Il Total Cost of Ownership, in breve TCO, di un miscelatore industriale comprende tutti i costi diretti e indiretti lungo l'intero ciclo di vita. Vi rientrano non solo il prezzo di acquisto e il consumo energetico, ma anche pianificazione, installazione, pulizia, manutenzione, perdite di prodotto, fermi, modernizzazione, smantellamento e valore residuo. Per un confronto solido tra due concetti di miscelazione, tutti i costi devono essere rilevati sullo stesso periodo e attualizzati a un valore odierno uniforme.

La formula TCO di base è:

TCO = CAPEX + Valore attuale di (OPEX + Pulizia + Manutenzione + Fermo + Costi di qualità + Smantellamento) − Valore attuale del valore residuo

CAPEX indica i costi di investimento una tantum. OPEX comprende i costi operativi correnti. Il valore attuale, detto anche Present Value, rende confrontabili costi futuri con costi al momento odierno. Ciò corrisponde all'idea di base del life-cycle costing: determinanti sono tutti i costi dall'acquisizione, attraverso esercizio e manutenzione, fino alla dismissione, non solo il prezzo di acquisto.

Definire l'ambito di analisi

Anzitutto va definito un periodo di analisi uniforme. Per i miscelatori industriali dieci, dodici o quindici anni sono periodi di pianificazione tipici. Entrambi gli impianti da confrontare devono essere valutati con le stesse ipotesi: stessa quantità di produzione annuale, stessa gamma di prodotti, stesso numero di lotti, stesso requisito di disponibilità, stesso prezzo dell'energia, stessi costi del personale e stessi obiettivi di qualità.

Successivamente si decide se calcolare con costi reali o nominali. In un'analisi reale i costi futuri vengono considerati senza inflazione e attualizzati con un tasso di calcolo reale. In un'analisi nominale vengono considerati gli aumenti di prezzo attesi per elettricità, personale, acqua, prodotti chimici di pulizia, ricambi e smaltimento, attualizzati con un tasso nominale. Entrambe le varianti sono ammissibili, ma non devono essere mescolate tra loro. La norma ISO 15686-5 descrive il life-cycle costing come una considerazione sistematica dei flussi di costo rilevanti lungo acquisizione, esercizio e smaltimento; l'attualizzazione porta i costi di momenti diversi a una base di confronto uniforme.

Oltre alla somma complessiva del TCO dovrebbero essere calcolati anche indicatori legati alla produzione. Sono utili, ad esempio, i costi per tonnellata di prodotto rilasciato, i costi per lotto, i costi per chilogrammo di solvente evaporato negli essiccatori-miscelatori sottovuoto, i costi di fermo per ora e il margine di contribuzione per ora di produzione disponibile. Questi indicatori mostrano più rapidamente dove si trovino le leve economiche maggiori.

Rilevare i costi di investimento

I costi di investimento non comprendono solo il prezzo del miscelatore. Vanno considerati il miscelatore stesso, l'azionamento, il riduttore, l'utensile di miscelazione, l'organo di scarico, il controllo, la sensoristica ed eventualmente i sistemi di vuoto, riscaldamento, raffreddamento o aggiunta di liquido. Si aggiungono trasporto, fondazione, carpenteria metallica, tecnica di sollevamento, installazione elettrica, tubazioni, aspirazione, filtri, tecnica di dosaggio e pesatura, tecnica di protezione, dotazione di sicurezza, automazione, integrazione nel sistema di gestione di processo ed eventuali interventi edili necessari.

Anche Factory Acceptance Test, Site Acceptance Test, messa in servizio, prove di processo, formazione, documentazione, qualifica e validazione rientrano nella considerazione del TCO. Nelle applicazioni rilevanti ai fini GMP o ATEX, Design Qualification, Installation Qualification, Operational Qualification, validazione della pulizia, valutazione del rischio, documentazione sulla protezione antideflagrante e documenti «as built» possono essere voci di costo rilevanti. Queste spese sono per lo più una tantum, ma riducono il rischio di costose rilavorazioni e di lunghi problemi di avviamento dopo la messa in servizio.

Valutare l'energia in modo realistico

I costi energetici dovrebbero basarsi sulla potenza media effettivamente assorbita, non sulla potenza del motore installata. Un miscelatore con 30 kilowatt di potenza installata non consuma automaticamente 30 kilowattora per ora di esercizio. Determinanti sono il profilo di carico, la velocità di rotazione, il grado di riempimento, lo stato del prodotto, il tempo di miscelazione, il numero di lotti e i tempi a vuoto.

La formula semplificata per i costi annuali dell'energia elettrica di azionamento è:

K_Energia_Azionamento = P_media × t_Esercizio × k_Elettricità

In questo caso P_media indica la potenza media effettivamente assorbita in kilowatt. t_Esercizio è il tempo di esercizio annuale in ore. k_Elettricità è il prezzo dell'elettricità in euro per kilowattora. Se azionamento, convertitore di frequenza e riduttore vengono considerati separatamente, i rendimenti e le perdite devono essere applicati in modo coerente. Il metodo più affidabile consiste nel rilevare l'assorbimento di energia durante cicli di miscelazione rappresentativi con un contatore di energia o tramite il controllo.

Nei miscelatori termoregolati e negli essiccatori-miscelatori sottovuoto la sola energia di azionamento non è sufficiente. Vanno inoltre rilevate energia di riscaldamento e raffreddamento, pompa del vuoto, condensatore, circuito di termoregolazione, aria compressa, gas di barriera, pulizia dei filtri, controllo, sensoristica e consumo in standby. Negli essiccatori-miscelatori sottovuoto sono inoltre utili indicatori come kilowattora per chilogrammo di acqua o solvente evaporato. Nei miscelatori di polveri si prestano i kilowattora per tonnellata di prodotto rilasciato e i kilowattora per lotto.

Il maggior risparmio energetico non nasce spesso solo da un motore più efficiente. Spesso sono più importanti un tempo di miscelazione valido più breve, un migliore trasferimento di calore, tempi di fermo ridotti, meno pulizie superflue e un elevato svuotamento residuo. Un miscelatore che raggiunge l'omogeneità obiettivo in breve tempo in modo riproducibile e si svuota ampiamente può essere più economico, nonostante un prezzo di investimento più elevato, di un miscelatore più economico con cicli lunghi e forti perdite ai cambi.

Valutare la pulizia in modo completo

Negli impianti multiprodotto l'onere di pulizia è spesso uno dei maggiori fattori di TCO. I costi di pulizia diretti comprendono acqua, acqua deionizzata, WFI, soluzioni alcaline, acidi, tensioattivi, solventi, aria compressa, energia per pompe e riscaldamento, energia per l'essiccazione, trattamento delle acque reflue, neutralizzazione, smaltimento, sostituzione dei filtri, utensili di pulizia e impiego di personale.

I costi indiretti determinanti nascono durante il fermo. Mentre pulizia, essiccazione, controllo visivo, rilascio ed eventuale verifica analitica sono in corso, il miscelatore non è disponibile per la produzione. Per questo i costi di pulizia per cambio di prodotto dovrebbero essere rilevati integralmente.

La formula semplificata è:

K_Pulizia_Cambio = K_Mezzi + K_Energia + K_Personale + K_Smaltimento + K_Validazione + K_Fermo

I costi di pulizia annuali si ricavano quindi da:

K_Pulizia_annuale = K_Pulizia_Cambio × Numero_Cambi_prodotto_per_anno

In caso di cambi di ricetta frequenti, già una piccola riduzione della durata di pulizia può avere un effetto economico notevole. Ciò è particolarmente rilevante con allergeni, principi attivi, aromi, coloranti, grassi, prodotti critici dal punto di vista microbiologico e ricette con rigorosa protezione dalla contaminazione crociata.

Le caratteristiche costruttive influenzano notevolmente questi costi. Vi rientrano ridotti spazi morti, superfici lisce e facili da pulire, ampio svuotamento residuo, piena accessibilità, organi di scarico con pochi spazi morti, guarnizioni idonee, lance di lavaggio integrate, sistemi CIP o WIP programmabili, nonché un'essiccazione rapida della camera di miscelazione dopo la pulizia a umido. Nel profilo di assistenza amixon® viene descritto WaterDragon® come sistema automatizzato con ugelli rotanti, in grado di pulire senza ombre di spruzzatura e di accelerare l'essiccazione tramite grandi quantità d'aria. L'ugello esce dalla camera di miscelazione dopo il ciclo di pulizia e si chiude in modo ermetico e privo di spazi morti.

Per i processi regolamentati vanno considerati anche i costi della prova di pulizia. Vi rientrano, ad esempio, test alla riboflavina, rilevamento della bioluminescenza, test swab, metodi analitici, documentazione, rilascio, gestione degli scostamenti ed eventuali pulizie ripetute.

Pianificare manutenzione e ricambi

I costi di manutenzione comprendono misure preventive, orientate allo stato e correttive. I costi diretti sono il tempo di lavoro interno ed esterno, i ricambi, i materiali di consumo, i lubrificanti, le guarnizioni, i cuscinetti, le parti dell'utensile di miscelazione, i filtri, i sensori, la calibrazione degli strumenti di misura, i contratti di assistenza, le ispezioni e la documentazione. I costi indiretti nascono da interruzione della produzione, ripartenza, scarto, energia per l'avviamento ed eventuali controlli qualità dopo l'intervento.

Un calcolo di manutenzione solido non dovrebbe basarsi solo su una percentuale forfettaria del prezzo di acquisto. Un tale valore può servire come prima ipotesi di budget, ma deve essere integrato dalla costruzione e dall'applicazione concrete. Prodotti abrasivi, mezzi di pulizia aggressivi, temperature elevate, cicli di vuoto, cambi di prodotto frequenti o forti variazioni di carico possono aumentare notevolmente i costi di manutenzione. Una costruzione facile da manutenere, una buona accessibilità e un numero ridotto di punti di tenuta e supporto vicini al prodotto possono invece ridurli.

Per ogni componente critico dovrebbero essere rilevati la durata attesa, i costi del pezzo, il tempo di sostituzione, la qualifica richiesta, il numero di sostituzioni nel periodo considerato e i costi di fermo durante la sostituzione. Un set di guarnizioni con bassi costi di materiale può risultare costoso se la sua sostituzione blocca l'intera linea di produzione per molte ore.

Nel TCO rientrano anche il magazzino ricambi e la gestione dell'obsolescenza. Non è opportuno tenere in scorta genericamente molti pezzi, bensì quelli con tempo di consegna lungo, elevato impatto in caso di guasto o sostituzione complessa. Guarnizioni, cuscinetti, elementi filtranti, componenti di sicurezza, sensori, componenti di scarico, convertitori di frequenza, moduli PLC e specifiche parti dell'utensile di miscelazione dovrebbero essere valutati in base al rischio. Le scorte in conto deposito possono assicurare la disponibilità limitando al contempo l'impegno di capitale.

amixon® descrive un magazzino di pezzi di usura a Paderborn, oltre alla possibilità di preparare gli interventi di manutenzione pianificati con un elenco di attività documentato e pezzi messi a disposizione in via preventiva. La sovranità produttiva propria supporta inoltre la riproduzione di componenti specifici del cliente e di soluzioni sostitutive compatibili lungo una lunga durata di vita dell'impianto.

Monetizzare i fermi

I costi di fermo sono spesso la voce di TCO più importante e allo stesso tempo la più frequentemente sottostimata. Non consistono solo nella retribuzione di un tecnico di assistenza. Sono rilevanti il margine di contribuzione mancato, i costi fissi che continuano a decorrere, il tempo di attesa del personale, lo scarto, la rilavorazione, il materiale di avviamento, l'energia per la ripartenza, le consegne ritardate, le penali contrattuali ed eventualmente la perdita di ordini dei clienti.

La formula semplificata è:

K_Fermo = t_Fermo × MC_per_ora + K_Scarto + K_Rilavorazione + K_Ripartenza + K_LogisticaEspressa

In questo caso t_Fermo è la durata del fermo in ore. MC_per_ora è il margine di contribuzione mancato per ora di produzione. K_Scarto comprende i costi del prodotto non più utilizzabile. K_Rilavorazione descrive i costi aggiuntivi per il ritrattamento o la ripetizione. K_Ripartenza comprende energia, personale e perdite di prodotto fino allo stato di processo stabile. K_LogisticaEspressa considera i costi di trasporto o approvvigionamento straordinari in caso di guasto.

Il margine di contribuzione per ora non deve essere confuso con il fatturato. Determinante è il margine che va perso a causa della quantità di prodotto non prodotta e non venduta. Se sono disponibili scorte sufficienti, riserve di capacità o linee di produzione alternative, il danno effettivo può risultare inferiore. In un impianto collo di bottiglia può invece essere notevolmente più elevato.

I fermi dovrebbero essere rilevati separatamente per causa: difetto meccanico, difetto elettrico, sensoristica, software, pulizia, cambio di prodotto, materie prime mancanti, ricambi mancanti, scostamento di qualità, errore dell'operatore e cause esterne. Solo questa differenziazione mostra se investimenti in guarnizioni migliori, automazione, formazione, kit di ricambi, pulizia o supporto remoto siano effettivamente economicamente vantaggiosi.

Rilevare perdite di prodotto e qualità

Le perdite di prodotto nascono da svuotamento incompleto, scarto, lotti difettosi, materiale di avviamento, perdite di pulizia, rilavorazione, segregazione allo scarico ed eventuale contaminazione crociata. Proprio con principi attivi di alto valore, prodotti chimici speciali, additivi o ricette con materie prime costose, la quantità residua nel miscelatore può essere economicamente più rilevante del consumo elettrico.

Calcolate il valore della quantità residua per lotto e moltiplicatelo per il numero annuale di lotti. Si aggiungono i costi per materiale di risciacquo, mezzi di pulizia, smaltimento ed eventualmente la perdita del lotto successivo in caso di contaminazione. Uno svuotamento residuo ampio riduce non solo la perdita diretta di prodotto, ma accorcia anche pulizia e cambio di prodotto.

I costi di qualità comprendono scarto, rilavorazione, analisi supplementari, ritardi, reclami e perdite di rilascio. Un miscelatore economico con qualità di miscelazione insufficiente o qualità di scarico instabile può causare per questo motivo elevati costi conseguenti. Per questo la qualità di miscelazione comprovata lungo l'intero andamento dello scarico rientra nel TCO tanto quanto energia e manutenzione.

Confrontare i costi su base di valore attuale

Per un confronto su più anni, i costi futuri dovrebbero essere attualizzati al valore odierno. La formula del valore attuale è:

PV_t = C_t / (1 + r)^t

In questo caso PV_t è il valore attuale di un pagamento nell'anno t. C_t è il pagamento ovvero la voce di costo nell'anno t. r è il tasso di calcolo interno all'azienda. t è l'anno rispettivo all'interno del periodo di analisi.

La formula completa del TCO è:

TCO = CAPEX + Σ da t = 1 a n [ (K_Energia_t + K_Pulizia_t + K_Manutenzione_t + K_Fermo_t + K_Qualità_t + K_Altro_t) / (1 + r)^t] − [ Valore_residuo_n / (1 + r)^n]

CAPEX sono i costi di investimento una tantum. K_Energia_t sono i costi energetici nell'anno t. K_Pulizia_t sono i costi di pulizia nell'anno t. K_Manutenzione_t sono i costi di manutenzione e ricambi nell'anno t. K_Fermo_t sono i costi di fermo e ripartenza nell'anno t. K_Qualità_t comprende scarto, rilavorazione, analisi e altri costi legati alla qualità. K_Altro_t comprende, ad esempio, costi di licenza, assicurazioni, verifiche esterne, formazioni o altri costi operativi. Valore_residuo_n è il valore residuo atteso dell'impianto nell'ultimo anno di analisi n.

Se un'alternativa comporta costi iniziali più elevati ma costi operativi annuali inferiori, dovrebbero essere calcolati anche i risparmi attualizzati. Un investimento è economicamente vantaggioso quando il valore attuale dei suoi risparmi supera l'investimento aggiuntivo. La norma ISO 15686-5 e metodi di life-cycle costing comparabili utilizzano questo approccio per rendere confrontabili i flussi di costo in momenti diversi.

Foglio di calcolo pratico

Per un calcolo del TCO adatto alla pratica, ogni alternativa dovrebbe essere valutata nella stessa tabella con le stesse ipotesi. Vanno rilevati prezzo della macchina, periferiche, installazione, FAT e SAT, messa in servizio, qualifica, formazione, energia di azionamento annuale, energia di riscaldamento e raffreddamento, costi di vuoto e aria compressa, costi di pulizia annuali, costi di manutenzione e assistenza annuali, costi dei ricambi annuali, costi del magazzino ricambi, perdite di prodotto, scarto, rilavorazione, fermi per causa, costi di software e automazione, costi di conformità e documentazione, costi di modernizzazione, costi di smantellamento e valore residuo atteso.

Dovrebbero inoltre essere documentate le ipotesi su quantità di produzione, numero di lotti, modello di turni, prezzo dell'energia, tariffa del costo del personale, numero di cambi di pulizia, margine di contribuzione, costi di fermo, tasso di calcolo e periodo di analisi. Eseguite almeno tre scenari: uno scenario di base realistico, uno scenario conservativo con costi energetici e di manutenzione più elevati, nonché uno scenario di rischio con tempi di consegna più lunghi o più guasti non pianificati. Questa analisi di sensibilità mostra quali ipotesi dominino effettivamente la convenienza economica.