Appunti completi di Impianti industriali

Impianti industriali: lezione 1

Classificazione degli impianti industriali

Il concetto di impianto industriale va necessariamente inserito nella classificazione delle attività economiche: tutti abbiamo sentito parlare di settore primario, secondario e terziario.

Il settore primario riguarda le attività economiche più semplici, o meglio, quelle che storicamente sono venute prima, cioè le prime attività economiche che storicamente sono state realizzate: agricoltura, pesca, allevamento, caccia, attività estrattiva (estrazione di metalli e materiali simili), trasformazione di alcuni prodotti in modo non industriale, cioè per esempio l’essicazione del pesce o la realizzazione di un formaggio a livello artigianale.

Il settore secondario è il settore della produzione industriale: esso va a trasformare in modo industriale i prodotti del settore primario. È il settore della produzione industriale ed è quello tipico degli impianti industriali: quando parliamo di impianti industriali, parliamo di produzione industriale, di trasformazioni industriali (capiremo quando una trasformazione è industriale e tecnologica).

Il settore terziario è il settore dei servizi: famosa è la frase “we live in a service economy” perché esiste un aumento dei servizi ai quali possiamo accedere. Esistono infatti i servizi tradizionali (banche, ospedali e istruzioni) che ci sono sempre stati e servizi che si sono aggiunti nel tempo come il turismo, le comunicazioni. Infatti, distinguiamo a volte tra settore terziario e terziario avanzato: per esempio, i servizi delle telecomunicazioni. Vediamo una infusione di servizi generali tradizionali che sempre più vengono offerti attraverso un supporto tecnologico, o ci possono essere dei servizi che sono inglobati in dei beni: per esempio, anziché la persona che supporta l’anziano esistono supporti di “assistent living” in grado di monitorare e supportare l’anziano senza il supporto umano.

Oggi non si comprano più prodotti ma si acquista il sistema prodotto-servizio: il prodotto viene offerto il prodotto stesso come un servizio con tutti i servizi di contorno (dalla assicurazione, all’aggiornamento quando finisce il ciclo di vita), con modelli di business diversi a seconda della situazione specifica: tali modelli si stanno spingendo verso modelli di paper service unit, dove la struttura paga per ore di volo, o il servizio di illuminazione.

Gli impianti industriali però sono tipici del settore secondario e sono un tipo particolare di sistema produttivo.

Un sistema produttivo è un insieme di mezzi di qualsiasi tipo (macchine, attrezzature, manodopera, know-how, cioè la conoscenza della tecnologia di lavorazione per esempio) che costituisce il sistema produttivo: è un insieme di mezzi tangibili e intangibili che trasforma dei beni in ingresso in beni in uscita. Affinché avvenga questa trasformazione, i beni in ingresso e i beni in uscita devono essere diversi: i beni in ingresso sono materie prime o semilavorati che vengono trasformati in beni finiti o servizi (anche se parlando di impianti industriali vediamo ai prodotti finiti). Questi sono beni che hanno un’utilità (valore) maggiore rispetto ai beni in ingresso.

Questi prodotti finiti possono essere di due tipi:

• Beni di consumo: vengono usati per soddisfare direttamente un fabbisogno (pane, pasta, indumenti);
• Beni strumentali: devono essere utilizzati per produrre altri beni (macchinario, esempio tipico che si fa: di per sé possedere un macchinario non soddisfa alcun tipo di bisogno, ma è uno strumento per realizzare un qualcosa che sarà poi un bene di consumo).

Un impianto industriale è quel complesso di mezzi tecnici (macchinari, attrezzature, conoscenza) che realizzano dei processi tecnologici: il fatto che si utilizzino mezzi tecnici fa sì che i processi di trasformazione devono utilizzare una tecnologia per ottenere dei prodotti finiti di:

1. Prevista utilità
2. Attraverso il principio economico del massimo fine col minimo mezzo

Quest’ultimo significa che l’impianto industriale sarà sempre inserito nell’entità economica “Impresa”, che essendo un’entità economica ha l’obiettivo di massimizzare l’utile. L’obiettivo non sarà solo l’efficacia, ma farlo sempre nel modo economicamente più conveniente in modo da massimizzare l’utile che ne viene: faremo ottimizzazioni tecniche + ottimizzazioni economiche.

Precisazioni

• Lo stabilimento (officina, fabbricato) è il luogo fisico in cui ha sede l’impianto complesso che realizza le trasformazioni.
• Impianto: è la struttura organizzativa in cui si inserisce l’impianto impresa o azienda.

Quando guardiamo all’impianto industriale troveremo: impianti tecnologici, un certo numero di impianti di servizio e persone/infrastrutture.

• Gli impianti tecnologici (o di produzione) possono essere uno o più di uno (a seconda delle situazioni analizzate): è una unità organica in cui si realizza tutto o parte del ciclo di trasformazione dei beni in ingresso in beni in uscita;
• Gli impianti di servizio: sono delle unità che realizzano al loro interno un ciclo di trattamento di un servizio. Sono per esempio gli impianti che forniscono aria compressa, energia termica, energia elettrica (che sono detti servizi di impianto: servizi che consentono agli impianti di funzionare). Questi non realizzano al loro interno un ciclo compiuto di trasformazione di beni ma consentono agli impianti di produzione di funzionare. Chiamarli “ausiliari” ci porta a pensare che l’impianto di produzione è quello più importante anche se non è così: il guasto dell’impianto di servizio fa fermare l’impianto tecnologico. Gli impianti di servizio, infatti, sono generalmente comuni a più impianti tecnologici e il loro guasto causerebbe il fermarsi di tanti impianti tecnologici. Uno stesso impianto tecnologico inoltre è esposto a più potenziali guasti di più impianti di servizio (aria compressa, energia ecc.).

Classificazione degli impianti di produzione

Gli impianti di produzione possono essere classificati sulla base di vari criteri: noi ne vedremo 5.

1. Sulla base della natura delle trasformazioni: possiamo avere impianti meccanici (che realizzano trasformazioni meccaniche), tessili, chimici, siderurgici. È possibile che in un processo produttivo ci siano trasformazioni di diverso tipo, ma generalmente si classifica l’impianto sulla base delle trasformazioni alla fine del ciclo produttivo, che si dice caratterizzare maggiormente il ciclo produttivo, quando appunto il prodotto è finito (o quasi), o eventualmente posso combinare trasformazioni di diverso tipo (impianti chimico-tessili, elettro-chimici, elettro-meccanici).
2. Sulla base della dimensione: un impianto può essere piccolo/medio/grande rispetto alla capacità produttiva (impianto che realizza tot tonnellate anno) oppure rispetto al numero di addetti (cioè il numero di persone che ci lavorano). Ci sono impianti molto automatizzati che hanno pochi addetti, altri impianti invece hanno necessità di maggiori operatori: questo criterio è quello che caratterizza le piccole/medie/grandi imprese, cioè in base al numero di operatori addetti. Altri parametri che caratterizzano la dimensione sono le entità degli investimenti e il fatturato annuo. La classificazione cambia in base al settore industriale: attraverso questi criteri abbiamo informazioni sufficienti per confrontare impianti dello stesso settore.
3. Sulla base del rapporto capitale-lavoro: questo rapporto si chiama composizione organica del capitale. Il parametro di riferimento è R=capitale fisso/capitale variabile: il capitale fisso è il capitale usato per l’acquisto di attrezzature e macchinari, il capitale variabile è il numero di persone addette. Cioè, esprime la domanda “quanti investimenti ho (in macchine, attrezzature e in tecnologia) per ogni persona che lavora sul mio impianto?”: avrò impianti ad alta intensità di capitale e altri impianti a bassa intensità di capitale, ovvero ad alto contenuto di lavoro, cioè realizzerò molti prodotti con la manodopera diretta piuttosto che con gli impianti stessi. Questo parametro varia in base al settore industriale analizzato: alcuni richiedono molto investimento tecnologico mentre altri molta manodopera: la tendenza è quella di andare verso impianti con composizione organica del capitale più elevata cioè sostituire manodopera con la tecnologia.
4. Sulla base del processo produttivo (o diagramma tecnologico): rappresenta la sequenza delle operazioni che costituiscono il processo produttivo.

• Processo produttivo monolinea: è una serie di attività una dietro l’altra dove tutto l’output di una certa attività entra nell’attività successiva; ne sono un esempio i processi produttivi per il cemento o la ghisa: i materiali all’inizio del processo produttivo percorreranno tutte le fasi del processo produttivo.
• Processi produttivi sintetici o convergenti: una serie di materie prime e componenti in ingresso vanno a convergere in una fase finale di assemblaggio. Questo tipo di processi caratterizza la produzione manifatturiera (manufacturing) dove un prodotto finale è dato dalla realizzazione di una serie di componenti prodotti a partire da materie prime o componenti, successivamente assemblati. Parliamo di elettrodomestici, automobili, telefoni cellulari ecc.
• Processi produttivi analitici o divergenti: da una o poche materie prime si ottengono molti prodotti diversificati. Esempi: raffineria dove attraverso il processo produttivo si ottengono molti prodotti e sottoprodotti, oppure, nei processi farmaceutici (a partire da una molecola si ottengono molti prodotti e sottoprodotti)

5) Sulla base della continuità del processo produttivo:

• La classificazione della produzione a 3 assi distingue tra: modo di rispondere alla domanda, modo di realizzare il volume di produzione, modo di realizzare il prodotto.
• Per rispondere alla domanda: possiamo avere una produzione per il magazzino, dove non si produce per rispondere a una domanda che si è manifestata ma produco per il magazzino in modo tale che quando si verifica la domanda il prodotto sia già pronto (il prodotto è “a scorta”, si produce prima che l’ordine si sia manifestato) oppure, si realizza su commessa cioè è una produzione dove il cliente sceglie le caratteristiche del prodotto finale (l’ordine si è già manifestato). La commessa in questo caso può essere singola o ripetitiva: nella commessa ripetitiva il prodotto è sempre lo stesso ma vengono prodotti su ordinazione (merchandising Poliba, divise Esercito); nella commessa singola il prodotto viene prodotto solo una volta e non in modo ripetitivo, o eventualmente due clienti chiedono esattamente lo stesso prodotto (divano su ordinazione). Esempi: IKEA e MOLTENI. IKEA produce per il magazzino, MOLTENI produce un divano che è stato scelto dal cliente.
• Per rispondere al volume di produzione: possiamo avere una produzione continua dove il ciclo tecnologico è sempre lo stesso (altoforno, cementificio, raffineria) o una produzione intermittente dove l’impianto alterna processi tecnologici diversi che producono prodotti diversi: si può avere una produzione unitaria o per lotti (per prodotti standardizzati: per esempio lotto per versione “A” e un lotto per versione “B”).
• Per il modo di realizzare il prodotto: abbiamo impianti di processo e impianti che realizzano produzioni manufatturiere o per parti: nei primi, guardando ai prodotti finiti non è possibile distinguere i componenti (ci sono state trasformazioni chimiche che non li rendono più distinguibili), mentre nel secondo si distinguono i componenti nel prodotto finito (fabbricazione componenti + assemblaggio). Molto importante a riguardo è la differenza tra produzione e manufactoring.

Classificazione degli impianti di servizio

1. Sulla base dell’entità servita: impianti di servizio a servizio di persone addette (impianti di illuminazione, ventilazione, riscaldamento) a servizio dei mezzi produttivi che danno i servizi necessari a far funzionare i macchinari (impianti di energia elettrica, vapore, aria compressa ecc.).
2. Sulla base del tipo di servizio: impianti di alimentazione in cui il servizio è prodotto da una centrale e viene poi distribuito alle utenze, detti anche impianti centrifughi dove il servizio è portato all’esterno, oppure, impianti di scarico che prendono il servizio dalle utenze mandandolo a dei centri di raccolta (impianti centripeti).
3. In base alla funzione svolta: produzione e distribuzione di energia, impianti di controllo delle condizioni dell’ambiente di lavoro (impianti di riscaldamento, illuminazione, ventilazione), impianti di trasporto (di materiali solidi, liquidi o gassosi che vanno trasferiti), impianti che controllano le interazioni impianto-ambiente esterno (come, per esempio, gli impianti centripeti che trattano un qualcosa prima di immetterlo nell’ambiente esterno).

Lezione 2

Studio di fattibilità di un impianto industriale

Dopo aver introdotto il concetto di impianto industriale e delle varie possibili classificazioni degli impianti di produzione e servizio, dobbiamo passare allo studio di fattibilità di un impianto industriale.

Nel momento in cui dobbiamo costruire un impianto industriale, è chiaro che dobbiamo fare un progetto dell’impianto per poi costruirlo. In realtà, quando parliamo di un impianto industriale queste attività di progettazione, realizzazione e costruzione sono precedute dallo studio di fattibilità: è un’attività preliminare che precede la realizzazione dell’impianto. È lo studio di fattibilità che dice se è il caso di realizzare l’impianto o meno.

Si fa questa analisi perché un impianto industriale è realizzato per ricavarci un utile, ed è quindi all’interno di una realtà che è l’impresa: bisogna essere sicuri che da quell’impianto si riuscirà a realizzare un utile.

Come si fa a capire se conviene realizzare l’impianto? Si fa una serie di valutazioni tecniche-economiche che consentono di vedere come l’impianto funzionerà, capire se si realizzerà un utile e capire se l’investimento è opportuno o meno. Questo tipo di decisioni sono chiamate “go-vs-no go decisions”. La caratteristica quindi di questo studio è che è un’operazione preliminare (strutturata) composta da 4 fasi.

1. La prima fase è lo studio del mercato e del prodotto, per andare a stabilire attraverso un’analisi di mercato il tipo di prodotto P che andremo a realizzare e il prezzo di vendita Pv;
2. La seconda fase è lo studio del processo tecnologico che avrà come input soltanto il tipo di prodotto P (non il prezzo di vendita) andandone a studiare le tecnologie per produrlo ottenendo il ciclo di lavoro del prodotto stesso;
3. Lo studio del servizio consiste nella determinazione degli impianti di servizio, dove per servizio si intendono i servizi di stabilimento [S], cioè intesi come servo mezzi che consentono di far funzionare gli impianti tecnologici che si è deciso di installare e utilizzare.
4. Nell’ultima fase si fa una valutazione economica per stabilire se conviene o meno realizzare l’impianto: le prime tre fasi forniscono le informazioni (P, Pv, C, S) che convergono nell’ultima fase. È a valle dello studio economico la decisione di realizzare o meno l’impianto. In questa fase, nel caso più generale, si sceglie anche la potenzialità produttiva Q.

Può capitare che in uno studio di fattibilità non vengano seguite tutte le fasi: per esempio quando i dati sul prodotto P e il prezzo di vendita Pv sono noti e ben definiti, e quindi la prima fase può non esserci.

Oppure, è possibile che lo studio di fattibilità sia relativo ad una situazione di ampliamento di un impianto (già esistente) oppure un ammodernamento. È possibile, inoltre, che il processo risulti “iterativo” dovendo rivedere alcune fasi dello studio di fattibilità a valle dei risultati ottenuti: per esempio, può succedere che costruire l’impianto è economicamente non conveniente (a causa, per esempio, di volumi troppo elevati). Si passa per esempio ad un altro tipo di tecnologia; quindi, investendo di più in tecnologia riesco a produrre i prodotti realizzando un utile.

Non tutte le attività sono prettamente impiantistiche: la prima fase (lo studio del prodotto) riguarda il marketing, disegnisti di prodotto e le interazioni dell’azienda con il mercato; la seconda fase (studio del processo tecnologico) riguarda i tecnologi; la terza fase occupa gli impiantisti; mentre la quarta fase richiede competenze degli economisti. Abbiamo quindi bisogno di un team multidisciplinare con competenze diverse.

Fasi dello studio di fattibilità di un impianto industriale

1. Studio del mercato e del prodotto
   • Analisi della domanda di mercato: previsione, in base alla valutazione dei fenomeni di mercato, della domanda complessiva [D] dei beni che l’azienda intende produrre e la sua variazione nel tempo. Il mercato è l’insieme dei venditori e dei potenziali acquirenti. Il comportamento di questi si riflette sulla domanda del prodotto offerto dall’impresa, questo perché il...