한 대형 글로벌 식품 제조업체는 Rockwell의 FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ 모델 예측 제어(MPC) 기술을 도입하여 유청 투과 제품의 일관성을 개선하고, 운영 손실을 줄이며, 미국 생산 시설의 지속 가능성 목표를 발전시켰습니다. MPC 솔루션은 분석 모델을 사용하여 주어진 제약 조건 내에서 성능을 개선하기 위한 최적의 제어 동작을 계산합니다. MPC 소프트웨어는 제품 변동성을 줄이고 수율을 높여 제조업체가 정밀성을 달성하도록 지원하는 동시에 수익성을 향상시킵니다.
맛과 영양의 글로벌 리더인 이 제조업체의 포트폴리오에는 식품, 음료, 생명공학 및 건강이 포함됩니다. 이들의 지속 가능성 전략은 환경 영향을 최소화하면서 더 건강한 식단을 만드는 것을 목표로 하며, 프로세스 기술 우수성을 통해 제조를 최적화하기 위해 교차 기능 팀을 운영하고 있습니다.
- 미국 생산 시설에서 스프레이 건조기 막힘으로 인해 추가 현장 청소(CIP) 사이클이 발생하여 연간 약 145시간의 생산 손실이 있었습니다.
- 수분 및 밀도의 상당한 제품 변동성으로 인해 작업자의 빈번한 개입이 필요했습니다.
- 계절 및 처리량 수준에 따라 에너지 소비가 크게 변동하는 운영을 경험했습니다.
- 건조기 작동 중 지속적인 안전 모니터링으로 작업자의 높은 참여가 필요했습니다.
- FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ 모델 예측 제어(MPC)
- 기존 공장 제어 시스템과의 통합
- 건조기 및 증발기 성능에 대한 처방적 모델
- 연간 145시간의 생산 손실 시간 제거
- 일관된 목표 조건으로 제품 품질 개선 및 교대 간 변동성 감소
- 병목 현상과 계절적 제약을 피하여 건조기 처리량 최대 21% 증가
- 건조기 안전 상태 모니터링에 소요되는 시간을 줄여 작업자 생산성 및 안전성 향상
- 원래 예상했던 2년보다 훨씬 빠른 6개월 이내에 신속한 투자 수익(ROI) 달성
과제
제품 변동성과 생산 시간 손실로 인해 운영을 안정화하기 위한 기술 솔루션이 필요했습니다.
한 글로벌 식품 제조업체의 시설은 계절별 온도 및 습도 변화로 인해 건조기 및 증발기 성능이 일관되지 않아 어려움을 겪었습니다. 건조기 막힘이 심하고, 현장 청소(CIP) 작업이 자주 발생하며, 연간 가동 중단 시간이 거의 1주일에 달해 가용 용량이 감소하고, 건조한 겨울철에는 생산량이 제한되며, 습한 여름철에는 건조가 불안정해졌습니다. 이러한 상황은 생산 시간 손실, 제품 변동성, 그리고 더욱 견고한 프로세스 제어 솔루션 없이는 유청 분말 생산량을 안정적으로 극대화할 수 없는 결과를 초래했습니다.
솔루션
모델 예측 제어 소프트웨어로 6개월 이내에 ROI 달성
이 제조업체는 증발기와 분무 건조기 전반에 FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ MPC를 구현하여 운영을 안정화하고 예측 및 제어를 개선했습니다.
MPC 플랫폼은 예측 모델을 사용하여 최적의 성능을 위해 설정점을 지속적으로 조정하면서 기존 자동화 위에 “크루즈 컨트롤” 계층으로 작동했습니다. 다음과 같은 기능을 제공했습니다:
- 수분, 밀도 및 기타 중요한 제품 품질 및 프로세스 변수의 실시간 최적화
- 계절 조건 및 업스트림/다운스트림 제약에 대한 적응형 대응
- 안전한 작동 범위를 유지하기 위한 건조기 조건의 자동화된 안정화
- 기존 장비와의 통합을 통해 대규모 자본 투자 없이 레거시 자산 현대화
새로운 솔루션은 모든 관련 교대 근무자의 작업자 피드백을 통합하여 HMI 디스플레이가 효율적이고 효과적이며 사용하기 쉬운 MPC 제어 화면을 갖추도록 했습니다.
“Rockwell의 모델 예측 제어는 모든 프로세스 변수를 결합하여 가장 효율적인 경로를 예측합니다. 에너지, 처리량 및 안정성을 지속적으로 최적화함으로써 MPC는 고객이 폐기물, 가동 중단 시간 및 환경 영향을 줄이면서 더욱 경제적으로 운영할 수 있도록 지원합니다.”
Scott Jost - Rockwell Automation 사업부 Kalypso의 산업 데이터 과학 책임자
결과
처리량 증가, 용량 개선, 운영 안정화를 통해 연간 145시간의 생산 손실을 제거했습니다.
제조업체는 모델 예측 제어(MPC)를 구현하여 건조기 작동 파라미터를 지속적으로 최적화함으로써 분무 건조기 성능과 신뢰성을 크게 개선했습니다. 이 솔루션은 예기치 않은 가동 중단 시간을 크게 줄이고 건조기 효율성을 최대 21%까지 개선했으며, 수분 및 밀도를 더욱 엄격하게 제어하여 보다 일관된 제품 품질을 제공했습니다. 제품 품질의 개선은 재작업을 줄이고 에너지 소비를 최소화하여 제조업체의 지속 가능성 목표를 지원했습니다.
또한 MPC 시스템은 교대조 간의 생산 일관성을 개선하고, 안정적이고 안전한 작동 조건을 유지함으로써 운영 팀의 부담을 덜어주었습니다. 작업자는 프로세스를 모니터링하고 개입하는 데 소요되는 시간이 줄어들어 더 높은 가치의 작업에 집중하고 교대조 간의 신뢰를 향상할 수 있었습니다. 그 결과 프로젝트는 초기 기대치를 훨씬 뛰어넘는 6개월 만에 투자 수익을 달성했습니다.
Published 2026년 5월 14일
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