La manodopera operativa e il costo totale di produzione vengono stimati sulla base del diagramma di flusso di processo, del numero di apparecchiature e delle spese operative annuali. Innanzitutto, si stima il numero di operatori necessari per turno mediante una correlazione empirica basata principalmente sul numero di apparecchiature principali non costituite da pompe e sul numero di fasi di processo che trattano solidi particolati. Successivamente, il personale per turno viene convertito nel costo annuale della manodopera diretta e combinato con materie prime, trattamento dei rifiuti, utenze e investimento di capitale fisso utilizzando una correlazione standard dei costi di produzione.
La stima è un modello economico integrato: la complessità delle apparecchiature determina i requisiti di manodopera, mentre il consumo di materiali e utenze, la gestione dei rifiuti, la manodopera e l'investimento di capitale determinano il costo totale di produzione.
Stima dei requisiti di manodopera operativa
Conteggiare le apparecchiature principali non adibite al trasporto
Iniziare contando le apparecchiature principali di processo, rappresentate da (N_{np}). Gli elementi tipici includono:
- Reattori
- Colonne di distillazione e separazione
- Scambiatori di calore
- Riscaldatori a combustione
- Compressori
- Altre unità principali di processo
Le pompe e le altre apparecchiature di trasporto sono generalmente escluse da questa specifica correlazione empirica.
Considerare il trattamento dei solidi particolati
La correlazione include anche (P), il numero di fasi di processo che gestiscono solidi particolati:
[ N_{OL}=\left(6.29+31.7P^2+0.23N_{np}\right)^{1/2} ]
Dove:
- (N_{OL}) è il numero stimato di operatori necessari per turno
- (P) è il numero di fasi di processo che gestiscono solidi particolati
- (N_{np}) è il numero di apparecchiature principali non costituite da pompe
Il termine (31.7P^2) rende particolarmente significativo il trattamento dei solidi, poiché può richiedere attività aggiuntive di carico, trasferimento, contenimento, pulizia e movimentazione dei materiali.
Convertire il personale per turno nell'organico totale
Per un impianto a funzionamento continuo, una posizione operativa per turno richiede la copertura di più turni, periodi di sostituzione, ferie e assenze. Un fattore preliminare comunemente utilizzato è:
[ N_{\text{operators}}=4.5N_{OL} ]
Pertanto, se la correlazione stima il numero di operatori necessari in un turno, la moltiplicazione per circa 4,5 fornisce il numero approssimativo totale di posizioni operative necessarie per il funzionamento continuo.
Convertire il personale nel costo della manodopera operativa diretta
Il costo della manodopera operativa diretta viene quindi stimato in base all'organico totale degli operatori e al costo orario della manodopera comprensivo di tutti gli oneri:
[ C_{OL}=N_{\text{operators}}\times R_{OL} ]
La tariffa (R_{OL}) deve essere coerente con il periodo di riferimento dei costi e includere la retribuzione applicabile, i benefit, gli oneri previdenziali e gli altri costi diretti della manodopera.
Per i calcoli annuali dei costi di produzione, sia (C_{OL}) sia gli altri termini di costo devono essere espressi sulla stessa base annuale.
Stima degli input di costo
Determinare i costi delle materie prime
Il costo delle materie prime si ricava dal bilancio dei materiali di processo:
[ C_{RM}=\sum_i \dot{m}_i,p_i,t ]
dove la portata di ciascun materiale viene moltiplicata per il relativo prezzo unitario e per il tempo di funzionamento nel periodo scelto.
La tabella delle correnti dovrebbe fornire le portate, le composizioni e le condizioni operative necessarie per determinare il consumo di materiali e la produzione di prodotto.
Calcolare le spese per le utenze
I costi delle utenze si basano sui requisiti energetici e di servizio delle apparecchiature. Le utenze comuni includono:
- Acqua di raffreddamento
- Vapore
- Acqua di alimento per caldaie
- Elettricità
- Combustibile per i riscaldatori a combustione
- Refrigerazione, ove applicabile
La domanda di utenze viene determinata mediante i bilanci di materia ed energia, i carichi delle apparecchiature e i requisiti di potenza. Il consumo risultante viene moltiplicato per il prezzo unitario locale dell'utenza:
[ C_{UT}=\sum_j U_j p_j ]
Gli eventuali crediti per il vapore o per l'energia recuperata possono essere trattati come crediti, qualora il metodo di determinazione dei costi adottato lo consenta.
Includere i costi del trattamento dei rifiuti
I costi delle acque reflue e degli altri trattamenti dei rifiuti possono essere rappresentati da (C_{WT}). Tali costi devono riflettere la quantità e i requisiti di trattamento dei flussi di rifiuti liquidi, solidi o gassosi.
Sebbene alcuni riepiloghi semplificati combinino i costi dei rifiuti con le utenze o le spese operative, la correlazione indicata dei costi di produzione tratta (C_{WT}) come un input separato.
Stimare l'investimento di capitale fisso
L'investimento di capitale fisso, (FCI), include l'impianto di processo installato e non soltanto i prezzi di acquisto dal fornitore delle singole apparecchiature.
Una stima concettuale inizia comunemente dai costi delle apparecchiature acquistate e applica fattori di installazione o di modulo. Questi tengono conto di elementi quali:
- Tubazioni
- Supporti strutturali
- Sistemi elettrici
- Strumentazione e sistemi di controllo
- Isolamento e verniciatura
- Manodopera di installazione
I fattori indicativi per le classi di apparecchiature includono circa 3,5 per gli scambiatori di calore, 4,0 per pompe e recipienti a pressione, 2,5 per i compressori e 2,0 per i riscaldatori a combustione. Il fattore appropriato dipende dal metodo di determinazione dei costi, dall'ambito del progetto, dalle specifiche delle apparecchiature e dall'accuratezza della stima.
Calcolo del costo totale di produzione
Applicare la relazione standard dei costi di produzione
La stima del costo diretto di produzione è:
[ COM_D= 1.23(C_{RM}+C_{WT}+C_{UT}) +2.215C_{OL} +0.146FCI ]
I termini rappresentano:
- (C_{RM}): costo delle materie prime
- (C_{WT}): costo del trattamento dei rifiuti
- (C_{UT}): costo delle utenze
- (C_{OL}): costo della manodopera operativa diretta
- (FCI): investimento di capitale fisso
I coefficienti tengono conto approssimativamente delle spese operative indirette, delle spese generali di stabilimento, dei costi di laboratorio, degli oneri legati alla manutenzione, della supervisione e degli altri costi correlati alla produzione.
Interpretare correttamente i fattori di ponderazione
L'equazione non tratta tutti gli input di costo allo stesso modo. Il coefficiente della manodopera diretta è maggiore di uno perché la spesa totale di produzione comprende più dei soli salari.
Analogamente, il termine relativo al capitale fisso rappresenta le spese correlate al capitale, come manutenzione, ammortamento, imposte locali, assicurazione e altri oneri di proprietà incorporati nella correlazione selezionata.
Mantenere tutti i termini su una base coerente
Una fonte comune di errore consiste nel mescolare valori orari, giornalieri e annuali. Ad esempio, i costi annuali delle materie prime non possono essere combinati con costi orari della manodopera e con un prezzo di acquisto una tantum delle apparecchiature.
Scegliere una base, in genere dollari all'anno, e convertire ogni termine a tale base prima di applicare l'equazione.
Costruire la stima a partire da un diagramma di flusso
Iniziare dai bilanci di materia ed energia
Il diagramma di flusso costituisce la base sia per i costi variabili sia per i costi correlati alle apparecchiature. Le portate delle correnti, le temperature, le pressioni, le composizioni e gli stati fisici supportano il calcolo del consumo di materie prime, della produzione, della generazione di rifiuti, dei carichi termici e della domanda di potenza.
Questi bilanci identificano inoltre le principali apparecchiature necessarie per la correlazione della manodopera e per la stima del capitale.
Preparare un riepilogo delle utenze
Un riepilogo delle utenze dovrebbe elencare ogni unità che consuma utenze, la relativa portata di consumo, il tempo di funzionamento e il prezzo unitario. Dovrebbe considerare scambiatori di raffreddamento, intercooler dei compressori, pompe, soffianti di ricircolo, apparecchiature di filtrazione, riscaldatori e sistemi di recupero del calore di scarto.
Questo approccio è più affidabile rispetto all'applicazione di una singola percentuale sulle vendite o all'ipotesi che le utenze aumentino direttamente con il numero di apparecchiature.
Collegare i dati dell'impianto pilota alle stime commerciali
Gli impianti pilota possono fornire dati misurati sui tassi di consumo delle materie prime e delle utenze per unità di prodotto. Tali tassi possono quindi essere scalati utilizzando la produzione prevista e moltiplicati per i prezzi di mercato stimati.
I dati dell'impianto pilota sono particolarmente utili per identificare perdite di resa, domanda di utenze insolitamente elevata, difficoltà nella movimentazione dei solidi e requisiti di trattamento dei rifiuti che potrebbero non essere evidenti in una progettazione puramente teorica.
Comprendere i compromessi
Considerare la correlazione della manodopera come una stima preliminare
La correlazione (N_{OL}) è uno strumento empirico di valutazione preliminare, non un piano dettagliato del personale. Non considera pienamente il livello di automazione, i requisiti relativi ai materiali pericolosi, il personale di manutenzione, l'organizzazione della sala controllo, la disposizione del sito o la distanza tra le aree operative.
Utilizzarla per la progettazione concettuale e il confronto tra alternative, quindi sostituirla o convalidarla con uno studio più dettagliato del personale prima di prendere decisioni definitive sull'investimento.
Evitare di conteggiare due volte la manodopera
La manodopera operativa diretta deve essere inclusa tramite (C_{OL}). La manodopera di installazione rientra nella stima del capitale installato, mentre la manodopera di manutenzione può essere rappresentata dai fattori correlati al capitale o dalle spese generali nella correlazione dei costi selezionata.
Il trattamento esatto dipende dalla fonte della correlazione; pertanto, è necessario verificarne le definizioni prima di combinarla con un altro modello di costo.
Non confondere il costo di acquisto delle apparecchiature con l'investimento di capitale
Un preventivo del fornitore per uno scambiatore di calore, una pompa o una colonna non equivale all'investimento di capitale fisso. I materiali e i servizi di installazione possono aumentare sostanzialmente il costo totale di costruzione dell'impianto.
L'utilizzo diretto del costo delle apparecchiature acquistate nel termine (0.146FCI) generalmente sottostima la spesa di produzione correlata al capitale.
Riconoscere l'incertezza dei fattori di costo
I moltiplicatori di installazione e i coefficienti dei costi di produzione sono strumenti di stima generali. La loro accuratezza dipende dalla scala dell'impianto, dalla localizzazione, dai materiali di costruzione, dalle condizioni di processo, dai costi della manodopera, dai prezzi delle utenze e dalla data della stima.
Per questo motivo, il risultato dovrebbe essere presentato insieme alle relative ipotesi, all'anno di riferimento dei costi, alla base produttiva, al programma operativo e al metodo di stima.
Come applicare questo metodo al proprio progetto
Utilizzare la seguente sequenza per costruire una stima preliminare affidabile:
- Se l'obiettivo principale è la manodopera operativa: contare le apparecchiature principali non costituite da pompe, identificare le fasi di processo con solidi particolati, calcolare (N_{OL}), moltiplicare per circa 4,5 per ottenere la copertura continua e applicare una tariffa della manodopera comprensiva di tutti gli oneri.
- Se l'obiettivo principale è il costo variabile di produzione: utilizzare i bilanci di materia ed energia per calcolare il consumo di materie prime, trattamento dei rifiuti e utenze, quindi moltiplicare ciascun elemento per il relativo prezzo unitario.
- Se l'obiettivo principale è il costo totale di produzione: esprimere (C_{RM}), (C_{WT}), (C_{UT}), (C_{OL}) e (FCI) su una base coerente e applicare la correlazione (COM_D).
- Se l'obiettivo principale è la pianificazione del capitale: convertire i costi delle apparecchiature acquistate in costi installati utilizzando fattori di installazione o di modulo specifici per le apparecchiature prima di calcolare il contributo del capitale fisso.
- Se l'obiettivo principale è l'accuratezza della progettazione: utilizzare il metodo empirico per la valutazione preliminare, quindi convalidare il personale, la domanda di utenze, l'ambito del capitale e i fattori di costo con stime ingegneristiche dettagliate.
Una stima solida collega il diagramma di flusso, i requisiti operativi, le apparecchiature installate e la base dei costi in un unico modello economico coerente.
Tabella riepilogativa:
| Componente della stima | Input o equazione principale | Scopo |
|---|---|---|
| Operatori per turno | N_OL = (6.29 + 31.7P² + 0.23N_np)¹ᐟ² |
Stima il personale sulla base delle apparecchiature principali e delle fasi con solidi particolati |
| Posizioni operative per funzionamento continuo | N_operators = 4.5N_OL |
Converte il personale per turno nell'organico necessario per la copertura continua |
| Manodopera operativa diretta | C_OL = N_operators × R_OL |
Calcola il costo della manodopera comprensivo di tutti gli oneri |
| Materie prime | Portata × prezzo unitario × tempo di funzionamento | Determina il costo del consumo di materiali |
| Utenze | C_UT = Σ(U_j × p_j) |
Considera vapore, acqua di raffreddamento, elettricità, combustibile e refrigerazione |
| Investimento di capitale fisso | Apparecchiature acquistate più fattori di installazione | Rappresenta l'investimento nell'impianto installato |
| Costo diretto di produzione | COM_D = 1.23(C_RM + C_WT + C_UT) + 2.215C_OL + 0.146FCI |
Combina costi variabili, manodopera e spese correlate al capitale |
| Base dei costi | Convertire tutti i termini nello stesso periodo | Evita di mescolare costi orari, giornalieri, annuali e una tantum |
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