或产量表示。其计算公式为：
BEP(产量)＝设计生产能力× BEP (生产能力利用率)

盈亏平衡点越低，表明项目适应市场变化的能力越大，抗风险能力越强。
3，概率分析
使用概率研究预测各种不确定性因素和风险因素的发生对项目评价指标影响的一种定量分析方法。一般是计算项目净现值的期望值大于或等于零时的累计概率，累计概率越大，说明项目承担的风险越小。

第五节 过程设计
无论是对现有工厂设备的改善还是新工厂进行成本估计，首先要设计生产设备。下面介绍如何设计生产过程。
过程设汁(process design)应符合生产工厂的要求。通过生产总量(total capacity)、反应器内产物浓度和反应器生产能力可以估计反应器总容积。然后有根据地推测所需发酵罐的数目，应尽可能减少发酵罐的数目。从而初步确定发酵罐尺寸、种子及种子罐数目。此外，从总的工程考虑，大型发酵罐要优于小型的。成本与发酵罐尺寸之间存在如下的关系

可见，一个容积为l00m3的发酵罐所需的成本要低于两个50m3的发酵罐。同时必须指出，上式并不是一成不变的参考标准。在新工厂的过程设计中它会提供一种简便方法，但在原工厂扩大规模时，生产量及公用设施等因素也是不能忽略的。
已知发酵罐内产物浓度和发酵罐生产能力，就可以决定培养基成分和能量需求(energy requirement)，进而明确所需的底物。在需氧发酵情况下，必须知道发酵罐的传质特性(mass transfer characteristics)以计算最佳气体流速(optimum air-flow rate)、然后计算压缩机的尺寸。一旦生成所需浓度的产物，就必须决定产品分离和纯化所需的水平。过程设计的程序见下表。
过程设计的程序和方法

工厂的生产过程与公用设施的总平面图
符合要求，对特定规模的生产进行成本估计时，需要了解这一特定规模的生产的主要过程步骤(major processing steps)、物质守恒(material balance)、能量守恒(energy balance)和动力学。然后通过：①与旧过程或相似的过程进行比较；②对设备或过程步骤的主要项目进行资本成本估计；②通过收益、能量需求和资本成本进行运行成本和生产成本估计，从而得到特定规模生产的成本估计。
发酵工厂一般比较相似，主要的不同在于催化物是酶还是微生物。