slide 10 replacement and retention decisions

Chapter 11Replacement and Retention Decisions

การตัดสนิใจเปลี่ยนทดแทนและ

การตัดสนิใจคงไว

• ในบทที่ผานๆมา เราเนนการวิเคราะหโครงการใหมที่ยัง

ไมไดทํา (ทั้งโครงการของภาครัฐและเอกชน)

• แตในบทนี้ เราจะเนนการวิเคราะหกรณีทีเ่ราไดใชโครงการ

ทรัพยสิน ระบบ หรือเครือ่งจักรมาอยูแลวระยะหนึ่ง และ

กําลังพิจารณาเปลี่ยนหรือทดแทนดวยทรัพยสิน ระบบหรอื

เครื่องจักรใหม

• “Should it be replaced now or later?

11.1 Basics of the

replacement study

ทําไมตองมีการทดแทนสินทรัพย• สมรรถนะหรือประสิทธิภาพลดลง (Reduced Performance): การเสื่อมสภาพ

ของอุปกรณทาํให

– ความสามารถในการผลิต คุณภาพและความปลอดภัยลดลง ของเสยีเยอะขึ้น

– คาใชจายในการซอมบํารุง (O&M costs) สงูขึ้น.

• ความตองการที่เปลี่ยนแปลงไป (Altered requirements):

– New production needs, accuracy, speed or other spec cannot be met by the

existing equipment or system.

• ความลาสมัย (Obsolescence):

– Current assets may be less productive than new or latest equipment;

– เพื่อการแขงขนั

Terminology

Defender and challenger

• Defender Asset:

– สินทรัพยที่ใชในปจจุบัน

• Challenger Asset:

– เครื่องจักรใหมที่จะซื้อมาแทนที่เครื่องจักรเดิม

• Together, the Defender and Challenger:

– ทําใหเกิดสองทางเลือกในการพิจารณา Constitute mutually

exclusive alternatives;

– ตองเลือกเพียง 1 ทางเลือกเทานั้น Select one and reject the other.

การวิเคราะหมูลคาเทียบเทารายป (AW values)

• การวเิคราะหการทดแทนสินทรัพย (Analysis Approach for Replacement):

– ใช Annual Worth Approach ในการเปรียบเทยีบ

– สวนมากจะเปนการพิจารณา/เปรียบเทียบกันเฉพาะ Cost

(รายรับเทากัน)

– Cost ที่เกิดขึ้นใหอยูในแดนลบ (-)

– หากพิจารณามูลคาซากใหอยูในแดนบวก (+)

Defender First Cost• Defender First Cost:

– Investment cost ที่เกิดในการเก็บ Defenderไวและทําให Defender

ใชงานตอไปได

– เนื่องจากราคาที่ซื้อ Defender มาในตอนแรก (Initial investment)

เปนตนทุนที่เกิดไปแลวในอดีต เราไมสามารถไปเปลี่ยนแปลงได

ดังนั้นจึงถือวาเปน “sunk” หรือตนทุนจม

– ใชมูลคาตลาดในปจจุบัน (Current market value, MV) แทน

– หรืออาจใชมูลคาซากมาเปน MV

• โดย SV ของสิ้นปกอนหนา = MV ของตนปถัดไป

• ถึงแมวาเราจะไมไดจายเงินซื้อ Defender ในราคา MV จริงๆ แตบริษัท สูญเสียโอกาส (Opportunity cost) ที่จะไดรับเงนิสดจากการขาย defender! ดังนั้นเราจึงคิด MVdefender เปนคาลงทุนในการเก็บ Defender ไวใชตอ

• หรืออาจจะมองในแงที่วา ถาเราเปนคนอื่นๆ ที่ยังไมมทีั้ง defender and challenger แลวตองการใช defender มาทํางาน เราก็จําเปนตองลงทุนซือ้ defender มาในราคา MV ปจจุบัน

• ในกรณีที่มีการปรับปรุงหรือ “ยกเครื่อง” Defender ใหคิดคาใชจายสวนนี้เพิ่มไปดวย

Challenger First Cost

• ไดแก initial investment ทั้งหมด (Pchallenger) ที่เกิดขึ้นในการจดัซื้อ

จัดหา และติดตั้ง (challenger) asset เพื่อทดแทน the current

defender.

• โดยทั่วไปมกัจะเทากับ first cost of challenger

• อยางไรก็ตาม บอยครั้งผูขายจะมกีารเสนอมลูคาในการแลกซื้อ

(trade-in value, TIV) โดยการนํา defender ไปแลกซื้อ challenger

• ราคา TIV นี้มกัจะสูงเกนิจริงเมื่อเทียบกับ current fair market

value, MV

Trade-In Issues

• If a trade-in is offered, what should be the proper investment

cost in the challenger?

– Let PC = the cash sale price (first cost) of the challenger

with no trade-in (ราคาขายหรือราคาที่จะตองซื้อที่ยังไม

หักคา trade-in);

– Let TIVD = the trade-in value for the defender as offered

by the vendor (take in the defender);

– Let MVD = the Fair Market Value of the current defender;

Trade-In Issues

• For a Trade-In, the correct investment cost to assign to the

challenger is:

Investment in the Challenger:

PC – (TIVD – MVD)

ถา TIV= MV คือเปนคาที่ตรงตามราคาตลาดใน

ปจจบุัน , PC จะเปนคาที่ใชในการคํานวณ

หรืออาจกลาวไดวา

To acquire the challenger, the actual cost includes:

- Opportunity cost ( i.e. MV of the defender)

- Out-of-pocket cost (i.e. first cost - TIV)

ตัวอยาง Trade in value

• ตัดสินใจแลกซื้อรถ

• รถเกามีราคาตลาด $7,000 (กรณีไมแลกซื้อ) =MVD

• ถานํารถเกานี้ไปขายและซื้อรถใหมดวย จะขายรถเกาได

ในราคา $10,000 = TIV

• รถใหมปกติราคา $34,000 แตถาเอารถเกามาแลกซื้อ จะ

ลดราคาใหเหลือเพียง $28,000 ดังนั้น 28,000 = PC

ตัวอยาง Trade in value

• Investment ของ Defender

= คาเสียโอกาสในการขาย Defender = MVD = 7,000

• Investment ของ Challenger

= PC – (TIV – MVD)

= 28,000 – (10,000-7,000)

= 25,000

Other Issues…

• Investment in the challenger asset must include:

– Actual cash price for purchase;

– Transportation costs;

– Installing/make-ready for use costs;

– Other one-time costs at time t = 0 associated with

placing the challenger in-service.

Example 11.1

Example 11.1

11.2 Economic Service life

(อายุการใชงานที่ประหยัดที่สดุ)

11.2 Economic Service Life (ESL)

• หาคา “n” ที่ดีที่สุด (ประหยัดที่สุด) ซึ่งเปนตัวแปรที่ไมทราบคา ใน

การหา economic service life (บทกอนๆจะถูกกําหนดมาให)

• The ESL for a given asset is:

– คือจํานวนป, n, ที่ทําให AW ของ costs ต่ําที่สุด;

– อาจเรียกวา “The minimum cost life”

- จะใชการวิเคราะห period-by-period analysis

- คํานวณคา AW ที่เกิดขึ้น ในแตละกรณีการใชเครื่องจักร เชน จะใช

เครื่องจักร 1 ป, 2 ป, 3 ป etc. แลวหาวาใชที่กี่ปจะประหยัดที่สุด

(minimum cost time period)

– เมื่อผาน ESL ไป แสดงวาควรเปลี่ยนเครื่องจักรนั้นเพื่อลดตนทุน

โดยรวม

– Performed manually or by spreadsheet.

11.2 ESL Analysis

• ตองทาํการคํานวณหาคา ESL สําหรับ challenger และ

current defender

• ในการคํานวณตองทราบคาประมาณของ future operating

และ maintenance costs รวมถึงมูลคาซาก (salvage value)

• ใชวิธกีารของ Annual Worth Analysis ในการวิเคราะห

• For assumed values of n = { 1, 2, … } คือ หาคา AW ถาใช

งานเครื่องจักร 1 ป หรือ 2 หรือ 3 ป…..

• Total AW of costs จะประกอบไปดวย 2 สวนคือ CR และ AW of annual operating cost (AOC)

• ESL คือ n ที่ทําให Total AW นี้ต่ําสุด

Total AW = -CR-AW of AOC

Capital Recovery (CR) การฟนเงินทนุ

•เปนการหาคาตนทุนเทียบเทารายป เนื่องจากการครอบครอง

ทรัพยสินที่สามารถกอใหเกดิผลประโยชนได (productive

asset) ตลอดระยะเวลา n ชวงเวลา ที่อัตราดอกเบี้ย “i%” (เปน

คา cost)

•Capital Recovery (CR) เปนการกระจาย initial investment P0

และ future salvage value Fn ใหเปนคาใชจายรายปเทาๆกัน

•คาจะนอยเมื่อมกีารใชงานหลายป (n มาก CR นอย)

Capital Recovery Cost – CR

•Given:

•Convert to:

……….0 1 2 3 N-1 N

P0

FN

$A per year (CRC)

P0

FN

0 1 2 3 N-1 N……….

S

11.2 Annual Operating Cost Component

• End-of-year estimated costs of operating the asset

• AOC’s tend to increase over time;

• distribute the AOC over a range of assumed number

of years; (find AW of AOC)

• “n” = {1, then 2, then 3, ...}

11.2 Typical ESL Plot

Min. Total AW of costs life

11.2 Total AW costs over “k” Years

• Notation:

P = initial investment or current MV;

Sk = estimated salvage value or MV after “k” years;

AOCj = annual operating costs for year j (j = 1 to k)

“k” the number of years for the analysis.

11.2 Closed Form of Total AWk

• Analytical Form for Total AWk:

k

k

jj=1

AW ( / , , ) ( / , , )

AOC ( / , , ) ( / , , )

kTotal P A P i k S A F i k

P F i j A P i k

= − + −

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦∑

Procedure: Year-by-year analysis for “k” years – where “k” is given or assumed.

11.2 Example 11.2: Overview

• Defender Asset;

• 3 years old now;

• Market value now $13,000;

• 5-year study period assumed;

• Requires estimates of the future salvage values and

annual operating costs for the 5-year period.

11.2 Example: Future Market Values

• Estimated Future Market Values and AOC’s:

MVt AOCt (คาใชจายในปที่ t)

– t = 1: $9,000 $-2,500

– t = 2: $8,000 -2,700

– t = 3: $6,000 -3,000

– t = 4: $2,000 -3,500

– t = 5: $0 -4,500

MV are decreasing:

AOC’s are increasing:

Assume the interest rate is 10% per year.

11.2 Example: Find the ESL

• Period-by-period analysis

• For “k” = 1 year:

0 1

P=$13,000

S1 = $9,000

AOC1 = -2,500

AW(10%)1 = (-$13,000)(A/P,10%,1) + $9,000(A/F,10%,1) –2,500

= -$7,800 ( for one year!)

11.2 Example: Find the ESL

• Period-by-period analysis

• For “k” = 2 years:

0 1 2

P=$13,000

S2 = $8,000

AOC1 = -2,500

AW(10%)2 = (-13,000)(A/P,10%,2) + 8,000(A/F,10%,2)

-[2,500(P/F,10%,1) + 2,700(P/F,10%,2)](A/P,10%,2)

= -$6,276/yr for 2 years.

AOC2 = -$2,700

11.2 Example: Find the ESL

• Period-by-period analysis

• For “k” = 3 years:

0 1 2 3

P=$13,000

S3 = $6,000

AOC1 = -2,500

AW(10%)3 = (-13,000)(A/P,10%,3) +6,000(A/F,10%,3)

-[2500(P/F,10%,1) + 2,700(P/F,10%,2) + 3,000(P/F,10%,3](A/P,10%,3) =

-$6,132/yr for 3 years.

AOC2 = -$2,700AOC3 = -$3,000

11.2 Example – Continued

• A similar analysis for k = 4 and 5 is conducted;

• The AW(10)k, K = {1,2,3,4,5} are tabulated as:

Total AWk

k=1: -7,800

k=2: -6,276

k=3: -6,132

k=4: -6,556

k=5: -6,579

Min. Cost Year = 3 years

ESL= 3 years

11.2 Plot of Capital Recovery Costs

ESL

$0.00

$1,000.00

$2,000.00

$3,000.00

$4,000.00

$5,000.00

$6,000.00

0 1 2 3 4 5 6

Years

$AW

CRC

11.2 Plot of the AOC’s

ESL

$0

$500

$1,000

$1,500

$2,000

$2,500

$3,000

$3,500

0 1 2 3 4 5 6

Years

$AW

AOC

11.2 Combined Plots for Example

ESL

$0.00

$1,000.00

$2,000.00

$3,000.00

$4,000.00

$5,000.00

$6,000.00

$7,000.00

$8,000.00

$9,000.00

0 1 2 3 4 5 6

Years

$AW

CRC AOC AW

Min AWYear!

11.3 Performing a

replacement study

11.3 Two Ways to Perform the Study

New Replacement Study• Given: {(C) or (D)};

•• (Step 1)(Step 1) Apply:

– AWD vs. AWC

– Select the best alternative

• If select challenger

Replace defender now and keep challenger for nC years

The replacement study is completed.

• If select defender

Plan to retain the defender for up to nD more years

Next year, perform the “one-year-later analysis”

• จาก Step 1Step 1 ถาเลือกที่จะเก็บ defender ไวใชตอไปแลว จะตองมกีาร update ขอมูลการประมาณตนทุนที่เกี่ยวของ

(first cost, AOC, market value) หลังจากใชตอไปแลว 1 ป เนื่องจาก

– ขอมลู defender อาจจะมกีารเปลี่ยนแปลงจากที่เคยประมาณการไว

– อาจจะมี challenger ตัวใหมมาเปรียบเทียบ

One-Year-Later Analysis

•• (Step 2)(Step 2) Validate all costs (first cost, AOC) and market value estimates;

• If Yes, Is the current year nD?

– If “YES,” replace the defender with (C);

– If “NO,” retain defender for one more year, and then re-evaluate.

•• (Step 3)(Step 3) If No, If cost estimates have changed, then:

– Update all estimates

– Calculate new AWC and AWD

– Initiate a new replacement study (Step 1).(Step 1).

11.3 Case Problem (Ex. 11.4) – Defender

– Current Market Value: $15,000;

– Future MV will decrease by 20%/yr;

– Keep for no more than 3 years;

– AOC’s: {$4,000 next year,$8,000,$12,000}

– Retrofit next year = $16,000;

– AOC’sD := {$20,000 next year, $8,000,$12,000} (costs).

11.3 Case Problem: Challenger

• First Cost: $50,000

• Future MV decreasing by 20%/year;

• Retain for no more than 5 years;

• AOC’sC := {$5,000 next year, $7,000, $9,000, $11,000,

$13,000} from year 1

• Assume the interest rate is set at 10%/year.

11.3 Defender Analysis

Input ParametersInterrest Rate (%) 10.00%Investment Cost ($) 15,000.00$ No of Years to Study 3

(1) (2)Year Mkt. Value AOC/Yr

1 $12,000.00 -$20,000.002 $9,600.00 -$8,000.003 $7,680.00 -$12,000.00

(3) (4) (5) Min LifeCap. Rec. Costs AW of AOC's Year Total AW(i%) ID

-$4,500 -$20,000 1 -$24,500-$4,071 -$14,286 2 -$18,357-$3,711 -$13,595 3 -$17,307 Min Life

ESL(Defender) = 3 yrs: AW = -$17,307/year

11.3 Cost Plots for Defender

ESL

$0.00

$5,000.00

$10,000.00

$15,000.00

$20,000.00

$25,000.00

$30,000.00

0 1 2 3

Years

$AW

CRC AOC AW

Min AW Cost Life = 3 years

11.3 Example 11.4: Challenger

Input ParametersInterrest Rate (%) 10.00%Investment Cost ($) 50,000.00$ No of Years to Study 5

(1) (2)Year Mkt. Value AOC/Yr

1 $40,000.00 -$5,000.002 $32,000.00 -$7,000.003 $25,600.00 -$9,000.004 $20,480.00 -$11,000.005 $16,384.00 -$13,000.00

(3) (4) (5)Cap. Rec. Costs AW of AOC's Year Total AW(i%)

-$15,000 -$5,000 1 -$20,000-$13,571 -$5,952 2 -$19,524-$12,372 -$6,873 3 -$19,245-$11,361 -$7,762 4 -$19,123-$10,506 -$8,620 5 -$19,126

Min. Cost Life

N = 4 Years

AWC = -19,123/year

11.3 Challenger Plots

$19,000$19,100$19,200$19,300$19,400$19,500$19,600$19,700$19,800$19,900$20,000$20,100

0 1 2 3 4 5 6

Years

$AW

AW

ESL: Challenger

Min. Cost Life = 4 years

At -$19,123/year

11.3 Case Problem: Summary

• AWD = -$17,307/year;

• nD = 3 years; (ESL)

• AWC = -$19,123/year;

• nC = 4 years; (ESL)

Conclusion:

Stay with the Defender for at least one more year –lowest AW(10%) cost: -$17,307/yr vs. -$19,123/yr.

After 1 year

-16,00002

-12,0002,0001

-12,0000

AOCMVYear (k)

The challenger estimates are still reasonable.

Defender

Perform new ESL analysis for defender

• New AWD = -$20,819/year; nD = 2 years; (ESL)

• unchanged AWC = -$19,123/year; nC = 4 years; (ESL)

Replace the defender now (not 2 years from now) and expect to keep the

challenger for 4 yrs, or until a better challenger appears.

-20,819-16,00002

-23,200-12,0002,0001

--12,0000

Total AW

if retained k more years

AOCMVYear (k)

11.3 Market Value of Defender

• What minimum market value of the defender will make

the current challenger economically attractive?

• If a realizable market value (trade-in) of at least this

amount can be obtained, the challenger should be selected

immediately!

• Break-even or replacement value (RV)

• Set AWD = AWC โดยแทน MVD = RV แลวแกสมการ

หา RV

11.3 Replacement Value (Defender)

• Selection guidelines:

If the actual market value (trade-in) exceeds the breakeven replacement

value, then the challenger is the better alternative.

If this is the case, replace now with the challenger!

ตัวอยาง

• AWD = -$17,307/year; nD = 3 years; (ESL)

• AWC = -$19,123/year; nC = 4 years; (ESL)

จากตัวอยางที่แลวเราเลือก Defender

ถาให AWD = AWC = -$19,123/year โดยแทน MVD = RV

AW(10%)3 = -RV(A/P,10%,3) + 0.83 RV (A/F,10%,3)

-[20,000(P/F,10%,1) + 8,000(P/F,10%,2) + 12,000(P/F,10%,3](A/P,10%,3) = -19,123

แกสมการหา RV จะได RV = $22,341 แสดงวา ถา MV > $22,341

ขึ้นไป ควร Replace defender now with challenger

11.5 Replacement study over a

specified study period

11.5 Specified Study Period

A fixed study period will apply to both the challenger and the

defender.

Determine the AW for both C and D over the prescribed

study period;

No need to perform an ESL analysis;

Assumption is that the services of C and D are not needed

beyond the study period.

Use the AW approach.

11.5 Specified Study Period

Focus on the most accurate estimates available over the

fixed study period.

Assume “equal service” for both D and C over the study

period.

What happens IF the defender’s remaining life is shorter

than the study period?

11.5 Defender’s Remaining Life

• If the defender’s remaining life is shorter than the study

period, then:

Focus on upgrading the defender and obtain cost estimates in order to extend the

defender out to the study period.

These costs become part of retaining the defender out to the prescribed study period.

Ex 11.5: aircraft maintenance

• Defender (The only options for this system are to replace it now or retain it for full 3 additional years)

– Remaining life 3 years

– Current market value 70,000 No Salvage value

– AOC = $30,000 per year

• Challenger

– Service life = 10 years

– First cost = $750,000, S=0, AOC = $50,000

– First cost = $900,000 if purchase 3 years from now, AOC = $50,000

• Study period = 10 year, i = 10%

Define the options

2 options:

1. Challenger for all 10 years

2. Defender for 3 years, followed by challenger for 7 years.

(note: ถาคาดวาหลังจากปที่ 7 จะใช challenger ตอใน

โครงการอื่น (อีก 3 ป) ใหคิด CR กระจายสําหรับ 10 ป แต

ถาคิดวาจะใชแคในโครงการนี้ ใหกระจาย CR สาํหรับ 7 ป )

Ex 11.5: Solution

AWC = -172,063

AWD = -140,500

Retain defender now and expect to purchase follow-on system 3 yrs later

• ในกรณีที่มหีลายทางเลือกใน

การเก็บ defender แลวคอย

เปลี่ยนเปน challenger ใหเขียน

ทางเลือกที่เปนไปไดทั้งหมด

ออกมา

• เชน ถา defender จะใชงานไดอีก

3 ป และ study period = 5 yrs

ทางเลือกที่เปนไปไดทั้งหมดคือ 504

413

322

2 yrs3 yrs1

Challenger

serves

Defender

Retained

Option

Ex 11.7: Oil field equipment

• Keeping current equipment for 2, 3, or 4 more years before replacement

• Current MV = $100,000 and decrease at $25,000 per year, AOC $25,000 per year

• Challenger; fixed price contract for $60,000 per year for minimum 2 yrs and maximum 5 years

• MARR 12%

• Study period 6 year

Ex 11.7

Select option Z , keep defender for 4 yrs, then replace it

11 Summary of Points

• Compare the best challenger to the current defender;

• “Best” is defined as the option with the lowest AW of costs over

the specified period of time;

• Apply the ESL method to find the economic life of the defender

and challenger;

11 Summary of Points

• For ESL, need estimates of future market values and annual

operating costs for both C and D.

• Annual worth is the best method, especially if the lives of each

alternative are different.

• For a fixed study period for both D and C, apply the traditional

AW method.

• Always focus on the estimates of future costs and salvage values

using sound principles of estimation.