Quali criteri aiutano a confrontare in modo solido i costi operativi totali di diverse tecnologie di miscelazione?
Un confronto solido dei costi operativi totali, detti anche Total Cost of Ownership o TCO, deve considerare tutti i costi rilevanti lungo l'intero ciclo di vita di un impianto di miscelazione. Il prezzo d'acquisto o il consumo energetico del miscelatore da soli non sono sufficienti. Determinante è valutare le diverse tecnologie in condizioni di processo comparabili e rapportare i costi a una grandezza di riferimento uniforme.
Grandezze di riferimento idonee sono, ad esempio, i costi per tonnellata di prodotto vendibile, i costi per lotto con qualità di miscelazione definita o i costi per ora di produzione. Presupposto è che tutte le tecnologie confrontate soddisfino la stessa ricetta, la stessa qualità obiettivo, dimensioni di lotto comparabili e gli stessi requisiti in materia di igiene, sicurezza e documentazione.
Costi di investimento e di integrazione
Tra i costi di investimento rientrano non solo il miscelatore, ma anche l'azionamento, il sistema di controllo, la sensoristica, i dispositivi di sicurezza e le periferiche necessarie. Tra queste figurano il carico, il dosaggio, lo scarico, la tecnica di trasporto, l'aspirazione, i filtri, i sistemi di pulizia, la termoregolazione ed eventualmente il vuoto o l'inertizzazione.
Ulteriori costi derivano da fondazioni, statica, infrastruttura elettrica, tubazioni, adeguamenti edilizi, ingegneria, montaggio, messa in servizio e collaudo. Nei settori regolamentati si aggiungono qualifica, validazione e documentazione. Una macchina di base più economica può quindi risultare complessivamente più costosa se richiede molte più periferiche, spazio, personale o tecnologia speciale.
Energia e consumo di fluidi ausiliari
L'efficienza energetica dovrebbe essere valutata per l'intero processo. Sono rilevanti non solo l'assorbimento di potenza elettrica dell'azionamento di miscelazione, ma anche il tempo di miscelazione, l'energia per lotto, l'energia per tonnellata di prodotto e il comportamento a carico parziale dell'azionamento.
Le apparecchiature ausiliarie possono avere un'incidenza notevole sul consumo energetico complessivo. Tra queste rientrano sistemi di riscaldamento e raffreddamento, pompe per vuoto, condensatori, filtri, alimentazione di aria compressa, aspirazione e alimentazione di gas inerte. Nei processi a temperatura controllata, sottovuoto o inertizzati, il fabbisogno energetico della periferia può essere maggiore del fabbisogno energetico dell'azionamento di miscelazione.
Va inoltre valutato il consumo di mezzi di pulizia, acqua, detergenti, gas di processo, gas di tenuta, lubrificanti e materiali ausiliari. Questi costi possono essere considerevoli in particolare con cambi di prodotto frequenti, elevati requisiti igienici o prodotti tossici.
Prestazione di processo e produttività
La prestazione di processo dovrebbe essere confrontata sulla base del tempo di lotto complessivo e non solo del puro tempo di miscelazione. Al tempo di lotto appartengono riempimento, dosaggio, miscelazione, termoregolazione, svuotamento, pulizia, essiccazione, campionamento e rilascio. Una tecnologia di miscelazione con un tempo di miscelazione molto breve può risultare economicamente svantaggiosa se lo svuotamento o la pulizia richiedono molto tempo.
Indicatori importanti sono la portata, il numero di lotti possibili per turno, il volume di riempimento utilizzabile, il tempo di miscelazione, il tempo di cambio e il tempo di impianto produttivamente disponibile. Nei processi continui vanno inoltre considerati le perdite di avviamento, i cambi di prodotto, la pulizia, i tempi minimi di funzionamento e la stabilità dell'esercizio stazionario.
La qualità di miscelazione raggiungibile e la sua riproducibilità sono criteri di confronto centrali. A seconda del compito di miscelazione possono essere rilevanti la distribuzione della concentrazione, la distribuzione dell'umidità, l'integrità delle particelle, la dissoluzione degli agglomerati, l'uniformità di temperatura o la viscosità. Il coefficiente di variazione può essere un valore idoneo per determinate ricette, ma non è l'unico indicatore di qualità per ogni compito di miscelazione.
Qualità del prodotto, resa e scarti
Una tecnologia di miscelazione non deve soltanto omogeneizzare, ma anche preservare le caratteristiche del prodotto. Vanno quindi valutati la rottura dei granuli, l'abrasione, l'aumento di temperatura, la sollecitazione di taglio, la tendenza alla segregazione e la stabilità dei componenti sensibili della ricetta.
Le perdite di prodotto derivano da quantità residue, adesioni, spazi morti, perdite di pulizia e lotti difettosi. Con materie prime pregiate, il peso economico dello svuotamento residuo può essere maggiore di una piccola differenza nel consumo elettrico. Anche scarti, rilavorazioni, analitica di laboratorio e tempi di rilascio devono essere inclusi nella valutazione TCO.
Pulizia e cambio formato
Pulizia e cambio di prodotto sono fattori di costo importanti soprattutto negli impianti multiprodotto. Vanno valutati il tempo, l'onere di personale, il consumo d'acqua, i detergenti, le acque reflue, l'energia per riscaldamento o essiccazione, nonché l'onere per ispezione e rilascio.
Costruzioni a bassa presenza di spazi morti, camere di miscelazione ben accessibili, uno svuotamento residuo esteso e procedimenti di pulizia idonei possono ridurre notevolmente i tempi di cambio. A seconda dell'applicazione entrano in considerazione la pulizia a secco, la pulizia manuale a umido, il WIP, il CIP o sistemi di pulizia automatizzati. La prestazione di pulizia richiesta deve sempre essere misurata sui prodotti concreti e sui limiti residui ammessi.
Manutenzione e ricambi
I costi di manutenzione comprendono ispezioni pianificate, manutenzione preventiva, riparazioni, ricambi, materiali di consumo e prestazioni di servizio esterne. A seconda del tipo di miscelatore, i componenti di usura rilevanti sono tenute, supporti, riduttori, utensili di miscelazione, rivestimenti, organi di scarico e sensori.
Oltre ai costi diretti dei ricambi, sono importanti la durata della manutenzione, l'accessibilità dei componenti, la disponibilità dei ricambi e la qualifica necessaria del personale. Indicatori come il tempo medio tra i guasti e il tempo medio di riparazione aiutano a confrontare l'affidabilità di concetti diversi. Dovrebbero tuttavia basarsi su dati operativi e condizioni d'impiego comparabili.
Disponibilità e costi di fermo
La disponibilità dell'impianto influisce sul TCO spesso più delle piccole differenze nel prezzo d'acquisto. I fermi non pianificati causano costi di riparazione, mancata produzione, tempi di attesa del personale, ritardi nelle consegne, scarti ed eventualmente penali contrattuali.
Per un confronto solido dovrebbero essere valutati i costi per ora di fermo, le finestre di manutenzione pianificate, i requisiti di ridondanza e la posizione del miscelatore all'interno dell'impianto complessivo. Se il miscelatore è un collo di bottiglia, un'elevata disponibilità può essere particolarmente preziosa dal punto di vista economico.
Personale, conformità e ambiente
L'onere di personale comprende conduzione, carico, pulizia, cambio formato, manutenzione, formazione, campionamento, analitica e documentazione. Un elevato grado di automazione può ridurre l'onere diretto di conduzione, ma richiede eventualmente un maggiore onere di ingegneria, manutenzione e qualifica.
A seconda del settore si generano ulteriori costi per GMP, ATEX, normativa sulle attrezzature a pressione, requisiti igienici, protezione dalle polveri, riduzione delle emissioni, sicurezza sul lavoro e prescrizioni ambientali. Voci rilevanti sono, ad esempio, la tecnica di filtrazione, l'aspirazione, lo smaltimento dei residui di pulizia, le verifiche, le calibrazioni, gli audit e i processi di modifica documentati.
Vita utile, modernizzazione e valore residuo
Un confronto dovrebbe includere la vita utile tecnica ed economica prevista. Sono rilevanti la robustezza della costruzione, la disponibilità dei ricambi, la modernizzabilità di sistema di controllo e azionamento, nonché l'idoneità per nuovi prodotti o requisiti normativi mutati.
Al termine della vita utile si generano costi per smontaggio, decontaminazione, pulizia e smaltimento. A questi si possono contrapporre valori residui derivanti da rivendita, riutilizzo per altro scopo, modernizzazione o dal valore del materiale di leghe pregiate.
Raccomandazione metodologica
Un confronto TCO solido dovrebbe rapportare tutti i costi alla stessa grandezza di riferimento e allo stesso periodo di osservazione. Particolarmente significativa è un'analisi del valore attuale. Essa rileva investimento, costi operativi, manutenzione, fermi, modernizzazione e valore residuo, tenendo conto del valore temporale del denaro.
Andrebbero inoltre condotte analisi di sensibilità. Esse mostrano come i prezzi dell'energia, il grado di utilizzo, i valori delle materie prime, l'onere di pulizia, i prezzi dei ricambi, i rischi di fermo e gli intervalli di manutenzione influiscano sul risultato. Ciò è particolarmente importante quando si confrontano principi di miscelazione diversi, procedimenti batch e continui o impianti con periferiche molto diverse tra loro.
Un confronto TCO robusto non valuta quindi soltanto la macchina di miscelazione. Considera il suo effetto sulla qualità del prodotto, sulla resa, sulla pulizia, sulla disponibilità, sull'onere di personale, sulla stabilità di processo e sull'intera linea di produzione.
Così amixon® valuta l'efficienza energetica, il TCO e l'ammortamento di un miscelatore industriale
Il prezzo d'acquisto di un miscelatore industriale è solo una parte della valutazione economica. Determinanti sono i costi e le perdite lungo l'intera vita utile prevista. Ne fanno parte investimento e integrazione, energia e consumo di fluidi ausiliari, perdita di prodotto, tempi di pulizia e di cambio, manutenzione, ricambi, onere di personale, rischi di fermo impianto, modernizzazione, nonché un eventuale valore residuo.
amixon® considera quindi il costo totale di proprietà come processo complessivo. Al centro vi sono i fattori che possono essere influenzati attraverso la scelta del principio di miscelazione, l'esecuzione costruttiva e la progettazione di processo. Ne fanno parte un apporto energetico adeguato al prodotto, un'elevata qualità di miscelazione, uno svuotamento residuo esteso, tempi di cambio brevi, una buona pulibilità, una lunga vita utile e una manutenzione pianificabile.
Un confronto solido è possibile solo se tecnologie di miscelazione diverse vengono valutate in condizioni identiche. Ne fanno parte la stessa ricetta, dimensioni di lotto comparabili, la stessa omogeneità obiettivo, requisiti di sicurezza e igiene identici, nonché un grado di automazione comparabile. Grandezze di riferimento significative sono, ad esempio, i costi per tonnellata di prodotto vendibile, i costi per lotto o i costi per ora di esercizio produttiva.
Consumo energetico e prestazione di processo
I dati generici sul consumo energetico per tonnellata di prodotto hanno, nei miscelatori industriali, un valore informativo solo limitato. Il fabbisogno energetico reale dipende da ricetta, dimensione del lotto, grado di riempimento, tempo di miscelazione, stato del prodotto, temperatura, viscosità e apporto energetico richiesto.
A seconda del tipo costruttivo e del compito di miscelazione, i miscelatori amixon® lavorano con basse velocità periferiche. Il funzionamento a bassa velocità può ridurre l'attrito, la sollecitazione da urto e i carichi dinamici. Con polveri sensibili o a scorrimento libero, un rimescolamento totale su ampia scala può raggiungere la qualità di miscelazione richiesta con un apporto energetico relativamente ridotto.
L'obiettivo non è la potenza motore più bassa, bensì raggiungere la qualità di miscelazione richiesta con il minimo apporto energetico tecnicamente sensato. Troppo poca energia può portare a un'omogeneità insufficiente. Troppa energia può sollecitare il prodotto, aumentare la temperatura e incrementare inutilmente il consumo energetico.
Il silo miscelatore Gyraton® GM è progettato per lotti di grande volume fino a circa 100 metri cubi. Il principio di miscelazione consente l'omogeneizzazione di grandi quantità di prodotto con una potenza di azionamento installata relativamente bassa. Ciò permette di contenere il fabbisogno energetico per lotto, in particolare con grandi quantità di solidi sfusi a scorrimento libero. L'assorbimento di energia effettivo viene sempre valutato con il prodotto concreto, il grado di riempimento e l'obiettivo di processo.
Tempi di miscelazione brevi possono migliorare il fabbisogno energetico per lotto e la produttività. Determinante è tuttavia il tempo di lotto complessivo. Esso comprende non solo la miscelazione, ma anche il carico, il dosaggio, lo svuotamento, la pulizia, l'essiccazione e il rilascio dell'impianto. Una tecnologia di miscelazione con un tempo di miscelazione breve è economica solo se anche le fasi di processo successive si svolgono in modo efficiente.
Perdita di prodotto, svuotamento e pulizia
Con materie prime pregiate, lotti piccoli o cambi di ricetta frequenti, la perdita di prodotto e l'onere di pulizia sono fattori TCO importanti. Ogni quantità residua rimanente non causa soltanto una perdita diretta di materiale. Può anche allungare la pulizia, influenzare i lotti successivi e aumentare il rischio di contaminazioni crociate.
Le serie amixon® AM e KS sono progettate per uno svuotamento residuo esteso. Gli utensili di scarico ComDisc® favoriscono l'evacuazione del prodotto residuo dalla camera di miscelazione. Il grado di svuotamento raggiungibile dipende tuttavia sempre dalle caratteristiche del prodotto. Umidità, forma delle particelle, coesione, peso di massa volumica, abrasività e tendenza all'adesione influenzano notevolmente la quantità residua.
Camere di miscelazione a bassa presenza di spazi morti, organi di scarico adeguati al prodotto e superfici a contatto con il prodotto ben accessibili favoriscono una pulizia a secco o a umido efficiente. amixon® può inoltre dotare gli impianti di miscelazione di ugelli di pulizia a getto mirato programmabili. Questi vengono orientati in modo mirato verso la camera di miscelazione, l'utensile di miscelazione e le zone di scarico. I programmi di pulizia possono attivare gli ugelli in sequenze definite, favorendo così una bagnatura riproducibile delle superfici rilevanti.
La pulizia a getto mirato programmabile può ridurre acqua, detergente, onere di personale e tempo di cambio, se adeguata all'adesione del prodotto, alla geometria del recipiente e ai criteri di rilascio richiesti. Dopo una pulizia a umido, la camera di miscelazione può essere essiccata con un convogliamento coordinato di aria o gas inerte. Un tempo di essiccazione breve riduce il tempo di fermo e aumenta il tempo di impianto utilizzabile in modo produttivo.
Manutenzione, disponibilità e durata di utilizzo
La tecnica di miscelazione amixon® è progettata per costruzioni robuste, carichi dinamici ridotti e una buona accessibilità. L'organo miscelante è supportato esclusivamente in alto. Un passaggio d'albero inferiore a contatto con il prodotto può così venire a mancare. Ciò riduce un'area potenzialmente impegnativa dal punto di vista manutentivo nella camera di miscelazione.
Il funzionamento a bassa velocità, la costruzione a bassa usura e la scelta mirata dei materiali a contatto con il prodotto possono ridurre l'onere di manutenzione. Componenti di usura selezionati possono già essere forniti con la prima consegna. La disponibilità a lungo termine della documentazione costruttiva facilita l'identificazione, la valutazione ed eventualmente la riproduzione di singoli componenti.
In caso di trasformazioni, modernizzazioni, adeguamenti del sistema di controllo o fabbisogno di ricambi, la progettazione, la produzione e il servizio di amixon® supportano l'utilizzo a lungo termine dell'impianto. Una buona modernizzabilità può prolungare la vita utile tecnica ed economica e ridurre il fabbisogno di investimenti sostitutivi.
Dati solidi dal centro prove
Un calcolo solido di TCO, ROI o ammortamento dovrebbe basarsi su dati documentati con il prodotto originale. Nel centro prove amixon® possono essere valutati, in condizioni realistiche, il tempo di miscelazione, l'assorbimento di energia, la qualità di miscelazione, la delicatezza sul prodotto, la svuotabilità, le quantità residue, l'onere di pulizia, il tempo di essiccazione e il tempo di cambio.
Nel centro prove amixon® di Paderborn sono disponibili più di 30 impianti di prova in diverse taglie. A completamento esistono centri prove in Giappone, India, Thailandia, Cina, Corea del Sud e negli Stati Uniti. Le prove possono essere condotte con gradi di riempimento e dimensioni di lotto realistici, nonché con le condizioni di temperatura e pressione previste.
I risultati vengono documentati e costituiscono la base per la scelta della taglia, la definizione dei parametri di processo e la valutazione economica. Il trasferimento alla taglia di destinazione avviene sulla base del rispettivo compito di miscelazione e dovrebbe essere confermato, per i processi critici, mediante ulteriori prove.
Il TCO come criterio decisionale
amixon® non valuta l'efficienza energetica isolatamente come consumo elettrico dell'azionamento di miscelazione. Determinante è l'effetto della tecnica di miscelazione sull'intero processo produttivo. Ne fanno parte energia, consumo di fluidi ausiliari, tempo di miscelazione, perdita di prodotto, svuotamento residuo, pulizia, essiccazione, onere di personale, manutenzione, disponibilità dell'impianto e utilizzabilità a lungo termine.
Un impianto di miscelazione economico non è quindi necessariamente quello con il prezzo d'acquisto più basso. È l'impianto che raggiunge, per il prodotto concreto, una qualità di miscelazione riproducibile, limita le perdite di materie prime, accelera i cambi di prodotto, riduce i costi di fermo e consente, lungo l'intera vita utile, costi operativi pianificabili.