에너지 집약적인 산업은 모든 측면에서 압박을 받고 있습니다! 더욱 엄격해진 국제 지속 가능성 법률과 목표에 더해 최근 에너지 가격의 급격한 상승으로 인해 기업들은 에너지를 가능한 가장 효율적인 방식으로 사용하고 있는지 제품과 프로세스를 더욱 면밀히 검토하고 있습니다.
단순한 프로세스는 기본적인 분석과 미세 조정만 필요할 수 있지만, 여러 제품을 생산하고 광범위한 고내성 파라미터에 의존하는 공장은 조정이 훨씬 더 어렵고 디지털 솔루션을 통해 즉각적이고 엄청난 이점을 얻을 수 있습니다.
지속 가능성 계획
다국적 건축 솔루션 기업이자 백시멘트 분야의 글로벌 리더인 Cementir Holding 그룹의 일부인 Compagnie des Ciments Belges SA(CCB)는 더욱 지속 가능해지기 위한 목표로 프로세스를 검토하고 있는 기업 중 하나입니다. 실제로 2030년까지 CO₂ 배출량을 대폭 줄이기 위한 야심찬 로드맵을 수립했습니다.
그룹의 10년 로드맵에는 화석 연료 및 클링커 교체, 새로운 저탄소 시멘트 개발, 지속 가능한 개발에 대한 여러 투자와 함께 모든 공장에서 제조, 유지보수, 재고 및 예비 부품 관리 프로세스의 디지털화가 포함됩니다.
디지털 인사이트
디지털화는 운영 데이터의 수집 및 활용을 통해 거의 모든 산업 환경에서 전반적인 이점을 제공하고 있으며, 이를 통해 새로운 차원의 통찰력을 제공하여 효율성을 향상시키고 있습니다. 시멘트 산업도 예외는 아닙니다.
CCB는 이미 데이터 기반의 인더스트리 4.0 목표를 위해 초기 약속을 했습니다. 먼저, 두 개의 시멘트 공장에서 시멘트 제형의 미세도를 측정할 수 있는 새로운 디지털 분석기를 구입했습니다. 이전에는 2시간마다 채취한 실험실 샘플에서 제공된 정보를 기반으로 작동하는 일련의 캐스케이드 PID(비례–적분–미분) 컨트롤러를 사용했습니다. 그러나 지속적인 품질 검사와 그에 따른 에너지 절약을 위해서는 지속적인 측정이 필요하며, 2시간의 시간 간격은 이러한 복잡한 제조 공정에서 허용 오차를 벗어나기에 충분합니다.
Rockwell Automation의 디지털 계정 담당자인 Juliano de Goes Arantes는 “CCB는 품질과 기능 사양이 다른 10가지 유형의 시멘트를 제공합니다. 이 시멘트를 만드는 것은 다양한 빵을 만드는 것과 비슷합니다. 다양한 재료와 비율로 인해 최종 제품이 달라집니다. 따라서 최적의 제품 프로필을 달성하기 위해 적절한 양의 적절한 재료를 사용하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 기능적 또는 비용적 영향을 받을 수 있습니다.”라고 말합니다.
루프 닫기
de Goes Arantes는 계속해서 말합니다. “CCB는 오랫동안 처리에 대한 보다 정확하고 시기적절한 제어를 확립해야 한다는 것을 인식하고 있었고 디지털 분석기는 단지 첫 번째 단계에 불과했습니다. 디지털화 여정 프로그램의 일환으로 처음 연락을 받았을 때, 분석기는 설치되지 않았지만 설치된 기반의 일부로 간주되었습니다. 그 결과, 우리의 솔루션은 루프를 닫아야 했습니다. 즉, 분석기에서 실시간으로 정보를 가져오고, 프로세스 파라미터와 원재료 수량을 미세 조정한 다음, 수정 사항을 프로세스에 다시 적용해야 했습니다. 궁극적인 목표는 생산되는 다양한 시멘트 유형에 대해 일관되고 최적의 품질을 보장하는 것이었습니다. 이는 품질을 개선할 뿐만 아니라, 정확하게 정의된 시간 동안 에너지 집약적인 단계만을 사용함으로써 전력 소비를 줄일 수 있었습니다.”
Rockwell Automation의 제품과 역량은 이미 Cementir Group 내에서 잘 알려져 있었고, CCB가 공급업체를 선택하는 데 도움이 되는 긍정적인 평가도 있었습니다. Rockwell Automation은 상당한 시멘트 및 프로세스 도메인 경험을 바탕으로 FactoryTalk Analytics PavilionX 모델 예측 제어(MPC) 솔루션을 도입했습니다. MPC는 자동화 시스템 위에 인텔리전스 계층을 제공하고 현재 및 예측된 운영 데이터를 지속적으로 평가합니다. 그런 다음 이 데이터를 원하는 결과와 비교하고 새로운 제어 목표를 추진하여 프로세스 변동성을 줄이고, 성능을 개선하고, 효율성을 높입니다. 이 모든 것이 실시간으로 이루어집니다.
숫자로 증명
CCB는 프로세스 단계에 대한 엄격한 제어를 통해 이미 상당한 성능 향상을 경험하고 있습니다. 구체적인 에너지 소비(SEC)는 목표인 3%에 비해 6% 이상 감소했습니다. 생산 속도는 3% 목표에 비해 거의 8.5% 증가했으며 가용성은 목표인 97%에 도달했습니다. 미국에서의 유사한 적용 사례에서는 FactoryTalk Analytics PavilionX MPC가 두 공장에서 처리량을 4.8% 및 5.7% 증가시켰고, 마감 공장 생산량을 5% 증가시켰으며, 생산된 시멘트 톤당 전력 소비를 3.5kWh 줄였습니다.
CCB의 공장 관리자 Gauthier Autrand는 이 새로운 시스템의 장점을 강조했습니다. “시운전 이후, 이 시스템은 지속적으로 작동하고 있으며, 프로세스와 제품의 변화로 인해 성능을 판단하기 어렵지만, 예상대로 성능을 발휘하고 있습니다. 따라서 Rockwell 서비스 라인을 호출할 필요가 없었습니다. 이는 현재 우리의 지속 가능성 로드맵의 일부입니다.”
de Goes Arantes는 “공정 변수와 시멘트 유형이 너무 많기 때문에 내가 작업한 애플리케이션 중 가장 복잡한 애플리케이션 중 하나입니다. 하지만 지속 가능성은 모든 기업에 중요한 현대적 지표이기 때문에 가능한 최상의 솔루션을 제공하는 것이 필수적이었습니다. MPC 플랫폼은 전문 알고리즘을 사용하여 여러 파라미터를 동시에 최적화하고 최적의 결과를 기반으로 프로세스 조건을 지속적으로 업데이트합니다.
“기술적 복잡성은 팬데믹으로 인해 시행된 원격 근무 조건으로 인해 더욱 복잡해졌지만,” de Goes Arantes는 계속해서 말합니다. “우리는 중요한 안심을 제공할 수 있었고, 물론 우리가 약속한 것을 제공하는 솔루션을 제공할 수 있었습니다.
“우리는 프로젝트와 공장 전체에 새로운 요소가 추가될 것으로 예상합니다.”라고 그는 결론을 내립니다. “이 모든 것은 회사의 새로운 디지털 백본을 기반으로 번창할 것입니다. CCB도 더 많은 것을 달성할 수 있다고 생각한다고 말했습니다. 저도 동의합니다. 이러한 솔루션이 제공할 수 있는 전체 그림을 아직 보지 못했다고 생각합니다.”
Allen-Bradley, expanding human possibility, FactoryTalk Analytics PavilionX 및 Rockwell Automation은 Rockwell Automation, Inc.의 상표입니다.
Rockwell Automation의 소유가 아닌 상표는 각 해당 기업의 재산입니다.