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공장 업그레이드를 통한 젤라틴 생산의 장기적 안정화

젤라틴 제조 시설에 새로운 활기를 불어넣는 혁신적인 프로젝트 이행 접근법

Wyzwanie

  • 생산 공정 및 산출에 미치는 영향을 최소화하여 생산 리스크를 완화하는 레거시 DCS 시스템 업그레이드 방안

Rozwiązania

Wyniki

  • 다운타임 최소화로 A급 제품 생산 - 시운전 이전의 세심한 계획 수립, 작업자 준비, FEED 및 FAT을 통해 전환 과정 중 공장의 다운타임 최소화
  • 생산의 안정적 유지 - 새로운 시스템을 기반으로 향후 다년간 젤라틴 생산을 안정적으로 보호

젤라틴은 다양하게 활용할 수 있는 다용도 재료입니다. 또한 구미 캔디, 마시멜로, 요거트, 디저트 등을 비롯한 수많은 식품의 핵심 재료이기도 합니다. 젤라틴은 식품에 응용되는 것으로 가장 잘 알려져 있지만 이것이 유일한 용도는 아니며, 제약, 비상 구급약, 사진 필름에서도 젤라틴 제품이 이용되고 있습니다.

젤라틴은 소와 돼지, 혹은 기타 동물의 뼈, 결합 조직, 껍질 등에서 생산되는 콜라겐의 부산물입니다. 이에 젤라틴 제조업체들은 국내외의 엄격한 식재료 처리에 관한 요건을 준수해야 합니다. 그러한 규정으로는 공장 및 장비의 청결 유지, 첨가제, 향료, 색소 등의 허용 용량 준수 등을 포함한 여러 규정이 있습니다.

한 대규모 젤라틴 제조 공장의 생산 활동을 장기적으로 안정화하고자 레거시 장비를 파악 및 교체하려는 노력에서 혁신적인 리스크 관리 기법이 구현되었습니다. 이 과정에서 로크웰 오토메이션의 지원이 이루어졌습니다. 이 작업의 궁극적인 목표는 생산에 최소한의 영향을 미치면서 레거시 장비를 파악 및 교체하는 것이었습니다.

젤라틴 생산의 안정적 유지

당시 기존의 레거시 DCS(Distributed Control System)는 사용 연수가 15년 경과한 구형 제품이었지만 계속해서 운영 중이었습니다. 이 시스템은 고장이 나거나 오류가 생길 경우 정확한 시간에 작동하지 않으며 결과적으로 심각한 생산 리스크를 유발하게 됩니다.

이 제조업체는 공급업체 선정 과정을 통해 어떤 신기술이 공장의 요구 사항을 해결하는 데 효과적인 솔루션이 될 수 있는지 진단하기 시작했습니다. 이 과정에서 로크웰 오토메이션 PlantPAx® 분산시스템이 해당 환경에 가장 적합한 솔루션인 것으로 확인되었습니다.

PlantPAx 공정 자동화 시스템은 통합 아키텍처 구성 요소가 사용된 표준 기반 아키텍처를 토대로 설계되었습니다. 이 시스템을 통해 작업자는 정확한 정보를 기초로 더욱 빠르게 결정을 내릴 수 있고 변화하는 요구에 즉각적으로 대응할 수 있습니다. 이 시스템은 원활한 통합을 위해 일반적인 자동화 플랫폼을 활용하므로 효율성과 생산성도 높아집니다.

PlantPAx 시스템은 EtherNet/IP를 백본으로 활용하면서 여러 공정, 개별 장치, 전력, 정보 및 안전 제어 조치 등을 단일한 전 공장 차원의 인프라 안에서 상호 연결합니다. 따라서 회사 전체에서 언제든 실시간 정보를 사용할 수 있습니다.

로크웰 오토메이션의 식음료 부문 고객 담당자인 션 도허티(Sean Doherty)는 다음과 같이 말합니다. PlantPAx 솔루션의 첨단 기술도 있지만, 이 프로젝트의 핵심은 공장의 요구 사항을 충족하는 솔루션을 제작하는 동시에, 새로운 시스템으로 전환하면서 발생할 수 있는 생산 손실과 운영상의 리스크를 최소화하는 것이었습니다.

혁신적인 프로젝트 이행 방안

이 프로젝트의 첫 번째 단계에서 로크웰 오토메이션의 글로벌 솔루션 팀은 FEED(Front End Engineering and Design) 규격을 준수해야 했습니다. 이 과정에서 전반적인 프로젝트 리스크와 실행 시간을 줄이기 위해 기술 규격, 범위 정의 및 리스크 평가가 검토되었습니다.

“우리는 공장에서 철저한 현장 심사를 진행했고 기존 시스템과 공정을 파악해 문서화했습니다. 이 과정에서 시스템 및 최종 사용자 사양의 핵심적 요구 사항을 파악하기 위해 제조업체와 상담을 실시하기도 했습니다.”라고 도허티는 설명합니다.

로크웰 오토메이션의 시설에서 상세한 FAT(Factory Acceptance Testing)를 실시하는 것으로 시스템에 대한 심화 테스트가 수행되었습니다. 이는 리스크 완화와 관련된 문제를 해결하기 위한 것입니다.

공장 조업자들은 검토 과정과 실습 교육에 적극적으로 개입했습니다. 또한 시스템이 예상대로 완벽히 작동하는지 확인하기 위해 관련 테스트도 시행되었습니다.

모든 하드웨어 리스크를 최소화하기 위해 테스트는 2주 이상 충분한 기간을 두고 진행했습니다. 테스트가 완벽히 실행되었고 시스템 전체가 의도한 대로 작동하는지도 검증했습니다.

지능형 시운전

레거시 DCS 시스템을 교체하는 동시에 현장의 배선을 교체하면 심각한 위험이 발생할 수 있습니다. 이 같은 특수한 제조 공장의 경우 시스템에는 약 1,500개의 IO 또는 약 4,000개의 배선이 존재했고 모두가 업그레이드 대상이었습니다.

“만약 누군가가 4,000개의 배선을 뽑은 후 손으로 일일이 다시 연결한다면 그들 중 일부는 잘못 연결될 수도 있고 일부는 거꾸로 연결되거나 연결이 헐거워질 수도 있습니다. 결국, 시운전 담당팀은 직접 현장으로 가서 모든 연결 하나 하나를 다 테스트해봐야 하므로 작업 기간이 한 주 더 길어질 수도 있습니다.”라고 도허티는 말합니다.

도허티는 다음과 같이 덧붙입니다. “이 문제를 피하기 위해 우리는 구형 DCS 및 모듈을 분리해 우리 회사의 독점 설계 모듈로 교체할 수 있는 IO 어댑터 카드를 개발했습니다. 따라서, 입출력 배선을 바꾸지 않고도 우리 로크웰 오토메이션의 시스템을 통해 신호를 보낼 수 있었습니다. 이로써 전환에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있었습니다.

A급 품질로 직결되는 결과

이 프로젝트는 성공적인 결과를 맺기 위해서는 세심한 계획 수립과 리스크 최소화가 중요하다는 사실을 말해줍니다. 작업 초기 단계부터 기존 기능의 문서화, 그리고 테스트 및 시운전 단계에 이르기까지 새로운 시스템은 매끄럽게 통합되었고 일정보다 3일이나 앞서 작업이 완료되었습니다.

약 4일간에 걸친 총 작업 시간 동안 새로운 시스템으로 매우 원활하게 전환이 진행되었고 공장에서는 A급 품질의 젤라틴을 생산할 수 있었습니다.

Allen-Bradley, Listen. Think. Solve, PlantPAX, Rockwell Automation Rockwell Software는 로크웰 오토메이션의 등록 상표입니다.

EtherNet/IP ODVA, Inc.의 등록 상표입니다.

 

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