Quali fattori determinano i costi operativi totali (TCO) di un miscelatore industriale nell'arco di 10 anni?
I costi operativi totali di un miscelatore industriale, detti anche Total Cost of Ownership o TCO, comprendono molto più del prezzo d'acquisto. Considerano tutti i costi che vanno dalla pianificazione, dall'approvvigionamento e dalla messa in servizio, fino all'esercizio corrente, alla modernizzazione, allo smantellamento e all'eventuale valore residuo. Una valutazione TCO solida collega i costi di investimento con i costi correnti e con i costi indiretti derivanti da fermi impianto, perdite di prodotto o requisiti normativi.
Acquisto e integrazione
Tra i costi iniziali rientrano il prezzo d'acquisto del miscelatore, nonché i costi per azionamento, sistema di controllo, sensoristica, dispositivi di sicurezza e periferiche necessarie. A questi si aggiungono trasporto, installazione, montaggio, impianto elettrico, messa in servizio e collaudo. A seconda dell'impianto, si generano ulteriori oneri per l'ingegneria, la gestione del progetto e l'integrazione in linee di processo, sistemi di controllo o sistemi di supervisione esistenti.
Le esecuzioni speciali possono aumentare l'investimento. Tra queste rientrano, ad esempio, le versioni ATEX, le costruzioni resistenti alla pressione o al vuoto, le costruzioni igieniche, le superfici speciali, i sistemi di tenuta particolari o materiali resistenti alla corrosione come duplex, Hastelloy o titanio. Costi di acquisto più elevati possono tuttavia essere economicamente vantaggiosi se riducono nel lungo periodo la manutenzione, le perdite di prodotto, l'onere di pulizia o i rischi di fermo impianto.
Energia e apparecchiature ausiliarie
Il consumo energetico è un fattore importante del TCO, ma non per ogni compito di miscelazione rappresenta la voce di costo maggiore. Sono rilevanti l'assorbimento di potenza del miscelatore, il tempo di miscelazione, il rendimento di motore e riduttore, nonché il grado di utilizzo dell'impianto. Particolarmente significativa è l'energia per lotto, per chilogrammo o per tonnellata di prodotto in condizioni di processo comparabili.
Negli impianti riscaldati, raffreddati, funzionanti sottovuoto o inertizzati, le apparecchiature ausiliarie possono avere un'incidenza notevole sul fabbisogno energetico complessivo. Tra queste rientrano sistemi di riscaldamento e raffreddamento, pompe per vuoto, condensatori, filtri, alimentazione di aria compressa e alimentazione di gas inerte. La valutazione dovrebbe quindi considerare l'intero processo e non solo la potenza elettrica dell'azionamento di miscelazione.
Manutenzione, ricambi e materiali di consumo
Tra i costi correnti rientrano la manutenzione preventiva, le ispezioni, le riparazioni, i ricambi e le prestazioni di servizio esterne. A seconda del tipo costruttivo, i componenti particolarmente rilevanti sono le tenute d'albero, i supporti, i riduttori, gli utensili di miscelazione, i rivestimenti, gli organi di scarico e i sensori. La loro usura influisce non solo sui costi diretti dei ricambi, ma anche sulla disponibilità dell'impianto.
Costi ricorrenti derivano inoltre da lubrificanti, mezzi di tenuta, oli idraulici, detergenti, acqua di processo, elementi filtranti ed eventualmente gas inerti. Con prodotti abrasivi, corrosivi, tossici o ad alta purezza, queste voci possono incidere particolarmente. Il condition monitoring può aiutare a sorvegliare in modo più mirato i componenti critici e a pianificare meglio la manutenzione. Non sostituisce tuttavia l'ispezione regolare e la valutazione tecnica.
Pulizia, cambio di prodotto e perdite di prodotto
Pulizia e cambio formato sono spesso importanti fattori di costo negli impianti multiprodotto. In particolare nell'industria alimentare, farmaceutica e chimica fine, la pulizia a secco, la pulizia a umido, il CIP, il WIP, l'essiccazione, l'analitica di rilascio e la documentazione possono comportare un notevole impiego di tempo e risorse.
Una buona pulibilità, geometrie a bassa presenza di spazi morti, superfici idonee e uno svuotamento residuo esteso riducono le perdite di prodotto e accorciano i tempi di cambio. Il vantaggio economico è particolarmente elevato con materie prime costose, lotti piccoli, cambi di ricetta frequenti o elevati requisiti per evitare la contaminazione crociata.
Costi di fermo e disponibilità dell'impianto
I fermi impianto non pianificati causano spesso costi indiretti elevati. Oltre alla riparazione, si generano mancata produzione, tempi di attesa del personale, ritardi nelle consegne, perdite di lotto ed eventualmente rilavorazioni. L'entità di questi costi dipende dalla posizione del miscelatore all'interno della catena di processo. Se il miscelatore è un collo di bottiglia o parte di un impianto a funzionamento continuo, anche un breve fermo può avere conseguenze rilevanti.
Per la valutazione sono utili indicatori come il tempo medio tra i guasti e il tempo medio di riparazione. È determinante anche la rapidità con cui sono disponibili i ricambi, se il personale di assistenza può essere impiegato a breve termine e se lo stabilimento dispone di finestre di manutenzione pianificate a sufficienza. Un'elevata affidabilità di processo e una qualità di miscelazione riproducibile riducono il rischio di scarti, rilavorazioni e perdite di materie prime.
Personale, formazione e organizzazione
Al TCO appartengono anche i costi per la conduzione, la pulizia, la formazione, la manutenzione interna e i fornitori di servizi esterni. Impianti complessi con numerosi interventi manuali, cambi formato frequenti o elevati requisiti di documentazione comportano un maggiore onere di personale. L'automazione, concetti operativi chiari e componenti ben accessibili possono ridurre questo onere.
Conformità, qualifica e documentazione
Nei settori regolamentati si generano costi aggiuntivi per la documentazione tecnica, la qualifica, la validazione, la calibrazione, le verifiche periodiche e gli audit. A seconda del settore possono essere rilevanti i requisiti derivanti da GMP, ATEX, normativa sulle attrezzature a pressione, costruzione di macchine, prescrizioni igieniche o sistemi di qualità specifici del cliente.
Anche le modifiche al software di controllo, alla gestione delle ricette o all'acquisizione dei dati possono richiedere un processo documentato di change control. Questi oneri dovrebbero essere considerati già in fase di approvvigionamento, in particolare se l'impianto viene gestito in un ambiente validato o critico per la sicurezza.
Modernizzazione, smantellamento e valore residuo
Nell'arco di dieci anni possono rendersi necessarie delle modernizzazioni. Esempi tipici sono gli aggiornamenti del sistema di controllo, gli adeguamenti a nuovi requisiti di sicurezza, la sostituzione di componenti non più disponibili, le trasformazioni per nuovi prodotti o gli adeguamenti per l'automazione. Un impianto costruito in modo modulare e ben documentato facilita tali adeguamenti.
Al termine della vita utile possono generarsi costi per lo smontaggio, la decontaminazione, la pulizia e lo smaltimento. A questi si contrappongono possibili valori residui derivanti dalla rivendita, dal riutilizzo dei componenti o dal valore del materiale di leghe altamente legate.
Un calcolo TCO solido dovrebbe confrontare più scenari. Tra questi rientrano diversi gradi di utilizzo, prezzi dell'energia, intervalli di manutenzione, rischi di fermo impianto, valori del prodotto e ipotesi sul valore residuo. Il prezzo d'acquisto è in questo contesto solo una voce. L'impianto di miscelazione economicamente migliore è spesso quello che, lungo l'intera vita utile, garantisce un'elevata disponibilità, basse perdite di prodotto, tempi di cambio brevi e costi di manutenzione pianificabili.
Così amixon® valuta l'efficienza energetica, il TCO e l'ammortamento di un miscelatore industriale
L'economicità di un miscelatore industriale non si decide unicamente al momento dell'acquisto. Determinanti sono i costi e le perdite lungo l'intera vita utile prevista. Ne fanno parte investimento e integrazione, energia, perdite di prodotto, tempi di pulizia e di cambio, manutenzione, ricambi, rischi di fermo impianto, onere di personale, garanzia della qualità, nonché eventuali modernizzazioni.
amixon® considera quindi il costo totale di proprietà come l'interazione tra prestazione di processo, disponibilità dell'impianto e utilizzabilità a lungo termine. Al centro vi sono in particolare i fattori che possono essere influenzati dal punto di vista costruttivo e di processo: un apporto energetico adeguato al prodotto, tempi di miscelazione e di scarico brevi, uno svuotamento residuo esteso, una buona pulibilità, tassi di usura ridotti e una disponibilità a lungo termine dei ricambi.
La soluzione economicamente migliore non è necessariamente l'impianto con il prezzo d'acquisto più basso o la potenza motore installata minore. Determinante è se l'impianto di miscelazione lavora in modo riproducibile per molti anni, limita le perdite di prodotto, consente tempi di cambio brevi e genera costi di esercizio e di manutenzione pianificabili.
Consumo energetico adeguato al compito di miscelazione
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, caratteristiche 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 del prodotto su ampia scala può raggiungere la qualità di miscelazione richiesta con un apporto energetico relativamente ridotto.
In questo caso non è prioritaria la potenza più bassa possibile, bensì l'apporto di potenza adeguato al compito di miscelazione. Troppo poca energia può portare a un'omogeneità insufficiente. Troppa energia può danneggiare le particelle, aumentare la temperatura del prodotto e incrementare inutilmente il consumo energetico. Il compito di miscelazione deve quindi essere svolto in modo riproducibile con il minimo apporto energetico tecnicamente sensato.
Il silo miscelatore Gyraton® GM è progettato per lotti di grande volume fino a circa 100 metri cubi. Il suo 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. Il consumo energetico specifico effettivo viene valutato con il prodotto concreto, il grado di riempimento previsto e il tempo di miscelazione richiesto.
Perdita di prodotto, svuotamento residuo e tempi di cambio
Con materie prime pregiate, lotti piccoli o cambi di ricetta frequenti, le perdite di prodotto e i tempi di pulizia sono spesso fattori TCO essenziali. Ogni quantità residua nel miscelatore non causa soltanto una perdita di valore diretta. Può anche allungare la pulizia, complicare il rilascio di un lotto successivo 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 effettivamente raggiungibile dipende tuttavia sempre dal prodotto. Umidità, forma delle particelle, coesione, peso di massa volumica, abrasività e tendenza all'adesione influenzano notevolmente la quantità residua.
Uno svuotamento residuo esteso può essere economicamente rilevante soprattutto con polveri pregiate, principi attivi, additivi o ricette con lotti piccoli. La svuotabilità concreta dovrebbe essere valutata con il prodotto originale nell'ambito di una prova.
Camere di miscelazione a bassa presenza di spazi morti, organi di scarico adeguati al prodotto e una buona accessibilità delle superfici a contatto con il prodotto semplificano la pulizia a secco o a umido. Ciò consente di ridurre i tempi di cambio e di aumentare il tempo di impianto utilizzabile in modo produttivo. Questo può influire positivamente su OEE, portata, onere di personale ed economicità complessiva.
Manutenzione, disponibilità e durata di utilizzo
La tecnica di miscelazione amixon® è progettata per costruzioni robuste, carichi dinamici ridotti e una buona accessibilità per l'ispezione e la pulizia. 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 all'interno della camera di miscelazione.
La combinazione tra funzionamento a bassa velocità, costruzione a bassa usura e documentazione costruttiva disponibile a lungo termine può ridurre l'onere di manutenzione e i rischi legati ai ricambi. Componenti di usura selezionati possono già essere forniti con la prima consegna. L'approvvigionamento mirato dei componenti critici aiuta a limitare i tempi di fermo non pianificati.
In caso di modernizzazioni, trasformazioni o fabbisogno di ricambi, la progettazione, la produzione e il servizio di amixon® supportano l'utilizzo a lungo termine dell'impianto. La proprietà interna dei disegni e della produzione facilita l'identificazione dei componenti, nonché la valutazione ed eventualmente la riproduzione di singoli elementi.
Dati solidi anziché valori di catalogo generici
La valutazione economica di un impianto di miscelazione dovrebbe basarsi su dati di processo misurati. Nel centro prove amixon® i compiti di miscelazione vengono esaminati con il prodotto originale. In questo modo possono essere valutati il tempo di miscelazione, l'assorbimento di energia, la svuotabilità, la delicatezza sul prodotto, l'onere di pulizia, i tempi di cambio e la riproducibilità.
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 vengono 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 una base per la scelta della taglia, la definizione dei parametri di processo e il calcolo di economicità. Il trasferimento alla taglia di destinazione avviene sulla base del rispettivo compito di miscelazione e dovrebbe essere confermato, per i processi critici, mediante prove idonee.
Il TCO come processo complessivo
amixon® non valuta l'efficienza energetica isolatamente come consumo elettrico dell'azionamento. Determinante è il processo complessivo composto da tempo di miscelazione, apporto energetico, perdita di prodotto, svuotamento residuo, pulizia, manutenzione, approvvigionamento dei ricambi, disponibilità dell'impianto e utilizzabilità a lungo termine.
Un impianto di miscelazione amixon® può sfruttare al meglio i propri vantaggi economici soprattutto quando vengono lavorati prodotti pregiati, i cambi di prodotto sono frequenti, le quantità residue sono critiche o si prevedono lunghe durate di utilizzo. La base per un calcolo solido di TCO, ROI e ammortamento non è costituita da valori di catalogo generici, bensì da dati di prova documentati con il prodotto originale e condizioni di processo realistiche.