MASTER: Contract, claim and delay management in construction works
AUTORE: Francesco Tossici
TUTOR: Ing. Giovanni Franchi
Nei progetti per la costruzione di grandi impianti con contratti di tipo EPC (Engineering, Procurement, and Construction) nel settore Oil & Gas, il processo di approvvigionamento delle apparecchiature riveste un ruolo centrale e questo aspetto è ancora più rilevante nei contratti lump sum o lump sum turn key in cui la maggior parte dei rischi di progetto grava sul contractor e di conseguenza il controllo dei rischi legati al processo di approvvigionamento può avere impatti significativi sui risultati finanziari.
Negli impianti petrolchimici, come quelli destinati alla produzione di etilene e derivati, le apparecchiature statiche, tra cui colonne, recipienti in pressione, scambiatori di calore, serbatoi di stoccaggio e reattori, rappresentano la spina dorsale per il funzionamento dei processi chimici.
Le strategie e le modalità di selezione, acquisto, fabbricazione, trasporto e installazione influiscono significativamente sul programma, sui costi e, in ultima analisi, sul successo dell’intero sviluppo del ciclo di vita del progetto.
Il lavoro di tesi è stato sviluppato nell’ambito di un progetto di grandi dimensioni attualmente in costruzione ad Abu Dhabi, Emirati Arabi Uniti. Il progetto prevede la realizzazione di un impianto di produzione di etilene e delle relative unità a valle, portato avanti da un consorzio tra un main contractor multinazionale e un’azienda locale di costruzioni.
Il lavoro si propone di analizzare le caratteristiche e gli aspetti critici legati al processo di approvvigionamento di apparecchiature statiche con particolare attenzione a quelle con tempi lunghi di consegna, particolari modlaità di traspsrto o critiche per lo sviluppo del progetto, come le colonne, e a componenti con tempi medi inferiori e meno critici, come i serbatoi a pressione.
Queste ultime, sebbene abbiano un livello di complessità inferiore, sono spesso più numerose e la possono influire significativamente sull’avanzamento delle attività di ingegneria e costruzione.
Il lavoro si propone di analizzare le caratteristiche e gli aspetti critici legati al processo di approvvigionamento di apparecchiature statiche, con particolare attenzione a quelle con tempi lunghi di consegna o che risultano critiche per lo sviluppo del progetto, come le colonne, e di componenti con tempi di consegna medi e un livello di criticità inferiore, come i serbatoi a pressione. Questi ultimi, pur essendo in genere meno complessi, di solito si distinguono per essere piu numerosi e il loro processo di approvvigionamento può influire in modo significativo sull’avanzamento delle attività di ingegneria e costruzione, richiedendo una gestione accurata per garantire il rispetto obiettivi di progetto.
La tesi mette in luce come le strategie di approvvigionamento, il coordinamento con fornitori e i processi di gestione del rischio possano fare la differenza nei risultati di progetti complessi. Il lavoro è interamente basato sull’analisi di dati di progetto, ma i casi studio reali e specifici sono stati selezionati per fornire esempi pratici ed evidenziare aspetti chiave che potrebbero essere utili ai professionisti che lavorano su progetti simili.
La tesi si sviluppa con un primo capitolo che funge da pilastro per la trattazione degli altri capitoli, incentrati su strategie e casi studio. È stata effettuata un’analisi del contratto EPC tra il Cliente e il Consorzio e di quello tra i partner del consorzio per introdurre il contesto, con particolare attenzione ai requisiti di contenuto locale. Attraverso una breve analisi della letteratura e dei dati di progetto, è stata presentata la relazione tra apparecchiature, sviluppo dell’ingegneria dell’impianto e schedule di progetto.
L’applicazione dei processi di gestione del rischio nel progetto con focus su quelli relativi all’approvvigionamento di apparecchiature é stata presentata integrando la teoria tratta da testi di riferimento con gli strumenti e le analisi sviluppati specificamente per il progetto. Sono stati utilizzati strumenti come la struttura di scomposizione del rischio (Risk Breakdown Structure), la matrice di criticità e il registro dei rischi di progetto (Project Risk Register).
Lo studio prosegue con una presentazione delle fasi del processo di approvvigionamento, dalla definizione della lista delle apparecchiature alla creazione delle richieste di acquisto e relativiti capitolati, definiti “material requisition”, fino alla selezione dei fornitori. La strategia adottata nel progetto viene analizzata in relazione al contesto introdotto nel primo capitolo. Successivamente, viene presentata la valutazione dei rischi per equipment/requisition, combinando approcci qualitativi e quantitativi per ottenere una classificazione della criticità.
Tale classificazione è poi associata a strategie di gestione per le attività di ingegneria e ispezione.
Il secondo capitolo si conclude con la presentazione di eventi esterni al progetto che hanno influenzato le condizioni di mercato generando potenziali effetti su costi e tempi e vengono inoltre illustrate le strategie e le azioni di mitigazione adottate per affrontare tali criticità e ridurne gli impatti sulle attività di progetto.
Dopo un’analisi dei sistemi per la misurazione dell’avanzamento e delle relazioni tra le attività pianificate, il primo caso studio, focalizzato sulle colonne long lead, ha mostrato come eventi esterni, come il conflitto Russia-Ucraina e il lockdown per il COVID-19 a Shanghai, abbiano creato difficoltà e richiesto un cambiamento nella strategia di approvvigionamento.
Viene illustrato il confronto tra le date pianificate per la finalizzazione del processo di acquisto e quelle effettive, spiegando le azioni di mitigazione attuate, tra cui ottimizzazioni del design, sostituzione con materiali equivalenti e applicazione di una strategia di pre-assemblaggio a terra prima del sollevamento e dell’installazione degli apparecchi (pre-dressing). L’approccio di pre-dressing viene presentato mostrando lo scopo del lavoro, le quantità e il programma e facendo il confrontanto tra gli schedule dei due approcci illustrando tramite diagrammi di Gantt le differenze.
Il secondo caso studio, relativo ai recipienti a pressione non critici, ha mostrato come gestire l’acquisto possa essere più impegnativo del previsto. Il fornitore selezionato, nonostante fosse in accordo con i requisiti di qualifica per il contractor, non è riuscito a consegnare la documentazione critica e le apparecchiature nei tempi previsti, causando ritardi nelle attività di ingegneria di tutti gli elementi connessi, come la progettazione di tubazioni e strumentazione. Per limitare l’esposizione del progetto a questo rischio, il team di ingegneria ha inviato un ingegnere senior direttamente presso l’officina del fornitore allo scopo di supportare nella risoluzione delle criticità e prevenire ulteriori problematiche.
Nonostante questi sforzi di mitigazione, i ritardi hanno avuto un impatto significativo sullo sviluppo dei disegni, sugli isometrici delle tubazioni e sull’approvvigionamento dei materiali correlatia questi disegni.
Sono state necessarie rilavorazioni del design sia a livello di servizi di ingegneria che in costruzione. La pianificazione del trasporto, gestita dal contractor, ha subito delle modifiche per aumentare il numero di spedizioni, comportando costi aggiuntivi
Utilizzando i dati del programma di schedulazione di progetto, Primavera P6, i rapporti su avanzamento fabbricazione e di performance e la documentazione tecnica estratta in Excel dal sistema EDMS, sono stati quantificati i ritardi in termini di ore-uomo, coordinamento, materiali e servizi aggiuntivi extra. Tali ritardi sono stati monetizzati basandosi su prezzi di lavorazioni adattati al fine di non divulgare informazioni sensibili.
Complessivamente, il team di progetto ha stimato oltre un milione e mezzo di dollari in costi extra causati delle prestazioni del fornitore, senza contare gli impatti indiretti, come la riduzione della produttività e gli sforzi addizionali richiesti dall pressione del Cliente.
Questa analisi ha permesso di identificare con buona approssimazione l’impatto economico e operativo delle criticità riscontrate, fornendo una base solida per la gestione della chiusura del contratto con il fornitore e per le successive negoziazioni relative ad altre forniture.
Come ultimo passo, è stata effettuata un’analisi Time Impact Analysis per valutare come l’effetto delle criticità della commessa dei recipienti sia stato riflesso sull’intero programma del progetto. L’analisi ha mostrato che, senza le azioni di mitigazione, i ritardi avrebbero avuto un impatto molto significativo, vicino a un anno. La riprogrammazione e l’adozione delle altre strategie di mitigazione hanno ridotto questi effetti, limitandoli a circa tre mesi.
Il lavoro di tesi conferma la necessità di una gestione strutturata ed efficace del processo di acquisto delle apparecchiature statiche nei progetti di impianti complessi. Sebbene i processi di approvvigionamento seguano spesso procedure standard, l’esecuzione reale dei progetti mostra quanta variabilità e quanti rischi possano essere coinvolti, specialmente quando si verificano eventi esterni che influenzano le strategie o problematiche legate alle performance dei fornitori.
Un aspetto importante evidenziato è che affidarsi ai termini contrattuali, come penali o condizioni di pagamento, non è sufficiente, ma è essenziale combinarli con azioni proattive, un forte e strutturata integrazione tra le discipline e approcci flessibili di gestione del progetto.
Una pianificazione anticipata e il coinvolgimento dei fornitori possono aiutare a mitigare gli effetti ma molte volte la maturità delle informazioni non lo consente quindi è importante costruire una struttura organizzativa che consenta flessibilità e cambi di strategia per reagire a questi eventi, che a volte sono parzialmente prevedibili tramite analisi dei rischi o, in alcuni casi, non prevedibili. Tuttavia, è spesso difficile dimostrare e far accettare ritardi ai clienti finali per cause di forza maggiore nei con durata e valore fissati.
Anche se questa tesi non pretende di offrire soluzioni, fornisce esempi reali che possono aiutare i futuri team di progetto ad anticipare i problemi, costruire resilienza e prendere decisioni migliori quando si affrontano scenari complessi di approvvigionamento.
Fig. 1 – Vista da modello 3D di un impianto di produzione di etiliene
Fig. 2 – Estratto dei software utilizzati per progettazione equipment
FOR INTERNATIONAL STUDENTS
In large EPC (Engineering, Procurement, and Construction) projects in the oil and gas sector the equipment requisitioning process plays a central role and this is particularly true in lump sum contracts, where the ability to control procurement risks can have a direct impact on the contractor’s financial results.
In petrochemical facilities such as ethylene production plants, static equipment including towers, pressure vessels, heat exchangers, storage tanks, and reactors, represent the structural and functional core of the operation. The strategies and methodologies of these items are selected, procured, shipped and installed has a major influence on schedule, cost, and ultimately, the success of the entire development of project lifecycle.
This thesis was developed within the scope of a large project currently under construction in Abu Dhabi, UAE. The project involves the construction of an ethylene production plant and related downstream units, carried out by a consortium between a global engineering firm and a local construction company.
The work aims to analyze the characteristics and critical aspects related to static equipment requisitioning, with a particular focus on long lead and critical items like columns and less critical and medium lead items such the pressure vessels. These latter, generally less complex in terms of fabrication and transport, are usually characterized by their greater quantity, and their procurement process can significantly affect the progress of engineering and construction activities, requiring proper management to ensure compliance with project objectives.
The dissertation sheds light on how procurement strategies, vendor coordination, and risk management practices can have an important impact on the outcomes of large projects. The entire thesis is an analysis of the project, with specific real case studies used to provide practical examples and highlight key points that could be useful for professionals working on similar projects
The thesis is structured with the first chapter that servs as foundation for the further chapters, which focus on strategy and case studies. A contract analysis of the EPC and Consortium agreements has been conducted to establish the framework, with a particular focus on local content requirements. Moreover, through a brief review of the literature and project data the relationship between equipment, plant engineering development, and the project schedule has been presented.
The application of the risk management processes in the project, related to equipment, is presented by integrating the theory with the tools and analysis developed for the project related to equipment presenting the literature using the literature with project tools like Risk Breakdown Structure, Criticality Matrix and Risk Register.
The study follows with an explanation of the requisitioning phases from the definition of equipment list, the creation of material requisitions to vendor selection. The strategy adopted in the project is shown in comparison with the framework of the first chapter and then the risk assessment of the supply is presented combining qualitative and quantitative approach to obtain a criticality rating. It is then associated with engineering and inspection strategies.
The second chapter ends with a presentation of the external event that affected the market conditions with potential cost and schedule disruptions and the related strategy and mitigation actions performed in the project.
After an analysis of the project progress measurement and relationship in scheduled activities,
the first case, focused on long-lead columns, showed how external events like the Russia-Ukraine conflict and a strict COVID-19 lockdown in Shanghai caused challenges in procurement and change of strategy supply with the comparison between as built and as planned order date explained by the mitigation actions put in place: modifying the design with alternative material grades and design method and applying a pre-dressing strategy.
The pre-dressing approach is presented in terms of scope of work, quantities and schedule and a quantitative schedule comparison between the two approaches is shown with Gantt chart.
The second case study about non-critical pressure vessels showed that managing such a requisition can be more challenging than expected. The selected vendor, despite meeting the supplier qualification requirements, failed to deliver critical documentation on time, which caused delays in engineering and successors like piping and instrumentation. To limit the issue, the engineering team sent a lead engineer directly to the workshop to help resolve problems and prevent further disruption.
Despite these mitigation efforts, the delays had already determined a significant effect on drawings, piping isometric development, and procurement of related materials. Redesigns and rework were needed both in the home office and on-site. Shipping plans had to be adjusted to increase the number of shipments with related additional costs.
Using schedule analysis in Primavera P6, manufacturing delivery and performance reports, engineering documentation report extracted in Excel from EDMS used by Contractor, the delays have been estimated in terms of direct man-hours, coordination, materials and extra service based on project price adjusted for not disclosing sensitive information.
In total, the project team estimated more than one million dollars and half in extra costs due to the vendor’s performance, not counting indirect impacts like lower productivity and client pressure.
This analysis has made it possible to properly identify the economic and operational impact of the underperformance, providing a base for managing the contract closure with the supplier and guide further negotiations for other purchases.
As a last step a Time Impact Analysis has been performed to assess the impact of vessel disruption on the overall project schedule that has shown that without mitigation, the delays would have resulted in a very significant impact close to one year. Thanks to rescheduling and fast-tracking, the actual delay caused by the requisition was limited to about three months.
This thesis confirms that static equipment requisitioning plays a key role in complex industrial projects, and it should be well structured and efficient. Although procurement processes often follow standard procedures, real project execution shows how much variability and risk can be involved, especially when external disruptions or vendor issues occur.
One important highlight is that simply relying on contractual terms, like penalties or payment terms, is not enough for but it is essential to combine those with proactive actions, strong interdisciplinary coordination, and flexible project management approaches.
Early planning and supplier involvement can help mitigate the effects, but often the maturity of the available information does not allow for this. Therefore, it is fundamental to set up a requisitioning organization that gives flexibility and possibility for strategy adjustments to respond to such events, which are sometimes only partially manageable through risk analysis or, in some cases, unpredictable. For this last case, it is often a challenge to demonstrate and have delays accepted by end clients due to force majeure events in projects with fixed durations and budgets.
Even though this thesis does not claim to offer a solution, it provides real examples that can support future project teams to anticipate problems, build resilience, and make better decisions for similar scenarios.