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TABLE OF CONTENTS

Comments about this Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  ixAcknowledgments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  ix

UNIT 1 Introduction and Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1-1. Course Coverage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1-2. Purpose. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1-3. Audience and Prerequisites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1-4. Study Material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1-5. Organization and Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1-6. Course Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

UNIT 2 Basic Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9 2-1. Measures of Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

 2-2. Cash Flows. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2-3. Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2-4. Benefits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2-5. Project Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2-6. Uncertainty and Probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2-7. Risk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

UNIT 3 Benefit Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3-1. Starting a Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3-2. How Will It Make Money? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

 3-3. Higher Output. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3-4. Lower Utility Costs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3-5. Better Yield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3-6. Fewer Unwanted Byproducts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3-7. Less Labor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3-8. Better Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3-9. Quantifiable Benefits from Reducing Pollution . . . . . . . . . . . . . . . 27 3-10. Quantifiable Benefits from Improving Safety . . . . . . . . . . . . . . . . 28

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

UNIT 4 Benefit Estimation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4-1. How Much Money? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4-2. Information Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4-3. Estimation of Control Performance Improvement . . . . . . . . . . . . 35 4-4. Translation to Process Improvement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4-5. Translation into Dollars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4-6. Representation as Cash Flow Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

UNIT 5 Cost Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5-1. How Much Will It Cost? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5-2. Instrumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5-3. Control System Hardware and Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5-4. Application Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5-5. Installation and Commissioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

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Table of Contents vii

 11-3. Testing of Critical Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 11-4. Modeling and Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 11-5. Redundancy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 11-6. Decision Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

Reference. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  117

UNIT 12 Sulfur Burner Control—a Detailed Example . . . . . . . . . . . . . . . 121 12-1. Benefit Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 12-2. Sensor Risk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 12-3. Implementation Risk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 12-4. Risk Avoidance Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 12-5. Benefit Evaluations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 12-6. Cost Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 12-7. Project Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 12-8. Epilogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Reference. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  128

UNIT 13 Economics of Batch Process Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 13-1. Batch Process Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 13-2. Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 13-3. Benefits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 13-4. Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

UNIT 14 Economics of Automation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  143 14-1. Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 14-2. Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 14-3. Benefits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 14-4. Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

APPENDIX A Suggested Readings and Study Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

APPENDIX B Solutions to All Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

APPENDIX C Glossary of Economic Terms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  173

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175