Le coût total de possession, ou TCO, d'un mélangeur industriel comprend tous les coûts directs et indirects sur l'ensemble de son cycle de vie. Cela ne comprend pas seulement le prix d'achat et la consommation d'énergie, mais aussi la planification, l'installation, le nettoyage, la maintenance, les pertes de produit, les arrêts, la modernisation, le démantèlement et la valeur résiduelle. Pour une comparaison fiable de deux concepts de mélange, tous les coûts doivent être recensés sur la même période et actualisés à une valeur actuelle commune.

La formule TCO de base s'écrit :

TCO = CAPEX + Valeur actuelle de (OPEX + Nettoyage + Maintenance + Arrêt + Coûts de qualité + Démantèlement) − Valeur actuelle de la valeur résiduelle

CAPEX désigne les coûts d'investissement uniques. OPEX comprend les coûts d'exploitation courants. La valeur actuelle, également appelée Present Value, rend comparables les coûts futurs avec des coûts au moment présent. Cela correspond à l'idée de base du Life-Cycle-Costing : ce qui compte, ce sont tous les coûts, de l'acquisition à l'exploitation et à la maintenance jusqu'à la mise hors service, et non seulement le prix d'achat.

Définir le cadre d'analyse

Il convient d'abord de définir une période d'analyse uniforme. Pour les mélangeurs industriels, dix, douze ou quinze ans sont par exemple des horizons de planification typiques. Les deux installations à comparer doivent être évaluées avec les mêmes hypothèses : même quantité de production annuelle, même gamme de produits, même nombre de charges, même exigence de disponibilité, même prix de l'énergie, mêmes coûts de personnel et mêmes objectifs de qualité.

Il faut ensuite décider si le calcul se fait en coûts réels ou en coûts nominaux. Dans une approche réelle, les coûts futurs sont établis sans inflation et actualisés avec un taux d'actualisation réel. Dans une approche nominale, les hausses de prix attendues pour l'électricité, le personnel, l'eau, les produits chimiques de nettoyage, les pièces de rechange et l'élimination sont prises en compte et actualisées avec un taux nominal. Les deux variantes sont admissibles, mais ne doivent pas être mélangées. La norme ISO 15686-5 décrit le Life-Cycle-Costing comme une analyse systématique des flux de coûts pertinents couvrant l'acquisition, l'exploitation et l'élimination ; l'actualisation ramène des coûts survenant à des moments différents à une base de comparaison uniforme.

Outre le montant total du TCO, des indicateurs liés à la production devraient également être calculés. Sont par exemple utiles le coût par tonne de produit libéré, le coût par charge, le coût par kilogramme de solvant évaporé pour les sécheurs-mélangeurs sous vide, le coût d'arrêt par heure et la marge de contribution par heure de production disponible. Ces indicateurs montrent plus rapidement où se situent les principaux leviers économiques.

Recenser les coûts d'investissement

Les coûts d'investissement ne comprennent pas seulement le prix du mélangeur. Il faut prendre en compte le mélangeur lui-même, l'entraînement, le réducteur, l'outil de mélange, l'organe d'évacuation, la commande, la capteurie et, le cas échéant, les systèmes de vide, de chauffage, de refroidissement ou d'ajout de liquide. S'y ajoutent le transport, les fondations, la construction métallique, la technique de levage, l'installation électrique, la tuyauterie, l'aspiration, les filtres, la technique de dosage et de pesage, la technique de protection, l'équipement de sécurité, l'automatisation, l'intégration dans le système de conduite de procédé et, le cas échéant, les travaux de bâtiment nécessaires.

Les essais de réception en usine (Factory Acceptance Test), les essais de réception sur site (Site Acceptance Test), la mise en service, les essais de procédé, la formation, la documentation, la qualification et la validation font également partie de l'analyse TCO. Dans les applications relevant des BPF ou d'ATEX, la Design Qualification, l'Installation Qualification, l'Operational Qualification, la validation du nettoyage, l'évaluation des risques, la documentation de protection contre les explosions et les documents « as built » peuvent constituer des postes de coûts pertinents. Ces dépenses surviennent le plus souvent une seule fois, mais elles réduisent le risque de retouches coûteuses et de problèmes de démarrage prolongés après la mise en service.

Évaluer l'énergie de façon réaliste

Les coûts énergétiques devraient se fonder sur la puissance moyenne réellement absorbée, et non sur la puissance moteur installée. Un mélangeur d'une puissance installée de 30 kilowatts ne consomme pas automatiquement 30 kilowattheures par heure de fonctionnement. Sont déterminants le profil de charge, la vitesse de rotation, le taux de remplissage, l'état du produit, le temps de mélange, le nombre de charges et les temps de marche à vide.

La formule simplifiée pour les coûts annuels de l'énergie d'entraînement électrique s'écrit :

K_Énergie_Entraînement = P_moyenne × t_Fonctionnement × k_Électricité

P_moyenne désigne ici la puissance moyenne réellement absorbée, en kilowatts. t_Fonctionnement est la durée de fonctionnement annuelle en heures. k_Électricité est le prix de l'électricité en euros par kilowattheure. Si l'entraînement, le variateur de fréquence et le réducteur sont considérés séparément, les rendements et les pertes doivent être appliqués de façon cohérente. La méthode la plus fiable consiste à mesurer la consommation d'énergie pendant des cycles de mélange représentatifs à l'aide d'un compteur d'énergie ou via la commande.

Pour les mélangeurs thermorégulés et les sécheurs-mélangeurs sous vide, la seule énergie d'entraînement ne suffit pas. Il faut recenser en outre l'énergie de chauffage et de refroidissement, la pompe à vide, le condenseur, le circuit de thermorégulation, l'air comprimé, le gaz d'inertage, le décolmatage des filtres, la commande, la capteurie et la consommation en veille. Pour les sécheurs-mélangeurs sous vide, des indicateurs tels que les kilowattheures par kilogramme d'eau ou de solvant évaporé sont en outre pertinents. Pour les mélangeurs de poudres, les kilowattheures par tonne de produit libéré et les kilowattheures par charge sont appropriés.

La plus grande économie d'énergie ne résulte souvent pas uniquement d'un moteur plus efficace. Sont souvent plus importants un temps de mélange valide plus court, un meilleur transfert thermique, des temps d'arrêt plus faibles, moins de nettoyage inutile et une vidange résiduelle élevée. Un mélangeur qui atteint l'homogénéité cible en peu de temps de façon reproductible et se vidange largement peut, malgré un prix d'investissement plus élevé, être plus économique qu'un mélangeur moins cher avec des cycles longs et des pertes de changement élevées.

Évaluer intégralement le nettoyage

Dans les installations multiproduits, l'effort de nettoyage est souvent l'un des plus importants facteurs de TCO. Les coûts directs de nettoyage comprennent l'eau, l'eau déminéralisée, l'eau WFI, les lessives, les acides, les tensioactifs, les solvants, l'air comprimé, l'énergie pour les pompes et le chauffage, l'énergie pour le séchage, le traitement des eaux usées, la neutralisation, l'élimination, le remplacement des filtres, les outils de nettoyage et la main-d'œuvre.

Les coûts indirects déterminants surviennent pendant l'arrêt. Pendant le nettoyage, le séchage, le contrôle visuel, la libération et, le cas échéant, la vérification analytique, le mélangeur n'est pas disponible pour la production. C'est pourquoi les coûts de nettoyage par changement de produit devraient être recensés intégralement.

La formule simplifiée s'écrit :

K_Nettoyage_Changement = K_Consommables + K_Énergie + K_Personnel + K_Élimination + K_Validation + K_Arrêt

Les coûts de nettoyage annuels résultent ensuite de :

K_Nettoyage_annuel = K_Nettoyage_Changement × Nombre_Changements_Produit_par_An

En cas de changements de recette fréquents, une réduction même faible de la durée de nettoyage peut déjà avoir un effet économique considérable. Cela est particulièrement pertinent pour les allergènes, les substances actives, les arômes, les colorants, les graisses, les produits critiques sur le plan microbiologique et les recettes soumises à une protection stricte contre la contamination croisée.

Des caractéristiques constructives influencent considérablement ces coûts. Cela comprend de faibles espaces morts, des surfaces lisses et bien nettoyables, une vidange résiduelle poussée, une accessibilité complète, des organes d'évacuation à faible espace mort, des joints adaptés, des lances de lavage intégrées, des systèmes CIP ou WIP programmables ainsi qu'un séchage rapide de la chambre de mélange après le nettoyage humide. Dans le profil de service amixon®, WaterDragon® est décrit comme un système automatisé à buses rotatives, capable de nettoyer sans zone d'ombre de pulvérisation et d'accélérer le séchage grâce à de grandes quantités d'air. La buse sort de la chambre de mélange après le cycle de nettoyage et se referme de façon étanche et sans espace mort.

Pour les procédés réglementés, les coûts de la preuve de nettoyage doivent également être pris en compte. Cela comprend par exemple les tests à la riboflavine, la détection par bioluminescence, les tests par écouvillon, les méthodes analytiques, la documentation, la libération, la gestion des écarts et, le cas échéant, des nettoyages répétés.

Planifier la maintenance et les pièces de rechange

Les coûts de maintenance comprennent des mesures préventives, orientées état et correctives. Les coûts directs sont le temps de travail interne et externe, les pièces de rechange, les consommables, les lubrifiants, les joints, les paliers, les pièces d'outil de mélange, les filtres, les capteurs, l'étalonnage des instruments de mesure, les contrats de service, les inspections et la documentation. Les coûts indirects résultent de l'interruption de production, du redémarrage, du rebut, de l'énergie de démarrage et d'éventuels contrôles qualité après l'intervention.

Un calcul de maintenance fiable ne devrait pas se limiter à un pourcentage forfaitaire du prix d'achat. Une telle valeur peut servir de première hypothèse budgétaire, mais doit être complétée par la construction et l'application concrètes. Les produits abrasifs, les agents de nettoyage agressifs, les températures élevées, les cycles de vide, les changements de produit fréquents ou les changements de charge importants peuvent augmenter sensiblement les coûts de maintenance. Une construction peu exigeante en entretien, une bonne accessibilité et un nombre réduit de points d'étanchéité et de palier proches du produit peuvent au contraire les réduire.

Pour chaque composant critique, il convient de recenser la durée de vie attendue, le coût des pièces, le temps de remplacement, la qualification requise, le nombre de remplacements sur la période d'analyse et le coût d'arrêt pendant le remplacement. Un jeu de joints à faible coût de matériau peut devenir coûteux si son remplacement bloque toute la ligne de production pendant de nombreuses heures.

Le TCO comprend également le stock de pièces de rechange et la gestion de l'obsolescence. Il ne s'agit pas de stocker forfaitairement de nombreuses pièces, mais celles à long délai de livraison, à fort impact en cas de panne ou à remplacement complexe. Les joints, les paliers, les éléments filtrants, les composants de sécurité, les capteurs, les pièces d'évacuation, les variateurs de fréquence, les modules d'automate et les pièces d'outil de mélange spécifiques devraient être évalués sur une base de risque. Les stocks en consignation peuvent sécuriser la disponibilité tout en limitant l'immobilisation de capital.

amixon® décrit un stock de pièces d'usure à Paderborn ainsi que la possibilité de préparer les interventions de maintenance planifiées avec une liste de tâches documentée et des pièces mises à disposition par précaution. La maîtrise de sa propre fabrication soutient en outre la refabrication de composants spécifiques au client et de solutions de remplacement compatibles sur une longue durée de vie de l'installation.

Monétariser les arrêts

Les coûts d'arrêt sont souvent le poste le plus important du TCO, et en même temps le plus fréquemment sous-estimé. Ils ne se composent pas uniquement du salaire d'un technicien de service. Sont pertinents la marge de contribution perdue, les coûts fixes qui continuent de courir, le temps d'attente du personnel, le rebut, la retouche, le matériel de démarrage, l'énergie pour le redémarrage, les livraisons retardées, les pénalités contractuelles et, le cas échéant, la perte de commandes clients.

La formule simplifiée s'écrit :

K_Arrêt = t_Arrêt × MC_par_Heure + K_Rebut + K_Retouche + K_Redémarrage + K_Logistique_Urgente

t_Arrêt est ici la durée de l'arrêt en heures. MC_par_Heure est la marge de contribution perdue par heure de production. K_Rebut comprend les coûts du produit qui n'est plus utilisable. K_Retouche décrit les coûts supplémentaires de retraitement ou de répétition. K_Redémarrage comprend l'énergie, le personnel et les pertes de produit jusqu'à l'obtention d'un état de procédé stable. K_Logistique_Urgente prend en compte les coûts de transport ou d'approvisionnement particuliers en cas d'incident.

La marge de contribution par heure ne doit pas être confondue avec le chiffre d'affaires. Ce qui compte, c'est la marge perdue du fait de la quantité de produit non produite et non vendue. Si des stocks suffisants, des réserves de capacité ou des lignes de production alternatives sont disponibles, le préjudice réel peut être moindre. Pour une installation goulot d'étranglement, il peut au contraire être nettement plus élevé.

Les arrêts devraient être recensés séparément selon leur cause : défaut mécanique, défaut électrique, capteurie, logiciel, nettoyage, changement de produit, matières premières manquantes, pièces de rechange manquantes, écart de qualité, erreur d'utilisation et causes externes. Ce n'est que cette différenciation qui montre si des investissements dans de meilleurs joints, l'automatisation, la formation, des kits de pièces de rechange, le nettoyage ou l'assistance à distance sont effectivement rentables.

Recenser les pertes de produit et la qualité

Les pertes de produit résultent d'une vidange incomplète, du rebut, de charges défectueuses, du matériel de démarrage, des pertes de nettoyage, de la retouche, de la ségrégation à l'évacuation et d'une éventuelle contamination croisée. Précisément pour les substances actives de grande valeur, les produits chimiques spéciaux, les additifs ou les recettes avec des matières premières coûteuses, la quantité résiduelle dans le mélangeur peut être économiquement plus importante que la consommation électrique.

Calculez la valeur de la quantité résiduelle par charge et multipliez-la par le nombre annuel de charges. S'y ajoutent les coûts pour le matériel de rinçage, les agents de nettoyage, l'élimination et, le cas échéant, la perte de la charge suivante en cas de contamination. Une vidange résiduelle poussée réduit non seulement la perte directe de produit, mais raccourcit également le nettoyage et le changement de produit.

Les coûts de qualité comprennent le rebut, la retouche, l'analytique supplémentaire, les retards, les réclamations et les pertes de libération. Un mélangeur bon marché avec une qualité de mélange insuffisante ou une qualité d'évacuation instable peut ainsi entraîner des coûts consécutifs élevés. C'est pourquoi la qualité de mélange démontrée sur l'ensemble du déroulement de l'évacuation fait partie du TCO au même titre que l'énergie et la maintenance.

Comparer les coûts sur la base de la valeur actuelle

Pour une comparaison sur plusieurs années, les coûts futurs devraient être actualisés à la valeur d'aujourd'hui. La formule de la valeur actuelle s'écrit :

PV_t = C_t / (1 + r)^t

PV_t est ici la valeur actuelle d'un paiement l'année t. C_t est le paiement, respectivement le poste de coût, l'année t. r est le taux d'actualisation interne à l'entreprise. t est l'année considérée à l'intérieur de la période d'analyse.

La formule TCO complète s'écrit :

TCO = CAPEX + Σ de t = 1 à n [ (K_Énergie_t + K_Nettoyage_t + K_Maintenance_t + K_Arrêt_t + K_Qualité_t + K_Divers_t) / (1 + r)^t] − [ Valeur_résiduelle_n / (1 + r)^n]

CAPEX correspond aux coûts d'investissement uniques. K_Énergie_t sont les coûts d'énergie de l'année t. K_Nettoyage_t sont les coûts de nettoyage de l'année t. K_Maintenance_t sont les coûts de maintenance et de pièces de rechange de l'année t. K_Arrêt_t sont les coûts d'arrêt et de redémarrage de l'année t. K_Qualité_t comprend le rebut, la retouche, l'analytique et d'autres coûts liés à la qualité. K_Divers_t comprend par exemple les coûts de licence, les assurances, les contrôles externes, les formations ou d'autres coûts d'exploitation. Valeur_résiduelle_n est la valeur résiduelle attendue de l'installation lors de la dernière année d'analyse n.

Si une alternative entraîne des coûts initiaux plus élevés mais des coûts d'exploitation annuels plus faibles, les économies actualisées devraient également être calculées. Un investissement est économiquement avantageux lorsque la valeur actuelle de ses économies dépasse le surinvestissement. La norme ISO 15686-5 et les méthodes comparables de Life-Cycle-Costing utilisent cette approche pour rendre comparables des flux de coûts survenant à des moments différents.

Feuille de calcul pratique

Pour un calcul de TCO applicable en pratique, chaque alternative devrait être évaluée dans le même tableau avec les mêmes hypothèses. Il convient de recenser le prix de la machine, la périphérie, l'installation, le FAT et le SAT, la mise en service, la qualification, la formation, l'énergie d'entraînement annuelle, l'énergie de chauffage et de refroidissement, les coûts de vide et d'air comprimé, les coûts de nettoyage annuels, les coûts annuels de maintenance et de service, les coûts annuels de pièces de rechange, les coûts du stock de pièces de rechange, les pertes de produit, le rebut, la retouche, les arrêts par cause, les coûts logiciels et d'automatisation, les coûts de conformité et de documentation, les coûts de modernisation, les coûts de démantèlement et la valeur résiduelle attendue.

Il convient en outre de documenter les hypothèses relatives à la quantité de production, au nombre de charges, au modèle d'équipes, au prix de l'énergie, au taux de coût de personnel, au nombre de changements de nettoyage, à la marge de contribution, aux coûts d'arrêt, au taux d'actualisation et à la période d'analyse. Réalisez au moins trois scénarios : un scénario de base réaliste, un scénario prudent avec des coûts d'énergie et de maintenance plus élevés, ainsi qu'un scénario de risque avec des délais de livraison plus longs ou davantage de pannes non planifiées. Cette analyse de sensibilité montre quelles hypothèses dominent réellement la rentabilité.