총소유비용(Total Cost of Ownership, TCO)이란 산업용 혼합기의 전체 수명 주기에 걸친 모든 직간접 비용을 의미합니다. 여기에는 구매 가격과 에너지 소비뿐 아니라 계획, 설치, 세척, 정비, 제품 손실, 정지, 현대화, 철거, 잔존가치도 포함됩니다. 두 혼합 콘셉트를 신뢰할 수 있게 비교하려면 모든 비용을 동일한 기간에 걸쳐 산정하고 동일한 현재 시점 가치로 할인해야 합니다.

기본적인 TCO 공식은 다음과 같습니다.

TCO = CAPEX + Barwert von (OPEX + Reinigung + Wartung + Stillstand + Qualitätskosten + Rückbau) − Barwert des Restwerts

CAPEX는 일회성 투자 비용을 의미합니다. OPEX는 경상 운영 비용을 포함합니다. 현재가치(Present Value라고도 함)는 미래의 비용을 현재 시점의 비용과 비교할 수 있게 만듭니다. 이는 수명주기비용법(Life-Cycle-Costing)의 기본 개념에 해당합니다. 즉 결정적인 것은 구매 가격만이 아니라 취득부터 운영과 정비를 거쳐 폐기에 이르기까지의 모든 비용입니다.

검토 범위 설정

먼저 통일된 검토 기간을 정해야 합니다. 산업용 혼합기의 경우 예를 들어 10년, 12년 또는 15년이 대표적인 계획 기간입니다. 비교 대상이 되는 두 설비는 동일한 전제 조건으로 평가해야 합니다. 즉 동일한 연간 생산량, 동일한 제품군, 동일한 배치 수, 동일한 가용성 요구사항, 동일한 에너지 가격, 동일한 인건비, 동일한 품질 목표입니다.

그다음 실질 비용으로 계산할지 명목 비용으로 계산할지를 결정합니다. 실질 기준 검토에서는 미래 비용을 인플레이션 없이 산정하고 실질 할인율로 할인합니다. 명목 기준 검토에서는 전력, 인건비, 용수, 세척 화학물질, 예비 부품, 폐기에 대한 예상 가격 상승을 반영하고 명목 이자율로 할인합니다. 두 방식 모두 허용되지만 서로 혼합해서는 안 됩니다. ISO 15686-5는 수명주기비용법을 취득, 운영, 폐기에 걸친 관련 비용 흐름을 체계적으로 검토하는 방법으로 설명합니다. 할인은 서로 다른 시점의 비용을 하나의 통일된 비교 기준으로 환산합니다.

TCO 총액 외에도 생산과 관련된 지표를 계산해야 합니다. 예를 들어 승인된 제품 톤당 비용, 배치당 비용, 진공 혼합건조기의 경우 증발된 용매 킬로그램당 비용, 시간당 정지 비용, 가용 생산 시간당 공헌이익이 유용합니다. 이러한 지표는 가장 큰 경제적 지렛대가 어디에 있는지를 더 빠르게 보여줍니다.

투자 비용 산정

투자 비용은 혼합기 가격만을 포함하지 않습니다. 혼합기 본체, 구동부, 기어, 혼합 도구, 배출 장치, 제어 장치, 센서, 필요한 경우 진공, 가열, 냉각 또는 액체 투입 시스템을 고려해야 합니다. 여기에 운송, 기초, 철골 구조, 리프팅 기술, 전기 설치, 배관 공사, 집진, 필터, 계량 및 계측 기술, 보호 장치, 안전 장비, 자동화, 공정 관리 시스템과의 통합, 필요한 경우 건물 관련 조치가 추가됩니다.

공장 인수 시험(FAT), 현장 인수 시험(SAT), 가동, 공정 시험, 교육, 문서화, 검증, 밸리데이션도 TCO 검토에 포함됩니다. GMP 또는 ATEX 관련 용도에서는 설계 적격성평가(DQ), 설치 적격성평가(IQ), 운전 적격성평가(OQ), 세척 검증, 리스크 평가, 방폭 문서, '준공(as built)' 문서가 관련 비용 항목이 될 수 있습니다. 이러한 지출은 대개 일회성으로 발생하지만, 가동 이후의 값비싼 재작업과 오랜 시운전 문제의 위험을 줄여줍니다.

에너지를 현실적으로 평가

에너지 비용은 설치된 모터 출력이 아니라 실제로 소비되는 평균 출력을 기준으로 해야 합니다. 설치 출력이 30킬로와트인 혼합기가 가동 시간당 자동으로 30킬로와트시를 소비하는 것은 아닙니다. 결정적인 것은 부하 프로파일, 회전수, 충전율, 제품 상태, 혼합 시간, 배치 수, 공회전 시간입니다.

구동 전기 에너지의 연간 비용에 대한 간략화된 공식은 다음과 같습니다.

K_Energie_Antrieb = P_mittel × t_Betrieb × k_Strom

여기서 P_mittel은 실제로 소비되는 평균 출력(킬로와트)을 의미합니다. t_Betrieb은 연간 가동 시간(시간)입니다. k_Strom은 전기 요금(유로/킬로와트시)입니다. 구동부, 인버터, 기어를 별도로 검토하는 경우 효율과 손실을 일관되게 적용해야 합니다. 가장 신뢰할 수 있는 방법은 대표적인 혼합 사이클 동안 에너지 계량기나 제어 장치를 통해 에너지 소비를 측정하는 것입니다.

온도 조절형 혼합기와 진공 혼합건조기의 경우 순수한 구동 에너지만으로는 충분하지 않습니다. 추가로 가열 및 냉각 에너지, 진공 펌프, 응축기, 온도 조절 회로, 압축공기, 차단 가스, 필터 세정, 제어 장치, 센서, 대기 전력을 산정해야 합니다. 진공 혼합건조기의 경우 증발된 수분 또는 용매 킬로그램당 킬로와트시와 같은 지표도 유용합니다. 분체 혼합기의 경우 승인된 제품 톤당 킬로와트시와 배치당 킬로와트시가 적합합니다.

가장 큰 에너지 절감은 흔히 더 효율적인 모터만으로 이루어지지 않습니다. 대개 더 중요한 것은 더 짧은 유효 혼합 시간, 더 나은 열전달, 더 적은 정지 시간, 불필요한 세척의 감소, 높은 잔류물 없는 배출입니다. 짧은 시간에 재현 가능하게 목표 균일도에 도달하고 대부분 배출되는 혼합기는 더 높은 투자 가격에도 불구하고, 사이클이 길고 교체 손실이 큰 저가 혼합기보다 더 경제적일 수 있습니다.

세척을 완전하게 평가

다품종 설비에서 세척 부담은 흔히 TCO를 좌우하는 가장 큰 요인 중 하나입니다. 직접적인 세척 비용에는 용수, 탈이온수, 주사용수(WFI), 알칼리, 산, 계면활성제, 용매, 압축공기, 펌프 및 가열용 에너지, 건조용 에너지, 폐수 처리, 중화, 폐기, 필터 교체, 세척 도구, 인력 투입이 포함됩니다.

결정적인 간접 비용은 정지 기간 동안 발생합니다. 세척, 건조, 육안 검사, 승인, 필요한 경우 분석 검증이 진행되는 동안 혼합기는 생산에 사용할 수 없습니다. 따라서 제품 교체당 세척 비용은 완전하게 산정해야 합니다.

간략화된 공식은 다음과 같습니다.

K_Reinigung_Wechsel = K_Medien + K_Energie + K_Personal + K_Entsorgung + K_Validierung + K_Stillstand

연간 세척 비용은 이어서 다음과 같이 산출됩니다.

K_Reinigung_jährlich = K_Reinigung_Wechsel × Anzahl_Produktwechsel_pro_Jahr

레시피 교체가 잦은 경우, 세척 시간을 조금만 단축해도 상당한 경제적 효과를 얻을 수 있습니다. 이는 특히 알레르기 유발물질, 유효 성분, 향료, 색소, 지방, 미생물학적으로 중요한 제품, 엄격한 교차 오염 방지가 필요한 레시피에서 중요합니다.

구조적 특징은 이러한 비용에 큰 영향을 미칩니다. 여기에는 적은 데드스페이스, 매끄럽고 세척이 쉬운 표면, 광범위한 잔류물 없는 배출, 완전한 접근성, 데드스페이스가 적은 배출 장치, 적합한 실(seal), 내장형 세척 노즐, 프로그래밍 가능한 CIP 또는 WIP 시스템, 습식 세척 후 혼합실의 신속한 건조가 포함됩니다. amixon® 서비스 프로필에서는 WaterDragon®을 분사 사각지대 없이 세척하고 다량의 공기로 건조를 앞당길 수 있는 회전 노즐 기반의 자동화 시스템으로 설명합니다. 노즐은 세척 사이클이 끝나면 혼합실 밖으로 이동하며 밀폐되고 데드스페이스 없이 닫힙니다.

규제 대상 공정의 경우 세척 검증 비용도 고려해야 합니다. 여기에는 예를 들어 리보플라빈 테스트, 생물발광 검출, 스왑 테스트, 분석 방법, 문서화, 승인, 편차 관리, 필요한 경우 재세척이 포함됩니다.

정비와 예비 부품 계획

정비 비용에는 예방적, 상태 지향적, 교정적 조치가 포함됩니다. 직접 비용은 내부 및 외부 작업 시간, 예비 부품, 소모품, 윤활유, 실(seal), 베어링, 혼합 도구 부품, 필터, 센서, 측정 기기 교정, 서비스 계약, 점검, 문서화입니다. 간접 비용은 생산 중단, 재가동, 불량, 기동을 위한 에너지, 개입 후 필요할 수 있는 품질 검사로 인해 발생합니다.

신뢰할 수 있는 정비 비용 산정은 단순히 구매 가격의 일정 비율만으로 이루어져서는 안 됩니다. 이러한 값은 초기 예산 가정으로 사용할 수 있지만, 구체적인 구조와 용도에 따라 보완해야 합니다. 마모성이 있는 제품, 강한 세척 매체, 높은 온도, 진공 사이클, 잦은 제품 교체 또는 강한 부하 변화는 정비 비용을 크게 높일 수 있습니다. 반대로 정비가 적게 필요한 구조, 좋은 접근성, 제품에 인접한 실링 및 베어링 지점 수의 감소는 비용을 낮출 수 있습니다.

모든 중요 부품에 대해 예상 사용 수명, 부품 비용, 교체 시간, 필요한 자격, 검토 기간 내 교체 횟수, 교체 중 발생하는 정지 비용을 산정해야 합니다. 실링 세트는 자재 비용이 낮더라도, 교체 작업이 전체 생산 라인을 여러 시간 동안 막는다면 비용이 커질 수 있습니다.

TCO에는 예비 부품 창고와 단종 관리도 포함됩니다. 무작정 많은 부품을 보유하는 것이 아니라, 납기가 길거나 고장 영향이 크거나 교체가 복잡한 부품을 보관해야 합니다. 실(seal), 베어링, 필터 요소, 안전 부품, 센서, 배출 부품, 인버터, PLC 모듈, 특정 혼합 도구 부품은 리스크를 기준으로 평가해야 합니다. 위탁 재고는 가용성을 확보하는 동시에 자본 구속을 제한할 수 있습니다.

amixon®은 파더보른의 마모 부품 창고와, 문서화된 작업 목록과 사전에 준비된 부품으로 계획된 정비 출동을 준비할 수 있는 가능성을 설명합니다. 자체 제작 주권은 또한 긴 설비 수명 동안 고객 맞춤형 부품과 호환 가능한 대체 솔루션의 재제작을 뒷받침합니다.

정지를 금전적으로 환산

정지 비용은 흔히 가장 중요하면서도 가장 과소평가되는 TCO 항목입니다. 이는 단순히 서비스 기술자의 인건비만으로 구성되지 않습니다. 관련 요소로는 상실된 공헌이익, 계속 발생하는 고정비, 인력 대기 시간, 불량, 재작업, 기동용 자재, 재가동을 위한 에너지, 지연된 납품, 위약금, 필요한 경우 고객 주문 손실이 있습니다.

간략화된 공식은 다음과 같습니다.

K_Stillstand = t_Stillstand × DB_pro_Stunde + K_Ausschuss + K_Nacharbeit + K_Wiederanlauf + K_Expresslogistik

여기서 t_Stillstand는 정지 시간(시간)입니다. DB_pro_Stunde는 생산 시간당 상실된 공헌이익입니다. K_Ausschuss는 더 이상 사용할 수 없는 제품에 대한 비용을 포함합니다. K_Nacharbeit는 재처리 또는 재작업에 대한 추가 비용을 나타냅니다. K_Wiederanlauf는 안정적인 공정 상태에 이르기까지의 에너지, 인력, 제품 손실을 포함합니다. K_Expresslogistik는 고장 시 특별 운송 또는 조달 비용을 반영합니다.

시간당 공헌이익은 매출과 혼동해서는 안 됩니다. 결정적인 것은 생산되지 않고 판매되지 않은 제품 수량으로 인해 상실되는 마진입니다. 충분한 재고, 여유 생산능력 또는 대체 생산 라인이 있으면 실제 손실은 더 작을 수 있습니다. 반대로 병목 설비의 경우 손실은 훨씬 클 수 있습니다.

정지는 원인별로 구분하여 기록해야 합니다. 즉 기계적 결함, 전기적 결함, 센서, 소프트웨어, 세척, 제품 교체, 원료 부족, 예비 부품 부족, 품질 편차, 조작 오류, 외부 원인입니다. 이러한 구분이 있어야만 더 나은 실(seal), 자동화, 교육, 예비 부품 키트, 세척 또는 원격 지원에 대한 투자가 실제로 경제적인지 알 수 있습니다.

제품 손실과 품질 산정

제품 손실은 불완전한 배출, 불량, 잘못된 배치, 기동용 자재, 세척 손실, 재작업, 배출 시 편석, 가능한 교차 오염으로 인해 발생합니다. 특히 고가의 유효 성분, 특수 화학물질, 첨가제 또는 값비싼 원료를 사용하는 레시피의 경우, 혼합기에 남는 잔류량이 전력 소비보다 경제적으로 더 중요할 수 있습니다.

배치당 잔류량의 가치를 계산하고 이를 연간 배치 수로 곱하십시오. 여기에 세척 자재, 세척 매체, 폐기 비용, 오염 시 필요한 경우 다음 배치의 손실 비용이 추가됩니다. 광범위한 잔류물 없는 배출은 직접적인 제품 손실을 줄일 뿐 아니라 세척과 제품 교체 시간도 단축합니다.

품질 비용에는 불량, 재작업, 추가 분석, 지연, 클레임, 승인 손실이 포함됩니다. 혼합 품질이 부족하거나 배출 품질이 불안정한 저가 혼합기는 이로 인해 높은 후속 비용을 초래할 수 있습니다. 따라서 전체 배출 과정에 걸쳐 입증된 혼합 품질도 에너지 및 정비와 마찬가지로 TCO에 포함되어야 합니다.

비용을 현재가치 기준으로 비교

여러 해에 걸친 비교를 위해서는 미래 비용을 현재 시점의 가치로 할인해야 합니다. 현재가치 공식은 다음과 같습니다.

PV_t = C_t / (1 + r)^t

여기서 PV_t는 t년도 지급액의 현재가치입니다. C_t는 t년도의 지급액 또는 비용 항목입니다. r은 기업 내부의 할인율입니다. t는 검토 기간 내 해당 연도입니다.

완전한 TCO 공식은 다음과 같습니다.

TCO = CAPEX + Σ von t = 1 bis n [ (K_Energie_t + K_Reinigung_t + K_Wartung_t + K_Stillstand_t + K_Qualität_t + K_Sonstiges_t) / (1 + r)^t] − [ Restwert_n / (1 + r)^n]

CAPEX는 일회성 투자 비용입니다. K_Energie_t는 t년도의 에너지 비용입니다. K_Reinigung_t는 t년도의 세척 비용입니다. K_Wartung_t는 t년도의 정비 및 예비 부품 비용입니다. K_Stillstand_t는 t년도의 정지 및 재가동 비용입니다. K_Qualität_t는 불량, 재작업, 분석 및 그 밖의 품질 관련 비용을 포함합니다. K_Sonstiges_t는 예를 들어 라이선스 비용, 보험, 외부 검사, 교육 또는 그 밖의 운영 비용을 포함합니다. Restwert_n은 마지막 검토 연도 n에서의 예상 잔존가치입니다.

대안이 초기 비용은 더 높지만 연간 운영 비용은 더 낮은 경우, 할인된 절감액을 추가로 계산해야 합니다. 절감액의 현재가치가 추가 투자액을 초과하면 그 투자는 경제적으로 유리합니다. ISO 15686-5 및 이에 준하는 수명주기비용법은 서로 다른 시점의 비용 흐름을 비교 가능하게 만들기 위해 이러한 접근 방식을 사용합니다.

실무용 계산표

실무에 적합한 TCO 산정을 위해서는 모든 대안을 동일한 표에서 동일한 전제 조건으로 평가해야 합니다. 산정해야 할 항목은 설비 가격, 주변 장치, 설치, FAT 및 SAT, 가동, 검증, 교육, 연간 구동 에너지, 가열 및 냉각 에너지, 진공 및 압축공기 비용, 연간 세척 비용, 연간 정비 및 서비스 비용, 연간 예비 부품 비용, 예비 부품 창고 비용, 제품 손실, 불량, 재작업, 원인별 정지, 소프트웨어 및 자동화 비용, 컴플라이언스 및 문서화 비용, 현대화 비용, 철거 비용, 예상 잔존가치입니다.

추가로 생산량, 배치 수, 교대 근무 모델, 에너지 가격, 인건비 단가, 세척 교체 횟수, 공헌이익, 정지 비용, 할인율, 검토 기간에 대한 전제 조건을 문서화해야 합니다. 최소 세 가지 시나리오를 수행하십시오. 현실적인 기본 시나리오, 더 높은 에너지 및 정비 비용을 반영한 보수적 시나리오, 더 긴 납기나 더 많은 계획되지 않은 고장을 반영한 리스크 시나리오입니다. 이러한 민감도 분석은 실제로 경제성을 좌우하는 전제 조건이 무엇인지 보여줍니다.