ELMAS - LCC mahdollistaa monipuoliset elinkaarikustannusanalyysit. Elinkaarikustannusten (Life Cycle Costs) perusteista voi lukea lisää sivuston teoriaosiossa. Tässä asiaa esitellään ELMASiin rakennetun esimerkin avulla.

Esimerkki pumppausjärjestelmän LCC laskennasta

Yrityksellä on käytössään keskipakopumppu, jolla pumpataan lopputuotteissa tarvittavaa lisäainetta prosessin alkuvaiheeseen. Pumpun käynnin tarpeen voidaan olettaa olevan jatkuvaa, koska lopputuote ei ole myyntikelpoista mikäli siitä puuttuu kyseinen lisäaine. Puskurina lisäaineen syötölle toimii hyvin pieni välisäiliö, jossa lisäaine viipyy ainoastaan 15 minuuttia, joka käytännössä tarkoittaa samaa aikaa jonka pumppausjärjestelmä saa olla yhtäjaksoisesti pysähtyneenä. Näin ollen mikäli pumppausjärjestelmä pysähtyy vikaantumisen vuoksi yli 15 minuutiksi tarkoittaa se myös koko prosessin pysähtymistä. Prosessin pysähtymisen tuntihinnaksi on arvioitu 4000 €. Tämän lisäksi pidemmät seisokit voivat aiheuttaa kolhuja yrityksen maineeseen luotettavana toimittajana, ja niistä voi aiheutua toimituksen viivästymissakkoja. Näiden tekijöiden todellista hintaa yritykselle on vaikea määrittää yksityiskohtaisesti eikä niitä ei ole tähän analyysiin sisällytetty.

Pumppu hankittiin yrityksen käyttöön kuusi vuotta sitten. Kolmen vuoden käytön jälkeen pumppausjärjestelmän ajotapaa muutettiin hieman prosessissa tehtyjä muutoksia vastaavaksi. Pumpun oletettiin soveltuvan kyseiseen tehtävään vaikka sitä ei siihen ollut suunniteltukaan, mutta nyt kolmen vuoden jälkeen pumpun komponenteille on kohdistunut huomattavan paljon vikaantumisia. Tästä johtuen yritys haluaa tarkastella kohteen elinkaarikustannuksia olettaen vikaantumisten jatkossakin ilmenevän nykyisillä vikataajuuksilla. Tämän lisäksi yritys on pyytänyt tarjousta uuden tyyppisestä pumppausjärjestelmästä, sekä arvioita siihen liittyvien komponenttien keskimääräisistä vikaantumis-, korjausväleistä ja varaosiin liittyvistä kustannuksista. Näiden saatujen tietojen pohjalta yritys tekee samanaikaisesti elinkaarikustannustarkastelut uudelleen suunnitellulle järjestelmälle. Tulosten perusteella heidän tarkoituksenaan on päättää uuden pumppausjärjestelmän mahdollisesta hankinnasta.

Esimerkin tilanteissa puurakenteet LCC tarkastelua varten muodostuvat viidestä erilaisia kustannuksia sisältävästä solmusta, joihin kertyy aikaan sidottuja ja sitoutumattomia kustannuksia. Järjestelmälle kohdistuu käyttöönoton, käytön ja poiston lisäksi kustannuksia myös korjaavasta ja ennakoivasta kunnossapidosta.

Esimerkin pumppausjärjestelmän komponentit on jaoteltu solmun ”Järjestelmä vikaantuu” alle. Komponenttien jaottelun avulla voidaan pumppausjärjestelmälle suorittaa samanaikaisesti käytettävyystarkastelut ja tämän myötä epäkäytettävyydestä aiheutuvien epäkäytettävyyskustannusten osoittaminen, joita kertyy mm. seisonta-ajasta ja korjauksissa tarvittavista varaosista. Pumppu on jaoteltu seuraaviin osiin: laakerit, juoksupyörä, pumpun pesä, akseli, moottori, akseli tiiviste, kytkin ja taajuusmuuttaja. Varaosakustannuksissa on huomioitu komponentin vikaantumisen aiheuttavan myös muiden siihen läheisesti liittyvien komponenttien samanaikaisesti tapahtuvan vaihdon, kuten esimerkiksi akselin vikaantumisen myötä vaihdetaan samalla kertaa akselin lisäksi laakerit ja akseli tiiviste. Moottorin, kytkimen, akseli tiivisteen ja taajuusmuuttajan vikaantuminen aiheuttaa ainoastaan kyseisen osan vaihdon. Varaosille kohdistuu kustannuksia myös logistiikasta ja/tai varastoinnista.

Esimerkissä tulemme suorittamaan elinkaaren aikaisien kustannusriskien simuloinnin nykyiselle järjestelmälle sen koko elinkaaren ajalle sekä lopuille 9 vuodelle. Tällä koko elinkaarta kuvaavalla tarkastelulla on tarkoitus osoittaa, miten riskien kertyminen on muuttunut prosessimuutoksen myötä. Varsinaisen elinkaaren loppuajan analysoinnin tarkoituksena on taas toimia vertailukohtana uuden suunnitteluratkaisun elinkaarikustannuksille. Uudelleen suunnittelun ja nykyisen järjestelmän antamien tulosten perusteella tehdään päätös järjestelmän uusinnasta tai tuotannon jatkamisesta nykyisellä järjestelmällä. Järjestelmää simuloidaan siis ELMAS-ohjelmistolla kahdella eri simulointijaksolla: 0-15 vuotta ja 6-15 vuotta.

Nykyisen pumppausjärjestelmän analysointi

Käytettävyys

Alla olevasta koko elinkaaren epäkäytettävyyttä osoittavasta kuvaajasta on helposti havaittavissa järjestelmälle tehtyjen prosessimuutosten vaikutukset käytettävyyteen. Järjestelmän alkuaikojen (vuosien 1-3) epäkäytettävyyden havaitaan kasvaneet nykyhetkeen mennessä yli puolitoistakertaiseksi (0,125 % -> 0.2 %). Tarkasteluissa on oletettu, että tällä hetkellä ollaan tasolla jossa järjestelmän komponenttien vikataajuudet tulevat pysymään elinkaaren loppuajan, josta seurauksena on epäkäytettävyyden normalisoituminen kyseiselle tasolle.

Esimerkissä järjestelmän epäkäytettävyys huomioidaan kahdella tasolla. Toinen taso ilmoittaa epäkäytettävyyden, joka pysäyttää tuotannon lähes välittömästi, jolloin vikaantumista ei voida enää siirtää seuraavaan suunniteltuun seisokkiin. Kun taas toinen (Järjestelmä vikaantuu) osoittaa välittömään seisokkiin ja seuraavaan suunniteltuun seisokkiin siirrettävistä vikaantumisista aiheutuvaa kokonaisepäkäytettävyyttä. Riskien kannalta näistä kahdesta epäkäytettävyyttä osoittavasta tuloksesta merkittävämpi on välittömän seisokin aiheuttava epäkäytettävyys, sillä vikakorjauksien on laskettu olevan moninkertaisesti kalliimpia kuin mitä vastaavat toimenpiteet suunnitellusti tehtynä. Häiriökorjausten ja suunnitellusti tehtyjen toimenpiteiden suhteeksi esimerkin järjestelmään on arvioitu 60/40 eli ts. 6 vikaa kymmenestä kehittyy, niin ettei niitä pystytä havaitsemaan ennen kuin ne lopulta aiheuttavat järjestelmän pysähtymisen. Tähän lukuun vaikuttaa mm. ennakkohuoltoon kuuluvien tehtävien tehokkuuden ja soveltuvuuden lisäksi vikaantumisten kehittymisnopeus.

Kun nykyistä tilannetta halutaan verrata uuteen suunnitteluratkaisuun, ainoastaan prosessimuutosten jälkeinen epäkäytettävyystaso on merkityksellinen. Simuloimalla järjestelmää aikavälillä 6-15 vuotta saadaan selville järjestelmän nykyinen käytettävyys.

Esimerkin järjestelmällä välittömien seisokkien aiheuttama epäkäytettävyys on 0.209 %. Tämä tarkoittaa, että järjestelmä on toimintakykyinen noin 99.8 % (100 % - 0.209 % = 99.779 %) sille suunnitellusta tuotantoajasta. Edellä mainitusta vikaantuneena olo-ajasta järjestelmälle syntyy seisonta-ajan kustannuksia, jotka ovat merkittävä kokonaiskustannusriski. Loput kustannuksista kertyy vikaantumisista, jotka voidaan siirtää suunniteltuun seisokkiin. Tämän tapaisista vikaantumisista syntyy kustannuksia ainoastaan korjauksessa tarvittavista varaosista, niiden varastoinnista ja logistiikasta ja lisäksi asentajien palkoista, mutta seisonta-ajasta ei oleteta syntyvän kustannuksia.

Mielenkiintoinen yksityiskohta käytettävyys-tuloksissa on akselin tiivisteen vikaantumisen osuus koko epäkäytettävyydestä, joka on tässä tapauksessa lähes puolet välittömään seisokkiin johtavista vikaantumisista. Näiden tulosten pohjalta akselin tiivisteen tyypin vaihtamista tulisi harkita yhtenä käytettävyyttä parantavana elementtinä. Toisaalta voidaan olettaa akselin tiivisteen olevan sellainen komponentti, että sen vikaantumisen kehittyminen on melko helposti havaittavissa. Tämän vuoksi akselin tiivisteelle voitaisiin määrittää yksinkertainen ennakkohuoltotehtävä, jolla oirehtiva tiiviste kyetään havaitsemaan ajoissa. Ennakkohuoltotehtävän myötä vikaantuminen ei todennäköisesti johtaisi moneenkaan välittömään seisokkiin, vaan korjaus olisi usein mahdollista siirtää suunniteltuun seisokkiin parantaen samalla käytettävyyttä.

Elinkaaren aikana kertyvät kustannukset

Kuten epäkäytettävyys, myös kustannusten kertyminen on nopeutunut prosessimuutoksen jälkeen. Kuvaajasta alla nähdään järjestelmälle jo kohdistuneet kustannukset ja tämän lisäksi odotettavissa olevat kokonaisriskit elinkaaren loppuajalle. Prosessimuutoksesta aiheutunut vikataajuuksien epäsuotuisa kehitys on aiheuttanut kolmannen käyttövuoden jälkeen kokonaiskustannusten summakuvaajan kulmakertoimeen kasvua, jolloin kustannuksia kertyy tästä eteenpäin aikaisempaa enemmän.

Tässä esimerkissä vertailun kannalta olennaista on erottaa järjestelmän elinkaaresta kustannukset, jotka ovat jo syntyneet ja kustannukset, jotka ovat vielä syntymättä. Alla oleva kuva esittää kokonaiskustannukset seuraavalta 9 vuoden jaksolta. Kustannusriski yhteensä on 1,198 milj. €, joka tarkoittaa noin 133 000 € vuotta kohden. Tuloksista käy ilmi, että valtaosa järjestelmälle kertyvistä kustannuksista muodostuu sen käytöstä ja seisontamenetyksistä.

Tutkitaan kustannuksia vielä tarkemmin. Alla olevasta kuvasta käy ilmi ELMASissa kuvatun kustannusrakenteen yksittäisten tekijöiden aiheuttamat kustannusriskit elinkaaren loppuajalta. Välittömän seisokin aiheuttava vikaantuminen johtaa tulevan 9 vuoden aikana noin 660 000 euron riskiin ja näin ollen on suurin yksittäinen riskin aiheuttaja. Näiden tulosten pohjalta on hyvä ryhtyä tarkastelemaan tilannetta, jossa järjestelmä uusittaisiin. Tällä tarkastelulla pyritään selvittämään uusitun järjestelmän elinkaaren aikainen takaisinmaksukyky ja nopeus. Muita keinoja pudottaa elinkaaren aikaisia kustannuksia voivat olla mm. joidenkin järjestelmän komponenttien vaihtaminen vikasietokyvyltään parempiin, tai ennakkohuollon tehostaminen, niin että useimmat vioista saataisiin havaittua ja korjattua ennen järjestelmän hallitsematonta pysähtymistä.

Uusitun pumppausjärjestelmän analysointi

Uuden pumppausjärjestelmän suunnittelu ja hankinta lisäävät luonnollisesti käyttöönoton kustannuksia. Tässä esimerkissä hankintahinnaksi on arvioitu 20 000 € ja suunnittelukustannuksiksi 2500 €. Lisäksi uuden järjestelmän käyttöönotolle on arvioitu kohdistuvan rakennuskustannuksia 5000 € edestä ja käyttöhenkilöstön koulutukselle 1000 € kustannus. Toisaalta uusi järjestelmä on vanhaa toimintavarmempi. Lisäksi suhde häiriö- ja suunniteltujenkorjausten välillä on parantunut tehostetun ennakoivan kunnossapidon myötä, jonka on arvioitu havaitsevan ennenaikaisesti neljänneksen enemmän vikaantumisia kuin mitä vanhan järjestelmän aikana. Solmujen kustannustietoihin tehtyjä muutoksia ovat energiakustannusten pudottaminen 1600 € / kk:ssa 1500 € / kk:ssa, johtuen uudesta moottorista, joka on hyötysuhteeltaan vanhaa parempi. Komponenttien vikaantumisvälejä ja kustannustietoja on muutettu alla olevan taulukon mukaiseksi. Uuden järjestelmän simulointijakson pituudeksi esimerkissä valitaan alkuperäisen järjestelmän jäljellä oleva elinikä, jolloin järjestelmälle seuraavien vuosien aikana kertyvä riski on helposti vertailtavissa.

Käytettävyys

Välittömään seisokkiin johtavan käytettävyyden huomataan parantuneen uudelleen suunnitellussa järjestelmässä 0,13 % nykyisen järjestelmän 99,79 %:sta, joka rahaksi muutettuna tarkoittaa melko suurta säästöä seuraavien vuosien aikana. Syinä parantuneeseen käytettävyyteen voidaan pitää tehostunutta ennakkohuoltoa (vähemmän välittömään seisokkiin johtaneita vikaantumisia), sekä komponenttien keskimääräisten vikaantumisaikojen parantumista (vikaantumisia harvemmin). Tulee kuitenkin muistaa, että annetut arvot ovat ennusteita, jotka lasketaan sen hetkisen parhaan tietämyksen mukaan. ELMAS-ohjelmisto mahdollistaa solmuille syötettyjen arvojen nopeat muutokset, jolloin voidaan helposti tarkastella järjestelmän toimintaa myös erilaisilla syötearvoilla.

Elinkaaren aikana kertyvät kustannukset

Kokonaisriskien tuloksista huomataan heti, että uudelleen suunnitellun järjestelmän hankinta ja käyttö tulevat maksamaan 9 vuoden aikana vähemmän kuin nykyinen järjestelmä samana aikana. Uudella järjestelmällä kustannusriski vuotta kohden on noin 83 000 €, kun se nykyisellään on 133 000 € / vuosi. Uudelleen suunnitellun järjestelmän suurimmaksi riskiksi ovat nousseet käytön aikaiset kustannukset, kun nykyisellä järjestelmällä suurin riski syntyy seisonta-ajasta. Energiatehokkaamman moottorin hankkimisen johdosta käytön aikaisten kustannusten kertyminen on hiukan hidastunut. Oleellista parannusta on tapahtunut seisonta-ajan riskeissä, joissa parantunut käytettävyys on pudottanut riskejä huomattavasti.

Kokonaisriskitulosten perusteella voidaan todeta, että uusitun ja nykyisen järjestelmän kokonaisriskien erotuksesta jäävällä osuudella (1 198 000 € - 744 000 € = 454 000 €) uusittua järjestelmää voitaisiin käyttää useita vuosia vielä tarkastelujakson jälkeenkin, jotta päädyttäisiin nykyisen järjestelmän synnyttämiin elinkaaren loppuajan kokonaisriskeihin. Lisäksi tarkastelujakson jälkeen uusitulla järjestelmällä on arvioitu olevan vielä kuusi lisävuotta aikaa toimia osana tuotantoa ilman isompaa uusintaa. Vastaavasti nykyinen järjestelmä on joka tapauksessa uusittava tarkastelujakson lopussa, mikäli kyseisen lopputuotteen valmistusta vielä jatketaan. Uusitun järjestelmän hankinnalla yritys kykenisi säästämään riskeissä noin 50 000 € vuodessa, joka valtaosin syntyisi parantuneen käytettävyyden johdosta. Hankinta vaikuttaisi siis erittäin kannattavalta.