Какие критерии помогают надёжно сравнить совокупные эксплуатационные затраты различных смесительных технологий?
Достоверное сравнение совокупных эксплуатационных затрат, также называемых Total Cost of Ownership или TCO, должно учитывать все значимые затраты за весь жизненный цикл смесительной установки. Одной лишь закупочной цены или энергопотребления смесителя недостаточно. Решающее значение имеет оценка различных технологий при сопоставимых условиях процесса и приведение затрат к единой базовой величине.
Подходящими базовыми величинами являются, например, затраты на тонну готового к продаже продукта, затраты на загрузку с заданным качеством смешивания или затраты на час производства. При этом необходимо, чтобы все сравниваемые технологии соответствовали одной и той же рецептуре, одинаковому целевому качеству, сопоставимым размерам загрузок и одинаковым требованиям к гигиене, безопасности и документации.
Инвестиционные затраты и затраты на интеграцию
К инвестиционным затратам относится не только смеситель, но и привод, система управления, сенсорика, средства обеспечения безопасности и необходимая периферия. Сюда входят загрузка, дозирование, выгрузка, транспортирующая техника, отсос, фильтры, системы очистки, термостатирование и, при необходимости, вакуум или инертизация.
Дополнительные затраты возникают за счёт фундамента, статических расчётов, электрической инфраструктуры, трубопроводов, строительных адаптаций, инжиниринга, монтажа, ввода в эксплуатацию и приёмки. В регулируемых отраслях добавляются квалификация, валидация и документация. Из-за этого более дешёвая базовая машина в итоге может оказаться дороже, если она требует значительно большей периферии, площади, персонала или специального оборудования.
Энергия и расход эксплуатационных сред
Энергоэффективность следует оценивать для всего процесса в целом. Значение имеют не только электрическая потребляемая мощность привода смесителя, но и время смешивания, энергия на загрузку, энергия на тонну продукта и поведение привода при частичной нагрузке.
Вспомогательные агрегаты могут составлять значительную долю общего энергопотребления. К ним относятся системы нагрева и охлаждения, вакуумные насосы, конденсаторы, фильтры, системы сжатого воздуха, отсос и подача инертного газа. Для процессов с регулированием температуры, работающих под вакуумом или инертизированных потребность в энергии периферии может превышать потребность в энергии привода смесителя.
Следует также оценивать расход моющих сред, воды, моющих средств, технологических газов, запирающих газов, смазочных материалов и вспомогательных веществ. Эти затраты могут быть особенно значительными при частой смене продукта, высоких требованиях к гигиене или работе с токсичными продуктами.
Производительность процесса и продуктивность
Производительность процесса следует сравнивать по полному времени цикла, а не только по чистому времени смешивания. Время цикла включает загрузку, дозирование, смешивание, термостатирование, выгрузку, очистку, сушку, отбор проб и выпуск. Технология смешивания с очень коротким временем смешивания может быть экономически невыгодной, если выгрузка или очистка занимают много времени.
Важными показателями являются производительность, число возможных загрузок за смену, полезный рабочий объём, время смешивания, время переналадки и продуктивно доступное время работы установки. Для непрерывных процессов необходимо дополнительно учитывать потери при пуске, смену продукта, очистку, минимальную продолжительность работы и стабильность стационарного режима.
Достижимое качество смешивания и его воспроизводимость являются центральными критериями сравнения. В зависимости от задачи смешивания значение могут иметь распределение концентрации, распределение влаги, целостность частиц, разрушение агломератов, равномерность температуры или вязкость. Коэффициент вариации может быть подходящим показателем для определённых рецептур, но не является единственным показателем качества для каждой задачи смешивания.
Качество продукта, выход и брак
Технология смешивания должна не только обеспечивать гомогенизацию, но и сохранять свойства продукта. Поэтому необходимо оценивать разрушение частиц, истирание, повышение температуры, сдвиговые нагрузки, склонность к расслоению и стабильность чувствительных компонентов рецептуры.
Потери продукта возникают из-за остаточных количеств, налипаний, застойных зон, потерь при очистке и бракованных загрузок. Для дорогостоящего сырья экономическое значение остаточного опорожнения может быть больше, чем небольшая разница в потреблении электроэнергии. Брак, доработка, лабораторный анализ и время выпуска также должны учитываться при рассмотрении TCO.
Очистка и переналадка
Очистка и смена продукта — особенно важные факторы затрат для многопродуктовых установок. Необходимо оценивать время, затраты на персонал, расход воды, моющие средства, сточные воды, энергию на нагрев или сушку, а также затраты на инспекцию и выпуск.
Конструкции с минимальным количеством застойных зон, хорошо доступные смесительные камеры, практически полное остаточное опорожнение и подходящие методы очистки могут заметно сокращать время переналадки. В зависимости от области применения могут использоваться сухая очистка, ручная влажная очистка, WIP, CIP или автоматизированные системы очистки. Требуемая эффективность очистки всегда должна определяться исходя из конкретных продуктов и допустимых предельных значений остатков.
Техническое обслуживание, ремонт и запасные части
Затраты на техническое обслуживание включают плановые инспекции, профилактическое техническое обслуживание, ремонты, запасные части, эксплуатационные материалы и услуги внешних сервисных организаций. В зависимости от типа смесителя значимыми быстроизнашивающимися деталями являются уплотнения, опоры, редукторы, смесительные инструменты, футеровки, выпускные органы и датчики.
Помимо прямых затрат на запасные части важны продолжительность технического обслуживания, доступность компонентов, наличие запасных частей и необходимая квалификация персонала. Такие показатели, как среднее время между отказами и среднее время ремонта, помогают сравнивать надёжность различных концепций. Однако они должны основываться на сопоставимых эксплуатационных данных и условиях применения.
Доступность и затраты на простои
Доступность установки часто влияет на TCO сильнее, чем небольшая разница в закупочной цене. Незапланированные простои влекут за собой затраты на ремонт, потери производства, время ожидания персонала, задержки поставок, брак и, при необходимости, договорные штрафы.
Для достоверного сравнения следует оценивать затраты на час простоя, плановые окна технического обслуживания, требования к резервированию и положение смесителя внутри общей установки. Если смеситель является узким местом, высокая доступность может иметь особенно высокую экономическую ценность.
Персонал, соответствие требованиям и экология
Затраты на персонал включают обслуживание, загрузку, очистку, переналадку, техническое обслуживание, обучение, отбор проб, анализ и документирование. Высокая степень автоматизации может снижать прямые затраты на обслуживание, но при этом может требовать более высоких затрат на инжиниринг, техническое обслуживание и квалификацию.
В зависимости от отрасли возникают дополнительные затраты, связанные с GMP, ATEX, законодательством об оборудовании, работающем под давлением, требованиями к гигиене, защитой от пыли, снижением выбросов, охраной труда и экологическими требованиями. Значимыми статьями являются, например, фильтровальная техника, отсос, утилизация остатков после очистки, проверки, калибровки, аудиты и документированные процессы контроля изменений.
Срок службы, модернизация и остаточная стоимость
Сравнение должно учитывать ожидаемый технический и экономический срок службы. Значение имеют прочность конструкции, доступность запасных частей, возможность модернизации системы управления и привода, а также пригодность для новых продуктов или изменившихся регуляторных требований.
В конце срока службы возникают затраты на демонтаж, деконтаминацию, очистку и утилизацию. Им может противостоять остаточная стоимость за счёт перепродажи, изменения назначения, модернизации или стоимости материала высококачественных сплавов.
Методическая рекомендация
Достоверное сравнение TCO должно приводить все затраты к одной и той же базовой величине и одному и тому же периоду рассмотрения. Особенно информативен анализ приведённой стоимости. Он охватывает инвестиции, эксплуатационные затраты, техническое обслуживание, простои, модернизацию и остаточную стоимость с учётом временной стоимости денег.
Дополнительно следует проводить анализ чувствительности. Он показывает, как цены на энергию, загрузка мощностей, стоимость сырья, затраты на очистку, цены на запасные части, риски простоя и интервалы технического обслуживания влияют на результат. Это особенно важно при сравнении различных принципов смешивания, периодических и непрерывных процессов или установок с существенно различающейся периферией.
Поэтому надёжное сравнение TCO оценивает не только саму смесительную машину. Оно рассматривает её влияние на качество продукта, выход, очистку, доступность, затраты на персонал, стабильность процесса и всю производственную линию.
Как amixon® оценивает энергоэффективность, TCO и срок окупаемости промышленного смесителя
Закупочная цена промышленного смесителя — лишь часть экономической оценки. Решающее значение имеют затраты и потери за весь планируемый срок эксплуатации. Сюда входят инвестиции и интеграция, энергия и расход эксплуатационных сред, потери продукта, время очистки и переналадки, техническое обслуживание, запасные части, затраты на персонал, риски простоя, модернизация, а также возможная остаточная стоимость.
Поэтому amixon® рассматривает совокупную стоимость владения как процесс в целом. В центре внимания находятся факторы, на которые можно повлиять выбором принципа смешивания, конструктивным исполнением и проектированием процесса. Сюда относятся подходящий для продукта ввод энергии, высокое качество смешивания, практически полное остаточное опорожнение, короткое время переналадки, хорошая очищаемость, долгий срок службы и предсказуемое техническое обслуживание.
Достоверное сравнение возможно только тогда, когда различные технологии смешивания оцениваются в одинаковых условиях. Сюда относятся одна и та же рецептура, сопоставимые размеры загрузок, одинаковая целевая однородность, идентичные требования к безопасности и гигиене, а также сопоставимая степень автоматизации. Информативными базовыми величинами являются, например, затраты на тонну готового к продаже продукта, затраты на загрузку или затраты на продуктивный час работы.
Энергопотребление и производительность процесса
Общие данные об энергопотреблении на тонну продукта имеют для промышленных смесителей лишь ограниченную информативность. Реальная потребность в энергии зависит от рецептуры, размера загрузки, степени заполнения, времени смешивания, состояния продукта, температуры, вязкости и требуемого ввода энергии.
Смесители amixon® в зависимости от конструктивного исполнения и задачи смешивания работают с низкими окружными скоростями. Низкооборотный режим работы может снижать трение, ударные нагрузки и динамические нагрузки. Для чувствительных или свободно текучих порошков крупномасштабное общее перемещение продукта может обеспечивать требуемое качество смешивания при сравнительно низком вводе энергии.
Цель заключается не в минимально возможной мощности двигателя, а в достижении требуемого качества смешивания при минимально целесообразном с технической точки зрения вводе энергии. Слишком малое количество энергии может приводить к недостаточной однородности. Слишком большое количество энергии может нагружать продукт, повышать температуру и без необходимости увеличивать энергопотребление.
Силосный смеситель Gyraton® GM рассчитан на крупнообъёмные загрузки объёмом до примерно 100 кубических метров. Принцип смешивания позволяет гомогенизировать большие количества продукта при сравнительно низкой установленной мощности привода. Благодаря этому энергопотребление на загрузку может ограничиваться, особенно для больших объёмов свободно текучих сыпучих продуктов. Фактическое энергопотребление всегда оценивается с учётом конкретного продукта, степени заполнения и цели процесса.
Короткое время смешивания может улучшать показатели энергопотребления на загрузку и продуктивность. Однако решающее значение имеет полное время цикла. Оно включает не только смешивание, но и загрузку, дозирование, выгрузку, очистку, сушку и выпуск установки. Технология смешивания с коротким временем смешивания экономична лишь тогда, когда последующие этапы процесса также проходят эффективно.
Потери продукта, опорожнение и очистка
При использовании дорогостоящего сырья, малых загрузок или частой смены рецептур потери продукта и затраты на очистку являются важными факторами TCO. Любое остаточное количество продукта вызывает не только прямую потерю материала. Оно может также удлинять очистку, влиять на последующие загрузки и повышать риск перекрёстного загрязнения.
Серии amixon® AM и KS рассчитаны на практически полное остаточное опорожнение. Выпускные инструменты ComDisc® способствуют выгрузке остатков продукта из смесительной камеры. Однако достижимая степень опорожнения всегда зависит от свойств продукта. Влажность, форма частиц, когезия, насыпная плотность, абразивность и склонность к налипанию заметно влияют на остаточное количество.
Смесительные камеры с минимальным количеством застойных зон, подобранные под продукт выпускные органы и хороший доступ к контактирующим с продуктом поверхностям способствуют эффективной сухой или влажной очистке. Кроме того, amixon® может оснащать смесительные установки программируемыми форсунками целенаправленной струйной очистки. Они целенаправленно ориентированы на смесительную камеру, смесительный инструмент и зоны выгрузки. Программы очистки могут управлять форсунками в заданной последовательности, обеспечивая воспроизводимое смачивание значимых поверхностей.
Программируемая целенаправленная струйная очистка может снижать расход воды, моющих средств, затраты на персонал и время переналадки, если она согласована с характером налипания продукта, геометрией ёмкости и требуемыми критериями выпуска. После влажной очистки смесительная камера может высушиваться с помощью согласованной подачи воздуха или инертного газа. Короткое время сушки сокращает простой и увеличивает продуктивно используемое время работы установки.
Техническое обслуживание, доступность и срок службы
Смесительная техника amixon® рассчитана на прочные конструкции, низкие динамические нагрузки и хороший доступ. Мешалка опирается исключительно сверху. Благодаря этому контактирующий с продуктом нижний вывод вала может отсутствовать. Это уменьшает потенциально трудоёмкую с точки зрения обслуживания зону в смесительной камере.
Низкооборотный режим работы, износостойкая конструкция и целенаправленный выбор контактирующих с продуктом материалов могут снижать затраты на техническое обслуживание. Отдельные быстроизнашивающиеся детали могут поставляться уже при первой поставке. Долгосрочная доступность конструкторской документации облегчает идентификацию, оценку и, при необходимости, изготовление отдельных компонентов.
При переоборудовании, модернизации, адаптации системы управления или потребности в запасных частях конструкторский, производственный и сервисный отделы amixon® поддерживают долгосрочную эксплуатацию установки. Хорошая возможность модернизации может продлевать технический и экономический срок службы и снижать потребность в замещающих инвестициях.
Достоверные данные из испытательного центра
Достоверный расчёт TCO, ROI или срока окупаемости должен основываться на документированных данных с оригинальным продуктом. В испытательном центре amixon® при реалистичных условиях могут оцениваться время смешивания, энергопотребление, качество смешивания, бережное отношение к продукту, опоражниваемость, остаточные количества, затраты на очистку, время сушки и время переналадки.
В испытательном центре amixon® на площадке в Падерборне имеется более 30 испытательных установок различных типоразмеров. Дополнительно испытательные центры имеются в Японии, Индии, Таиланде, Китае, Южной Корее и США. Испытания могут проводиться при реалистичных степенях заполнения, размерах загрузок, а также предусмотренных температурных и барических условиях.
Результаты документируются и служат основой для выбора типоразмера, определения параметров процесса и экономической оценки. Перенос результатов на целевой типоразмер выполняется на основе конкретной задачи смешивания и для критичных процессов должен подтверждаться дополнительными испытаниями.
TCO как критерий принятия решения
amixon® оценивает энергоэффективность не изолированно, как потребление электроэнергии приводом смесителя. Решающее значение имеет влияние смесительной техники на весь производственный процесс. Сюда входят энергия, расход эксплуатационных сред, время смешивания, потери продукта, остаточное опорожнение, очистка, сушка, затраты на персонал, техническое обслуживание, доступность установки и долгосрочная пригодность к эксплуатации.
Поэтому экономичной смесительной установкой не обязательно является та, что имеет самую низкую закупочную цену. Это установка, которая обеспечивает воспроизводимое качество смешивания для конкретного продукта, ограничивает потери сырья, ускоряет смену продукта, снижает затраты на простои и на протяжении всего срока службы обеспечивает предсказуемые эксплуатационные затраты.