Comment Estimer Les Besoins En Main-D’œuvre D’exploitation Et Le Coût Total De Fabrication ? Guide Pratique Pour Les Usines Chimiques

La main-d’œuvre d’exploitation et le coût total de fabrication sont estimés à partir du schéma de procédé, du nombre d’équipements et des dépenses annuelles d’exploitation. Commencez par estimer le nombre d’opérateurs requis par poste à l’aide d’une corrélation empirique fondée principalement sur le nombre d’équipements principaux autres que les pompes et sur le nombre d’étapes de traitement des solides particulaires. Convertissez ensuite les effectifs par poste en coût annuel de main-d’œuvre directe et combinez-le avec les matières premières, le traitement des déchets, les utilités et l’investissement en capital fixe à l’aide d’une corrélation standard du coût de fabrication.

L’estimation constitue un modèle économique intégré : la complexité des équipements détermine les besoins en main-d’œuvre, tandis que la consommation de matières et d’utilités, la gestion des déchets, la main-d’œuvre et l’investissement en capital déterminent le coût total de fabrication.

Estimation des besoins en main-d’œuvre d’exploitation

Compter les équipements principaux autres que les équipements de transport

Commencez par compter les principaux équipements de procédé, représentés par (N_{np}). Les équipements courants comprennent :

Réacteurs
Colonnes de distillation et de séparation
Échangeurs de chaleur
Réchauffeurs à combustion
Compresseurs
Autres unités principales de traitement

Les pompes et autres équipements de transport sont généralement exclus de cette corrélation empirique particulière.

Prendre en compte le traitement des solides particulaires

La corrélation inclut également (P), le nombre d’étapes de traitement qui manipulent des solides particulaires :

[ N_{OL}=\left(6.29+31.7P^2+0.23N_{np}\right)^{1/2} ]

Où :

(N_{OL}) est le nombre estimé d’opérateurs requis par poste
(P) est le nombre d’étapes de traitement des solides particulaires
(N_{np}) est le nombre d’équipements principaux autres que les pompes

Le terme (31.7P^2) rend la manutention des solides particulièrement importante, car elle peut nécessiter des opérations supplémentaires de chargement, de transfert, de confinement, de nettoyage et de manutention des matériaux.

Convertir les effectifs par poste en effectif total

Dans une usine fonctionnant en continu, un poste d’opérateur par équipe nécessite une couverture sur plusieurs postes, ainsi que la prise en compte des périodes de relève, des congés et des absences. Un facteur préliminaire couramment utilisé est :

[ N_{\text{operators}}=4.5N_{OL} ]

Ainsi, si la corrélation estime le nombre d’opérateurs nécessaires sur un poste, une multiplication par environ 4,5 donne le nombre approximatif total de postes d’opérateurs requis pour un fonctionnement continu.

Convertir les effectifs en coût direct de main-d’œuvre d’exploitation

Le coût direct de la main-d’œuvre d’exploitation est ensuite estimé à partir de l’effectif total d’opérateurs et du taux de main-d’œuvre entièrement chargé :

[ C_{OL}=N_{\text{operators}}\times R_{OL} ]

Le taux (R_{OL}) doit être cohérent avec la période de calcul des coûts et inclure le salaire applicable, les avantages sociaux, les charges salariales et les autres coûts directs de main-d’œuvre.

Pour les calculs annuels du coût de fabrication, (C_{OL}) ainsi que les autres termes de coût doivent être exprimés sur la même base annuelle.

Estimation des éléments de coût

Déterminer les coûts des matières premières

Le coût des matières premières est obtenu à partir du bilan matière du procédé :

[ C_{RM}=\sum_i \dot{m}_i,p_i,t ]

où le débit de chaque matière est multiplié par son prix unitaire et par la durée de fonctionnement sur la période choisie.

Le tableau des flux doit fournir les débits, les compositions et les conditions opératoires nécessaires pour déterminer la consommation de matières et la production de produits.

Calculer les dépenses en utilités

Les coûts des utilités sont fondés sur les besoins énergétiques et de service des équipements. Les utilités courantes comprennent :

Eau de refroidissement
Vapeur
Eau d’alimentation des chaudières
Électricité
Combustible pour les réchauffeurs à combustion
Réfrigération, le cas échéant

La demande en utilités est déterminée à partir des bilans matière et énergie, des charges des équipements et des besoins en puissance. La consommation obtenue est multipliée par le prix unitaire local de l’utilité :

[ C_{UT}=\sum_j U_j p_j ]

Les crédits liés à la vapeur ou à la récupération d’énergie peuvent être traités comme des crédits lorsque la méthode de calcul des coûts retenue le permet.

Inclure les coûts de traitement des déchets

Les dépenses liées aux eaux usées et aux autres traitements des déchets peuvent être représentées par (C_{WT}). Ces coûts doivent refléter la quantité et les exigences de traitement des flux de déchets liquides, solides ou gazeux.

Bien que certains récapitulatifs simplifiés regroupent les coûts des déchets avec les utilités ou les dépenses d’exploitation, la corrélation de coût de fabrication indiquée traite (C_{WT}) comme une donnée distincte.

Estimer l’investissement en capital fixe

L’investissement en capital fixe, (FCI), comprend l’installation de procédé complète et non seulement les prix d’achat fournisseur des équipements individuels.

Une estimation conceptuelle commence généralement par les coûts des équipements achetés, auxquels sont appliqués des facteurs d’installation ou de module. Ceux-ci prennent en compte des éléments tels que :

Tuyauterie
Supports structuraux
Systèmes électriques
Instrumentation et systèmes de contrôle
Isolation et peinture
Main-d’œuvre d’installation

Les facteurs indicatifs par catégorie d’équipement comprennent environ 3,5 pour les échangeurs de chaleur, 4,0 pour les pompes et les appareils sous pression, 2,5 pour les compresseurs et 2,0 pour les réchauffeurs à combustion. Le facteur approprié dépend de la méthode de calcul des coûts, de l’étendue du projet, des spécifications des équipements et de la précision de l’estimation.

Calcul du coût total de fabrication

Appliquer la relation standard du coût de fabrication

L’estimation du coût direct de fabrication est :

[ COM_D= 1.23(C_{RM}+C_{WT}+C_{UT}) +2.215C_{OL} +0.146FCI ]

Les termes représentent :

(C_{RM}) : coût des matières premières
(C_{WT}) : coût du traitement des déchets
(C_{UT}) : coût des utilités
(C_{OL}) : coût direct de la main-d’œuvre d’exploitation
(FCI) : investissement en capital fixe

Les coefficients tiennent approximativement compte des dépenses indirectes d’exploitation, des frais généraux de l’usine, des coûts de laboratoire, des charges liées à la maintenance, de la supervision et des autres coûts associés à la fabrication.

Interpréter correctement les facteurs de pondération

L’équation ne traite pas toutes les données de coût de manière équivalente. Le coefficient appliqué à la main-d’œuvre directe est supérieur à un, car les dépenses totales de fabrication comprennent davantage que les seuls salaires.

De même, le terme associé au capital fixe représente les dépenses liées au capital, telles que la maintenance, l’amortissement, les taxes locales, l’assurance et les autres charges de propriété intégrées à la corrélation retenue.

Maintenir une base cohérente pour tous les termes

Une source fréquente d’erreur consiste à mélanger des valeurs horaires, quotidiennes et annuelles. Par exemple, les coûts annuels des matières premières ne peuvent pas être combinés avec des coûts horaires de main-d’œuvre et un prix d’achat unique des équipements.

Choisissez une base — généralement des dollars par an — et convertissez chaque terme sur cette base avant d’appliquer l’équation.

Établir l’estimation à partir d’un schéma de procédé

Commencer par les bilans matière et énergie

Le schéma de procédé constitue la base à la fois des coûts variables et des coûts liés aux équipements. Les débits des flux, les températures, les pressions, les compositions et les états physiques permettent de calculer la consommation de matières premières, la production de produits, la génération de déchets, les besoins thermiques et la demande en puissance.

Ces bilans identifient également les principaux équipements nécessaires à la corrélation de la main-d’œuvre et à l’estimation du capital.

Préparer un récapitulatif des utilités

Un récapitulatif des utilités doit répertorier chaque unité consommatrice d’utilités, son débit de consommation, sa durée de fonctionnement et son prix unitaire. Il doit prendre en compte les échangeurs de refroidissement, les refroidisseurs intermédiaires des compresseurs, les pompes, les soufflantes de recyclage, les équipements de filtration, les réchauffeurs et les systèmes de récupération de chaleur résiduelle.

Cette approche est plus fiable que l’application d’un pourcentage unique des ventes ou que l’hypothèse selon laquelle les utilités évoluent directement avec le nombre d’équipements.

Relier les données d’une unité pilote aux estimations commerciales

Les unités pilotes peuvent fournir des taux de consommation mesurés de matières premières et d’utilités par unité de produit. Ces taux peuvent ensuite être mis à l’échelle à l’aide du taux de production prévu et multipliés par les prix de marché projetés.

Les données pilotes sont particulièrement utiles pour identifier les pertes de rendement, une demande exceptionnellement élevée en utilités, les difficultés de manutention des solides et les exigences de traitement des déchets qui peuvent ne pas être évidentes dans une conception purement théorique.

Comprendre les compromis

Considérer la corrélation de main-d’œuvre comme une estimation préliminaire

La corrélation (N_{OL}) est un outil empirique de présélection et non un plan détaillé d’effectifs. Elle ne prend pas pleinement en compte le niveau d’automatisation, les exigences liées aux matières dangereuses, les effectifs de maintenance, l’organisation de la salle de contrôle, la configuration du site ou la distance entre les zones d’exploitation.

Utilisez-la pour la conception conceptuelle et la comparaison des options, puis remplacez-la ou validez-la par une étude détaillée des effectifs avant de prendre les décisions finales d’investissement.

Éviter de compter deux fois la main-d’œuvre

La main-d’œuvre directe d’exploitation doit être incluse via (C_{OL}). La main-d’œuvre d’installation appartient à l’estimation du capital installé, tandis que la main-d’œuvre de maintenance peut être représentée par les facteurs liés au capital ou aux frais généraux de la corrélation de coûts retenue.

Le traitement exact dépend de la source de la corrélation ; ses définitions doivent donc être vérifiées avant de la combiner avec un autre modèle de coûts.

Ne pas confondre le coût d’achat des équipements avec l’investissement en capital

Un devis fournisseur pour un échangeur de chaleur, une pompe ou une colonne n’est pas équivalent à l’investissement en capital fixe. Les matériaux et services d’installation peuvent augmenter considérablement le coût total de construction de l’usine.

L’utilisation directe du coût des équipements achetés dans le terme (0.146FCI) sous-estimera généralement les dépenses de fabrication liées au capital.

Reconnaître l’incertitude des facteurs de coût

Les multiplicateurs d’installation et les coefficients du coût de fabrication sont de larges outils d’estimation. Leur précision dépend de l’échelle de l’usine, de son emplacement, des matériaux de construction, des conditions de procédé, des taux de main-d’œuvre, des prix des utilités et de la date de l’estimation.

Pour cette raison, le résultat doit être présenté avec ses hypothèses, son année de référence des coûts, sa base de production, son calendrier d’exploitation et sa méthode d’estimation.

Comment appliquer cette méthode à votre projet

Utilisez la séquence suivante pour construire une estimation préliminaire défendable :

Si votre objectif principal est la main-d’œuvre d’exploitation : comptez les principaux équipements autres que les pompes, identifiez les étapes de traitement des solides particulaires, calculez (N_{OL}), multipliez par environ 4,5 pour assurer une couverture continue et appliquez un taux de main-d’œuvre entièrement chargé.
Si votre objectif principal est le coût variable de production : utilisez les bilans matière et énergie pour calculer la consommation de matières premières, le traitement des déchets et les utilités, puis multipliez chaque élément par son prix unitaire approprié.
Si votre objectif principal est le coût total de fabrication : exprimez (C_{RM}), (C_{WT}), (C_{UT}), (C_{OL}) et (FCI) sur une base cohérente et appliquez la corrélation (COM_D).
Si votre objectif principal est la planification du capital : convertissez les coûts des équipements achetés en coûts installés à l’aide de facteurs d’installation ou de module propres à chaque catégorie d’équipement avant de calculer la contribution du capital fixe.
Si votre objectif principal est la précision de la conception : utilisez la méthode empirique pour la présélection initiale, puis validez les effectifs, la demande en utilités, l’étendue du capital et les facteurs de coût à l’aide d’estimations d’ingénierie détaillées.

Une estimation solide relie le schéma de procédé, les exigences d’exploitation, les équipements installés et la base de coûts au sein d’un modèle économique cohérent.

Tableau récapitulatif :

Élément de l’estimation	Donnée d’entrée ou équation clé	Objectif
Opérateurs par poste	`N_OL = (6.29 + 31.7P² + 0.23N_np)¹ᐟ²`	Estime les effectifs à partir des équipements principaux et des étapes de traitement des solides particulaires
Postes d’opérateurs en fonctionnement continu	`N_operators = 4.5N_OL`	Convertit les effectifs par poste en effectif assurant une couverture continue
Main-d’œuvre directe d’exploitation	`C_OL = N_operators × R_OL`	Calcule le coût de la main-d’œuvre entièrement chargé
Matières premières	Débit × prix unitaire × durée de fonctionnement	Détermine le coût de consommation des matières
Utilités	`C_UT = Σ(U_j × p_j)`	Prend en compte la vapeur, l’eau de refroidissement, l’électricité, le combustible et la réfrigération
Investissement en capital fixe	Équipements achetés plus facteurs d’installation	Reflète l’investissement dans l’usine installée
Coût direct de fabrication	`COM_D = 1.23(C_RM + C_WT + C_UT) + 2.215C_OL + 0.146FCI`	Combine les coûts variables, la main-d’œuvre et les dépenses liées au capital
Base de coûts	Convertir tous les termes sur la même période	Évite de mélanger les coûts horaires, quotidiens, annuels et ponctuels

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