Σχεδιασμός Χημικών Προϊόντων Δημήτρης Χατζηαβραμίδης, PhD, FAIChE Σχολή Χημικών Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο 30/10/20151ΔΧ.

Σχεδιασμός Χημικών Προϊόντων Δημήτρης Χατζηαβραμίδης, PhD, FAIChE Σχολή Χημικών Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο 30/10/20151ΔΧ

30/10/2015ΔΧ2 Στάδια Σχεδιασμού Προϊόντων 1.Αναγνώριση Aναγκών 2.Γέννηση & Συλλογή Iδεών 3.Επιλογή καλλίτερων ιδεών 4.Σχεδιασμός βιομηχανικής παραγωγής Ανάγκες Κατάταξη σε: o Ουσιώδεις ή Βασικές: να ικανοποιηθούν όλες o Επιθυμητές: να ικανοποιηθούν μόνο εκείνες που δεν ικανοποιούνται από άλλα ανταγωνιστικά προϊόντα o Χρήσιμες: δεν είναι απαραίτητο να ικανοποιηθούν Σύστημα παρόμοιο με Michelin Travel Guides: αξίζει ένα ταξίδι (worth a journey), αξίζει μια παράκαμψη (worth a detour), ενδιαφέρον(interesting) Μετάφραση σε Ιδέες

Ιδέες Είναι κοινή παραδοχή (consensus) ότι στο Σχεδιασμό Προϊόντων χρειάζεται κανείς 20 με 700 ιδέες για να έχει ένα επιτυχημένο προϊόν. Οι εκτιμήσεις (αριθμός των ιδεών για ένα επιτυχημένο προϊόν) διαφέρουν από βιομηχανία σε βιομηχανία. Από τη Du Pont λένε ότι χρειάζονται 300 αρχικές ιδέες για να δημιουργηθεί ένα εμπορικά βιώσιμο προϊόν. Από τη 3Μ λένε ότι μπορούν να αναπτύξουν ένα επιτυχημένο προϊόν από περίπου 10 ιδέες. Γεννώνται o Από έλξη αγοράς (market pull) (α) Αναγνωρίζονται Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Ποιότητας (Critical Quality Attributes) προϊόντος και παράγοντες που τα επηρεάζουν, δηλ., Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Πρώτων Υλών και Κρίσιμοι Παράμετροι Διεργασίας, π.χ., πίεση, θερμοκρασία, ρυθμός ροής, κλπ. (β) Αναζήτηση της σχέσης ΚΧΠ = συνάρτηση (ΚΧΠΥ, ΚΠΔ) o Από ώθηση τεχνολογίας (technology push) Καινούργια εφαρμογή υπάρχουσας τεχνολογίας Πηγές ιδεών o Ομάδα ανάπτυξης προϊόντος o Οι πιο σπουδαίοι πελάτες (lead users) o Εμπειρογνώμονες, δηλ., τεχνικοί σύμβουλοι, εφευρέτες, συνταξιοδοτημένο προσωπικό ανταγωνιστών o Βιβλιογραφία (διπλώματα ευρεσιτεχνίας – υλοποίηση, π.χ., μέθοδος Haber για παραγωγή ΝΗ3 στη διάρκεια του Α’ Παγκοσμίου πολέμου) & διαδίκτυο (αξιοπιστία) 3

30/10/2015ΔΧ4 Ιδέες Οι ιδέες συλλέγονται και καταγράφονται Η τεχνική του brainstorming (καταιγισμού ιδεών), που προϋποθέτει την ύπαρξη ομάδας εργασίας, λειτουργεί με επιτυχία για την παραγωγή ιδεών όταν τηρούνται ωρισμένοι κανόνες, όπως o Οι ιδέες παράγονται ελεύθερα, χωρίς να ανησυχούμε αν ωρισμενες έχουν προβλήματα o Όλες οι ιδέες αποτυπώνονται με τον ίδιο τρόπο (common format) o Η ιδιοποίηση ιδεών καθώς και οι χαρακτηρισμοί προσώπων που τις πρότειναν αποφεύγονται o Η εκκεντρικότητα δεν καταπίεζεται αλλά ενθαρρύνεται, ακόμη κι αν οι ιδέες φαίνονται απίθανες

30/10/2015ΔΧ5 Ιδέες ‘Ολες οι συναντήσεις brainstorming μετά από 1 ώρα έχουν την τάση να καθυστερούν ή να φθάνουν σε στασιμότητα. Η παραγωγικότητα της ομάδας φθίνει αλλά μπορεί να αυξηθεί η δημιουργικότητα. Για να συνεχιστεί με επιτυχία η συνάντηση χρειάζονται ερεθίσματα (stimuli) του τύπου o Κριτική ιδεών που γεννήθηκαν από διαφορετικές μεθόδους. Παράδειγμα: «Αυτή η ιδέα είναι ανόητη, αλλά αν πηγαίναμε στην αλιφατική πλευρική αλυσίδα, τότε…» o Καταγραφή και κριτική όλων των υποθέσεων που έγιναν για συγκεκριμένη πρόταση. Παράδειγμα: «Νομίζω πως δεν χρειαζόμαστε διαλύτη αλλά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αεροσόλ (αερόλυμα)» o Χρήση αναλογιών. Παράδειγμα: Όλοι θυμούνται την αναλογία θερμικής αγωγής και μοριακής διάχυσης που περιγράφονται από τα ίδια μαθηματικά. Λίγοι θυμούνται πως η ελεύθερη ενέργεια μπορεί να μεταβληθεί με το pH αντί για τη θερμοκρασία» o Διερεύνηση αντιθέτων. Παράδειγμα: «Η αντίστροφη όσμωση χρησιμοποιεί μεμβράνη επιλεκτική για το νερό για να διαχωρίσει πολύ νερό από λίγο άλας στο θαλάσσιο νερό. Τι θα γίνει αν χρησιμοποιούσαμε μεμβράνη επιλεκτική για το άλας;»

ΔΧ Τρόποι (styles) επίλυσης προβλημάτων Έρευνα πολλών χρόνων από τον Kirton (2003) δείχνει ότι είναι χρήσιμο να διακρίνονται στη νοητική ανάπτυξη δύο τρόποι: προσαρμογή (adaption) και καινοτομία (innovation). Προσαρμογή είναι η επίλυση προβλημάτων με χρήση υπάρχουσας ή στενά συνδεδεμένης τεχνολογίας. Καινοτομία είναι η επίλυση προβλημάτων με χρήση φαινομενικά άσχετων μεταξύ τους πληροφοριών. Η επιλογή της λέξης καινοτομία είναι ατυχής γιατί η λέξη αυτή στην καθομιλούμενη χρησιμοποιείται σαν συνώνυμο της δημιουργικότητας (creativity). Στην πραγματικότητα, η καινοτομία μπορεί να είναι δημιουργική, όμως εξ ίσου δημιουργική μπορεί να είναι και η προσαρμογή. Προσαρμογή και καινοτομία αξιολογούνται με ψυχολογικά τεστ. Ο καθένας μας μπορεί να βρεί τον τρόπο που επιλύει προβλήματα αν αναλογιστεί πως οι άλλοι βλέπουν την συνεισφορά του στην επίλυση ενός προβλήματος. Αν οι άλλοι μας αποκαλούν «σπασίκλα (nerd)», «κηφήνα (drone)» ή «κάποιον που μετράει τα φασόλια (bean-counter)», τότε πιθανότατα είμαστε του τύπου «προσαρμοστής (adaptor)». Αν οι άλλοι μας αποκαλούν «παλαβό (flake, space cadet, scatterbrain)», «περίεργο ή παράξενο (weirdo, strange, eccentric)» ή «ελαφρύ (loose canon)», τότε πιθανότατα είμαστε του τύπου «καινοτόμος (innovator)». Δεν είναι περίεργο ότι πετυχημένοι επαγγελματίες σε μια και μόνη κατηγορία έχουν παρόμοια στυλ και διάφορα επαγγέλματα ενθαρρύνουν διαφορετικά στυλ. Συνήθως οι λογιστές είναι προσαρμοστές (adaptors). Φανταστείτε τι θα γίνονταν αν πετυχημένοι επιχειρηματίες χρησιμοποιούσαν καινοτόμους λογιστές (creative accounting?) 6

30/10/20157 Ώθηση Τεχνολογίας Τρόποι (styles) επίλυσης προβλημάτων Εκτός από τους προσαρμοστές (adaptors), π.χ., Pierre de Montreuil, αρχιτέκτονας του 13 ου που έφτιαξε το Sainte Chapelle και το περίφημο ρόζ παράθυρο στην νότια πλευρά της Notre Dame, και τους καινοτόμους (innovators), π.χ., ο γιατρός και μοναχός Michael Servitus του 15 ου αιώνα με τις πρωτοποριακές του θεραπείες αλλά και τα περίεργα θρησκευτικά του πιστεύω, υπάρχουν και οι πρωταθλητές (champions), π.χ., Lorenzo de Medici or Magnificent που έζησε στα 1400 μΧ ή μΚΕ και με κάθε μέσο ηθικό ή ανήθικο πέτυχε να φέρει πολιτική και πολιτισμική αναγέννηση στη Φλωρεντία ‘Όπως οι άνθρωποι έτσι και οι επιχειρήσεις έχουν το δικό τους στυλ επίλυσης προβλημάτων Καινοτομία Προσαρμογή Έλξη Αγοράς Start-ups Powdermed Airbus Motorola Hewlett Packard Praxair Exxon Shell Kellogg’s Gilette Unilever

Ιδέες Καταγραφή Λίστα ιδεών για να κάνουμε το πλύσιμο των ρούχων πιο αποτελεσματικά: (α) Επανασχεδιασμός του ηλεκτρικού πλυντηρίου, (β) Ανάπτυξη νέου είδους απορρυπαντικού Λίστα ιδεών για μεθόδους χορήγησης φαρμάκων: (α) Από το στόμα (δισκίο ή κάψουλα), (β) Διαδερμικά (π.χ., αντισυλληπτικά), (γ) Από τους πνεύμονες (π.χ., φάρμακο σε μορφή αεροσόλ), (γ) Στο μάτι με ένεση ή από ένθεμα (implant), κλπ Λίστα ιδεών για αντικατάσταση λιθογραφικής μεμβράνης που περιέχει καρκινογόνο διαλύτη και απαιτεί μεγάλες ποσότητες του ίδιου διαλύτη για καθαρισμό των πιεστηρίων Λίστα ιδεών για εφαρμογή της τεχνολογίας δείκτη στάθμης: (α) Εφαρμογή σε τέστ εγκυμοσύνης (εξετάζονται τα ούρα της γυναίκας), (β) Εφαρμογή σε τέστ της φρεσκότητας των ψαριών Πηγές Διαλογή φυσικών προϊόντων (Natural product screening) o Γλυκαντικό χαμηλών θερμίδων από Stevia rebandiana (cua-he-he = γλυκό βότανο) o Vinchristine: φάρμακο για παιδική λευκαιμία από τη μυρτιά της Μαδαγασκάρης. 53 τόννοι φυλλών από τη μυρτιά αυτή δίνουν 100 γραμ. φαρμάκου o Diosgenin: το πρώτο αντισυλληπτικό από το στόμα αρχικά παράγονταν από μια πρωταρχική ένωση (precursor) που βγαίνει από τη γλυκοπατάτα του Μεξικού 8

Ιδέες Πηγές Διαλογή φυσικών προϊόντων (Natural product screening) o Μορφίνη από την παπαρούνα του οπίου (μήκων υπνοφόρος). Με διεστεροποίηση γίνεται ηρωϊνη o Reserpine: φάρμακο για την υπέρταση (αφύσικα υψηλή πίεση του αίματος) αρχικά από το φυτό indian snakeroot (οφιοειδές φυτό) o Digitoxin και digoxin από το φυτό foxglove (δακτυλίς ή χελιδονόχορτο) για τις καρδιακές αρρυθμίες. Το φυτό χρησιμοποιείται από το 1785 για φάρμακα o Lovastatin: φάρμακο για μείωση χοληστερόλης που εξάγεται από μύκητα (fungus) όπως η πενικιλλίνη (αντιβιοτικό) και η κυκλοσπορίνη (ανοσιοκατασταλτικό για χρήση σε μεταμοσχεύσεις οργάνων) o Παραγωγή από παθογόνους μικροοργανισμούς, π.χ., βακτήρια o Βιομιμητική: πολυγλυκίνη δίνει την αντοχή στον ιστό της αράχνης λόγω του μεγάλου αριθμού δεσμών υδρογόνου → πολυαμίδες σε αλεξίσφαιρα γιλέκα Χημική σύνθεση o Υπολογιστική Χημεία (Computational Chemistry) o Συνδυαστική Χημεία (Combinatorial Chemistry): εντοπίζει όλα τα πιθανά ενεργά συστατικά ή μοριακά κομμάτια (molecular fragments) και τα εξετάζει ρομποτικά σε όλους τους πιθανούς συνδυασμούς Παράδειγμα. Το 1998 Reddington και συνεργάτες προσπάθησαν να βελτιστοποιήσουν τη σύσταση του καταλύτη για κυψελίδες καυσίμου μεθανόλης. Κατασκεύασαν συστοιχίες με 645 ηλεκτρόδια από 5 καθαρά στοιχεία, 80 συνδυασμούς 2, 280 συνδυασμούς 3 και 280 συνδυασμούς 4 στοιχείων 9

30/10/2015ΔΧ10 Παράδειγμα Σχεδιασμού - Σύνθεση πολυπεπτιδίων Το Μάιο του 1959, ο Bruce Merrifield άρχισε νε μελετά την ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου σύνθεσης πολυπεπτιδίων και πρωτεϊνών. Με απλούς όρους, η μέθοδος αφορά την προσθήκη ενός συγκεκριμένου αμινοξέος Α στην επιφάνεια στερεών σφαιριδίων 100 μm σε σταθερή κλίνη (packed bed). Αφού η κλίνη εκπλυθεί, ένα δεύτερο αμινοξύ Β προστίθεται σε περίσσεια και αντιδρά για να παραχθεί ΑΒ. Η κλίνη εκπλύνεται πάλι και ένα άλλο αμινοξύ προστίθεται για να παραχθεί ΑΒC. H διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται αρκετές φορές. Τελικά το παραγόμενο μόριο απομακρύνεται από τα σφαιρίδια. Αυτό οδήγησε τον Merrifield στην σύνθεση πολυπεπτιδίων και για τη δουλειά του αυτή κέρδισε το βραβείο Nobel της Χημείας το 1984. Πολλές φαρμακευτικές εταιρείες ενδιαφέρονται να παράγουν φαρμακολογικά δραστικά (ΑΡΙs) πεπτίδια με τον ίδιο τρόπο. Ο διαθέσιμος στο εμπόριο εξοπλισμός για την παραγωγή αυτών των πεπτιδίων μπορεί να παράγει μόνο 5 γραμμάρια δεκαπεπτιδίου την ημέρα. Η εταιρεία σας όμως ενδιαφέρεται για παραγωγή του δεκαπεπτιδίου σε ποσότητες 500 γραμμαρίων την ημέρα. Ο κύριος λόγος που η μέθοδος του Merrifield είναι λιγότερο παραγωγική είναι ότι η επιφάνεια για αντίδραση είναι μικρή, έτσι ώστε η φαινομενική συγκέντρωση των πεπτιδίων που παράγονται είναι 2 x 10 -6 M. Πολλοί πιστεύουν πως αν αυξηθεί η φαινομενική συγκέντρωση, ο εξοπλισμός που απαιτείται θα γίνει πιο παραγωγικός.

Παράδειγμα Σχεδιασμού - Σύνθεση πολυπεπτιδίων Για να γίνει αυτό, σας ζητούν: Να εξετάσετε τις εξής ιδέες: 1. Χρήση σφαιριδίων 1 μm για να αυξηθεί η παραγωγή, 2. Να γίνει η αντίδραση στα τοιχώματα των πόρων σε σωματίδια 100 μm, 3. Να προστεθεί το αμινοξύ Α σε ένα υδροδιαλυτό πολυμερές, και να εγκλεισθεί μέσα σε μικροκάψουλα 100 μm. Τα άλλα οξέα, Β, C, κλπ., μπορούν να εισέλθουν στην κάψουλα με διάχυση αλλά το πολυμερές δεν μπορεί να διαχυθεί έξω από την κάψουλα. Να επιλέξετε την καλλίτερη από τις τρείς ιδέες και να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. Λύση Η σύγχρονη τεχνολογία παράγει 5 g την ημέρα δεκαπεπτιδίου. Αν το δεκαπεπτίδιο έχει μοριακό βάρος (MW) 1000 Da (MW αμινοξέος ~100 Da), αυτό είναι ισοδύναμο με 5x10 -3 mol. Ένα τέτοιο μόριο απαιτεί 10 στάδια, το καθένα από τα οποία περιλαμβάνει μια αντίδραση που ακολουθείται από μια έκπλυση. Υπολογίζεται ότι κάθε στάδιο διαρκεί 20 min, δηλαδή, συνολικά 200 min για τα 10 στάδια που απαιτούνται για ένα μόριο. Αν λειτουργία (setting up) και διακοπή λειτουργίας (shutting down) της εγκατάστασης παραγωγής παίρνουν τον ίδιο χρόνο, απαιτούνται 400 min για ένα μόριο. Τα 5x10 -3 mol/ημέρα είναι ισοδύναμα με (5x10 -3 ) x (6x10 23 ) μόρια/ημέρα = (5x10 -3 ) x (6x10 23 )/(60x24) μόρια/min. Επειδή η δημιουργία 1 μορίου δεκαπεπτιδίου παίρνει 400 min, δημιουργούνται (5x10 -3 ) x (6x10 23 )/(60x24)/(1/400) μόρια = 8 x10 20 μόρια την ημέρα, που έχουν ποαπαιτούμενο ισάριθμες θέσεις για τις αντιδράσεις προσθήκης αμινοξέων στην επιφάνεια των σφαιριδίων. Ο αριθμός αυτός μετράει τη χωρητικότητα του αντιδραστήρα. 1 μόριο έχει όγκο (1 nm) 3 ⇒ 8 x10 20 μόρια έχουν όγκο 8 x10 20 nm 3. 11

Παράδειγμα Σχεδιασμού - Σύνθεση πολυπεπτιδίων Λύση Για πρότυπο (benchmark), παίρνουμε σφαιρίδια, ακτίνας a = 100 μm (διαμέτρου d), για πληρωτικό υλικό σε μόνιμη στερεά κλίνη (packed bed) με ποσοστό διακένων (void fraction), ε, ας υποθέσουμε, 0.40. Η κλίνη έχει ειδική επιφάνεια, α, που υπολογίζεται από την επιφάνεια και τον όγκο ενός σφαιριδίου και το ποσοστό διακένων Το 1 μόριο έχει επιφάνεια με εμβαδό 1 nm 2 = (1x10 -7 ) 2 cm 2 = 1x10 -14 cm 2 αλλά κατά- λαμβάνει χώρο στον αντιδραστήρα (σταθερή κλίνη) με όγκο Τα 8x10 20 μόρια δεκαπεπτιδίου που παράγονται συνολικά απαιτούν όγκο που είναι ο όγκος του αντιδραστήρα (σταθερής κλίνης). Για την παραγωγή των 5g δεκα- πεπτιδίων την ημέρα, ο αντιδραστήρας έχει περίπου 8x10 20 / 2x10 4 = 4x10 16 θέσεις αντίδρασης προσθήκης αμινοξέων ανά cm 3. Αν το μήκος του αντιδραστήρα, l, είναι 200 cm = 2 m, η διάμετρος, D, του θα είναι (4x100/π)1/2 cm = 11.3 cm. O χρόνος, t, που απαιτείται για τα αντιδραστήρια να διανύσουν όλο το μήκος του αντιδραστήρα είναι συνήθως 10% του χρόνου αντίδρασης, δηλαδή, t = 0.10x20x60 s = 120 s, και η ταχύτητα ροής, υ = l/t = 200/120 cm/s = 1.67 cm/s. 12

ΔΧ13 Παράδειγμα Σχεδιασμού - Σύνθεση πολυπεπτιδίων Λύση Για το πρότυπο (benchmark), ο αντιδραστήρας (σταθερή κλίνη) έχει τη μορφή H ταχύτητα ροής σχετίζεται με την πτώση πίεσης κατά μήκος του αντιδραστήρα σύμφωνα με την Blake-Kozeny εξίσωση (παραλλαγή της εξίσωσης Darcy για ροή σε πορώδη υλικά) Από την παραπάνω σχέση, με ιξώδες υγρού μ = 10 -2 g/(cm s), Δp = 3x107g/(cm/s2) ≈ 30 atm, που είναι τυπική πίεση για χρωματογραφικές στήλες. Για την ιδέα (1), χρησιμοποιούμε σφαιρίδια 100 φορές μικρότερα με ειδική επιφάνεια, α, 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή των σφαιριδίων του προτύπου. Με τον ίδιο όγκο για τον αντιδραστήρα και σφαιρίδια με ακτίνα 1 μm, η χωρητικότητα του αντιδραστήρα για την ιδέα (1) είναι 100 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του αντιδραστήρα για το πρότυπο. Μέχρι εδώ τα πράγματα είναι καλά. Εκει που υπάρχει πρόβλημα είναι στην πτώση πίεσης, αν διατηρήσουμε για τον αντιδραστήρα της ιδέας (1) τις ίδιες διαστάσεις με τον αντιδραστήρα για το πρότυπο. D = 11.3 cm l = 200 cm

Παράδειγμα Σχεδιασμού - Σύνθεση πολυπεπτιδίων Λύση Για την ιδέα (1), η πτώση πίεσης με σφαιρίδια με a = 1μm είναι 104 φορές μεγαλύτερη από αυτή του προτύπου (με σφαιρίδια με a = 100 μm). Αν και μπορούμε να κατασκευάσουμε αντιδραστήρες γι αυτές τις πιέσεις, π.χ., κατασκευή τοιχώματος με μεγάλο πάχος, είναι βέβαιο ότι πιέσεις αυτού του επιπέδου είναι ικανές να παραμορφώσουν τα σφαιρίδια, να αλλάξουν το ποσοστό διακένων, και να μειώσουν τη ροή μέσα από τον αντιδραστήρα. ΄Εχουμε δύο τρόπους για να αντιμετωπίσουμε αυτό το πρόβλημα: (α) Να κρατήσουμε την πτώση πίεσης την ίδια όπως στο πρότυπο και να αλλάξουμε τις διαστάσεις του αντιδραστήρα, π.χ., να αυξήσουμε τη διάμετρο του αντιδραστήρα 30 φορές. Τέτοιου είδους κλίνες σε σχήμα τηγανίτας (l << D) χρησιμοποιούνται για χρωματογραφικό διαχωρισμό ινσουλίνης. (β) Να μειώσουμε την μεγάλη πτώση πίεσης που παρατηρείται με σφαιρίδια με a = 1μm, π.χ., να κάνουμε την πτώση πίεσης 10 φορές μικρότερη αντικαθιστώντας την μόνιμη κλίνη με τα σφαιρίδια με ένα πορώδη μονόλιθο με κυλινδρικούς πόρους. Στην περίπτωση (β), όπως στην (α), θα έχουμε κλίνη μικρού μήκους και μεγάλης διαμέτρου. Και στις δύο περιπτώσεις, είναι δύσκολο να έχουμε γρήγορη έκπλυση και αντίδραση στο χρόνο που αναμένουμε. Η ιδέα (1) δεν είναι καλή. 14 l D

30/10/2015ΔΧ15 Παράδειγμα Σχεδιασμού - Σύνθεση πολυπεπτιδίων Λύση Η ιδέα (2) με πορώδη σφαιρίδια μεγέθους 100 μm με πόρους μεγέθους 1 μm δίνει ειδική επιφάνεια, α, 100 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του προτύπου. Με την ιδέα (2) έχουμε 100 φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα για αντιδραστήρα με τις ίδιες διαστάσεις όπως και στο πρότυπο και την ίδια πτώση πίεσης όπως στο πρότυπο. Κι εδώ όμως υπάρχουν προβλήματα: (α) Δεν είμαστε σίγουροι αν μπορούμε να κατασκευάσουμε πορώδη σφαιρίδια με συγκεκριμένο μέγεθος πόρων, και (β) Έχουμε μια επί πλέον αντίσταση στην εκτέλεση της αντίδρασης, την αντίσταση που προέρχεται από τη μεταφορά των αμινοξέων από την εξωτερική επιφάνεια των σφαιριδίων μέσα στους πόρους τους προκειμένου να αντιδράσουν εκεί. Ο συντελεστής διάχυσης αμινοξέος στους πόρους, D, είναι περίπου 10 -6 cm 2 /s και ο χρόνος για να λάβει χώρα η αντίδραση είναι περίπου d 2 / D = [(100x10 -4 cm)] 2 / (10 -6 cm 2 /s) = 25 s, που είναι πολύ μικρότερος από το χρόνο των 20 min για την αντίδραση στο πρότυπο. Η ιδέα (2) χρειάζεται να επιβεβαιωθεί πειραματικά. Για την ιδέα (3), το αμινοξύ Α που προστίθεται σε υδατικό διάλυμα πολυμερούς εγκλωβίζεται σε μικροκάψουλες μεγέθους 100 μm με μεμβράνη που αφήνει τα άλλα αμινοξέα, αλλά όχι το πολυμερές, να διαχέονται μέσω αυτής που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία της μεμβράνης. Ας υποθέτουμε ότι χρησιμοποιείται υδατικό διάλυμα 1% πολυμερούς με MW 10,000.

Παράδειγμα Σχεδιασμού - Σύνθεση πολυπεπτιδίων Λύση Για την ιδέα (3), η χωρητικότητα του αντιδραστήρα ανά μονάδα όγκου διαλύματος υπολογίζεται ως εξής. 1 cm 3 υδατικού διαλύματος με 1% πολυμερές ΜW 10,000, που δημιουργεί τη μεμβράνη της μικροκάψουλας, περιέχει ή 6x10 17 θέσεις αντίδρασης προσθήκης αμινοξέων ανά cm 3, δηλαδή 15 φορές περισσότερες από αυτές στον πρότυπο αντιδραστήρα. Με αυτή τη χωρητικότητα, ο αντιδραστήρας που θα περιέχει τις μικροκάψουλες θα είναι μικρότερος σε όγκο με την ίδια περίπου πτώση πίεσης. μεμβράνη μικροκαψούλας θέσεις αντίδρασης προσθήκης αμινοξέων Η ιδέα (3) αυτή αξίζει να εξεταστεί περαιτέρω. Όμως και στην ιδέα (3) υπάρχουν προβλήματα: (α) Δεν είμαστε σίγουροι πως μπορούμε να κατασκευάσουμε μεμβράνη που επιτρέπει να την διαπερνούν αμινοξέα αλλά όχι μόρια του πολυμερούς μοριακού βάρους 10,000, (β) Χρειάζεται να ανακτήσουμε τα δεκαπεπτίδια μέσα από τις μικροκάψουλες και ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι να καταστραφούν οι μικροκάψουλες;;; Συμπέρασμα: Η καλλίτερη ιδέα φαίνεται να είναι η 2. 30/10/2015ΔΧ16

30/10/2015ΔΧ17 Στάδια Σχεδιασμού Προϊόντων 1.Αναγνώριση αναγκών 2.Γέννηση & Συλλογή ιδεών 3.Επιλογή καλλίτερων ιδεών 4.Σχεδιασμός βιομηχανικής παραγωγής Σχεδιασμός βιομηχανικής παραγωγής Θέματα για εξέταση 1.Αξιολόγηση πνευματικής ιδιοκτησίας (intellectual property) 2.Παροχή πληροφοριών που λείπουν από τα προηγούμενα στάδια 3.Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον 4.Καθορισμός προδιαγραφών 5.Ανάλυση οικονομικών Πνευματική ιδιοκτησία Αποτελείται από διπλώματα ευρεσιτεχνίας (patents), που εμποδίζουν τους ανταγωνιστές να παράγουν το ίδιο προϊόν, και εμπορικά μυστικά (trade secrets) Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας (patent): συμβόλαιο μεταξύ του εφευρέτη και της κυβέρνησης. Αν ο εφευρέτης πείσει την κυβέρνηση, που αντιπροσωπεύεται από το Γραφείο Διπλωμάτων Ευρεσιτεχνίας, ότι η εφεύρεση είναι νέα, η κυβέρνηση δίνει στον εφευρέτη αποκλειστικά δικαιώματα στην εφεύρεση για σημαντικό χρόνο. Στη νομική γλώσσα, ο εφευρέτης «διδάσκει» το κοινό πως να κάνει χρήση της εφεύρεσης

30/10/2015ΔΧ18 Πνευματική ιδιοκτησία Εμπορικά μυστικά (trade secrets): μη δημόσια πληροφορία που χρησιμοποιείται για την παραγωγή του προϊόντος Βασικά χημικά (commodities) προϊόντα: ισορροπία στους αριθμούς διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας και εμπορικών μυστικών Προϊόντα προστιθέμενης αξίας: προτιμώνται διπλώματα ευρεσιτεχνίας γιατί τα από- κλειστικά δικαιώματα που απορρέουν από αυτά αξίζουν την απαιτούμενη δημοσιο- ποίηση (disclosure) Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Συμβόλαιο μεταξύ εφευρέτη και κυβέρνησης: διέπεται από κανόνες που διαφέρουν από χώρα σε χώρα. Γραφεία Διπλωμάτων Ευρεσιτεχνίας έχουν οι ΗΠΑ, η EE, η Ιαπωνία αλλά και 200 άλλες χώρες από το Afghanistan μέχρι τη Zimbabwe). Αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας (filing a patent) στις ΗΠΑ διέπεται από την αρχή «πρώτος στην εφεύρεση» (“first to invent”), στον υπόλοιπο κόσμο από την αρχή «πρώτος στην αίτηση» (“first to file”) Νομική ιδιοκτησία: δικαιώματα κατοχής, αγοράς, πώλησης και ενοικίασης (συνήθως για 3-6% ακαθάριστης τιμής πώλησης-gross sales-) Νομικό έγγραφο: σε περίπτωση παραβίασης (infringement) του ο κάτοχος του δεν μπορεί να καλέσει την αστυνομία. Η επιβολή (enforcement) του ανήκει εξ ολοκλήρου στον κάτοχο του. Μέχρι την ώρα που θα εξεταστεί ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στο δικαστήριο, δεν είναι βέβαιο τι πραγματικά σημαίνει. Αν το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας παραβιαστεί, ο κάτοχος του δικαιούται ένα εύλογο τέλος άδειας

19 30/10/2015 ΔΧ Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Απαιτήσεις για απόκτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας: το προϊόν να είναι χρήσιμο (useful), καινοφανές (novel) και μη προφανές (non-obvious) Χρήσιμο είναι εύκολο να αποδειχθεί. Απαιτείται κάποιο επίπεδο χρησιμότητας πέρα από αυτό περιστασιακών πειραμάτων (casual experiments) Καινοφανές είναι δυσκολότερο να αποδειχθεί γιατί εξαρτάται από κοινή λογική (common sense) και νομική διάκριση (legal distinction). To προϊόν δεν μπορεί να ήταν γνωστό, να είχε χρησιμοποιηθεί, να είχε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ή να είχε περιγραφεί σε δημοσίευση από κάποιον άλλο πριν από την εφεύρεση. Αν ο εφευρέτης είχε δημοσιοποιήσει την εφεύρεση σε δημόσια ομιλία ή δημοσίευση έχει ένα χρόνο από την ημερομηνία της δημοσιοποίησης να κάνει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις ΗΠΑ. Σε άλλα μέρη του κόσμου, όπως στην ΕΕ, ο εφευρέτης που δημοσιοποιεί την εφεύρεση του χάνει τα δικαιώματα του για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Μη προφανές: διαφορές ανάμεσα στο νέο προϊόν και προηγούμενα προϊόντα (prior art) είναι αρκετές ώστε να μην είναι προφανές σε κάποιον με συνηθισμένη εμπειρία στην τέχνη που αφορά την εφεύρεση. Το Ανώτατο Δικαστήριο των ΗΠΑ προτρέπει έρευνα σε: (1) πεδίο εφαρμογής (scope) και περιεχόμενο (scope) προηγουμένων προϊόντων (prior art), (2) διαφορές ανάμεσα σε προηγούμενα προϊόντα και εφεύρεση και (3) επίπεδο συνηθισμένης εμπειρίας στην περιοχή της εφεύρεσης

30/10/2015ΔΧ20 Η έκδοση διπλώματος ευρεσιτεχνίας διευκολύνεται από την καλή συνεργασία εφευρέτη με δικηγόρους για δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας. Ο εφευρέτης παρέχει στο δικηγόρο τις πληροφορίες που απαιτούνται και ο δικηγόρος διαχειρίζεται την αίτηση και την έγκριση της. Ο εφευρέτης πρέπει να διατηρεί προσεκτικά αποδείξεις της ανάπτυξης του προϊόντος από μέρους του. Παρά το ότι είμαστε σε προχωρημένο στάδιο της ψηφιοποίησης (digitization) και οι περισσότερες αποδείξεις είναι σε ψηφιακή μορφή, το πρότυπο είναι χειρόγραφες σημειώσεις με μελάνη σε σημειωματάριο εργαστηρίου, βεβαιωμένες με την υπογραφή του προϊσταμένου ή καταρτισμένου συναδέλφου που δεν είναι ο εφευρέτης του συγκεκριμένου προϊόντος. Το κόστος έκδοσης διπλώματος ευρεσιτεχνίας, που κατά το μεγαλύτερο μέρος είναι η αμοιβή του δικηγόρου, αυξάνονται σημαντικά από τέλη μετάφρασης, διαβόητα στην Ιαπωνία (το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας γράφεται στη γλώσσα της χώρας όπου εκδίδεται) Οι νόμοι των ΗΠΑ για διπλώματα ευρεσιτεχνίας διακρίνουν στην διεργασία της εφ- εύρεσης δύο στάδια: (1) Σύλληψη (conception) και (2) Αναγωγή στην πράξη (reduction to practice) Σύλληψη: σχηματισμός από τον εφευρέτη σαφούς ιδέας για ολόκληρη την εφεύρεση με κάθε χαρακτηριστικό που θα περιληφθεί στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Έχει ολοκληρωθεί όταν κάποιος με συνηθισμένη εμπειρία μπορεί να πραγματώσει την εφεύρεση χωρίς περαιτέρω έρευνα ή πειράματα. Η αναγνώριση και παρουσίαση ενός προβλήματος δεν θεωρείται σύλληψη Αναγωγή στην πράξη αποτελεί απόδειξη του ότι η εφεύρεση λειτουργεί. ΄Εχει δύο τύπους: (1) Πραγματική και (2) Εποικοδομητική. Η πραγματική αναφέρεται στη συλλογή πληροφοριών που λείπουν και περιλαμβάνει κατασκευή συσκευής ή παρασκευή ορισμένης σύστασης. Η εποικοδομητική είναι η αίτηση για δίπλωμα

30/10/2015ΔΧ21 Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Πλεονεκτήματα: νομική κάλυψη Μειονεκτήματα: (1) Μικρό ποσοστό περιπτώσεων παραβιάσης διπλώματος ευρεσιτεχνίας διώκονται δικαστικά. Οι περισσότερες περιπτώσεις διευθετούνται εξωδικαστικά (2) Διπλώματα ευρεσιτεχνίας παρέχουν ακριβή εικόνα της εμπειρίας της κατόχου εταιρείας με αποτέλεσμα να μαθαίνουν οι ανταγωνιστές της γι αυτήν Επί πλέον από τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας και τα εμπορικά μυστικά, υπάρχει και τρίτος δρόμος, δηλαδή, η εταιρεία να αποφασίσει να μην κάνει την εμπειρία της ούτε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ούτε να την κρατήσει στα εμπορικά μυστικά της. Μπορεί να παρουσιαστεί σε συνέδριο που δεν έχει μεγάλη παρακολούθηση ή δεν δημοσιεύει πεπραγμένα, αφού η εταιρεία που θέλει να παρουσιάσει κάτι κρατήσει επικυρωμένο αντίγραφο της δημοσιοποίησης του. Αν κανένας ανταγωνιστής της εταιρείας αυτής στο μέλλον το ανακαλύψει και το κατοχυρώσει με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, η αρχική εταιρεία μπορεί να ζητήσει ακύρωση του διπλώματος ευρεσιτεχνίας με βάση προηγούμενη δημοσιοποίηση και έτσι να αποφύγει την πληρωμή τελών ενοικίασης του δικαιώματος ευρεσιτεχνίας

30/10/2015ΔΧ22 Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Οι νόμοι πνευματικής ιδιοκτησίας είναι κανόνες και όχι μέσα να επιβάλλουν αλήθεια, δικαιοσύνη ή καλλίτερο τρόπο ζωής Τύποι διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας: (1) Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας χρησιμότητας (utility patent), (2) Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σχεδιασμού (design patent), (3) Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ζωντανών φυτών (living plant patent) Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας χρησιμότητας Το πιο κοινό. Απονέμεται για κάθε χρήσιμο, νέο, μη προφανούς σύνθεσης υλικό, αντικείμενο κατασκευής (article of manufacture) ή διεργασία (process). Διπλώματα ευρεσιτεχνίας για διεργασίες δεν είναι ευκολότερο από άλλους τύπους να αποκτήσει κανείς και συχνά είναι δύσκολο να επιβληθούν (to enforce). Διπλώματα ευρεσι- τεχνίας χρησιμότητας κοστίζουν αρκετά για να ετοιμαστούν αλλά παρέχουν ευρεία προστασία. Ισχύουν για 20 χρόνια από την ημερομηνία αίτησης του παλαιότερου στις ΗΠΑ διπλώματος από το οποίο το αιτούμενο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας διεκδικεί προτεραιότητα. Πριν τις 8 Ιουνίου 1995, προστασία χορηγείτο για 17 χρόνια από την ημερομηνία έκδοσης του διπλώματος ευρεσιτεχνίας Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σχεδιασμού Απονέμονται για 14 χρόνια για κάθε νέο, πρωτότυπο και μη προφανές διακοσμητικό μοτίβο (ornamental design) για ένα αντικείμενο κατασκευής. Αφορά τη φυσική, μη λειτουργική εμφάνιση της εφεύρεσης. Δεν βρίσκουν εφαρμογή σε χημικές ουσίες αλλά σε συσκευές για χημικές αλλαγές, π.χ., συσκευή για τεχνητό νεφρό. Τα διπλώματα αυτά είναι απλά και φθηνά, αλλά όπως βεβαιώνουν οι δικηγόροι που ασχολούνται με διπλώματα ευρεσιτεχνίας δεν χρησιμοποιούνται όσο έπρεπε στο σχεδιασμό και ανάπτυξη προϊόντων

30/10/2015ΔΧ23 Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Παραδείγματα Ιστιοσανίδα (Windsurfing) Hoyle και Diana Schweitzer και Jim Drake από την Καλιφόρνια έκαναν αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1968. Εκδόθηκε το 1970. Βασικά στοιχεία: τριγωνικό πανί, κλειδοκόκκαλο (wishbone) βραχίονα, σταυρωτή ελεύθερη άρθρωση. Δημιούργησαν την εταιρεία Windsurfer που εκμεταλλεύτηκε τα δικαιώματα του διπλώματος, κατα- σκεύαζε ιστιοσανίδες και μάζευε τέλη άδειας (license fees) από άλλους κατασκευαστές για πολλά χρόνια Το 1983, Windsurfer μήνυσε την Ελβετική εταιρεία Mistral για παραβίαση διπλώματος ευρεσιτεχνίας (patent infringement). H Mistral υπερασπίστηκε τη θέση της αναφερόμενη στη δουλειά του Newman Darby που κατασκεύασε ιστιοσανίδα το1964 στο Wilkes-Barre (Pennsylvania) και δημοσίευσε το σχέδιο της στο περιοδικό Popular Science το 1965. Το δικαστήριο απέρριψε την προσφυγή Το1983, δικαστήριο της Αυστραλίας επιδίκασε την ονομασία Windsurfing στον Richard Eastaugh που από το 1946 μέχρι το 1949, σε συνεργασία με τα αδέλφια του, ταξίδευε με κανό με διαχωρισμένο βραχίονα και πανί τον ποταμό Swan River To 1985, Windsurfer μήνυσε την Βρετανική εταιρεία Tabur Marine για παραβίαση διπλώματος ευρεσιτεχνίας. H Tabur Marine υπερασπίστηκε τη θέση της δείχνοντας ένα φίλμ με τη δουλειά του Paul Chivers που το 1958 πειραματίζονταν με ιστιοσανίδα που έμοιαζε με αυτή της Windsurfer. Το δικαστήριο απέρριψε την προσφυγή Στο τέλος της δεκαετίας του 1980, η Windsurfer σταμάτησε να λειτουργεί

30/10/2015ΔΧ24 Δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Παραδείγματα - Φαρμακευτικά προϊόντα 1.Πολυμορφισμός ενεργής ουσίας (Active Pharmaceutical Ingredient) 2.Ανακάλυψη φαρμάκου Η GlaxoSmithKline πλήρωσε $200 εκ. στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα για εγνωσμένη παραβίαση διπλώματος ευρεσιτεχνίας σχετικού με νέο φάρμακο Εμπορικά μυστικά Μη δημόσιες πληροφορίες που χρησιμοποιούνται για βιομηχανική παραγωγή προϊόντος, π.χ., ειδικός καταλύτης ή σπουδαία στάδια για την ενεργοποίηση του καταλύτη Δεν είναι νομική ιδιοκτησία και τα προϊόντα που καλύπτουν έχουν προβλήματα δύο ειδών: (1) τα εμπορικά μυστικά μπορεί να χαθούν όταν ένας εργαζόμενος αλλάζει τόπο εργασίας και (2) ένας ανταγωνιστής ανακαλύπτει τα μυστικά και εκδίδει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στο όνομα του

30/10/2015ΔΧ25 Παροχή πληροφοριών που λείπουν από τα προηγούμενα στάδια Όταν κανείς σχεδιάζει ένα ακριβό πρόγραμμα ανάπτυξης προϊόντος, πρέπει να έχει βεβαιωθεί ότι το προϊόν που ετοιμάζεται για παραγωγή θα λειτουργήσει όπως είναι επιθυμητό. Μέχρι το στάδιο αυτό, κρατήσαμε τους υπολογισμούς απλούς, τον αριθμό πειραμάτων χαμηλό και κάναμε ανασκόπηση της βιβλιογραφίας για να δούμε αν η κατασκευή του συγκεκριμένου προϊόντος είναι εφικτή. Σημαντικές λεπτομέρειες που έχουν σχέση με το προϊόν απαιτούν περαιτέρω έρευνα και πειράματα. Είναι δύσκολο να γενικεύσουμε το είδος των πληροφοριών που λείπουν από τα προηγούμενα στάδια. Κάθε έργο έχει τις δικές του ιδιομορφίες και προβλήματα και οι πληροφορίες που χρειάζεται κανείς είναι διαφορετικές για κάθε προϊόν και εξαρτώνται από το ενδιαφέρον που υπάρχει για το συγκεκριμένο προϊόν στη βιβλιογραφία και το επίπεδο δραστηριότητας της εταιρείας σε παρόμοια περιοχή. Ας μη ξεχνάμε ότι ένας από τους πρωταρχικούς μας σκοπούς είναι να ελαχιστοποιήσουμε το χρόνο μεταφοράς του προϊόντος στην αγορά. Η ελάχιστη απαίτηση είναι πειραματική επιβεβαίωση των σχετικών δεδομένων. Στο άλλο άκρο, ένα πλήρες πειραματικό πρόγραμμα χρειάζεται για να αποδειχθεί η εφικτότητα των νέων και αδόκιμων δεδομένων

30/10/2015ΔΧ26 Παροχή πληροφοριών που λείπουν από τα προηγούμενα στάδια Παράδειγμα – Στερικά παρεμποδισμένες αμίνες (sterically hindered amines) Η απομάκρυνση όξινων αερίων από ροή μίγματος αερίων (sweetening) είναι συνηθισμένη εργασία για τη χημική βιομηχανία και τα διυλιστήρια. Σε ένα εργοστάσιο παραγωγής υδρογόνου, το μεθάνιο μετατρέπεται με αναμόρφωση με ατμό (steam reforming) σε υδρογόνο και διοξείο του άνθρακα. Το CO 2 πρέπει να απομακρυνθεί για να ληφθεί καθαρό προϊόν. Στο εργοστάσιο αυτό, η απομάκρυνση του CO 2 είναι συχνά το σημείο συμφόρησης (bottleneck) για επέκταση της παραγωγικής ικανότητας (capacity expansion). H εταιρεία μας θέλει να βελτιώσει τη διεργασία απομάκρυνσης CO 2. Πώς θα γίνει αυτό; Παραδοσιακά η απομάκρυνση όξινων αερίων από μίγμα γίνεται με αμίνες 2R-NH 2 + CO 2 → R-NH 3 + + R-NH-COO - H αντίδραση γίνεται σε πύργο αερίου-υγρού σε αντιροή (countercurrent flow) σε χαμηλή θερμοκρασία (40-80 0 C) και ακολουθείται από αναμόρφωση της αμίνης σε υψηλή θερμοκρασία (120 0 C) και χαμηλή μερική πίεση του CO 2. Η αντίδραση απαιτεί 2 mole αμίνης ανά 1 mole απομακρυνόμενου CO 2 Το 1974, ο Sartori από το ερευνητικό τμήμα της Exxon παρατήρησε ότι ελαττώνοντας τη σταθερότητα του καρβαμικού ιόντος R-NH-COO -, η στοιχειομετρία μπορεί να αλλάξει R-NH 2 + CO 2 + Η 2 Ο → R-NH 3 + + HCO 3 - Η αντίδραση απαιτεί 1 mole αμινης ανά 1 mole απομακρυνόμενου CO 2. Το καρβαμιδικό ιόν αποσταθεροποιείται με χρήση παρεμποδισμένης αμίνης, όπως η διισοπροπυλαμίνη

30/10/2015ΔΧ27 Παροχή πληροφοριών που λείπουν από τα προηγούμενα στάδια Παράδειγμα – Στερικά παρεμποδισμένες αμίνες (sterically hindered amines) Διισοπροπυλαμίνη Η αποσταθεροποίηση του καρβαμιδικού ιόντος συμβαίνει λόγω της απώθησης των ηλεκτρονίων από τις πλευρικές ομάδες και του γεγονότος ότι οι ογκώδεις πλευρικές ομάδες παρεμποδίζουν την ελεύθερη περιστροφή της όξινης ομάδας. ΄Ομως, αν η αμίνη είναι παρεμποδισμένη σε υψηλό βαθμό, ο ρυθμός της αντίδρασης είναι πολύ αργός, η αμίνη είναι ανώφελη για την απομάκρυνση του CO 2. Αυτό που χρειάζεται είναι μια μέτρια παρεμποδισμένη αμίνη έτσι ώστε η δεύτερη αντίδραση που παράγει διττανθρικά ιόντα να υπερισχύει της πρώτης που παράγει καρβαμιδικά. Επίσης ο ρυθμός της δεύτερης αντίδρασης να είναι λογικός. Πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια αμίνη παρόμοια με την παραπάνω. Οι απαιτήσεις μας είναι οι ακόλουθες: 1.Νέο προϊόν που θα διπλασιάσει την παραγωγική ικανότητα του εργοστασίου και θα μειώσει το μέγεθος του πύργου απορρόφησης, δηλαδή, αύξηση της χωρητικότητας του υγρού-απορροφητή σε CO 2, σύμφωνα με τη δεύτερη αντίδραση 2.Ρυθμός αντίδρασης τουλάχιστον όσο και ο ρυθμός για παραδοσιακές αμίνες γιατί αλλιώτικα ό,τι κερδίζουμε σε παραγωγική ικανότητα θα εξαλειφθεί από το χαμηλό ρυθμό απορρόφησης, ΝΗΝΗ

30/10/2015ΔΧ28 Παροχή πληροφοριών που λείπουν από τα προηγούμενα στάδια Παράδειγμα – Στερικά παρεμποδισμένες αμίνες (sterically hindered amines) Οι απαιτήσεις μας είναι οι ακόλουθες: 1.Νέο προϊόν που θα διπλασιάσει την παραγωγική ικανότητα του εργοστασίου και θα μειώσει το μέγεθος του πύργου απορρόφησης, δηλαδή, αύξηση της χωρητικότητας του υγρού-απορροφητή σε CO 2, σύμφωνα με τη δεύτερη αντίδραση 2.Ρυθμός αντίδρασης τουλάχιστον όσο και ο ρυθμός για παραδοσιακές αμίνες γιατί αλλιώτικα ό,τι κερδίζουμε σε παραγωγική ικανότητα θα εξαλειφθεί από το χαμηλό ρυθμό απορρόφησης, 3.Οι συνθήκες στο καινούργιο εργοστάσιο θα είναι οι ίδιες με το παληό, δηλαδή, απορρόφηση στους 40-80 0 C και αναμόρφωση στους 120 0 C 4.Στο εργοστάσιο, χρησιμοποιείται ως αναστολέας διάβρωσης (corrosion inhibitor) υλικό που περιέχει V 5+ που μεταφέρεται στο υγρό απορρόφησης. Η αμίνη πρέπει να παραμένει σταθερή παρουσία του V 5+ Ο Sartori και οι συνεργάτες του βρήκαν ότι μέτρια παρεμποδισμένες αμίνες ευνοούν τη δεύτερη αντίδραση όπου η στοιχειομετρία είναι 1 mole αμίνης δίνει 1 mole CO 2. Με μέτρια παρεμποδισμένες αμίνες η κινητική σταθερά ελαττώνεται μία τάξη μεγέθους από αυτήν με παραδοσιακές αμίνες. Με υψηλά παρεμποδισμένες αμίνες, βρέθηκε ότι η κινητική σταθερά ελαττώνεται κατα μία επι πλέον τάξη μεγέθους από αυτήν με παραδοσιακές αμίνες.

30/10/2015ΔΧ29 Παροχή πληροφοριών που λείπουν από τα προηγούμενα στάδια Παράδειγμα – Στερικά παρεμποδισμένες αμίνες (sterically hindered amines) Ο ρυθμός απορρόφησης CO 2 δίνεται από τη σχέση r = k [CO 2 ] [amine] Ο Sartori και οι συνεργάτες του βρήκαν ότι o ρυθμός απορρόφησης του CO 2 ελέγχεται από τη διάχυση του CO 2 στο υγρό. Επιλέγοντας από ομάδα μέτρια παρεμποδισμένων αμινών, βρήκαν αυτήν που αυξάνει την παραγωγική ικανότητα χωρίς να ελαττώνεται ο ρυθμός παραγωγής. Τα δύο καινούργια στοιχεία που χρειάστηκαν ήταν η διαλυτότητα της αμίνης στο υγρό και η θερμική της σταθερότητα. Η διαλυτότητα αυξάνει όταν οι πλευρικές ομάδες είναι αλκοόλες, π.χ., διαιθανολαμίνη. Τέλος, πειραματικά δείχτηκε ότι το V 5+ αποσταθεροποιεί το καρβαμιδικό ιόν αλλά σταθεροποιεί την αμίνη. Όλα αυτά τα στοιχεία ενσωματώθηκαν στον τελικό σχεδιασμό του προϊόντος

30/10/2015ΔΧ30 Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον Σημαντικό να ελαχιστοποιείται η ζημιά στο περιβάλλον και να αποκαθίσταται (remediate) όσο περισσότερο γίνεται η ζημιά που δεν μπορεί να αποφευχθεί Αντίθετα από τα οικονομικά, όπου οι στόχοι είναι σαφείς και απλοί, στην περίπτωση του περιβάλλοντος είναι εύκολο να ασπασθεί κανείς υψηλά ιδανικά (lofty ideals), αλλά πολύ δύσκολο να τα μεταφράσει σε σαφείς στόχους. Στην πραγματικότητα, η μέριμνα για το περιβάλλον καλύπτει ένα φάσμα από ανταγωνιζόμενους σκοπούς. Είναι προτιμότερο να μειώσει κανείς το αποτύπωμα (footprint) του CΟ 2 ή να σταματήσει τις εκπομπές SO 2 ; Ο σκοπός της μέριμνας για το περιβάλλον συνοψίζεται στη λέξη «βιωσιμότητα ή αειφορία» (sustainability), η οποία σύμφωνα με τον ορισμό Brundtland σημαίνει ανάπτυξη που ικανοποιεί τις ανάγκες του παρόντος χωρίς να υποσκελίζεται η ικανότητα μελλοντικών γενιών να ικανοποιούν τις δικές τους». Ο Βρεττανός περιβαλλοντολόγος Jonathan Poritt κάνει έκκληση για προστασία ή ενίσχυση διαφόρων τύπων κεφαλαίου απαραίτητων για την ευημερία του ανθρώπου, περιλαμβανομένου ανθρώπινου δυναμικού, φυσικών πόρων, κοινωνικών, οικονομικών και βιομηχανικών δομών

30/10/2015ΔΧ31 Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον Οι επιπτώσεις στο περιβάλλον εξετάζονται με Ανάλυση του Κύκλου Ζωής (Life Cycle Analysis) που περιλαμβάνει πλήρη λίστα τάσεων στο περιβάλλον, περιλαμβανόμενης χρήσης ενέργειας, κατανάλωσης νερού, εκπομπές αερίων (NO x, SO x, CO x ), τοξικά απόβλητα, οξύνιση (acidification), παράγοντες που καταστρέφουν το όζον (ozone depleting factors). Πλήρης Ανάλυση του Κύκλου Ζωής για το προϊόν είναι χρονοβόρα (time consuming), κοστίζει ακριβά, και απαιτεί λεπτομέρειες σε υψηλό επίπεδο. Ακόμη και τότε υπόκειται σε μεγάλη αβεβαιότητα (uncertainty). Μεμονωμένοι δείχτες, όπως για παράδειγμα, αποτύπωμα CO 2, δεν είναι υποκατάστατα (proxy) για Ανάλυση του Κύκλου Ζωής, γιατί μπορεί οι συγκεκριμένοι δείκτες να μην είναι οι κρίσιμοι στρεσογόνοι παρά- γοντες για το συγκεκριμένο πρόβλημα, π.χ., για τα κινητά τηλέφωνα το αποτύπωμα CO 2 είναι πολύ χαμηλό, σχεδόν μηδέν, όμως για τα τηλέφωνα αυτά το πρόβλημα για το περιβάλλον έρχεται από την εξόρυξη του Coltan (columbite- tantalite) στο Κονγκό

30/10/2015ΔΧ32 Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον Για την Ανάλυση του Κύκλου Ζωής, πέρα από το κόστος, ενδιαφέρουν οι επιπτώσεις στο περιβάλλον και την κοινωνία Συνίσταται να προχωρήσει κανείς σε 4 στάδια: 1.Ορισμός σκοπού 2.Καταγραφή αποθεμάτων (inventory) 3.Προσδιορισμός επιπτώσεων, και 4.Εκτίμηση βελτίωσης Ορισμός σκοπού Σύστημα που ενδιαφέρει: εργοστάσιο + προμηθευτές Περιβάλλον: το περιβάλλον με την θερμοδυναμική έννοια Σκοπός: Να επιτευχθεί ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων του συστήματος στο περιβάλλον. Συνήθεις στόχοι: μείωση των εκπομπών CΟ 2 για όλο τον πλανήτη, ελαχιστοποίηση εκπομπών ΝΟ x σε αστική περιοχή, ελαχιστοποίηση απαίτησης βιοχημικού οξυγόνου (ΒΟD) Καταγραφή αποθεμάτων (inventory) Σειρά από ισοζύγια μάζας και ενέργειας Επιπτώσεις περιλαμβάνουν εξάντληση πόρων (resource depletion), στερεά απορρίμματα, υγρά λύματα και αέριες εκπομπές Ανάλυση καλύπτει: σταθερή κατάσταση (steady state), εκκίνηση παραγωγής (start up), τερματισμός παραγωγής (shut down)

30/10/2015ΔΧ33 Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον Για την Ανάλυση του Κύκλου Ζωής, πέρα από το κόστος, ενδιαφέρουν οι επιπτώσεις στο περιβάλλον και την κοινωνία Προσδιορισμός επιπτώσεων Καθιέρωση τρόπου σύγκρισης αντικρουόμενων απαιτήσεων Ταξινόμηση αποθεμάτων σε ομάδες: «πόρους» (resources), «προϊόντα» (goods), «απόβλητα» (waste)

30/10/2015ΔΧ34 Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον Για την Ανάλυση του Κύκλου Ζωής, πέρα από το κόστος, ενδιαφέρουν οι επιπτώσεις στο περιβάλλον και την κοινωνία Εκτίμηση βελτίωσης Αντιστοίχιση σταθμιστικών παραγόντων (weighting factors) σε επιπτώσεις, ανάλογα με τη σπουδαιότητα των τελευταίων και δημιουργία συνάρτησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων Σκοπός: να ελαχιστοποιηθεί η συνάρτηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων, με περιορισμούς (constraints) από την επιστήμη και τους ενδιαφερόμενους (stakeholders) που είναι: ιθύνοντες (decision makers), π.χ., διευθύνοντες σύμβουλοι, πολιτικοί, κλπ., ειδήμονες (experts ), π.χ., επαγγελματίες από τη δημόσια υγεία και την επιστήμη του μηχανικού, υπoστηρικτές (advocates) του περιβάλλοντος, π.χ., Green Peace, Φυσιολατρικός Όμιλος, κλπ. Παράδειγμα – Απόφαση σχετική με είδος πάνες (nappies, pampers, bebelino) για μωρό Ο κ. και η κα Portillo (ζούν στο Ηνωμένο Βασίλειο) πρόκειται σύντομα να αποκτήσουν το πρώτο παιδί τους και εξετάζουν το είδος πάνες που θέλουν να χρησιμοποιήσουν για το μωρό. Έχουν τρείς επιλογές: πάνες μιας χρήσης (disposable), επαγγελματικά πλενόμενες (commercially laundered) υφασμάτινες (cloth) πάνες και πλενόμενες στο σπίτι (home laundered) υφασμάτινες πάνες. Οι τρείς επιλογές θα συγκριθούν με βάση κόστος, άνεση και επιπτώσεις στο περιβάλλον

30/10/2015ΔΧ35 Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον Παράδειγμα – Απόφαση σχετική με είδος πάνες (nappies, pampers, bebelino) για μωρό Ο κ. και η κα Portillo (ζούν στο Ηνωμένο Βασίλειο) πρόκειται σύντομα να αποκτήσουν το πρώτο παιδί τους και εξετάζουν το είδος πάνες που θέλουν να χρησιμοποιήσουν για το μωρό. Έχουν τρείς επιλογές: πάνες μιας χρήσης (disposable), επαγγελματικά πλενόμενες (commercially laundered) υφασμάτινες (cloth) πάνες (με υπηρεσία διανομής) και πλενόμενες στο σπίτι (home laundered) υφασμάτινες πάνες. Οι τρείς επιλογές θα συγκριθούν με βάση κόστος, άνεση και επιπτώσεις στο περιβάλλον Κόστος Με βάση 5000 αλλαγές πάνας για περίοδο δυόμιση χρόνων, το κόστος για ένα παιδί είναι: πάνες μιας χρήσης £700-1100 εξαρτάται από την ποσότητα και το μέγεθος πάνες από υπηρεσία πλυσίματος £750-1050 περιλαμβάνει διανομή και αξεσουάρ πάνες για πλύσιμο στο σπίτι £300-900 περιλαμβάνει κόστος πλυντηρίου, ενέργειας και απορρυπαντικού Άνεση Πάνες μιας χρήσης παρέχουν τη μεγαλύτερη άνεση Πάνες από υπηρεσία πλυσίματος με συλλογή και διανομή παρέχουν το ίδιο μεγάλη άνεση εκτός όταν κανείς ταξιδεύει Πάνες για πλύσιμο στο σπίτι απαιτούν περισσότερο χρόνο και προσπάθεια. Έχουν γίνει προσπάθειες να βελτιωθεί η ποιότητα, ο σχεδιασμός και η λειτουργικότητα τους και η ποικιλία που υπάρχει εξηγεί το εύρος κόστους. Με βάση κόστος και άνεση, οι πάνες μιας χρήσης είναι η σαφής επιλογή

30/10/2015ΔΧ36 Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον Παράδειγμα – Απόφαση σχετική με είδος πάνες (nappies, pampers, bebelino) για μωρό Ο κ. και η κα Portillo (ζούν στο Ηνωμένο Βασίλειο) πρόκειται σύντομα να αποκτήσουν το πρώτο παιδί τους και εξετάζουν το είδος πάνες που θέλουν να χρησιμοποιήσουν για το μωρό. Έχουν τρείς επιλογές: πάνες μιας χρήσης (disposable), επαγγελματικά πλενόμενες (commercially laundered) υφασμάτινες (cloth) πάνες (με υπηρεσία διανομής) και πλενόμενες στο σπίτι (home laundered) υφασμάτινες πάνες. Επιπτώσεις στο περιβάλλον 8 εκ. πάνες μιας χρήσης πετιούνται στα σκουπίδια στο Ηνωμένο Βασίλειο κάθε μέρα. Με βάση αυτό, η επιλογή είναι εύκολη. Όμως, για να γίνει καλή σύγκριση των επιλογών, πρέπει να συμπεριληφθούν η ενέργεια, τα στερεά απόβλητα, οι εκπομπές στο νερό και τον ατμοσφαιρικό αέρα, και η κατανάλωση νερού σε Ανάλυση Κύκλου Ζωής που περιλαμβάνει την παραγωγή, πλύσιμο και απόρριψη των πάνων. Από αυτήν προκύπτει ο παρακάτω πίνακας Επιπτώσεις στο περιβάλλον για 1000 πάνες Κριτήριο Μιας χρήσης Υπηρεσία πλύσης Πλύση στο σπίτι Απαιτούμενη ενέργεια, GJ2.02.24.0 Στερεά απόβλητα, m 3 0.460.060.06 Ατμ. Εκπομπές, kg3.82.04.4 Υδ. Εκπομπές, kg0.72.62.8 Κατανάλωση νερού, L49001280010200 Με εξαίρεση την κατανάλωση νερού, η επιλογή πάνες από υπηρεσία πλύσης υπερτερεί από την επιλογή πάνες από πλύση στο σπίτι. Ο κ. και κα Portillo επέλεξαν πάνες από υπηρεσία πλύσης, γιατί υπερτερεί από την επιλογή πάνες από πλύση στο σπίτι και ως προς την άνεση

30/10/2015ΔΧ37 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Οι προδιαγραφές καθορίζονται από: 1.Ρυθμιστικούς φορείς, π.χ., F(ood and)D(rug)A(dministration), E(uropean)M(edicine)A(gency), Ε(θνικός)Ο(ργανισμός)Φ(αρμάκων) για φάρμακα 2.Τον πελάτη, ιδιώτη ή επιχείρησης (Β2C, Β2Β ) 3.Επαγγελματικούς φορείς πιστοποίησης ή προτυποποίησης, π.χ., Ι(nternational)S(tandarization)O(rganization), A(merican)S(ociety for)T(esting and) M(aterials), U(nderwriters)L(ab) 4.Oμάδα Σχεδιασμού Προϊόντος α. Τεχνικά δεδομένα β. Στατιστικά δεδομένα Κατώτερο Όριο Προδιαγραφών - Lower Specification Limit μ – 3σή μ – Ζ α/2 σx ̄ - 3sή x ̄ - Ζ α/2 s Aνώτερο Όριο Προδιαγραφών - Upper Specification Limit μ + 3σή μ + Ζ α/2 σx ̄ + 3sή x ̄ + Ζ α/2 s α = 0.05 ⇒ Ζ α/2 = 1.96 ≈ 2; α = 0.01 ⇒ Ζ α/2 ≈ 3 Πληθυσμός: μέσος, μτυπική απόκλιση, σ Δείγμα:μέσος, x ̄τυπική απόκλιση, s Ζ = (x – μ)/σ ακολουθεί κανονική κατανομή με μ = 0 και σ 2 = 1, Ζ ~ Ν(0,1) Η κανονική κατανομή με μ = 0 και σ 2 = 1 λέγεται πρότυπη κανονική κατανομή Το εμβαδό της επιφάνειας κάτω από την καμπύλη (Area Under the Curve) της πρότυπης κανονικής κατανομής μεταξύ - Ζ α/2 και Ζ α/2 είναι AUC(- Ζ α/2, Ζ α/2 ) = 1 - α

30/10/2015ΔΧ38 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Στο τέλος του σταδίου της επιλογής καταλήγει κανείς με ένα ή δύο προϊόντα. Γι αυτό ή αυτά χρειάζεται να προσδιορισθούν προδιαγραφές (specifications) Αν το προϊόν είναι χημικό, χρειάζεται να καθοριστεί η μοριακή δομή, η τελική μορφή και η καθαρότητα του Αν το προϊόν είναι συσκευή, πρέπει να καθοριστεί το μέγεθος, το σχήμα και ο τρόπος λειτουργίας (mode of operation) Για τελικές προδιαγραφές, χρειάζεται να: 1.Εξετάσει κανείς και τους ανταγωνιστές του 2.Συγκρίνει το νέο προϊόν με το καλλίτερο από τα υπάρχοντα 3.Αναγνωρίσει τι βελτιώσεις χρειάζεται να γίνουν 4.Αναγνωρίσει ποιές υποθέσεις εμπεριέχουν τη μεγαλύτερη αβεβαιότητα (uncertainty) Στα προηγούμενα στάδια, χρησιμοποιήθηκε καινοτομική (innovative) ή «έξω από το κουτί» (“out-of- the-box”) σκέψη (thinking) για να αναγνωριστούν μεγάλα εμπορικά οφέλη (advantages) Στον καθορισμό προδιαγραφών, χρειάζεται προσαρμοστική σκέψη (adaptive thinking) για να βελτιωθούν οι ιδέες που επιλέγηκαν με μικρές τροποποιήσεις (modifications) και όχι τυχαίες εφευρέσεις (random inventions), δηλαδή, με εξελικτικές (evolutionary) και όχι με επαναστατικές (revolutionary) αλλαγές Ακολουθείται στρατηγική τριών βημάτων 1.Ορισμός δομής προϊόντος 2.Κατάταξη κρίσιμων χαρακτηριστικών 3.Αναγνώριση χημικών ενεργοποιητών (triggers)

30/10/2015ΔΧ39 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Στο στάδιο αυτό κατασκευάζονται πρότυπα και αναπτύσσονται οι προδιαγραφές για το συγκεκριμένο/α προϊόν/τα που επιλέγηκαν Ακολουθείται στρατηγική τριών βημάτων 1.Ορισμός δομής προϊόντος 2.Κατάταξη κρίσιμων χαρακτηριστικών 3.Αναγνώριση χημικών ενεργοποιητών (triggers) Ορισμός δομής προϊόντος 1.Χημική σύσταση Από τι κατασκευάζεται το συγκεκριμένο προϊόν; Αν είναι χημικά καθαρό, ποιά είναι η χημική δομή του; Πόσο μπορεί να αλλάξει η σύσταση του χωρίς να αλλάξει και η λειτουργικότητα του προϊόντος; 2.Γεωμετρία Ποιές διαστάσεις πάγιες; Ασυνήθιστη φυσική; 3.Χημικές αντιδράσεις Αλλάζει χημικά το προϊόν κατά τη χρήση του; Πρόσθετα, όπως οξέα, βάσεις, άλατα, επηρεάζουν τις αλλαγές; 4.Θερμοδυναμική Σε ποια φάση είναι το προϊόν; Είναι η φάση του θερμοδυναμικά σταθερή ή μετασταθής (metastable); Ποιό είναι η για μικτές φάσεις;

30/10/2015ΔΧ40 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Ακολουθείται στρατηγική τριών βημάτων 1.Ορισμός δομής προϊόντος 2.Κατάταξη κρίσιμων χαρακτηριστικών 3.Αναγνώριση χημικών ενεργοποιητών (triggers) Κατάταξη κρίσιμων χαρακτηριστικών Διαλέγει κανείς 3 ή λιγότερα από τα πιο σπουδαία χαρακτηριστικά του προϊόντος. 1.Δομικά-Φυσικές ιδιότητες όπως η αντοχή και η ελαστικότητα 2.Αλλαγές ισορροπίας- Πολλά χημικά προϊόντα, ειδικά εκείνα που έχουν μικροδομή, παρουσιάζουν αλλαγές στην ισορροπία σαν αποτέλεσμα αλλαγών στην θερμοκρασία, pH ή άλλων μεταβλητών 3.Βασικές διεργασίες με κινητική-Πιο εμφανείς οι χημικές αντιδράσεις. Λιγότερο εμφανείς η μεταφορά θερμότητας, η ροή ή η διάχυση Αναγνώριση χημικών ενεργοποιητών (triggers) Ο,τιδήποτε κάνει το προϊόν ενεργό 1.Διαλύτες: διαλύουν ή διασπείρουν το προϊόν ώστε να είναι χρήσιμο 2.Αλλαγή θερμοκρασίας: πιο συνηθισμένη η αναγέννηση απορροφητικού με θέρμανση ή ψύξη 3.Χημικές αντιδράσεις: πιο συνηθισμένες αυτές που σχετίζονται με αλλαγή του pH ή υδρόλυση 4.Άλλες φυσικές αλλαγές: περιλαμβάνουν αλλαγές σε πίεση, απορρύπανση και ηλεκτρικό πεδίο

30/10/2015ΔΧ41 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Παράδειγμα-Αφρός χωρίς φρεόν (freon-free foam) Τα ψυγεία συνήθως μονώνονται με αφρό πολυουρεθάνης. Ο αφρός δημιουργείται με έγχυση των αντιδρώντων μονομερών στο διάστημα μεταξύ του εσωτερικού και εξωτερικού τοιχώματος του ψυγείου. Το φρεόν εισάγεται μαζί με τα αντιδραστήρια. Καθώς προχωρεί η αντίδραση, το φρεόν εξατμίζεται και παράγει αφρό με περίπου 95% των φυσαλίδων (bubbles) να περιέχουν φρεόν. Το αποτέλεσμα είναι ένα πολύ καλό μονωτικό. Οι ιδιότητες του μονωτικού χρησιμοποιούνται σαν πρότυπα για οικιακά ψυγεία. Οι εξωτερικές και εσωτερικές διαστάσεις του ψυγείου έχουν τυποποιηθεί (standardized). H μόνωση που απαιτείται για ενεργειακή απόδοση καθορίζεται με νόμο και με βάση τις ιδιότητες του αφρού που περιέχει φρεόν. ΄Όμως, όταν το φρεόν ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, καταστρέφει το στρώμα του όζοντος που προφυλάσσει τη Γη από υπερβολική υπεριώδη ακτινοβολία. Σαν αποτέλεσμα της ανακάλυψης αυτής, διεθνής συμφωνία απαγορεύει (banned) παραγωγή και χρήση του φρεόν. Για να είμαστε σίγουροι, το φρεόν στον αφρό είναι λιγότερο καταχρηστικό από το φρεόν σε άλλα προϊόντα, π.χ., σπρέι. Παρ΄όλα αυτά το φρεόν ενδεχομένως να διαρρεύσει στην ατμόσφαιρα, ίσως πολύ αργότερα όταν το ψυγείο πεταχτεί στα σκουπίδια (scrapped). H δημιουργία αφρού πολυουρεθάνης που εμφυσείται (blown) με φρεόν τερματίστηκε σταδιακά (phased out), σαν αποτέλεσμα ρυθμιστικών περιορισμών (regulatory restrictions). Ζητείται να κατασκευαστούν ψυγεία με τις ίδιες διαστάσεις και τον ίδιο βαθμό μόνωσης με εκείνα που είχαν αφρό που περιείχε φρεόν.

30/10/2015ΔΧ42 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Παράδειγμα-Αφρός απελευθερωμένος από φρεόν (freon-free foam) Ζητείται να κατασκευαστούν ψυγεία με τις ίδιες διαστάσεις και τον ίδιο βαθμό μόνωσης με εκείνα που είχαν αφρό που περιείχε φρεόν Ο βαθμός μόνωσης που επιτυγχάνεται στο ψυγείο εξαρτάται κατά κύριο λόγο από την θερμική αγωγιμότητα του αερίου στις φυσαλίδες του αφρού. Η θερμική αγωγιμότητα σε W/mK δίνεται από τη σχέση όπου σ είναι η μοριακή διάμετρος σε Å, Ω είναι αδιάστατο μέγεθος ~1, ασθενής συνάρτηση της θερμοκρασίας, Τ είναι η απόλυτη θερμοκρασία σε 0 Κ και Μ είναι το μοριακό βάρος σε daltons Έχουμε στη διάθεση μας τον παρακάτω πίνακα Αέριο Μ, daltonsσ, ÅΣημ. Ζέσης, 0 C Άζωτο (Ν 2 ) 28 3.8 -196 Διοξ. Άνθρακα (CΟ 2 ) 44 3.9 -79 Φρεόν12 (CCl 2 F 2 ) 121 5.3 -30 Με βάση την προηγούμενη σχέση και τον πίνακα Αφρός με CΟ 2 παρέχει το 1/3 της μόνωσης που δίνει αφρός με φρεόν με το ίδιο πάχος

30/10/2015ΔΧ43 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Παράδειγμα-Αφρός απελευθερωμένος από φρεόν (freon-free foam) Εφαρμόζεται η στρατηγική τριών βημάτων Δομή προϊόντος Οι φυσαλίδες πρέπει να είναι μικρές για να αποφευχθεί ελεύθερη συναγωγή (free convection) γιατί ελεύθερη συναγωγή στις μεγάλες φυσαλίδες θα υποβαθμίσει την μόνωση Κρίσιμα χαρακτηριστικά προϊόντος Το πλέον κρίσιμο είναι η θερμική αγωγιμότητα η οποία για μονατομικό αέριο δίνεται από τη σχέση k T =1/3 (απόσταση μεταξύ συγκρούσεων) (ενέργεια/όγκο) [όγκος/(επιφάνεια x χρόνο)] Για μονατομικό αέριο ισχύει (1) m και u: μάζα και ταχύτητα μορίου, αντίστοιχα k B : σταθερά Boltzmann (ενέργεια/όγκο) = c c V, όπου c και c V είναι η μοριακή συγκέντρωση και μοριακή ειδική θερμότητα του αερίου, αντίστοιχα (2) Μεγάλες φυσαλίδες: απόσταση μεταξύ συγκρούσεων = μέση ελεύθερη διαδρομή που κάνει ένα μόριο πριν συγκρουσθεί με ένα άλλο μόριο, λ, που δίνεται από τη σχέση (3) V: όγκος φυσαλίδαςn: αριθμός μορίων αερίου στη φυσαλίδα

30/10/2015ΔΧ44 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Παράδειγμα-Αφρός απελευθερωμένος από φρεόν (freon-free foam) Μεγάλες φυσαλίδες Σχέσεις (1), (2) και (3)  Η σχέση είναι ίδια με αυτή που χρησιμοποιήθηκε για υπολογισμό λόγο θερμικών αγωγιμοτήτων CΟ 2 και CCl 2 F 2 Μικρές φυσαλίδες Αντίθετα με τις μεγάλες φυσαλίδες όπου τα μόρια συγκρούονται μεταξύ τους συχνότερα, στις μικρές φυσαλίδες τα μόρια συγκρούονται με το τοίχωμα του δοχείου που τα περιέχει και η απόσταση μεταξύ συγκρούσεων είναι ανάλογη της διαμέτρου της φυσαλίδας. Στην περίπτωση αυτή, η θερμική αγωγιμότητα του αερίου δίνεται από τη σχέση d: διάμετρος φυσαλίδας Η θερμική αγωγιμότητα αυξάνεται για μεγάλες και μειώνεται με μικρές φυσαλίδες με τη θερμοκρασία Η θερμική αγωγιμότητα είναι ανεξάρτητη της πίεσης και του μεγέθους φυσαλίδας για μεγάλες φυσαλίδες, αλλά είναι ανάλογη του γινομένου πίεσης και μεγέθους φυσαλίδας για μικρές φυσαλίδες. Μπορούμε να έχουμε καλλίτερη μόνωση με αφρό που δεν περιέχει φρεόν με μικρές φυσαλίδες ή χαμηλή πίεση αερίου

30/10/2015ΔΧ45 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Παράδειγμα-Αφρός απελευθερωμένος από φρεόν (freon-free foam) Εφαρμόζεται η στρατηγική τριών βημάτων Προσδιορισμός προδιαγραφών Η διαφορετική συμπεριφορά μικρών και μεγάλων φυσαλίδων εξαρτάται από τον αριθμό Knudsen, είναι ο λόγος της μέσης ελευθέρας διαδρομής του μορίου και της διαμέτρου φυσαλίδας Κn << 1  συγκρούσεις μεταξύ μορίων  μεγάλες φυσαλίδες Κn >> 1  συγκρούσεις μεταξύ μορίου και τοιχώματος  μικρές φυσαλίδες

30/10/2015ΔΧ46 Στάδια Σχεδιασμού Προϊόντων 1.Αναγνώριση αναγκών 2.Γέννηση & Συλλογή ιδεών 3.Επιλογή καλλίτερων ιδεών 4.Σχεδιασμός βιομηχανικής παραγωγής Σχεδιασμός βιομηχανικής παραγωγής Θέματα για εξέταση 1.Αξιολόγηση πνευματικής ιδιοκτησίας (intellectual property) 2.Παροχή πληροφοριών που λείπουν από τα προηγούμενα στάδια 3.Προσδιορισμός επιπτώσεων στο περιβάλλον 4.Καθορισμός προδιαγραφών 5.Ανάλυση οικονομικών

30/10/2015ΔΧ47 Aνάλυση Οικονομικών Οικονομικό Δυναμικό - Bασικά Χημικά (Commodities) Υπολογίζεται σε 3 διαδοχικά στάδια 1.Υπολογισμός από τρέχουσες τιμές προϊόντος και κόστους πρώτων υλών Οικονομικό Δυναμικό = ΄Εσοδα από Πωλήσεις Προϊόντος ανά Έτος – Κόστος Πρώτων Υλών ανά Έτος Από τον ορισμό, βλέπουμε ότι έχουμε 3 στοιχεία που πρέπει να προσεχθούν α.Στοιχειομετρία, β.Δυνατότητα εκτέλεσης συγκεκριμένων αντιδράσεων, γ.Τιμές προϊόντος και κόστος πρώτων υλών Σύνθεση μεθανόλης από καύση φυσικού αερίου CH4 + H2O → CO + 3H2(1) CH4 + ½ O2 → CO + 2H2(2) CO + H2O → CO2 + H2(3) CO + 2H2 → CH3OH(4)

30/10/2015ΔΧ48 Aνάλυση Οικονομικών Οικονομικό Δυναμικό - Bασικά Χημικά (Commodities) Σύνθεση μεθανόλης από καύση φυσικού αερίου CH4 + H2O → CO + 3H2(1) CH4 + ½ O2 → CO + 2H2(2) CO + H2O → CO2 + H2(3) CO + 2H2 → CH3OH(4) (α) - από το προηγούμενο παράδειγμα, βλέπουμε ότι η 1η αντίδραση του μεθανίου με το νερό παράγει 3 mol υδρογόνου, ενώ η σύνθεση της μεθανόλης (4 η αντίδραση) απαιτεί 2 mol υδρογόνου. Η 2 η αντίδραση μονοξειδίου του άνθρακα με οξυγόνο είναι εξώθερμη και αποδίδει την θερμότητα που χρειάζεται για να γίνει η 1 η αντίδραση που είναι ενδόθερμη (β) - από το προηγούμενο παράδειγμα, η σωστή αναλογία μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου για τη σύνθεση της μεθανόλης αποκαθίσταται μέσω της 3 ης αντίδρασης μετατόπισης νερού αερίου (water gas shift reaction) (γ) – είναι γνωστά για βασικά χημικά και καθορίζονται από την αγορά, όχι όμως για άλλα προϊόντα, π.χ., νέο φάρμακο – τιμή, μελάνη λιθογραφίας φιλική στο περιβάλλον – ίδιες πρώτες ύλες με προηγούμενες αλλά χωρίς διαλύτη Οικονομικό Δυναμικό > 0, προχωρούμε στον επόμενο υπολογισμό

30/10/2015ΔΧ49 Ανάλυση Οικονομικών Οικονομικό Δυναμικό - Βασικά Χημικά (Commodities) Υπολογίζεται σε 3 διαδοχικά στάδια 1.Υπολογισμός από τρέχουσες τιμές προϊόντος και κόστους πρώτων υλών 2.Υπολογισμός από τρέχουσες τιμές προϊόντος και κόστους πρώτων υλών & ενέργειας και νερού (utilities) Οικονομικό Δυναμικό = Έσοδα από Πωλήσεις Προϊόντος ανά Έτος – Κόστος Πρώτων Υλών ανά Έτος – Κόστος Ενέργειας και Νερού ανά Έτος Οικονομικό Δυναμικό > 0, προχωρούμε στον επόμενο υπολογισμό 3.Υπολογισμός από τρέχουσες τιμές προϊόντος και κόστους πρώτων υλών, ενέργειας και νερού & κεφαλαίου Οικονομικό Δυναμικό = Έσοδα από Πωλήσεις Προϊόντος ανά Έτος – Κόστος Πρώτων Υλών ανά Έτος – Κόστος Ενέργειας και Νερού ανά Έτος – Κόστος Κεφαλαίου ανά έτος Υπολογισμός Κόστους Κεφαλαίου σε 4 στάδια: α. Υπολογισμός κόστους εξοπλισμού (equipment cost) Από πίνακες και οδηγίες της βιβλιογραφίας, με διόρθωση για τον πληθωρισμό. Για πιο ακριβή στοιχεία, εμπορικοί αντιπρόσωποι εξοπλισμού Κόστος εντός Βιομηχ. Συγκροτήματος (Οnsite Costs) ≈ 4 (Κόστος Εξοπλισμού) β. Υπολογισμός πάγιων εξόδων (fixed costs) γ. Υπολογισμός ολικών εξόδων κεφαλαίου (total capital costs) δ. Υπολογισμός κόστους κεφαλαίου ανά έτος (capital cost per year)

30/10/2015ΔΧ50 Ανάλυση οικονομικών Οικονομικό Δυναμικό - Bασικά Χημικά (Commodities) Υπολογίζεται σε 3 διαδοχικά στάδια 1.Υπολογισμός από τρέχουσες τιμές προϊόντος και κόστους πρώτων υλών 2.Υπολογισμός από τρέχουσες τιμές προϊόντος και κόστους πρώτων υλών & ενέργειας και νερού (utilities) 3.Υπολογισμός από τρέχουσες τιμές προϊόντος και κόστους πρώτων υλών, ενέργειας και νερού & κεφαλαίου Οικονομικό Δυναμικό = Έσοδα από Πωλήσεις Προϊόντος ανά Έτος – Κόστος Πρώτων Υλών ανά Έτος – Κόστος Ενέργειας και Νερού ανά Έτος – Κόστος Κεφαλαίου ανά έτος Υπολογισμός Κόστους Κεφαλαίου σε 4 στάδια: α. Υπολογισμός κόστους εξοπλισμού (equipment cost) Κόστος εντός Βιομηχ. Συγκροτήματος (Οnsite Costs) ≈ 4 (Kόστος Εξοπλισμού) β. Υπολογισμός πάγιων εξόδων (fixed costs) Πάγια Έξοδα ≈ Κόστος εντός Βιομηχ. Συγκροτήματος + Κόστος εκτός Βιομηχ. Συγκροτήματος (Offsite Costs) + Έμμεσα Έξοδα (Indirect Costs) Κόστος εκτός Βιομηχ. Συγκροτήματος ≈ 0.45 (Κόστος εντός Βιομηχ. Συγκροτήματος) Έμμεσα Έξοδα ≈ 0.25 (Κόστος εντός Βιομηχ. Συγκρ.+ Κόστος εκτός Βιομηχ. Συγκρ.) Πάγια Έξοδα ≈ 1.8 (Κόστος εντός Βιομηχ. Συγκρ.) ≈ 7.2 (Kόστος Εξοπλισμού) γ. Υπολογισμός ολικών εξόδων κεφαλαίου (total capital costs) δ. Υπολογισμός κόστους κεφαλαίου ανά έτος (capital cost per year)

30/10/2015ΔΧ51 ψ Ανάλυση οικονομικών Οικονομικό Δυναμικό - Bασικά Χημικά (Commodities) Υπολογίζεται σε 3 διαδοχικά στάδια 1.Υπολογισμός από τρέχουσες τιμές προϊόντος και κόστους πρώτων υλών 2.Υπολογισμός από τρέχ. τιμές προϊόν. και κόστ. πρώτ. υλών & ενέργειας και νερού 3.Υπολογισμός από τρέχ. τιμές προϊόν. και κόστ. πρώτ. υλών, ενέρ.,νερ. & κεφαλαίου Οικονομικό Δυναμικό = (΄Εσ.Πωλ.Προϊόν. – Κόσ.Πρώτ.Υλ.– Κόσ.Ενέρ. & Νερ.– Κόσ. Κεφαλαίου) ανά Έτος Υπολογισμός Κόστους Κεφαλαίου σε 4 στάδια: α. Υπολογισμός κόστους εξοπλισμού (equipment cost) β. Υπολογισμός πάγιων εξόδων (fixed costs) γ. Υπολογισμός ολικών εξόδων κεφαλαίου (total capital costs) Ολικά Έξοδα Κεφαλαίου = Πάγια Έξοδα + Έξοδα Εκκίνησης (Start-up Costs) + Κεφάλαιο Λειτουργίας (Working Capital) Έξοδα Εκκίνησης ≈ 0.1 (Πάγια ΄Εξοδα) Κεφάλαιο Λειτουργίας ≈ 0.15 (Ολικά Έξοδα Κεφαλαίου) Ολικά Έξοδα Κεφαλαίου ≈ 1.3 (Πάγια Έξοδα) ≈ 9.4 (Κόστος Εξοπλισμού) δ. Υπολογισμός κόστους κεφαλαίου ανά έτος (capital cost per year) Κύκλος ζωής εξοπλισμού = 10 έτηΚόστος χρήματος = 15% Κόστος Κεφαλαίου ανά Έτος ≈ [(Ολικά Έξοδα Κεφαλαίου) / 10] (1.15) 10 ≈ 4 (Κόστος Εξοπλισμού)

30/10/2015 ΔΧ 52 Ανάλυση οικονομικών - Οικονομικό Δυναμικό – Μη-Βασικά Χημικά (Non-Commodities) Υπάρχοντα προϊόντα α. Η τιμή πώλησης προϊόντος εξαρτάται από τους υπάρχοντες ανταγωνιστές, για βασικά χημικά (commodities) όχι όμως για μη-βασικά χημικά β. Εμπορική επιτυχία σημαίνει να παράγεται το πρόϊόν με μικρότερο κόστος από αυτό των ανταγωνιστών για μακρά περίοδο χρόνου γ. Για βασικά χημικά, υπάρχει αγορά για το προϊόν όσο εξακολουθεί η παραγωγή Νέα προϊόντα α. Η Καθαρή Τρέχουσα Αξία (Νet Present Value) του προϊόντος εξαρτάται από το χρόνο για να έρθει το προϊόν στην αγορά (time-to-market), το κόστος του χρήματος (time value of money), και τον αναμενόμενο κύκλο ζωής του προϊόντος, συνήθως 5 χρόνια για μη-βασικά χημικά ή 10 χρόνια για βασικά χημικά β. Δεν μπορούμε να υποθέσουμε ότι υπάρχει αγορά για το νέο προϊόν γ. Για βασικά χημικά, ο κύκλος ζωής του προϊόντος περιορίζεται από την άφιξη στην αγορά καλλίτερου προϊόντος από τη μεριά των ανταγωνιστών. Για μη-βασικά χημικά, ο κύκλος ζωής του προϊόντος περιορίζεται από την λήξη προστασίας δικαιωμάτων του διπλώματος ευρεσιτεχνίας (expiry patent protection) ή την ή αλλαγή στη μόδα/συρμό Τα οικονομικά του προϊόντος μπορούν να εκτιμηθούν με: Καθαρή Τρέχουσα Αξία (NPV), Απόδοση Επένδυσης (Return Οn Investment), και Χρόνο Αποπληρωμής (Payback Time)

30/10/2015ΔΧ53 Ανάλυση Οικονομικών Οικονομικό Δυναμικό – Μη-Βασικά Χημικά (Non-Commodities) Τα οικονομικά του προϊόντος μπορούν να εκτιμηθούν με: Καθαρή Τρέχουσα Αξία (NPV), Απόδοση Επένδυσης (Return Οn Investment), και Χρόνο Αποπληρωμής (Payback Time) Καθαρή Τρέχουσα Αξία (NPV): ολική αξία του προϊόντος σε σημερινό χρήμα, που εμπεριέχει όλες τις μελλοντικές ταμειακές εισροές (cash flows) Απόδοση Επένδυσης (RΟI): ο λόγος του μέσου των ετησίων κερδών σε σημερινό χρήμα προς την επένδυση Χρόνος Αποπληρωμής (Payback Time): η χρονική στιγμή που η αρχική επένδυση έχει αποσβεσθεί Για να είναι ένα προϊόν βιώσιμο, ο χρόνος αποπληρωμής πρέπει να είναι < 5 χρόνια Ο χρόνος αποπληρωμής είναι δύσκολο να υπολογισθεί αν ο εξοπλισμός χρησιμοποιείται για περισσότερα του ενός προϊόντα. Όμως στην περίπτωση αυτή, στα έξοδα είναι πρωταρχικά μισθοί, κυρίως για έρευνα, ανάπτυξη και μάρκετινγκ.

30/10/2015ΔΧ54 Ανάλυση οικονομικών Οικονομικό Δυναμικό – Μη-Βασικά Χημικά (Non-Commodities) Ο υπολογισμός των διαφόρων οικονομικών μεγεθών αρχίζει με την κατασκευή του διαγράμματος Gantt To διάγραμματης εικόνας δείχνει ποιότμήμα ασχολείταισε συγκε- κριμμένοχρόνο για προϊόν μεκύκλο ζωής 4 χρόνια. Στηναρχή, τη μεγαλύτερησυμμετοχή την έχει το μάρκετινγκ με τον καθορισμό των αναγκών της αγοράς. Ακολουθεί η Έρευνα & Ανάπτυξη (Research & Development) που προσδιορίζει τις προδιαγραφές, δημιουργεί ιδέες, και επιλύει θέματα σπουδαία για το νέο προϊόν. Οι μηχανικοί συμμετέχουν πρωταρχικά στην επιλογή του νέου προϊόντος όταν απαιτούνται λεπτομερείς υπολογισμοί της απόδοσης και της παραγωγής του νέου προϊόντος. Το διάγραμμα δεν είναι πλήρες γιατί δεν δείχνει τη συμμετοχή της ομάδας σχεδιασμού του προϊόντος. Η ομάδα σχεδιασμού συμμετέχει τον πρώτο 1 ½ χρόνο της ανάπτυξης του προϊόντος

30/10/2015ΔΧ55 Ανάλυση οικονομικών Ταμειακές Ροές (Cash Flow) Για προϊόν με κύκλο ζωής 4 χρόνια, οι ταμειακές εισροές δίνονται στον παρακάτω πίνακα που δείχνει στάδιο ανάπτυξης για 1 χρόνο και αγορά εξοπλι- σμού το 2 ο ήμισυ εκείνου του χρόνου. Τα έξοδα εκκίνησης στο 4 ο τέταρτο του 2 ου χρόνου. Τα έξοδα παραγωγής αρχίζουν επίσης το 4 ο τέταρτο του 2 ου χρόνου και συνεχίζουν μέχρι το τέλος του έργου (project). Έσοδα αρχίζουν το 2 ο χρόνο, όταν το στάδιο της ανά- πτυξης τελειώνει. Τα έξοδα ανάπτυξης υποθέτουν 20 εργαζομένους με μέσες ετήσιες αποδοχές $60,000, 30% πρόσθετες αποδοχές (fringe benefits), και 100% υπέρβαση (overhead), βασισμένη μόνο στο μισθό. Η υπέρβαση περιλαμβάνει έξοδα για κτίρια, νερό και ηλεκτρικό, και έξοδα διαχείρισης. Αυτό σημαίνει ότι κάθε εργαζόμενος σε αυτό το στάδιο κοστίζει στην επιχείρηση $138,000 το χρόνο, και ότι το ολικό κόστος ανάπτυξης του 1 ου χρόνου $2.76 εκ. ή $0.60 εκ. κάθε τρίμηνο. Το ολικό κόστος του εξοπλισμού είναι $2 εκ. και απλώνεται σε 2 τρίμηνα. Το ολικό κόστος εκκίνησης είναι 20% του κόστους εξοπλισμού, μετά την εγκατάσταση του εξοπλισμού. Τα έξοδα παραγωγής είναι $1 εκ. για κάθε τρίμηνο εκτός του τελευταίου

30/10/2015ΔΧ56 Ανάλυση οικονομικών Ταμειακές Ροές (Cash Flow) Τα έξοδα παραγωγής περιέχουν τα έξοδα πωλήσεων και μάρκετινγκ. Τα έσοδα είναι $2 εκ. το τρίμηνο, αλλά όχι πριν τελειώσει ο 1 ος χρόνος.Η υστέρηση στα έσοδα αντανα- κλά τα αποθέματα (inventory), τη διανομή των κερδών (distribution) και τη συλλογή των χρεών. Το μεγαλύτερο έξοδο πριν την παραγωγή είναι αυτό της έρευνας και ανά- πτυξης. Αυτό είναι κοινό χαρακτηριστικό στα οικονομικά του προϊόντος και υπογραμμίζει τη σημασία της ταχύτητας για την αγορά Από τον πίνακα φαίνεται ότι ξοδεύονται $5.96 εκ. πριν αποκτηθεί μια δεκάρα εσόδων, και τα περισσότερα από αυτά είναι έξοδα για ανάπτυξη, εξοπλισμό και εκκίνηση. Δεν φθάνει κανείς στο νεκρό σημείο (break even) μέχρι το ήμισυ του 3 ου χρόνου. Η ολική καθαρή ταμειακή εισροή (total net cash flow) τα 4 χρόνια είναι $6.84 εκ. Η απόδοση της επένδυσης είναι $6.84 εκ./$5.96 εκ./4 χρόνια ή περίπου 33%. Η καθαρή τρέχουσα αξία (ΝΠV) μετά από 4 χρόνια είναι $6.84 εκ. Το παράδειγμα δείχνει ότι τα έξοδα για ανάπτυξη είναι σπουδαία, συμβαίνουν νωρίς στον κύκλο ζωής του προϊόντος, και παίρνει πολύ χρόνο για να αποπληρωθούν. Τα έξοδα για εξοπλισμό επίσης συμβαίνουν νωρίς, αλλά τείνουν να είναι μικρότερα για ανάπτυξη προϊόντος παρά για ανάπτυξη διεργασίας. Τέλος οι ταμειακές εισροές ανυψώνονται απότομα, όταν, το τελευταίο τρίμηνο του 4 ου χρόνου, πωλούνται τα αποθέματα χωρίς να υπάρχουν έξοδα παραγωγής. Φυσικά, παρουσιάζονται νέα έξοδα ανάπτυξης για το προϊόν αντικατάστασης. Για τα οικονομικά, υποθέτουμε ότι η ζήτηση για το προϊόν μας αρχίζει αμέσως μόλις είναι διαθέσιμο στην αγορά, και παραμένει αμετάβλητη (steady) κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής. Επίσης υπαινισσόμαστε ότι μπορούμε να πωλήσουμε στην ίδια τιμή, χωρίς εκπτώσεις, μέχρι το τέλος

30/10/2015ΔΧ57 Ανάλυση οικονομικών Ταμειακές Ροές (Cash Flow) Αγνοούμε κάθε επιπλέον έσοδο που μπορούμε να αποκτήσουμε με το να είμαστε οι πρώτοι στην αγορά. Υποθέτουμε ότι οι οικονομικοί κύκλοι δεν έχουν καμία επίδραση, και δεν υπάρχει πληθωρισμός (inflation) Ο πιο σπουδαίος παράγοντας που αγνοούμε, όμως, είναι η διαχρονική αξία του χρήματος (time value of money) Ταμειακές Ροές που παίρνουν υπόψη τη Διαχρονική Αξία του Χρήματος (Cash Flows including the Time Value of Money) Ας υποτεθεί ότι θέλουμε να αγοράσουμε ένα αυτοκίνητο που κοστίζει $10Κ. Αν το αγοράσουμε τώρα, χρειαζόμαστε $10Κ. Αν το αγοράσουμε σε 1 χρόνο, χρειαζόμαστε λιγότερο, γιατί μπορούμε να καταθέσουμε τα χρήματα μας στην τράπεζα, να κερδίζουμε 8% επιτόκιο το χρόνο, και να αγοράσουμε το αυτοκίνητο στο τέλος του χρόνου, υποθέτοντας επίσης ότι η τιμή του συγκεκριμένου αυτοκινήτου δεν ανεβαίνει σε όλη τη διάρκεια του χρόνου (Χρήματα που χρειάζονται για Αυτοκίνητο)(1.08) = $10Κ Χρήματα που χρειάζονται για Αυτοκίνητο = $9.26Κ Καθυστερημένη ικανοποίηση (delayed gratification) του καταναλωτή εξοικονομεί χρήματα. Αυτή είναι η διαχρονική αξία (time value) του χρήματος, που επηρεάζει όλα τα έξοδα και έσοδα της ανάπτυξης προϊόντος

30/10/2015ΔΧ58 Ανάλυση οικονομικών Ταμειακές Ροές που παίρνουν υπ΄όψη τη Διαχρονική Αξία του Χρήματος (Cash Flows including the Time Value of Money) Προσαρμοσμένη Ταμειακή Ροή = (Τρέχουσα Αξία) / (1 + επιτόκιο / 4 τρίμηνα) n-1 όπου n είναι ο αριθμός των τριμήνων στον υπολογισμό Η προσαρμοσμένη ταμειακή ροή είναι ίση με την τρέχουσα αξία μόνο στο πρώτο τρίμηνο του 1 ου χρόνου, όταν n = 1 Για το αυτοκίνητο: Προσαρμοσμένη Ταμειακή Ροή = $10Κ / (1 + 0.08/4) 5-1 = $9.24Κ Ο τόκος που θα πληρώνεται κάθε τρίμηνο με βάση ετήσιο επιτόκιο, διαιρέθηκε γραμμικά μεταξύ των τριμήνων, δηλ., το ετήσιο επιτόκιο έγινε(1.024 – 1) x 100% = 8.2% Στον πίνακα που δείξαμε πριν, το χρήμα κοστίζει 15% ή 3.75% ανά τρίμηνο, και οι ταμειακές ροές διορθώνονται για την διαχρονική αξία του χρήματος. Για παράδειγμα, οι ταμειακές ροές το πρώτο τρίμηνο του 2 ου χρόνου είναι (- $0.20 - $1.00 + $2.00 = $0.80 εκ). Τότε, Προσαρμοσμένη Ταμειακή Ροή = $0.80 εκ. / (1 + 0.15/4) 5-1 = $0.69 εκ. Χωρίς τις διορθώσεις, η Καθαρή Τρέχουσα Αξία είναι $6.84 εκ. Με τις διορθώσεις, η Καθαρή Τρέχουσα Αξία γίνεται $3.42 εκ., πτώση 50%.

30/10/2015ΔΧ59 Ανάλυση οικονομικών Ταμειακές Ροές που παίρνουν υπ΄όψη τη Διαχρονική Αξία του Χρήματος (Cash Flows including the Time Value of Money) O προηγούμενος πίνακας, με τις διορθώσεις για τη διαχρονική αξία του χρήματος γίνεται

30/10/2015ΔΧ60 Ανάλυση οικονομικών Χρόνος για Αγορά (Time to Market) Ο επιχειρηματικός κόσμος πιστεύει ότι η επιχείρηση που φέρνει πρώτη νέο προϊόν στην αγορά κερδίζει 60-70% των ολικών πωλήσεων του προϊόντος. Οι ανταγωνιστές που έρχονται μετά, πολεμούν για το υπόλοιπο. Για επιβεβαίωση αυτού του cliché, το παράδειγμα του Νafion της DuPont, ενός υπερφθοριωμένου υμέναιου (λεπτού φιλμ), που χρησιμοποιείται για να διαχωρίζει τα ηλεκτρόδια στην διεργασία χλωροαλκαλίου, και είναι η καλλίτερη επιλογή για παραγωγή καυστικού νατρίου και χλωρίου. Το Νafion δεν καλύπτεται πλέον από διπλώματα ευρεσιτεχνίας και δύο άλλες επιχειρήσεις, η Dow και η Asahi έχουν ανταγωνιστικά προϊόντα, για μερικούς καλλίτερα από το Νafion που εξακολουθεί να κυριαρχεί στην αγορά. Υπάρχουν και αρκετές εξαιρέσεις στον παραπάνω κανόνα, π.χ., όταν η General Electric κατάλαβε ότι η τεχνολογία υπερήχων απειλούσε τη μεγάλη επιχείρηση της για ακτίνες Χ, άρχισαν ένα υπερεντατικό πρόγραμμα για απεικόνιση υπερήχων (ultrasonic imaging) και πέτυχαν να κερδίσουν μεγάλο κομμάτι της αγοράς απεικόνισης υπερήχων. Σε παρόμοιο σενάριο, η Eli Lilly βρέθηκε ξαφνικά στον κίνδυνο να χάσει την αγορά ινσουλίνης χοιριδίων, υποκατάστατου ανθρώπινης ινσουλίνης, από τη Novo Nordisk. H Eli Lilly άρχισε ένα υπερεντατικό πρόγραμμα παραγωγής ανθρώπινης ινσουλίνης με μεθόδους Γενετικής Μηχανικής και πέτυχε να διατηρήσει την κυρίαρχη θέση της στην αγορά ανθρώπινης ινσουλίνης

ΔΧ30/10/201561 Ανάλυση οικονομικών Χρόνος για Αγορά (Time to Market) Γενικά, η εταιρεία που μπαίνει πρώτη στην αγορά με ένα νέο προϊόν έχει μεγάλο όγκο πωλήσεων στην αρχή. Αν όμως βρεθεί αργότερα εταιρεία που κατασκευάζει το προϊόν με καλλίτερη ποιότητα και μικρότερο κόστος, η εταιρεία αυτή έχει υψηλή πιθανότητα επιτυχίας Στην οποιαδήποτε περίπτωση, ο γενικός κανόνας για σχεδιασμό προϊόντων είναι: ΝΑ ΦΘΑΣΕΙ ΓΡΗΓΟΡΑ ΣΤΗΝ ΑΓΟΡΑ

30/10/2015ΔΧ62 Ανάλυση οικονομικών Επιχειρηματικό Σχέδιο (Business Plan) Για την οικονομική ανάλυση ενός προϊόντος, τα σπουδαιότερα μετρητικά μεγέθη (metrics) είναι η Καθαρή Τρέχουσα Αξία (NPV), η Απόδοση της Επένδυσης (ROI), και ο Εσωτερικός Συντελεστής Απόδοσης (Ιnternal Rate of Return). Το τελευταίο είναι το επιτόκιο που πρέπει να παίρνει κανείς από την τραπέζα ώστε η ανταμοιβή για τα χρήματα του να είναι το ίδιο καλή όπως προβλέπεται από την επένδυση Όμως, ελκυστικές τιμές μετρητικών μεγεθών είναι αναγκαίες και όχι ικανές συνθήκες για να μεταφέρει κανείς το προϊόν στην αγορά, για δύο λόγους: 1.Για την οικονομική ανάλυση, είναι απαραίτητο να κάνει κανείς υποθέσεις για το αν το μέγεθος της αγοράς και η τιμή πώλησης του προϊόντος μπορούν να γίνουν πραγματικότητα Η κάθε υπόθεση εμπεριέχει κίνδυνο. Στην αξιολόγηση ενός προϊόντος πρέπει να ισορροπεί κανείς την διακινδύνευση με την ανταμοιβή. Όσο πιο μεγάλη είναι η αβεβαιότητα, τόσο πιο μεγάλη απόδοση της επένδυσης του πρέπει να απαιτεί κανείς, 2.Κατά δεύτερο, πρέπει να έχeι κανείς υπ’ όψη του πως το προϊόν του δεν είναι η μόνη ευκαιρία για επένδυση. Για να βρεί κανείς χρηματοδότες για το προϊόν του, θα πρέπει να πείσει τους επενδυτές όχι μόνο ότι το προϊόν είναι οικονομικά ελκυστικό, αλλά ότι είναι η πιό ελκυστική ευκαιρία για επένδυση από τους ίδιους. Αυτό λέγεται «πώληση του έργου» (selling the project)

30/10/2015ΔΧ63 Ανάλυση οικονομικών Επιχειρηματικό Σχέδιο (Business Plan) Για να είναι επιτυχής η «πώληση του έργου», χρειάζονται 1.Επιχειρηματικό Σχέδιο (Business Plan) που παρουσιάζει με λεπτομέρεια τους κινδύνους και τις ανταμοιβές και εξηγεί γιατί είναι προτιμητέο να επενδύσει κανείς στο νέο προϊόν, και 2.«Παρουσίαση του Ανελκυστήρα» (Elevator pitch) στην οποία σε 2 μονάχα λεπτά συνοπτικά και με σαφήνεια (concisely and clearly) εξηγείται σε μη τεχνικούς η μοναδικότητα της πρότασης του έργου Ο σκοπός του Επιχειρηματικού Σχεδίου είναι να πείσει τον αναγνώστη που έχει χρήματα ότι τα πιθανά οφέλη της επιχειρηματικής πρότασης υπερτερούν από τους κινδύνους (απώλειας χρήματος) και ότι θα προκύψει υγιές κέρδος (από την πρόταση) Βασικά Χημικά (Commodities): αβεβαιότητα συνήθως μικρότερη στην εκτίμηση μεγέθους αγοράς και τιμής πώλησης, και μικρότερος αριθμός εναλλακτικών επενδύσεων για πιθανούς επενδυτές. Το Επιχειρηματικό Σχέδιο θα είναι περισσότερο αναλυτικό και συντηρητικό Μη Βασικά Χημικά (Non-Commodities): Χρειάζεται πιο επιθετική τακτική στην «πώληση» (aggressive selling) μιας πρότασης με υψηλό βαθμό αβεβαιότητας. Ο καπιταλιστής επιχειρηματίας (venture capitalist) επενδύει σε προτάσεις από τις οποίες, κατά κανόνα, 70% αποτυγχάνουν, 20% είναι στο ουδέτερο σημείο (break even) και μόνο 10% έχουν πιθανότητα μεγάλου κέρδους

30/10/2015ΔΧ64 Ανάλυση οικονομικών Επιχειρηματικό Σχέδιο (Business Plan) Το Επιχειρηματικό Σχέδιο πρέπει να πείθει τον επενδυτή ότι η πρόταση είναι από κείνες που θα επιτύχουν. Το σχέδιο είναι μια ευκαιρία, όχι μόνο να πείσει τους επενδυτές για την επιτυχία του, αλλά να δοκιμάσει και την εμπιστοσύνη της ομάδας σχεδιασμού Το Επιχειρηματικό σχέδιο είναι συνήθως γύρω στις 40 σελίδες με 10 από τις σελίδες αυτές για οικονομική ανάλυση, συχνά σαν Συμπλήρωμα (Appendix). Πρέπει να εξηγήσει τις υποθέσεις που έγιναν για το μοντέλο της επιχείρησης, να είναι καλογραμμένο για να μπορεί να διαβαστεί από μη τεχνικούς και να πείθει τους εκτελεστές του σχεδίου πως η χρήση επιστήμης και μηχανικής είναι ορθή Το Επιχειρηματικό Σχέδιο αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: 1.Περίληψη για τα Ανώτερα Στελέχη της Επιχείρησης (Executive Summary) Είναι το ανάλογο με την «Παρουσίαση του Ανελκυστήρα» (Elevator pitch) Σε λίγες γραμμές και με σαφήνεια πρέπει να δοθούν: α. Η ιδέα, β. Η ανάγκη της αγοράς, γ. Τα οφέλη από το προϊόν, δ. Το ανταγωνιστικό πλεονέκτημα (competitive advantage) που έχει το προϊόν, ε. Η στρατηγική εμπορευματοποίησης, και ζ. Το μέγεθος της χρηματοδότησης που χρειάζεται, για να πειστεί ο πιθανός επενδυτής για την κερδοφορία της πρότασης

30/10/2015ΔΧ65 Ανάλυση Οικονομικών – Επιχειρηματικό Σχέδιο (Business Plan) Το Επιχειρηματικό Σχέδιο αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: 1.Περίληψη για τα Ανώτερα Στελέχη της Επιχείρησης (Executive Summary) 2.Η επιχειρηματική ιδέα Περιγράφονται: α.Πως η επιχειρηματική ιδέα θα οδηγήσει σε βιώσιμη επιχείρηση με υψηλό αναπτυξιακό δυναμικό (growth potential), b.Τεχνολογία που στηρίζεται το προϊόν, γ.Πως η ιδέα συνδέεται με ανάγκη της αγοράς 3.Η ομάδα διαχείρησης (management team) H ομάδα αυτή έχει τεχνικά και οικονομικά στελέχη για να εφαρμόσουν το Επιχειρηματικό Σχέδιο. Ο ρόλος, υπευθυνότητες και οι στόχοι κάθε μέλους πρέπει να περιγραφούν 4.Πνευματική Ιδιοκτησία (Intellectual Property) Εξετάζονται: α.Πως η επιχείρηση εξαρτάται από την πνευματική ιδιοκτησία, και β.Τι μέτρα πρέπει να παρθούν για να κρατηθεί η πνευματική ιδιοκτησία στα χέρια της επιχείρησης, Σ αυτό το στάδιο, η πνευματική ιδιοκτησία αποτελεί ασφάλιση για το χρήμα των επενδυτών

30/10/2015ΔΧ66 Ανάλυση οικονομικών Επιχειρηματικό Σχέδιο (Business Plan) 1.Περίληψη για τα Ανώτερα Στελέχη της Επιχείρησης (Executive Summary) 2.Η επιχειρηματική ιδέα 3.Η ομάδα διαχείρισης (management team) 4.Πνευματική Ιδιοκτησία (Intellectual Property) 5.Δυναμικό αγοράς (Market potential) α. Ορισμός αγοράς για το νέο προϊόν και εκτίμηση μεγέθους της, και β.Αναγνώριση ευκαιριών ανάπτυξης 6.Ανταγωνισμός Συνήθως το πιο ασθενές κομμάτι του Επιχειρηματικού Σχεδίου Ουσιώδες να τονιστεί η αβεβαιότητα και ο κίνδυνος (απώλειας χρημάτων) 7.Οικονομικά Υπολογισμός των εξόδων και εσόδων για μερικά χρόνια Μη βασικά χημικά συνήθως κυριαρχούνται από μισθούς εργαζομένων

30/10/2015ΔΧ67 Ανάλυση οικονομικών Επιχειρηματικό Σχέδιο (Business Plan) Δέουσα Επιμέλεια (Due Dilligence) ΄Οταν ξεκαθαριστούν οι προθέσεις του επενδυτή, πριν χρήμα «αλλάξει χέρια», γίνεται αυστηρός έλεγχος για τα εξής: 1.Αν το Επιχειρηματικό Σχέδιο είναι ακριβές και ολοκληρωμένο, 2.Αν η χρηματοδότηση είναι εξωτερική και/ή εσωτερική, και κατά πόσο, 3.Αν η ομάδα σχεδιασμού δεν παρασύρθηκε από ενθουσιασμό σε λάθη Η Δέουσα Επιμέλεια εστιάζεται στα κομμάτια του Επιχειρηματικού Σχεδιασμού που έχουν να κάνουν με τα οικονομικά και την πνευματική ιδιοκτησία Είναι το αντίθετο της «ελλιπούς πληροφορίας» (missing information) για τα τεχνικά

30/10/2015ΔΧ68 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Νέος καταλύτης για αντίδραση αναμόρφωσης στην παραγωγή μεθανόλης από μεθάνιο Αντίδραση αναμόρφωσης Αντίδραση σύνθεσης Ανάγκες επιχείρησης μεθανόλης (αγοραστής): αύξηση ρυθμού παραγωγής, αύξηση διάρκειας δραστικότητας καταλύτη, χαμηλό κόστος καταλύτη Χαρακτηριστικά προϊόντος (διαμορφώνονται από επιχείρηση παραγωγής καταλύτη ή πωλητή): δραστικότητα, αντίσταση στην απεργοποίηση από ακαθαρσίες (fouling) Παράγοντες που επηρεάζουν: Θερμοκρασία, πίεση, σχήμα και διαστάσεις καταλύτη Νέος καταλύτης: 10% αύξηση στο ρυθμό παραγωγής, 50% μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, αλλά ακριβότερος από τον παληό Σχέδιο δράσης: (1) Τεχνικός σχεδιασμός, (2) Οικο- νομικός σχεδιασμός, (3) Διαπραγμάτευση Παλαιός Νέος

Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Νέος καταλύτης για αντίδραση αναμόρφωσης στην παραγωγή μεθανόλης από μεθάνιο Διαπραγμάτευση Δυνατά Αδύνατα (σημεία) Το έργο του πωλητή (επιχείρηση παραγωγής καταλύτη) δεν σταματά με την ολοκλήρωση της συμφωνίας πώλησης. Θα χρειαστεί να επικοινωνήσει αργότερα με τον αγοραστή (επιχείρηση παραγωγής μεθανόλης) για να δεί αν έλαβε την συμφωνημένη ποσότητα μέσα στα συμφωνημένα χρονικά όρια Μελλοντικές επικοινωνίες για τυχόν προβλήματα μετά την εισαγωγή του νέου καταλύτη 30/10/2015ΔΧ69

30/10/2015ΔΧ70 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Σπίρτα (και Σπιρτόκουτο) Ασφαλείας Κεφαλή σπίρτου (ξύλο ελάτου εμποτισμένο με παραφίνη Κεφαλή με κρυστάλους ΚCO 3, χρωστική και συγκολλητική ουσία (binder) Πλευρά σπιρτόκουτου-πρόχειρη εκτύπωση με σωματίδια κόκκινου φωσφόρου Διεργασίες Κόστος - Βασικό στοιχείο γιά ανάπτυξη προϊόντος προϊόντος - Καμμία εταιρεία δεν είναι διατεθειμένη να να γνωστοποιήσει το κόστος (λόγοι γοιγολόγους ανταγωνισμού)

30/10/2015ΔΧ71 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Σπίρτα (και Σπιρτόκουτο) Ασφαλείας Βασικά είδη κόστουςΤρόποι ομαδοποίησης κόστους 1. Άμεσο κόστος (direct cost) Έμμεσο κόστος Απόσβεση (depreciation) 2. Σταθερό κόστος (fixed cost) Μεταβλητό κόστος (variable cost) Οικονομικά μοντέλα 1. Λογιστικό (άμεσο/έμμεσο κόστος) 2. Επιχειρησιακό (σταθερό/μεταβλητό κόστος) (Cost, Sales, Profit) 3. Aξία έργου(Value of Project) Μοντέλα (1) και (2) ασχολούνται με τρέχοντα έξοδα και έσοδα τα οποία προεκτείνουν στο μέλλον (extrapolate) Μοντέλο (3) ασχολείται με μελλοντικά έσοδα και έξοδα και την ανάπτυξη εισροών χρήματος (cash flows) στο μέλλον

30/10/2015ΔΧ72 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Σπίρτα (και Σπιρτόκουτο) Ασφαλείας Οικονομικά μοντέλα Σε μιά κανονική επιχείρηση, μετά την ανάπτυξη ακολουθεί περίοδος κατά προσέγγιση σταθερών συνθηκών (steady state) για την οποία χρησιμοποιούνται αποκλειστικά το λογιστικό και επιχειρησιακό μοντέλο Απλουστεύσεις: (1) Κόστος μεταβάλλεται γραμμικά με τις πωλήσεις, (2) Τιμή πώλησης μονάδας προϊόντος σταθερή

30/10/2015ΔΧ73 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Σπίρτα (και Σπιρτόκουτο) Ασφαλείας Υπολογισμός κόστους Απλουστεύσεις 1.Κόστος μεταβάλλεται γραμμικά με πωλή- σεις 2.Τιμή πώλησης μονά- δας προϊόντος σταθερή 3.Παραγωγή υπό σταθερές συνθήκες (steady state) 4.Όλη η παραγωγή πωλείται. Δεν απο- θηκεύεται εμπόρευμα

30/10/2015ΔΧ74 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Σπίρτα (και Σπιρτόκουτο) Ασφαλείας Κέρδος Νεκρό σημείο (breakeven point) Έσοδα = ΄Εξοδα για πωλήσεις 170 M μονάδων προϊόντος / έτος Κόστος Κόστος ανά μονάδα προϊόντος μεταβάλλεται όπως στην εικόνα, κάτω αριστερά Κόστος εκτιμάται από: 1. Αντίστροφη πορεία από τιμή προϊόντος 2. Δεδομένα οικονομικού τμήματος 3. Εξωτερικές πηγές δεδομένων (διαδίκτυο, ανταγωνιστικές επιχειρήσεις)

30/10/2015ΔΧ75 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Νέο στυλό διαρκείας (ballpoint pen) Ανάγκες πελάτη: καθαρό γράψιμο, ευκολία χρήσης, διάρκεια «ζωής» Χαρακτηριστικά προϊόντος: μελάνι έχει ευδιάκριτο χρώμα που δεν «ξεθωριάζει», δεν«απλώνει»(spreading) στο χαρτί, στυλό έχει μικρό βάρος και επιφάνεια που βοηθεί στο «κράτημα», έχει ντεπόζιτο μελανιού μεγαλύτερο από συνηθισμένα ??? Σημαντικές μεταβλητές γραμμή: W (πλάτος), δ (ύψος) χρήστης: F (δύναμη), v (οριζ. Ταχύτητα), α (κλίση) μελάνι: τ y (τάση διαρροής), η (ιξώδες), σ (επιφ. τάση) χαρτί: Ε (μέτρο ακαμψίας), σ (επιφ. τάση) παράμετρες στυλού διαρκείας Οικονομικά μοντέλα Υποθέσεις: 1.Για Ανάπτυξη χρειάζονται 5 ανθρωπο-έτη με κόστος € 500 000 2.Μάρκετινγκ και υποστηρικτικές υπηρεσίες € 100 000 / έτος 3.Πωλήσεις προϊόντος διαρκούν 4 έτη 4.Ελπίδα να πωληθούν 200 000 μονάδες προϊόντος στην τιμή των € 8 / μονάδα (εκτιμώμενο κόστος € 4 / μονάδα)

30/10/2015ΔΧ76 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Νέο στυλό διαρκείας (ballpoint pen) Οικονομικά μοντέλα Υποθέσεις 1.Για Ανάπτυξη χρειάζονται 5 ανθρωπο-έτη με κόστος € 500 000 2.Μάρκετινγκ και υποστηρικτικές υπηρεσίες € 100 000 / έτος 3.Πωλήσεις προϊόντος διαρκούν 4 έτη 4.Ελπίδα να πωληθούν 200 000 μονάδες προϊόντος στην τιμή των € 8 / μονάδα (εκτιμώμενο κόστος € 4 / μονάδα) Αξία Έργου (Value of Project) Ροή χρήματος

30/10/2015ΔΧ77 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Νέο στυλό διαρκείας (ballpoint pen) Οικονομικό μοντέλο Αξία Έργου (Value οf Project ) VP = Έσοδα – Έξοδα στο 16 ο Τρίμηνο (τέλος πωλήσεων), k€800 Επένδυση = k€700 VP αρνητική για πωλήσεις < 200 000 μονάδες / έτος Η VP επιρρεάζεται από αλλαγές σε χρόνο ανάπτυξης, όγκο πωλήσεων, κόστος παραγωγής και κόστος ανάπτυξης Αλλαγές στη VP είναι γραμμικές με τις παραπάνω μεταβλητές (χρόνο ανάπτυξης, όγκο πωλήσεων, κόστος παραγωγής και κόστος ανάπτυξης) Εκτίμηση αλλαγών στις μεταβλητές αυτές περισσότερο αξιόπιστη από αλλαγές στην VP

30/10/2015ΔΧ78 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Νέο στυλό διαρκείας (ballpoint pen) Οικονομικα μοντέλα Περιορισμοί ανάλυσης VP Παίρνει υπ΄όψη μόνο μετρήσιμα μεγέθη και αγνοεί όλα τα άλλα, π.χ., αξία μάθησης και ανάπτυξης τεχνογνωσίας Αποτελέσματα είναι αξιόπιστα όσο αξιόπιστα είναι οι υποθέσεις που γίνονται και τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται Η ανάλυση, που γίνεται για τη λήψη μόνο εσωτερικών αποφάσεων, αν παραταθεί, δημιουργεί γραφειοκρατική ατμόσφαιρα, καθυστερεί την ανάπτυξη προϊόντων και καταπνίγει τη δημιουργικότητα Kαθαρή Παρούσα Αξία (Νet Present Value) Το χρήμα αναμένεται να έχει απόδοση r, π.χ., 10%, το χρόνο. Σαν αποτέλεσμα, €100 αυτή τη στιγμή γίνονται €110 σε 1 χρόνο, €121 σε 2 χρόνια, κ.ο.κ. Αντίστροφα, €100 αργότερα θα έχουν μικρότερη αξία αυτή τη στιγμή

30/10/2015ΔΧ79 Ανάλυση οικονομικών - Παράδειγμα Νέο στυλό διαρκείας (ballpoint pen) Οικονομικα μοντέλα Kαθαρή Παρούσα Αξία (Νet Present Value) Ροή χρήματος €

ANAKEΦΑΛΑΙΩΣΗ Στάδια Σχεδιασμού Προϊόντων 1.Αναγνώριση αναγκών 2.Γέννηση & Συλλογή ιδεών 3.Επιλογή καλλίτερων ιδεών 4.Σχεδιασμός βιομηχανικής παραγωγής Aνάγκες 1.Παρατηρήσεις αγοράς 2.Αναγνώριση πελατών (άτομα, επιχειρήσεις, lead users) 3.Συνεντεύξεις πελατών, 4.Αναγνώριση αναγκών, 5.Μετάφραση αναγκών σε προδιαγραφές προϊόντος Κρίσιμες, Επιθυμητές, Χρήσιμες Ανάγκη → Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Ποιότητας Προϊόντος, y j, j = 1,…, n, → Kρίσιμοι Παράγοντες που επιρεάζουν ΚΧΠ (ιδιότητες πρώτων υλών, z k, k = 1,…, p, συνθήκες διεργασίας, x i, i = 1,…, m) y j = y i (x j, z k ) i = 1,…, m, j = 1,…, n, k = 1,…, p Επιλογή y i : 80/20 κανόνας του Pareto, ΑΝάλυση ΑΠοτυχίας και ΑΠΟτελεσμάτων (Failure Mode Effect Analysis) - Αριθμός Προτεραιότητας Διακινδύνευσης (Risk Priority Number) = (Σοβαρότητα) x (Συχνότητα) x (Διάγνωση) 8030/10/2015ΔΧ

30/10/2015ΔΧ81 Κρίσιμα ΕπιθυμητάΧρήσιμα Εύκολο να παρασκευαστεί Χωρίς ζάχαρη Εμπλουτισμένο με βιταμίνες Υφή κρέμας/γάλακτος Χαμηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες Διαθέσιμο σε ποικιλία γεύσεων/αρωμάτων Αφρώδες στην επιφάνεια Μεγάλη διάρκεια ζωής Μικρές ποσότητες σερβιρίσματος Οικονομικό Λίγα συντηρητικά ή πρόσθετα Με ή χωρίς καφείνη Γεύση/άρωμα με φυσικές ουσίες Χωρίς καφείνη για παιδιά ANAKEΦΑΛΑΙΩΣΗ Στάδια Σχεδιασμού Προϊόντων 1.Αναγνώριση αναγκών 2.Γέννηση & Συλλογή ιδεών 3.Επιλογή καλλίτερων ιδεών 4.Σχεδιασμός βιομηχανικής παραγωγής Aνάγκες Παράδειγμα 1. Στιγμιαίο (Instant) Cappuccino H εταιρεία σου αποφασίζει να βγάλει στην αγορά στιγμιαίο Cappuccino. Να ορίσετε τα χαρακτηριστικά ποιότητας, παράγοντες που τα επιρρεάζουν, και προδιαγραφές Πίνακας Αναγκών

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ Παράδειγμα 1. Στιγμιαίο (Instant) Cappuccino H εταιρεία σου αποφασίζει να βγάλει στην αγορά στιγμιαίο Cappuccino. Να ορίσετε τα χαρακτηριστικά ποιότητας, παράγοντες που τα επιρρεάζουν και προδιαγραφές Χαρακτηριστικά Ποιότητας & Παράγοντες Εύκολο να παρασκευαστεί ταχεία διάλυση του καφέ στο νερό καφές σε κρυσταλλικό ή άμορφο τύπο μέγεθος κόκκων & διαλυτότητα καφέ, θερμοκρασία Υφή κρέμας/γάλακτος γάλα με συγκεκριμμένη δομή και σταθερότητα δομής (γαλάκτωμα – emulsion;) Aφρώδες στην επιφάνεια σταθερότητα αφρού, ογκομετρικά κλάσματα υγράς και αέριας φάσης Οικονομικό €,€€ Συσκευασία ανθεκτική στην υγρασία διαπερατότητα υλικού συσκευασίας Προδιαγραφές Κόστος για καταναλωτή: < € 0.75 τα 30 ml Kόστος παρασκευής: € 0.25 τα 30 ml Ποσότητα για 1 σερβίρισμα: 1 κουταλιά Περιεχόμενο θερμίδων: < 50 θερμίδες το σερβίρισμα Επιτρεπτός χρόνος παραμονής πρίν την χρήση: < 6 μήνες Διάρκεια αφρού: > 20 minutes 30/10/2015ΔΧ82

30/10/2015ΔΧ83 Καθορισμός προδιαγραφών (specifications) Οι προδιαγραφές καθορίζονται από: 1.Ρυθμιστικούς φορείς, π.χ., F(ood and)D(rug)A(dministration), E(uropean)M(edicine)A(gency), Ε(θνικός)Ο(ργανισμός)Φ(αρμάκων) για φάρμακα 2.Τον πελάτη, ιδιώτη (Β2C) ή επιχείρησης (Β2Β) 3.Επαγγελματικούς φορείς πιστοποίησης ή προτυποποίησης, π.χ., Ι(nternational)S(tandarization)O(rganization), A(merican)S(ociety for)T(esting and) M(aterials), U(nderwriters)L(ab) 4.Oμάδα Σχεδιασμού Προϊόντος α. Τεχνικά δεδομένα β. Στατιστικά δεδομένα Κατώτερο Όριο Προδιαγραφών - Lower Specification Limit μ – 3σή μ – Ζ α/2 σx ̄ - 3sή x ̄ - Ζ α/2 s Aνώτερο Όριο Προδιαγραφών - Upper Specification Limit μ + 3σή μ + Ζ α/2 σx ̄ + 3sή x ̄ + Ζ α/2 s α = 0.05 ⇒ Ζ α/2 = 1.96 ≈ 2; α = 0.01 ⇒ Ζ α/2 ≈ 3 Πληθυσμός: μέσος, μτυπική απόκλιση, σ Δείγμα:μέσος, x ̄τυπική απόκλιση, s Ζ = (x – μ)/σ ακολουθεί κανονική κατανομή με μ = 0 και σ 2 = 1, Ζ ~ Ν(0,1) Η κανονική κατανομή με μ = 0 και σ 2 = 1 λέγεται πρότυπη κανονική κατανομή Το εμβαδό της επιφάνειας κάτω από την καμπύλη (Area Under the Curve) της πρότυπης κανονικής κατανομής μεταξύ - Ζ α/2 και Ζ α/2 είναι AUC(- Ζ α/2, Ζ α/2 ) = 1 - α

Σχεδιασμός Χημικών Προϊόντων Δημήτρης Χατζηαβραμίδης, PhD, FAIChE Σχολή Χημικών Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο 30/10/20151ΔΧ.

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Σχετικά με το έργο

Σχόλια

Είσοδος

Σύνδεση μέσω των κοινωνικών δικτύων:

Σχεδιασμός Χημικών Προϊόντων Δημήτρης Χατζηαβραμίδης, PhD, FAIChE Σχολή Χημικών Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο 30/10/20151ΔΧ.

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Σχετικά με το έργο

Σχόλια