作者：Dana Watts、Mark O’Brien

      有效地控制微电子、微电机系统和纳米工厂的设计、建筑和运行的成本不是件轻松的事情。但是，如果所有的投资者、用户、经营者、设计团队和施工人员都及早地了解总成本的构成，就更加可能实现这个目标。掌握和实现成本控制的四个基本因素包括：

      • 了解一座工厂的真正的成本，不仅要考虑到它的最初的成本，还要考虑到维持它正常运行的成本；

      • 把握好设计的目标和它们对价格的影响；

      • 把握好系统对价格的影响；

      • 制定价格策略，做出有效的预算决定。|||真正的成本

      由于现在材料和劳动力的价格往往是不可预知的，因此要制定一个能够预测的预算越来越困难。弄清楚钱都用在哪些地方是攻克这一难关必须迈出的第一步，最初的成本和维持它正常运行的成本都值得重视。

      在规划和设计阶段所做的决定不仅会影响最初成本，而且随着时间的推移还会对工厂的整体运行成本产生更深远的影响。

      先进技术工厂在二十年有效使用期内的运行成本可能是最初建造成本的七倍(图1)。从图表来看，运行成本和建筑物的维护维修构成了真正的成本。通过对比发现，最初的设计和建筑的成本只占到真正的寿命周期成本的百分之十左右。显然，在建筑物系统的运行和维护中，首先应从这一环节出发，想方设法去降低成本。预先的正确的设计决策将降低工厂的总的寿命周期成本。

      许多决定都与工程服务系统有关。许多先进技术工厂的成本数据分析揭示，一个项目的最初的成本优势主要体现在机/电和工艺系统上，而它们在洁净室的建筑成本中往往没有那么突出。这些重要的结果将对工厂的寿命成本产生极大的影响。

      

      在美国俄亥俄州立大学，在新的大楼已经开工之后才开始营建这个占地面积超过19,000平方英尺的洁净室和研究工厂。这个可以移动的构架将用于生物微电机系统设备的研究，这种设备能够在人体内输送药品以抗击癌症和糖尿病。这个构架主要由以下部件构成：

      •双层厂房、全钢结构和二层混凝土板；

      •砖石、玻璃和金属面板表面；

      •第一层是占地4,100平方英尺的实验室和3,200平方英尺的办公区域；

      •第二层是占地7,300平方英尺的港湾——夹墙型100级(ISO 5级)洁净室；

      •除了工艺排风扇之外，还有设在屋顶上的钢架支撑的新风机组和空气再循环处理机组；

      •加快未来作为中央综和动力站使用的占地面积达10,615平方英尺的建筑物的扩建速度。

      这个项目于2005年完成，相对总的项目预算，工成的成本分布如表1：

      

      对先进技术工厂来说，最初的成本有一半以上都用在HVAC、工艺管道、水暖管道和电气建造上。这些系统的开销几乎是整个工厂运行成本的全部。

      设计的出发点

      控制工程系统的成本和开展成本控制程序要求规划队伍加强对关键的设计出发点的控制。

      程序

      在工厂设计时，研究和/或制造程序决定了所需的洁净等级以及机械和工艺系统必要的精确性。然后着手进行设计，同时考虑成本方面的问题。

      制定程序

      一个成功的程序本身就是一个有效的成本控制工具。通过研究项目的需求得出明确结论，并且根据这些规定形成一套多数人都能接受的解决办法，确定基本成本的范围并且剔除无关的成本因素。

      预算

      在制定预算时往往会因为项目的规模大小、复杂程度和时间安排而使用完全不同的技巧。作为预算，它反映整个蓝图和建造细节的速度越快，在成本控制方面的贡献也就越大。

      如果制定预算的过程包含以下内容，对设计可能更有利：

      •通过具体项目的材料和项目的安装范围的详细规定，得到滚动成本的预估或模型需要在设计过程中的各个阶段不断更新；

      •聘请成本顾问、外部评估人员或者建筑经理来研究和检验成本预估；

      •在决策的过程中充分利用和参考成本数据分析；

      •必要的软性成本；

      •当建造时间非常紧张和急迫的情况下，可以适当增加项目的成本。

      在制定预算时可能需要用到各种办法，而且需求的详细程度决定了这些方法之间的差异。粗略的办法是依照历史数据，通过每平方英尺的价格公式计算出预算，对清洁的工厂来说，这种办法的利用价值极低。在洁净室类型的模型中需要考虑更多的细节，通过研究具体的洁净室类型，掌握它对成本的具体影响，例如洁净室和实验室。详细的预算模型使用了覆盖每个元素的同行项格式，它是建立真正的成本预算的唯一途径。|||规范/安全措施

      建立规范和制度的要求也在左右着设计。地区法律、环保法规、消防标准、地方性条例、保险规章和其它外部需求在相邻的几个州或者城市之间可能会有很大的不同。

      微米技术工厂和纳米技术工厂本身并没有什么危害性，但在研究或者制造过程中经常会使用有危害性的生产材料，从而产生更多的规范应用。建立规范能够限制工厂的规模或其内部向外传播的距离，而且它们能够扩大对消防和人生安全保护方面的要求。

      系统对工厂成本的影响

      对技术先进的典型工厂来说，建筑和工程服务费用只占其二十年寿命成本的千分之一。在设计过程中由设计团队做出的重要决定在设计和建造完成之后将决定生产的成本、动力消耗，以及运行/维护成本。

      能源和水的成本

      大部分运行的成本都用在能源上，包括天燃汽、石油和电能。能源价格将直接关系到由用户要求和设计要求使用的HVAC设备、工艺设备/工具、内部照明和现场照明。

      作为运行成本中的一项主要支出，水费的支出在大多数领域也已经出现大幅度的上升。在先进技术工厂中，对水的需求之所以很高是因为需要供给DI系统和保证冷却塔的水的补给。即便是一台再循环流速为每分钟100加仑(gpm)的小型DI系统，按照工艺工具的要求，每年至少需要一百三十万加仑的水。

      冷却塔补给的用水量大约占再循环水量的3%到5%。以600吨的水塔或者制冷负荷为例，考虑到流动和蒸发的影响，最高补给水流速度为72 gpm。以供水和排水速度高的地区为标准，可以计算出每年实际的用水成本。

      与动力消耗有关的结果要求项目小组不仅要看到设备和系统的最初成本，而且还要对长期成本和/或者如何降低系统的各个环节的成本支出做出评价。

      环境控制

      适合工